การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ทำให้เกิดความก้าวหน้าในการประยุกต์ใช้แม่เหล็กอัลนิโกได้อย่างไร

ในฐานะที่เป็นหนึ่งในวัสดุแม่เหล็กถาวรที่ได้รับการพัฒนาเร็วที่สุดแม่เหล็กอัลนิโคมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอุตสาหกรรมและผู้บริโภคในช่วง 80 ปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีการนำกลับมาใช้ใหม่สูง มีความคงตัวของอุณหภูมิที่ดีเยี่ยม และทนต่อการกัดกร่อน แม้ว่าแม่เหล็กชนิดใหม่ เช่น นีโอดิเมียมเหล็กโบรอน (NdFeB) และเฟอร์ไรต์จะครอบครองตลาดส่วนใหญ่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่ AlNiCo ยังคงไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในบางสถานการณ์ การวิเคราะห์ต่อไปนี้ครอบคลุมสองมิติจากการประยุกต์ในชีวิตประจำวันและเทคโนโลยีใหม่ๆ:

1. การใช้แม่เหล็ก AlNiCo ในชีวิตประจำวัน

 

เครื่องใช้ไฟฟ้าและเครื่องมือแบบดั้งเดิม

อุปกรณ์ไฟฟ้าอะคูสติก: AlNiCo (โดยเฉพาะ AlNiCo 5 แบบแอนไอโซทรอปิก) มักใช้ในลำโพง โทรศัพท์มือถือ และไมโครโฟนรุ่นเก่า เนื่องจากการซึมผ่านของแม่เหล็กเชิงเส้นสามารถให้คุณภาพเสียงที่เป็นธรรมชาติมากขึ้น และอุปกรณ์เสียงระดับไฮเอนด์-บางเครื่องยังคงใช้อยู่

มิเตอร์และเซ็นเซอร์: ระบบเชื่อมต่อแม่เหล็กของมิเตอร์แก๊สในครัวเรือนและมาตรวัดน้ำอาศัยความเสถียรของ AlNiCo เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการวัดที่เกิดจากความผันผวนของอุณหภูมิ

สนามมอเตอร์: มอเตอร์กระแสตรงขนาดเล็ก เช่น มอเตอร์ปัดน้ำฝนรถยนต์และมอเตอร์จักรเย็บผ้า มีการใช้ AlNiCo กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีความเสี่ยงต่ำที่จะเกิดการล้างอำนาจแม่เหล็กในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง

เครื่องมือและของตกแต่งบ้านในครัวเรือน

ที่จับประตูแบบแม่เหล็กและตัวล็อคตู้: อุปกรณ์ติดตั้งแม่เหล็กในครัวเรือนในยุคแรกใช้อะลูมิเนียมนิกเกิลโคบอลต์ ซึ่งทนทานต่อสนิม-และมีอายุการใช้งานยาวนาน (แต่เฟอร์ไรต์ได้ถูกแทนที่ด้วยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา)

เข็มทิศและเครื่องมือการศึกษา: เข็มเข็มทิศที่ใช้ในการทดลองของนักเรียนส่วนใหญ่ยังคงทำจากอะลูมิเนียม นิกเกิล โคบอลต์ เนื่องจากมีความสามารถในการป้องกัน-สัญญาณรบกวนที่แข็งแกร่ง อุปกรณ์การแพทย์และความปลอดภัย

ส่วนประกอบเสริมการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI): เสาแก้ไขสนามแม่เหล็กของอุปกรณ์ MRI ในยุคแรกๆ อาจใช้อะลูมิเนียม นิกเกิล โคบอลต์ เนื่องจากมีความเสถียรสูงในสนามแม่เหล็กแรงสูง

ระบบกันขโมย-:แท็กป้องกันการโจรกรรมแถบแม่เหล็กในห้องสมุดบางประเภท-ใช้โลหะผสมอะลูมิเนียม นิกเกิล โคบอลต์ แต่ถูกแทนที่ด้วยแถบอสัณฐานที่ประหยัดกว่า

 

 

ครั้งที่สอง การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่และความท้าทายในการประยุกต์ใช้แม่เหล็กอัลนิโค

(1) ฟิลด์ที่ถูกแทนที่

มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง-และพลังงานใหม่:ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงของแม่เหล็กนีโอไดเมียม (มากกว่าแม่เหล็ก AlNiCo ถึง 10 เท่า) ทำให้ผลิตภัณฑ์นี้เป็นตัวเลือกแรกสำหรับมอเตอร์ขับเคลื่อนของรถยนต์ไฟฟ้า Alnico สงวนไว้สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสุดขั้วทางทหารหรือการบินและอวกาศบางประเภทเท่านั้น

เครื่องใช้ไฟฟ้า: จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีแรงบีบบังคับสูงสำหรับสถานการณ์จำลองขนาดจิ๋ว เช่น มอเตอร์สั่นของโทรศัพท์มือถือ และหัวฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ อัล-Ni-Co ค่อยๆ ถอนตัวออกเนื่องจากมี coercivity ต่ำ (ง่ายต่อการล้างอำนาจแม่เหล็ก)

