Ny magnetteknik
av Claus Laurén Forum 1987-08, sida 28, 07.05.1987
BÅITRE NATURKRAFTER MED NY MAGNETTEKNI steget från den metalliskt jämn Til är man för några decennier sedan tog lassiska magneten av den ”keramiska” ferrit att man I själva nytt område, dö ångtifrån ör sagt.
rium och järn i lämplig förening, fic efterträdare i form av s k sintrade alnicomagneter, som är ytterligare ett strå vassare. Som förkortningen antyder, rör det sig om ett blandmaterial av aluminium, nickel och kobolt. En annan variation på detta tema är FeCrCo. Koboltkomponentens uppgift i sammanhanget är att ge materialet hårdhet.
Nästa utvecklingsfas innebar, att man började rikta blickarna mot en fascinerande, och på senare tid alltmer aktuell, del av det periodiska systemet, nämligen de sk sällsynta jordmetallerna. Dessa ämnen finns i stort sett överallt i jordskorpan I högre eller lägre koncentration.
I vissa extremtall kan halten vara i storleksordringen en procent, men för det mesta handlar det om koncentrationer på någon hundradels procent. | ett fall, prometium (Pm), rör det sig om ett så labilt ämne, att “det överhuvudtaget inte alls förekommer i jordskorpan utan måste framställas artificiellt som en radioaktiv klyvningsprodukt. Vissa av prometiets isotoper har en halveringstid på bara någon minut.
Den jordmetall, som först drog till sig uppmärksamheten, var ämnet samarium (Sm). Magneter av samarium-järn-kobolt visade sig överträffa även alnicomagneternas prestanda. Men det dröjde inte länge, förrän en ny jordmetall gjorde entré på magnetområdet, nämligen neodymium-35 (Nd).
I och med att permanentmagneter av neodymium-bor-järn kunde börja serietillverkas, hade man nått fram till den nivå där vi i dag befinner oss. Prestanda hos en neodymiummagnet ligger på ca tre gånger ferritmagnetens, och även samarlummagneten är betydligt svagare.
[Fn ocn järn som består av ba Hemlighetsmakeri
Tillverkningstekniken är inte någon självklarhet. I själva verket kostade de tidiga ex 2 magneten var de flesta övertygode om att man nått så lång! som det böra gick att nå inom magnettekniken. Föga anade man då verket stod på tröskeln till ett sista ordet troligen ÖnNn perimenten med neodymium åtminstone sex personer livet.
Framställningen av magnetråvaran (troligen omkring 10 procent neodymium mat 90 procent järn-bor) är kringgärdad av svartsjukt bevakade företagshemligheter. | facklitteraturen kan man emellertid hitta uppgifter om, att neodymium, liksom andra jordmetaller, kan utvinnas antingen genom reduktion och fraktionerad kristallisation eller genom elektrolys utan närvaro av syre Även jonbytarteknik kan utnyttjas. Slutsteget är en högvacuumdestillation, som syftar till att avlägsna de sista spåren av Ca.
Om nu den industriella framställningsproceduren ligger inom de ovan nämnda teknikerna må vara osagt, men troligen förhåller det sig så. I så fall finns det egentligen ingen orsak till hemlighetsmakeriet, eftersom de redovisade teknikerna framstår som de rimligaste i det här sammanhanget.
I alla fall är man inom branschen betydligt mer förtegen om tillverkningen av de nya magneterna än vad som är vanligt inom industrin. Det här torde sammanhänga med att hårda patentstrider pågår mellan åtminstone två tunga japanska industrijättar och General Motors.
Därför är det ytterst svårt att få fram detaljerna i framställningen, och detta gäller både råvaruproduktionen, legeringen av de olika komponenterna och slutligen själva magnetiseringsproceduren. Även de olika ämnenas exakta blandningstförhållanden är strängt hemlighållna.
Ett märkligt sakförhållande är, att man på dessa punkter inte heller har någon större hjälp av högskolorna. Grundforskningen kring permanentmagneternas kemi och fysik sker tydligen i huvudsak inom företagen och på forskarhåll ägnar man uppenbarligen inte någon större uppmärksamhet åt detta mycket komplicerade ämnesområde.
Den forskning, som bedrivs inom industrin, är däremot praktiskt/empiriskt oriente rad och dessutom målstyrd av företagsekonomiska profitprognoser. Dess kostnadsbild ser följaktligen helt annorlunda ut än den fria forskningens, och komplikationsgraden ligger också på ett annat plan. Förmadandena om de metallurgiska processerna måste rimligen ligga bakom framställningen av neodymiumråvaran. Vissa extrapolationer låter sig också göras visavi legeringsförfarandet. |
Pulversintring?
Eftersom det handlar om hårda material med hög smältpunkt, är det rimligt att ania att någon typ av pulversintring kommer till användning. På grund av neodymiets reaktivitet, måste processen rimligen ske i en atmosfär, som består av någon inert gas (argonm?) samt ett starkt reduktionsmedel för att hålla eventuellt syre under kaontroil (aluminiumr-litiumhydrid?).
Magnetiseringen, slutligen, sker genom att den tilltänkta magneten utsätts för en mycket kraftig elektrisk puls (storleksordning 100 000 ampere).
På frågan om magnetmaterialets placering i förhållande till den elektriska slingan gav James Åkesson, chef för HYAB i Bromma, inget svar. Under vänliga huvudskakningar förklarade han att detta är sekretessbelagt område.
Enklare i teorin
På ett rent teoretiskt plan går det däremot lättare att förklara vad som händer i ett stycke metall, då det magnetiseras. Egentligen kunde man säga, att det handlar om att göra våld på naturen, och att detta är själva anledningen till de ofantliga strömstyrkor, som krävs för att det hela skall fungera. ett stycke magnetiserad materia ligger nämligen atomerna ordnade på ett sådant sätt, att deras magnetiska poler är samordnade i en enda riktning: norr åt ena hållet och söder åt motsatt håll. I ett omagnetiserat stycke metall ligger däremot polerna på ett sådant sätt att de neutraliserar varandra — alltså söder mot norr och vice versa. Logiskt sett borde alltså en magnet ständigt vara på väg att explodera och upplösa sig i en massa enmolekylära trådar. Att så inte sker beror på själva rmaterialet. I ett mycket hårt material är de sammanhållande krafterna så starka att de upphäver de magnetiska krafternas adhesiva tendens att spränga alltsammans.
Ur det här framgår alltså, att det finns ett direkt samband mellan magnetens effekt och dess hårdhetsgrad. Endast i extremt hårda material kan verkligt höga fältstyrkor induceras. Att konstruera en supermagnet handlar alltså inte bara om att bygga upp en hög fältstyrka utan även om att hitta material, som står pall för de väldiga spänningar som uppstår inne i själva magneten.
Stort steg
I och med att man börjat arbeta med legeringar mellan jordmetaller och järn, har allt 8/1987 FORUN,