Materiały ferromagnetyczne: jakie metale przyciąga magnes?

Czym jest ferromagnetyzm?

Ferromagnetyzm to właściwość materiałów, które silnie reagują na zewnętrzne pole magnetyczne i mogą same się namagnesować.

Wewnątrz materiału ferromagnetycznego znajdują się obszary zwane domenami magnetycznymi. W każdej domenie momenty magnetyczne atomów są uporządkowane przeważnie w tym samym kierunku.

W nienamagnesowanym przedmiocie poszczególne domeny mogą być zorientowane różnie. Po zbliżeniu magnesu ich układ się zmienia i materiał zaczyna wykazywać wyraźną reakcję magnetyczną.

Do powszechnych materiałów ferromagnetycznych należą:

• żelazo,
• nikiel,
• kobalt,
• większość zwykłych stali węglowych,
• żeliwo,
• niektóre rodzaje stali nierdzewnej,
• niektóre stopy i związki pierwiastków ziem rzadkich.

Czy stal zawsze jest magnetyczna?

Stal jest stopem żelaza i innych pierwiastków. Większość zwykłych stali konstrukcyjnych i węglowych jest magnetyczna, ale niektóre rodzaje stali nierdzewnej mogą reagować tylko słabo lub wcale.

• Ferrytyczna stal nierdzewna: zazwyczaj magnetyczna.
• Martenzytyczna stal nierdzewna: zazwyczaj magnetyczna.
• Austenityczna stal nierdzewna: często niemagnetyczna lub tylko słabo magnetyczna.

Dlatego sama próba magnetyczna nie określa dokładnego rodzaju stali ani jej składu chemicznego.

Czy aluminium jest magnetyczne?

Aluminium jest paramagnetyczne. W odpowiednio silnym polu magnetycznym jest bardzo słabo przyciągane, jednak zwykłym magnesem trwałym praktycznie nie zauważysz tej reakcji.

Jeśli magnes wyraźnie przyczepia się do aluminiowego produktu, prawdopodobnie zawiera on:

• stalową śrubę,
• żelazne wzmocnienie,
• stalowy rdzeń,
• inny element ferromagnetyczny.

Czy miedź, złoto, srebro lub ołów są magnetyczne?

Te czyste metale są diamagnetyczne. W zewnętrznym polu magnetycznym wytwarzają bardzo słabą odpowiedź magnetyczną o przeciwnym kierunku.

W codziennej praktyce oznacza to, że:

• magnes nie podniesie miedzi,
• magnes nie przyciąga czystego złota,
• magnes nie przyciąga czystego srebra,
• ołów nie przyczepi się do zwykłego magnesu.

Biżuteria lub monety mogą jednak zawierać nikiel, żelazo, stalowy rdzeń lub inną domieszkę magnetyczną. Wynik próby magnetycznej nie jest więc dowodem autentyczności ani czystości metalu.

Czy chrom jest magnetyczny?

Zachowanie magnetyczne czystego chromu jest bardziej złożone. W zwykłej temperaturze pokojowej nie jest ferromagnetyczny, a zwykły magnes nie przyciąga go wyraźnie.

Chromowany element często jednak reaguje na magnes, ponieważ cienka warstwa chromu jest naniesiona na stal ferromagnetyczną.

Czym jest paramagnetyzm?

Materiały paramagnetyczne są słabo przyciągane przez zewnętrzne pole magnetyczne. Po usunięciu pola zwykle nie zachowują wyraźnego namagnesowania.

Do substancji paramagnetycznych należą na przykład:

• aluminium,
• magnez,
• platyna,
• tlen,
• niektóre związki metali przejściowych.

Czym jest diamagnetyzm?

Materiał diamagnetyczny w obecności pola magnetycznego wytwarza słabe namagnesowanie o przeciwnym kierunku. Jest więc bardzo słabo wypychany z obszaru silniejszego pola.

Diamagnetyczne są na przykład:

• miedź,
• złoto,
• srebro,
• ołów,
• cynk,
• bizmut,
• woda,
• szkło.

W przypadku większości tych materiałów odpychanie jest tak słabe, że nie zaobserwujesz go za pomocą zwykłego magnesu.

