Ktorý magnet nehrdzavie, odoláva vysokým teplotám a stojí len pár centov? Feritové magnety, čiže ferity. Dnes síce v prídržnej sile dominujú moderné neodýmové magnety, no keramické magnety, ako sa feritom tiež hovorí, stále patria medzi najpoužívanejšie typy magnetov z hľadiska objemu výroby. Zistite, prečo ferity nájdete na svojej chladničke aj v každej nabíjačke na mobil či rádiu. A viete, aký je rozdiel medzi ich „tvrdou“ a „mäkkou“ variantou?
Čo je ferit a feritový magnet?
Keď sa pozriete na feritový magnet, na prvý pohľad pripomína kúsok tmavého kameňa alebo stvrdnutého asfaltu. V skutočnosti ide o keramický materiál, ktorého základom je oxid železitý, teda v podstate ušľachtilá forma hrdze.
Aby sa z neho stal plnohodnotný magnet, výrobcovia miešajú práškovú zmes s ďalšími oxidmi kovov, najčastejšie bária alebo stroncia. Ferit strontnatý má chemický vzorec SrFe₁₂O₁₉, správne označovaný ako hexaferrit strontnatý.
Podobne sa pri feritoch bárnatých niekedy používa skrátené označenie BaFe, hoci ich úplný chemický vzorec je BaFe₁₂O₁₉.
Výroba feritov pripomína skôr hrnčiarstvo než klasické hutníctvo. Prášková zmes sa pod obrovským tlakom lisuje do požadovaných tvarov a následne vypaľuje, teda speká, pri teplotách presahujúcich 1 000 °C.
Výsledkom tohto procesu je materiál s jedinečnými fyzikálnymi vlastnosťami. Ferit je mimoriadne tvrdý, ale zároveň veľmi krehký, takže pri silnom náraze alebo páde na tvrdú zem môže prasknúť podobne ako keramický tanier. Mimochodom, krehké sú aj neodýmové magnety.
Na rozdiel od väčšiny kovov je ferit elektricky nevodivý a správa sa ako izolant. Jeho veľkou výhodou v technickej praxi je, že nehrdzavie. Keďže ide v podstate o oxid už od začiatku výroby, dobre odoláva vlhkosti a vonkajším vplyvom, takže nepotrebuje ďalšiu povrchovú ochranu.
Prečítajte si: Magnety sú tvrdé, ale krehké – čo sa môže stať?
Tvrdé vs. mäkké ferity: Dva materiály pod jedným názvom
Pod názvom „ferit“ sa v technike skrývajú dva materiály s odlišným využitím. V praxi sa rozdeľujú podľa toho, ako reagujú na magnetické pole.
Prvú skupinu tvoria takzvané tvrdé ferity, teda permanentné feritové magnety, ktoré poznáte aj z nášho e-shopu. Keď ich výrobcovia vystavia silnému magnetickému poľu a zmagnetizujú, zachovajú si svoje magnetické vlastnosti natrvalo.
Druhou skupinou sú mäkké ferity, ktoré slúžia skôr na vedenie magnetického toku než ako samotné magnety. Tieto materiály síce vedú magnetický tok, ale po odstránení vonkajšieho magnetického poľa si zachovávajú len minimálnu zvyškovú magnetizáciu.
Práve preto sú dôležité v elektronike. Nájdete ich vo vnútri transformátorov v nabíjačkách mobilov, v ladiacich cievkach alebo vo feritových anténach rádií.
Pomáhajú prenášať energiu a signál bez zbytočných energetických strát vo forme tepla.
Teplo ani vlhkosť feritom neprekážajú
Jedným z hlavných dôvodov, prečo ferity aj po desaťročiach stále patria medzi obľúbené magnetické materiály, je ich odolnosť. Mnohé iné magnetické materiály si vyžadujú špeciálne zaobchádzanie a ochranu, no ferity sú v podstate odolné aj pri používaní v exteriéri.
Keďže ide o keramický materiál, ktorý je už svojou podstatou oxidom, prakticky nekoroduje. Môžete ho nechať na daždi, ponoriť do slanej vody alebo vystaviť pôsobeniu niektorých chemikálií a jeho magnetické vlastnosti zostanú zachované.
