ألنكو

الألنيكو عائلة من سبائك الحديد ، تتكون بالإضافة إلى الحديد بشكل أساسي من الألومنيوم (Al) والنيكل (Ni) والكوبالت (Co)، ومن هنا جاء الاختصار ^{[ 1 ]} أل-ني-كو . كما تحتوي على النحاس ، وأحيانًا التيتانيوم . سبائك الألنيكو مغناطيسية حديدية ، وتُستخدم في صناعة المغناطيس الدائم . قبل تطوير مغناطيس العناصر الأرضية النادرة في سبعينيات القرن الماضي، كانت أقوى أنواع المغناطيس الدائم. ومن الأسماء التجارية الأخرى لسبائك هذه العائلة: ألني، ألكوماكس، هايكوماكس، كولوماكس ، وتيكونال . ^{[ 2 ]}

يتكون تركيب سبائك الألنيكو عادةً من 8-12% ألومنيوم، و15-26% نيكل، و5-24% كوبالت، وما يصل إلى 6% نحاس، وما يصل إلى 1% تيتانيوم، والباقي حديد. بدأ تطوير الألنيكو عام 1931، عندما اكتشف ت. ميشيما في اليابان أن سبيكة من الحديد والنيكل والألومنيوم تتمتع بقوة إكراه مغناطيسي تبلغ 400 أورستد (32 كيلو أمبير/متر) ، أي ضعف قوة أفضل أنواع الفولاذ المغناطيسي في ذلك الوقت. ^{[ 3 ]} 

يمكن مغنطة سبائك الألنيكو لإنتاج مجالات مغناطيسية قوية ، وتتميز بقوة إكراه عالية (مقاومة عالية لإزالة المغنطة)، مما يجعلها مغناطيسات دائمة قوية. ومن بين أنواع المغناطيسات الأكثر شيوعًا، لا تتفوق عليها في القوة سوى مغناطيسات العناصر الأرضية النادرة مثل النيوديميوم والساماريوم -الكوبالت . تُنتج مغناطيسات الألنيكو مجالًا مغناطيسيًا عند أقطابها يصل إلى 1500 غاوس (0.15 تسلا )، أي ما يعادل 3000 ضعف قوة المجال المغناطيسي للأرض . بعض أنواع الألنيكو متجانسة الخواص ، ويمكن مغنطتها بكفاءة في أي اتجاه. أما الأنواع الأخرى، مثل الألنيكو 5 والألنيكو 8، فهي غير متجانسة الخواص ، ولكل منها اتجاه مغنطة مفضل . تتميز السبائك غير متجانسة الخواص عمومًا بقدرة مغناطيسية أكبر في اتجاهها المفضل مقارنةً بالسبائك متجانسة الخواص. قد تتجاوز المغناطيسية المتبقية للألنيكو ( Br ) 12000 غاوس (1.2 تسلا )، وقد تصل قسرية مغناطيسيته ( _Hc ) _إلى 1000 أورستد (80 كيلو أمبير/متر)، وقد يصل ناتج طاقته القصوى ₍ ( BHmax ) إلى 5.5 ميغا أورستد (44 تسلا كيلو أمبير/متر). لذلك، يُمكن للألنيكو توليد تدفق مغناطيسي قوي في الدوائر المغناطيسية المغلقة، ولكنه يتميز بمقاومة منخفضة نسبيًا لإزالة المغناطيسية. وتعتمد شدة المجال عند أقطاب أي مغناطيس دائم بشكل كبير على شكله، وعادةً ما تكون أقل بكثير من قوة المغناطيسية المتبقية للمادة.        

تتميز سبائك الألنيكو بأعلى درجات حرارة كوري بين المواد المغناطيسية، حيث تصل إلى حوالي 800 درجة مئوية (1470 درجة فهرنهايت) ، على الرغم من أن درجة حرارة التشغيل القصوى عادةً ما تكون محدودة بحوالي 538 درجة مئوية (1000 درجة فهرنهايت) . ^{[ 4 ]} وهي المغناطيسات الوحيدة التي تتمتع بمغناطيسية مفيدة حتى عند تسخينها إلى درجة الاحمرار . ^{[ 5 ]} وتنتج هذه الخاصية، بالإضافة إلى هشاشتها وارتفاع درجة انصهارها، عن ميلها القوي نحو الترتيب نتيجة للترابط بين الألومنيوم والمكونات الأخرى. كما أنها من أكثر المغناطيسات استقرارًا عند التعامل معها بشكل صحيح. مغناطيسات الألنيكو موصلة للكهرباء، على عكس المغناطيسات الخزفية. تبلغ درجة انصهار الألنيكو 3 ما بين 1200 و1450 درجة مئوية. ^{[ 6 ]}    

اعتبارًا من عام 2018، بلغت تكلفة مغناطيسات ألنكو حوالي 44 دولارًا أمريكيًا /كجم (20 دولارًا أمريكيًا/رطل) أو 4.30 دولارًا أمريكيًا/بكرة كحد _أقصى . ^{[ 7 ]} 