 

(2) ฟิลด์ที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้

ข้อกำหนดด้านอุณหภูมิสูงและความมั่นคงสูง:

การสำรวจอวกาศและน้ำมัน:เซ็นเซอร์ของเครื่องมือขุดเจาะเปลือกโลกจำเป็นต้องทำงานสูงกว่า 200 องศา ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิฟลักซ์แม่เหล็กของ Al-Ni-Co (เช่น AlNiCo 8H) นั้นดีกว่าค่าสัมประสิทธิ์ของ NdFeB มาก

อุตสาหกรรมนิวเคลียร์:สมบัติทางแม่เหล็กของ Al-Ni-Co แทบไม่ได้รับผลกระทบจากการแผ่รังสี ในขณะที่ NdFeB จะลดลงอย่างมากเนื่องจากการฉายรังสีนิวตรอน

เครื่องมือที่แม่นยำและตลาดย้อนยุค:

เครื่องมือแมกนีโตอิเล็กทริก: ระบบแม่เหล็กของ-แอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์ที่มีความแม่นยำสูงยังคงอาศัยกราฟการล้างอำนาจแม่เหล็กเชิงเส้นของ Al-Ni-Co และเทคโนโลยีดิจิทัลก็ไม่สามารถทดแทนได้อย่างสมบูรณ์

ยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาของเสียงระดับไฮเอนด์-: ผู้รักเสียงเพลงบางคนแสวงหา "เสียงแอนะล็อก" และส่งเสริมการใช้แม่เหล็ก Al-NiCo ในลำโพงระดับไฮเอนด์-แบบย้อนยุค

 

(3) โอกาสใหม่ที่เกิดจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี

การพิมพ์ 3 มิติและการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยี:

เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อสามารถนำไปใช้ในการเตรียมแม่เหล็กโคบอลต์-อะลูมิเนียม-นิกเกิล-รูปทรงซับซ้อน (การหล่อแบบดั้งเดิมมีแนวโน้มที่จะแตกหักง่าย) ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์กังหัน AlNiCo ที่พิมพ์แบบ 3 มิติ-ซึ่งพัฒนาโดย GE ในสหรัฐอเมริกาได้เพิ่มอัตราการใช้พลังงานแม่เหล็กขึ้น 30%

การออกแบบแม่เหล็กคอมโพสิต:

TDK แห่งประเทศญี่ปุ่นผสมผสาน AlNiCo เข้ากับ SmCo และใช้โคบอลต์อะลูมิเนียม{0}}นิกเกิล-รีแมนเนนซ์สูง และความแรงบังคับสูงของ SmCo เพื่อสร้างแม่เหล็กไฮบริดที่ทนทานต่ออุณหภูมิและการลดอำนาจแม่เหล็กสูง-สำหรับระบบเกียร์ของรถยนต์ไฮบริด

เทคโนโลยีทำความเย็นแบบแม่เหล็ก:

อัล-นิกเกิล-โคบอลต์ได้แสดงให้เห็นศักยภาพใน-วัสดุแม่เหล็กทำความเย็นที่อุณหภูมิห้อง คุณลักษณะการสูญเสียฮิสเทรีซีสจากความร้อนต่ำนั้นมีประสิทธิภาพด้านพลังงาน-มากกว่าโลหะผสมแกโดลิเนียม โครงการ EU MAGNETOCOOL ได้ทำการทดสอบต้นแบบ

 

III. แนวโน้มในอนาคต

แม้ว่าส่วนแบ่งการตลาดของอะลูมิเนียม-นิกเกิล-โคบอลต์จะลดลงเหลือน้อยกว่า 5% (ข้อมูลปี 2023) แต่ก็อาจเกิดใหม่ได้ในทิศทางต่อไปนี้:

การใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง:ข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับความเสถียรของวัสดุในสถานการณ์ต่างๆ เช่น ยานอวกาศห้วงอวกาศและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพ

อุปกรณ์คัปปลิ้งเชิงกลแบบแม่เหล็ก-:พัฒนาเซ็นเซอร์แมกนีโตสตริกทีฟใหม่โดยใช้คุณลักษณะค่า coercivity ต่ำ

การคุ้มครองมรดกทางวัฒนธรรม:เมื่อซ่อมแซมเครื่องมือเก่า จำเป็นต้องจับคู่วัสดุดั้งเดิมให้ตรงกัน ทำให้เกิดห่วงโซ่อุปทานเฉพาะกลุ่ม

กล่าวโดยสรุป การ "ออก" ของ AlNiCo ไม่ใช่จุดสิ้นสุด แต่เป็นการเปลี่ยนไปสู่ฟิลด์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง-

กุญแจสำคัญในการก้าวกระโดดทางเทคโนโลยีคือการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานโดยการรวมกับวัสดุอื่นๆ และสำรวจความสามารถในการทดแทนไม่ได้ภายใต้สภาวะที่รุนแรง