Ďalšou výhodou feritov je odolnosť voči vysokým teplotám. Mnohé typy magnetov začínajú pri zahriatí strácať svoju silu alebo sa dokonca nenávratne poškodia. Feritové magnety sú však vhodné aj do náročnejších podmienok a v závislosti od konkrétneho typu môžu pracovať pri teplotách až okolo 250 °C. Vďaka tomu sa používajú napríklad v elektromotoroch, priemyselných peciach alebo kuchynských spotrebičoch, kde by iné typy magnetov nemuseli vyhovovať.
Prečo aj ferit po čase vonku zošedne alebo „hrdzavie“?
Feritové magnety po určitom čase v záhrade alebo dielni niekedy stratia lesk a objavia sa na nich hrdzavé škvrny či biely povlak. Samotný magnet však môže byť úplne v poriadku. Hrdzavé bodky bývajú často drobné kovové nečistoty z okolia, ktoré magnet pritiahol a ktoré následne začali oxidovať. Biely povlak môže byť výsledkom usadzovania prachu a nečistôt zo vzduchu či dažďovej vody.
Zvyčajne stačí magnet utrieť vlhkou handričkou alebo jemne očistiť kefkou a opäť bude vyzerať ako nový.
Čo znamenajú označenia Y30 alebo Y35?
Pri nákupe feritov sa stretnete s označením magnetickej triedy. Čo to znamená? Vo všeobecnosti platí, že čím vyššie číslo, tým lepšie magnetické vlastnosti daná trieda ponúka.
Trieda Y10 je určená na menej náročné aplikácie, napríklad na drobné reklamné predmety. Feritové magnety triedy Y30 a silnejšie feritové magnety Y35 patria medzi bežne používané triedy. Ponúkajú lepšie magnetické vlastnosti, čo oceníte pri výrobe magnetických držiakov, v dielni aj v priemyselnej výrobe.
Izotropné vs. anizotropné ferity: Odkiaľ sa berie ich sila?
Pri výbere feritového magnetu sa môžete stretnúť s dvoma technickými pojmami, ktoré súvisia s jeho magnetickými vlastnosťami a prídržnou silou. Rozdiely medzi nimi vznikajú už počas výroby.
Izotropné ferity sa lisujú bez pôsobenia magnetického poľa, takže majú vo všetkých smeroch rovnaké magnetické vlastnosti. Sú síce lacnejšie a možno ich zmagnetizovať v ľubovoľnom smere, ale ich magnetická sila je nižšia.
Oproti nim predstavujú anizotropné ferity výkonnejšiu variantu. Počas lisovania na ne už pôsobí magnetické pole, ktoré usporadúva vnútorné častice jedným smerom.
V materiáli tak vzniká akási „magnetická diaľnica“. Výsledkom je silnejší magnet, ktorý možno zmagnetizovať iba v určenom smere, no jeho prídržná sila je výrazne vyššia. Práve tieto magnety sa používajú v mnohých profesionálnych zariadeniach a pomôckach v priemysle aj dielňach.
Pri feritových magnetoch sú magnetická trieda a vnútorná štruktúra úzko prepojené. Ak použijete feritové magnety triedy Y30 alebo Y35, spravidla ide o anizotropné magnety. Vyrábajú sa lisovaním v magnetickom poli, ktoré usporadúva kryštály do jedného smeru. Vďaka tomu môžu dosahovať výrazne vyššiu magnetickú silu než základné izotropné typy.
Naopak, slabšie triedy, napríklad ferity Y10, bývajú izotropné. Ich kryštály sú usporiadané náhodne, čo umožňuje magnetizáciu v rôznych smeroch, ale za cenu nižšieho výkonu.
Rôzne typy magnetizácie sa využívajú aj pri magnetických fóliách, ktorých magnetická vrstva je takisto tvorená feritovým materiálom.
Ferity aj neodýmy sú krehké. Pozor na nárazy!
Ferit je keramický materiál. Predstavte si ho ako hrnček – je tvrdý, ale keď doň udrie kladivo alebo sa dva magnety nekontrolovane zrazia, neohnú sa, ale môžu sa rozbiť na ostré kúsky.
Čistenie a údržba feritov – ako čistiť magnety?
