磁性金属&非磁性金属はどちらも工学において重要な役割を果たします。 磁気は多くの適用のための基礎である。 同時に、このプロパティは、特定の状況では望ましくない場合があります。
したがって、どの金属が磁性であり、どの金属が磁性でないかを知ることが重要です。
磁気とは何ですか？
素人の言葉で言えば、磁気は磁気物体を引き付けたり反発したりできる力です。, 異なる媒体を透過する磁場は、この力を媒介する。
磁気は、デフォルトでは特定の材料の特性です。 しかし、いくつかの材料は、要件に応じて磁化または消磁することができます。
金属に磁気を作り出すものは何ですか？
電流のように、磁気は基本レベルの電子によって引き起こされます。 電子にはスピンがあり、それは小さな磁気双極子を作ります。
これらのスピンが釣り合っているとき、正味の力はゼロになります。 しかし、多数の不対電子の場合、この無限に小さな磁気モーメントは大きくなります。, その結果、それは金属の周りに顕著な磁場を作り出す。
電流は磁場を生成することも可能であり、その逆も可能である。 電流がワイヤを通過するとき、それはワイヤの周りに円形の磁場を作り出します。 同様に、良好な電気導体の近くに磁場をもたらすと、導体に電流が流れ始める。
電気と磁気のこの驚くべき関係は、多くの独創的なデバイスとアプリケーションをもたらしました。
磁石の種類
磁石にはさまざまな分類があります。, 磁性金属を互いに区別する一つの方法は、それらの特性がどのくらい活性であるかによってです。 これを基礎として、磁石を次のように分類することができます。
- 永久
- 一時的
- 電磁石
それぞれをより深く見てみましょう。
永久磁石
永久磁石は、その内部構造のために磁場を生成する。 彼らは簡単に彼らの磁気を失うことはありません。 永久磁石は、外部の影響にかかわらず磁場の生成を止めない強磁性材料で作られています。, したがって、それらは消磁力に対して安定である。
永久磁石を理解するためには、磁性材料の内部構造を見なければなりません。 材料は、そのドメインが同じ方向に整列しているときに磁気特性を表示します。 ドメインは、材料の結晶構造中に存在する微小な磁場です。
強磁性材料では、ドメインは完全に整列しています。 それらを整列させるにはさまざまな方法がありますが、最も信頼できる方法は磁石を一定の温度に加熱することです。, この温度は材料によって異なり、ドメインの一方向への永久的な整列をもたらします。
それは永久磁石のように振る舞うことを地球のコアに存在する同様の条件によるものです。
一時的な磁石
一時的な磁石は、その名前が示すように、特定の条件下でのみ磁気特性を保持します。 これらの条件がもはや存在しないとき、それらは磁場を失う。
アニールされた鉄および鋼鉄のような低い磁気特性が付いている柔らかい材料は、一時的な磁石の例です。, それらは強い磁場の存在下で磁気になる。 それらはまた低い保磁力を描写する。
あなたは、永久磁石が近くにあるときにペーパークリップが互いに取り付けられる方法を見ている必要があります。 毎紙クリップが一時的磁誘致その他の紙クリップの存在下での磁気分野です。 永久マグネットが取り除かれれば、ペーパークリップは磁気特性を失います。
電磁石
電磁石は、電流がそれらを通過するときに磁場を生成する磁石である。 彼らは様々なユースケースがあります。, 例えば、モーター、発電機、リレー、ヘッドホン、等。 すべて電磁石を使用します。
電磁石では、強磁性コアの周りにワイヤーのコイルが巻かれます。 電線を電力源に接続すると、強い磁場が発生します。 強磁性材料はそれをさらに増幅する。 電磁石は電流によって非常に強い場合があります。
また、ボタンを押すだけで磁力をオンとオフにする機能も提供します。 これは私達が私達の適用で磁力を使用するのを助ける非常に特別な特性である。,
廃品置き場でスクラップ金属を拾うために使用されるクレーンの例を見てみましょう。 電磁石の助けを借りて、電流を流すことによってスクラップ金属を拾うことができます。 私たちがピースを落とす必要があるとき、私たちがしなければならないのは、磁石に電気を消すことだけです。
電磁石アプリケーションのもう一つの興味深い例は、磁気浮上列車です。 このアプリケーションでは、列車はトラックを持ち上げて浮揚します。 それは電流が列車のボディの電磁石を通って動くときだけ可能である。,
これにより、動いているときに列車が直面する抵抗が大幅に減少します。 したがって、これらの列車は非常に速い速度を有する。
どの金属が磁性ですか？
金属が磁石と相互作用するさまざまな方法があります。 これは材料の内部構造に依存する。 金属は次のように分類することができます：
- 強磁性
- 常磁性
- 反磁性
磁石は強磁性金属を強く引き付けるが、常磁性金属を弱く引き付けるだけである。 一方、反磁性材料は、磁石の近くに置くと弱い反発を示します。, 強磁性金属のみが真に磁気と考えられています。
磁性金属のリスト
最もよく知られている磁性金属のいくつかを見てみましょう。 それらのうちのいくつかは常に磁気です。 ステンレス鋼のような他のものは、特定の化学組成でのみ磁気特性を有する。