Czym jest temperatura Curie?

Każdy materiał ferromagnetyczny ma określoną temperaturę graniczną zwaną temperaturą Curie. Powyżej niej zaburzone zostaje długozasięgowe uporządkowanie momentów magnetycznych i materiał przechodzi w stan paramagnetyczny.

Magnes trwały może jednak zacząć nieodwracalnie tracić wydajność już przy znacznie niższej maksymalnej temperaturze pracy.

Który magnes trwały jest najsilniejszy?

Magnesy neodymowe NdFeB przy porównywalnej objętości oferują najwyższą wydajność wśród powszechnie dostępnych magnesów trwałych.

Ich zalety to:

• duża siła przy małych wymiarach,
• szeroki wybór kształtów,
• przydatność do uchwytów, zamknięć i czujników,
• możliwość wyboru wersji samoprzylepnej lub przykręcanej.

Magnesy ferrytowe są słabsze, ale dobrze znoszą korozję i wyższe temperatury oraz nadają się do mniej wymagających zastosowań lub takich, w których ważna jest cena.

Jak łatwo przetestować materiał?

1. Użyj magnesu o znanej sile.
2. Oczyść magnes i badaną powierzchnię.
3. Zbliżaj magnes powoli.
4. Wykonaj próbę w kilku miejscach.
5. Porównaj wynik ze znanym kawałkiem stali.

Silne przyciąganie wskazuje na obecność materiału ferromagnetycznego. Słaba reakcja lub jej brak nie określają jednak dokładnie składu chemicznego przedmiotu.

Polecane magnesy

Zapięcie magnetyczne

Samoprzylepne magnesy neodymowe 10 × 5 × 1 mm

Zestaw dwóch magnesów o przeciwnej orientacji do wykonania magnetycznego zamknięcia pudełka, lekkiej pokrywy lub dekoracji.

• Wymiary jednego magnesu 10 × 5 × 1 mm
• Zestaw zawiera 2 sztuki
• Przeciwny kierunek namagnesowania N/S
• Siła oderwania jednego magnesu 5,5 N
• Masa zestawu 0,76 g
• Klasa magnetyczna N35
• Warstwa samoprzylepna 3M 467 MP
• Powierzchnia niklowana
• Odporność na temperaturę do 80 °C
• Kod produktu 20321.S

Wskazówka: przyklejaj magnesy wyłącznie do gładkiej, czystej, suchej i odtłuszczonej powierzchni.

Zobacz produkt

Największa siła spośród wybranych modeli

Magnes neodymowy walcowy 18 × 3 mm

Płaski magnes neodymowy o większej powierzchni styku do uchwytów, zamknięć i projektów technicznych.

• Średnica 18 mm
• Wysokość 3 mm
• Siła oderwania 38,2 N
• Siła oderwania około 3,82 kg
• Masa 5,73 g
• Klasa magnetyczna N35
• Namagnesowany równolegle do osi
• Powierzchnia niklowana
• Odporność na temperaturę do 80 °C
• Kod produktu 20405

Zobacz produkt

Ferryt do wyższej temperatury

Magnes ferrytowy prostopadłościenny 25 × 20 × 6 mm

Odporny magnes ferrytowy do prostych uchwytów, demonstracji szkolnych i mniej wymagających zastosowań technicznych.

• Wymiary 25 × 20 × 6 mm
• Siła oderwania 12 N
• Siła oderwania około 1,2 kg
• Masa 14,75 g
• Anizotropowy ferryt MF35
• Odporność termiczna do 200 °C
• Kod produktu 10341

Zobacz produkt

Najczęściej zadawane pytania

Podsumowanie

Magnes silnie przyciąga przede wszystkim żelazo, nikiel, kobalt, żeliwo i wiele rodzajów stali. Aluminium jest tylko słabo paramagnetyczne, a miedź, złoto, srebro i ołów są diamagnetyczne.

Magnesy neodymowe oferują dużą siłę przy małych wymiarach. Magnesy ferrytowe są słabsze, ale przystępne cenowo, odporne na korozję i odpowiednie także do wyższych temperatur pracy.