Keďže ferity nehrdzavejú, môžete ich umývať vodou so saponátom. Ak ich používate v dielni a zachytia sa na nich železné piliny, najjednoduchšie ich odstránite pomocou lepiacej pásky. Na rozdiel od neodýmových magnetov sú ferity odolnejšie voči mnohým bežným chemikáliám, no pri použití rozpúšťadiel je vhodné overiť ich kompatibilitu s konkrétnym magnetom.
Môže sa hodiť: Návod: Ako odstrániť železné piliny z magnetov?
Správne skladovanie je dôležité
Ferity majú nižšiu koercitivitu než moderné magnety zo vzácnych zemín. Čo to znamená? Ak položíte silný neodýmový magnet priamo na feritový alebo k nemu priložíte iný silný ferit opačným pólom, môžete ho premagnetizovať alebo oslabiť. Ferity preto skladujte ďalej od neodýmových magnetov a vždy ich ukladajte tak, aby sa navzájom magneticky neovplyvňovali.
Prečo si (ne)vybrať feritové magnety?
Aby sme vám uľahčili rozhodovanie, prinášame stručný prehľad hlavných výhod a nevýhod keramických magnetov.
Hlavné výhody
- Výhodná cena: Vzhľadom na objem materiálu patria ferity medzi najlacnejšie magnety na trhu.
- Vysoká odolnosť proti korózii: Nemusíte riešiť lakovanie ani zinkovanie, pretože ferity nehrdzavejú.
- Vysoká teplotná odolnosť: V závislosti od konkrétneho typu môžu spoľahlivo fungovať pri teplotách približne od −40 do 250 °C.
- Elektrická nevodivosť: Sú vhodné na technické použitie všade tam, kde potrebujete magnetický, ale elektricky nevodivý materiál.
Ferity: Časté otázky a odpovede (FAQ)
1) Môžu feritové magnety stratiť svoju silu?
Feritové magnety sú veľmi stabilné a za bežných podmienok si zachovávajú svoje magnetické vlastnosti celé desaťročia. K ich oslabeniu môže dôjsť v špecifických situáciách – napríklad pri vystavení teplotám nad povolený limit konkrétneho typu alebo v silnom magnetickom poli, ktoré by ich mohlo premagnetizovať či demagnetizovať. Pri správnom zaobchádzaní vám budú slúžiť veľmi dlho.
2) Prečo sú ferity lacnejšie ako neodýmové magnety?
Ferity sú lacné predovšetkým vďaka svojmu zloženiu. Ich hlavnou surovinou je oxid železitý, ktorý je dobre dostupný a lacný. Na rozdiel od neodýmových magnetov neobsahujú kovy vzácnych zemín, ktorých ťažba a spracovanie sú nákladné. Sú preto ideálnou voľbou pre projekty, pri ktorých potrebujete veľké množstvo magnetického materiálu za nízku cenu.
3) Je možné feritové magnety vŕtať alebo rezať?
Vŕtanie ani rezanie feritov v domácich podmienkach neodporúčame. Keďže ide o tvrdú keramiku, materiál je veľmi krehký a pri mechanickom opracovaní môže praskať alebo sa trieštiť. V priemysle sa ferity opracúvajú pomocou špeciálnych diamantových nástrojov, často s priebežným chladením vodou. Ak potrebujete magnet s konkrétnymi rozmermi, najlepšie je vybrať si hotový feritový magnet.
4) Prekáža feritovým magnetom mráz alebo sneh?
Ferity nehrdzavejú a vlhkosť ani sneh im za bežných podmienok neprekážajú. Spoľahlivo fungujú aj v mraze. Pri veľmi nízkych teplotách sa však ich magnetické vlastnosti môžu meniť. V porovnaní s vysokými teplotami, ktoré ferity do určitej hranice dobre znášajú, je preto vhodné zohľadniť aj teplotné podmienky používania. V bežných zimných podmienkach v našich zemepisných šírkach sa dajú používať bez problémov.
5) Ako zistím, ktorý pól je ktorý, ak magnet nemá označenie?
Keďže ferity sú tmavosivé a zvyčajne nemajú označené póly, najjednoduchšie je použiť iný magnet, kompas alebo mobilný telefón s vhodnou aplikáciou. Pozrite sa, ako jednoducho určiť póly magnetu pomocou mobilu.
Objavte ďalšie zaujímavé témy v Magnetickej encyklopédii.