تُصنّف مغناطيسات الألنيكو تقليديًا باستخدام أرقام تُحددها جمعية مُنتجي المواد المغناطيسية (MMPA)، على سبيل المثال، ألنكو 3 أو ألنكو 5. تُشير هذه التصنيفات إلى التركيب الكيميائي والخصائص المغناطيسية. (لا ترتبط أرقام التصنيف نفسها بشكل مباشر بخصائص المغناطيس؛ فعلى سبيل المثال، لا يُشير الرقم الأعلى بالضرورة إلى مغناطيس أقوى). ^{[ 8 ]}

على الرغم من أن أرقام التصنيف هذه لا تزال قيد الاستخدام، إلا أنها أصبحت قديمة لصالح نظام جديد من قبل MMPA، والذي يصنف مغناطيسات ألنكو بناءً على أقصى ناتج للطاقة بالميغاغاوس-أورستد والقوة القسرية الذاتية بالكيلو أورستد، بالإضافة إلى نظام تصنيف IEC. ^{[ 8 ]}

تُصنع مغناطيسات الألنيكو عن طريق الصب أو التلبيد . ^{[ 9 ]} يُصنع الألنيكو المصبوب بالطرق التقليدية باستخدام قوالب رملية مُرتبطة بالراتنج ، والتي يمكن أن تكون معقدة ودقيقة التفاصيل، مما يسمح بإنتاج أشكال معقدة. ^{[ 10 ]} عادةً ما يكون سطح مغناطيس الألنيكو الناتج خشنًا. ^{[ 11 ]} تتطلب هذه العملية تكاليف أولية أعلى لتصنيع القوالب. ^{[ 12 ]} تُصنع مغناطيسات الألنيكو المُلبدة باستخدام طرق تصنيع مساحيق المعادن. على الرغم من أن التلبيد يُمكنه أيضًا إنتاج مجموعة متنوعة من الأشكال، إلا أنه قد لا يكون مناسبًا للتصاميم شديدة التعقيد أو التفصيل مقارنةً بالصب. ^{[ 10 ] [ 13 ]}

معظم مغناطيس الألنيكو المُنتَج غير متناحٍ، أي أن حبيباته تترسب أثناء التصنيع بحيث تكون محاورها المغناطيسية متوازية. تُوجَّه مغناطيسات الألنيكو غير المتناحية بتسخينها فوق درجة حرارة حرجة ثم تبريدها في وجود مجال مغناطيسي. يتطلب كل من الألنيكو المتناحٍ وغير المتناحٍ معالجة حرارية مناسبة لتطوير خصائص مغناطيسية مثالية. بدون هذه المعالجة، تبلغ قوة الإكراه المغناطيسي للألنيكو حوالي 10 أورستد، وهي قيمة مماثلة للحديد التقني، وهو مادة مغناطيسية لينة. بعد المعالجة الحرارية، يتحول الألنيكو إلى مادة مركبة تُسمى " مادة الترسيب "، وهي تتكون من رواسب غنية بالحديد والكوبالت ^{[ 14 ]} ضمن مصفوفة غنية بالنيكل والألومنيوم.

تتجه الخواص المغناطيسية المتباينة لمادة الألنيكو على طول المحور المغناطيسي المطلوب بتطبيق مجال مغناطيسي خارجي عليها أثناء تكوين نوى الجسيمات المترسبة، والذي يحدث عند التبريد من 900 درجة مئوية (1650 درجة فهرنهايت) إلى 800 درجة مئوية (1470 درجة فهرنهايت) ، بالقرب من نقطة كوري . توجد خواص مغناطيسية متباينة محلية ذات اتجاهات مختلفة دون وجود مجال خارجي نتيجةً للتمغنط التلقائي. يشكل تركيب الراسب "حاجزًا" ضد تغيرات التمغنط، حيث يفضل عددًا محدودًا من حالات التمغنط التي تتطلب طاقة كبيرة لنقل المادة إلى أي حالة وسيطة. كما أن المجال المغناطيسي الضعيف يُغير تمغنط الطور الأساسي فقط، وهو تغيير قابل للانعكاس.    

تُستخدم مغناطيسات الألنيكو على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية والاستهلاكية التي تتطلب مغناطيسات دائمة قوية. ومن الأمثلة على ذلك المحركات الكهربائية ، وميكروفونات التقاط الصوت في الغيتار الكهربائي ، والميكروفونات ، وأجهزة الاستشعار ، ومكبرات الصوت ، وأنابيب الماغنيترون ، ومغناطيسات الأبقار . وفي العديد من التطبيقات، يتم استبدالها بمغناطيسات العناصر الأرضية النادرة ، التي تسمح مجالاتها الأقوى (Br ₎ وحاصل ضرب الطاقة الأكبر (B·H _max ) باستخدام مغناطيسات أصغر حجمًا في التطبيق نفسه.

تؤدي مقاومة مغناطيسات الألنيكو لدرجات الحرارة العالية إلى العديد من الاستخدامات التي لا يمكن أن تؤديها المغناطيسات الأقل مقاومة، كما هو الحال في ألواح التسخين المغناطيسية للتحريك .

• MMPA 0100-00 ، المواصفات القياسية لمواد المغناطيس الدائم