鉄
鉄は非常によく知られている強磁性金属です。 それは、実際には、最も強い強磁性金属です。 それは地球のコアの不可欠な部分を形成し、その磁気特性を私たちの惑星に与えます。, そのため、地球はそれ自体で永久磁石として機能します。
鉄の磁気に寄与する多くの側面があります。 原子レベルでの正味の電子スピンに加えて、その結晶構造も重要な役割を果たす。 それがなければ、鉄は磁性金属ではありません。
異なる結晶構造は、異なる鉄特性をもたらす。
鉄は、その体中心立方（bcc）α-FE構造において強磁性である。 同時に，面中心立方（ｆｃｃ）γ-Ｆｅ構造では磁性を示さなかった。, 例えば、β-Ｆｅ構造は常磁性傾向を示す。
ニッケル
ニッケルは強磁性特性を持つ別の一般的な磁性金属です。 鉄のように、その化合物は地球のコアに存在します。 歴史的に、ニッケルは硬貨を作るのに使用されていました。
今日、ニッケルは電池、コーティング、台所用具、電話、建物、輸送および宝石類の使用を見つけます。 ニッケルの大部分は、ステンレス鋼用のフェロニッケルを製造するために使用される。
その磁気特性のために、ニッケルはまた、アルニコ磁石（アルミニウム、ニッケル、およびコバルト製）の一部である。, これらの磁石は希土類金属磁石よりも強いが、鉄ベースの磁石よりも弱い。
コバルト
コバルトは重要な強磁性金属です。 100年以上にわたり、コバルトの優れた磁気特性は、さまざまな用途の開発に役立ってきました。
コバルトは、硬質磁石と同様に軟質磁石を製造するために使用することができる。 軟磁石を使用するコバルトをして、そのソフト磁石を使用しています。 すなわち、彼らは950…990℃の範囲で高い飽和点、キュリー温度を持っています。 従って、それらは高温適用に使用することができる（500°摂氏以下まで）。,
その合金とコバルトは、ハードディスク、風力タービン、MRI装置、モータ、アクチュエータ、およびセンサに使用されています。
鋼鉄
鋼鉄はまた鉄から得られると同時に強磁性特性を表示します。 ほとんどの鋼は磁石に引き付けられます。 必要に応じて、スチールを使用して永久磁石を製造することもできます。
のは、鋼EN C15Dの例を見てみましょう.鋼のこのグレードは、98.81-99.26％の鉄を含んでいます. 従って、この鋼鉄等級の非常に高いパーセントは鉄です。 したがって、鉄の強磁性特性は鋼に移動する。,
ステンレス鋼
いくつかのステンレス鋼は磁気であり、いくつかはありません。 合金鋼は、少なくとも10.5％のクロムが含まれている場合、ステンレス鋼になります。 さまざまな化学成分が原因で、異なったタイプのステンレス鋼があります。
フェライト系およびマルテンサイト系ステンレス鋼は、鉄組成および分子構造,
一方、オーステナイト鋼は、異なる分子構造のために強磁性特性を示さない。 これはMRIの機械類の使用のための適したの作る。
構造の違いは、ニッケルの量に由来します。 を強化するものになってい酸化膜より腐食に対する保護も変化の構造のステンレスを使用しております。
希土類金属
上記の金属とともに、いくつかの希土類元素の化合物も優れた強磁性特性を有する。, ガドリニウム、サマリウム、ネオジムはすべて磁気希土類金属の例です。
上記の金属を鉄、ニッケルおよびコバルトと組み合わせて使用して、異なる特性を有する種々の磁石を製造することができる。 これらの磁石はある特定の適用に必要な特定の特性と来る。
例えば、サマリウム-コバルト磁石は、ターボ機械、ハイエンド電気モーターなどに存在する。
どの金属が磁性ではないのですか？
周期表の少数の金属だけが磁気である。 他のほとんどの一般的な金属は非磁性金属です。 それらのいくつかを見てみましょう。,
非磁性金属のリスト
アルミニウム
アルミニウムの結晶構造は、リチウムやマグネシウムと同様に、非磁性になります。 すべての三つの材料は、常磁性金属の一般的な例です。
いくつかのタイプのアルミニウム腐食が起こる可能性がありますが、腐食環境に対する耐性が知られています。 これは、ライト級選手と共に、それに多くの企業の有用な金属をする。
金
金は他のほとんどの金属と同様に反磁性金属です。, その純粋な形では、金は非磁性であり、すべての反磁性金属のような磁石に対する弱い反発しか示さない。
銀
銀は別の非磁性金属です。 この特性は偽の銀を識別することを可能にする。 “銀”のコインやジュエリーが磁石に引き付けられた場合、それは何か他のものです。
銅
銅は磁気ですか？
銅自体は磁性ではありませんが、磁石とある程度相互作用します。 この特性は発電所の電気を発生させるのを助ける。,
結論
十分に大きな磁場では、すべてのタイプの金属が磁石と相互作用します。 これは、移動磁場にさらされると金属に渦電流が設定されるためです。
この原理を使用して、金属探知機は金、銀のような非磁性金属を検出することができます。 しかし、ほとんどの実用的な目的のために、この相互作用は十分ではなく、可能なユースケースを制限します。