金屬的磁性怎么來的

為什么只有少數(shù)的金屬有磁性？

可以等價于問：為什么只有少數(shù)金屬是鐵磁性的，而大部分金屬是非鐵磁性（即抗磁性和順磁性）？

這個得從金屬磁化的物理本質說起：近代物理證明，構成物質的原子由原子核和電子所構成，每個電子都在作循軌和自旋運動，物質的磁性就是由于電子的這些運動產生的。對于金屬來說，金屬是由點陣的離子和自由電子構成。在磁場的作用下電子運動會產生抗磁磁矩，與此同時，點陣的離子和自由電子會產生順磁磁矩。美國Injectamax公司和德國BASF公司將脫脂時間從數(shù)十小時縮短到幾個小時，而且保形性得到明顯改善，產品的尺寸精度從±0。

下面，我們分析下各種金屬的磁特性。

1、金屬的抗磁性和順磁性（金屬的非鐵磁性）

金屬中銅（Cu）、銀（Ag）、金(Au)、?（Cd）、等，它們的離子所產生的抗磁性大于自由電子的順磁性，因此是抗磁性物質。

在元素周期表中接近非金屬的一些金屬元素，如銻（Sb）、鉍（Bi）、與錫（Sn）等，它們的自由電子在原子價增加時逐步向共價結合過渡，而共價電子的磁矩互相抵消，因此表現(xiàn)出異常的抗磁性。

所有堿金屬都是順磁性物質，堿土金屬（除“鈹”外）也都是順磁性的，這是由于它們的自由電子所產生的順磁性占主導地位。

堿金屬指元素周期表ⅠA族元素中所有的金屬元素，包括鋰（Li）、鈉（Na）、鉀（K）、銣（Rb）、銫（Cs）、鈁（Fr）六種。

堿土金屬指元素周期表中Ⅱ A族元素，包括鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra)六種。

三價金屬鋁（Al）、硒(Se)、鑭(La)也是順磁性，它們的順磁性主要是由自由電子或離子的順磁性所決定。

稀土金屬也是順磁性，而且磁性較強，這是因為這些元素的原子4f層或5d層沒有填滿，存在著未能抵消的自旋磁矩所造成。

鈦（Ti）、釩（V）、鉻（Cr）、錳（Mn）等過渡族元素，它們的3d層未被填滿，自旋磁矩未被抵消或而產生強烈的順磁性。

2、金屬的鐵磁性

對于鐵磁性金屬來說，不大的外磁場便會使它強烈磁化，很容易被磁鐵吸附。

鐵磁性金屬的原子磁矩主要來源于電子的自旋磁矩，即使在沒有外磁場的條件下，就可以形成一個個小的“自發(fā)磁化區(qū)”，我們稱之為“磁疇”。

正是由于在每個磁疇中原子的磁矩已完全排列起來，所以在一個不太強的外磁場，就可以產生一個很強的磁化強度，即樓主認為的“有磁性”。

重新回到問題的起點，金屬的磁性是由其原子結構特性決定的，常溫下，只有少數(shù)的金屬可以形成自發(fā)磁化區(qū)----“磁疇”，所有只有少數(shù)金屬有磁性

至于鐵磁性金屬為什么會形成磁疇的原因，涉及量子力學理論：鐵磁性物質內部相鄰原子的電子之間有一種靜電交換作用，正是這種靜電交換作用迫使各原子的磁矩平行或者反向平行排列，使得一個小區(qū)域內的各個原子的磁矩按同一方向排列，最終形成自發(fā)磁化區(qū)域----磁疇。對于混煉時粉末和粘結劑的加入順序也有比較嚴格的規(guī)定，加料的順序一般是先加入高熔點組元熔化，然后降溫，加入低熔點組元，然后分批加入金屬粉末。

鐵磁性金屬與非鐵磁性金屬的磁化機制有著很大差異，由于不能自發(fā)形成磁化區(qū)域，所以非鐵磁性金屬（常見的有鎂、鋁、銅、鈦、奧氏體不銹鋼）的磁性很弱，無法形成明顯的SN兩極。

達克羅技術的優(yōu)缺點

優(yōu)點

1.高耐熱性：達克羅可以耐高溫腐蝕，耐熱溫度可達300℃以上。而傳統(tǒng)的鍍鋅工藝，溫度達到100℃時就已經起皮報廢了。

2.很好的耐蝕性能：達克羅膜層的厚度僅為4-8μm，但其防銹效果卻是傳統(tǒng)電鍍鋅、熱鍍鋅或涂料涂覆法的7-10倍以上。采用達克羅工藝處理的標準件、管接件經耐鹽霧試驗1200h以上未出現(xiàn)紅銹。

3.良好的滲透性：由于靜電屏蔽效應，工件的深孔、狹縫，管件的內壁等部位難以電鍍上鋅，因此工件的上述部位無法采用電鍍的方法進行保護。達克羅則可以進入工件的這些部位形成達克羅涂層。

4.無氫脆性：達克羅的處理工藝決定了達克羅沒有氫脆現(xiàn)象，所以達克羅非常適合受力件的涂覆。經過二十多年的發(fā)展，我國MIM從業(yè)人員不僅突破了技術封堵，并且研制開發(fā)大量的MIM產品，拓展了市場。5.結合力及再涂性能好：達克羅涂層與金屬基體有良好的結合力，而且與其他附加涂層有強烈的粘著性，處理后的零件易于噴涂著色，與有機涂層的結合力甚至超過了磷化膜。

缺點1.達克羅的燒結溫度較高、時間較長，能耗大。

2.達克羅涂層的導電性能不是太好，因此不宜用于導電連接的零件，如電器的接地螺栓等。

3.達克羅中含有對環(huán)境和人體有害的鉻離子，尤其是六價鉻離子具有致癌作用。

4.達克羅涂層的表面顏色單一，只有銀白色和銀灰色，不適合汽車發(fā)展個性化的需要。不過，可以通過后處理或復合涂層獲得不同的顏色，以提高載重汽車零部件的裝飾性和匹配性。

5.達克羅的表面硬度不高、耐磨性不好，而且達克羅涂層的制品不適合與銅、鎂、鎳和不銹鋼的零部件接觸與連接，因為它們會產生接觸性腐蝕，影響制品表面質量及防腐性能。

選擇MIM技術的主要準則

日本、美國及歐洲的金屬注射成形協(xié)會聯(lián)合發(fā)布ISO標準-ISO22068燒結金屬注射成形材料規(guī)范，意在于為設計與材料工程師提供用MIM工藝制造的零件規(guī)定的材料所需要的資料。關于選擇MIM工藝準則，確定有下列一些主要事項需要考慮：

☆質量/大量

對于在切削加工或磨削加工中材料損耗大的零件，MIM在降低生產成本上極有效。

☆數(shù)量

模具與創(chuàng)建費用對于低產量是難以承受的。因此，當年產量超過20000件時，對于MIM合適。

☆材料

對于像鈦、不銹鋼及鎳合金之類難切削加工的材料設計的零件，MIM最有吸引力。

☆復雜性

MIM工藝適合制造幾何形狀復雜的以及在切削加工中需要轉換位置的多軸零件。

☆使用性能

如果使用性能很重要，則MIM的高密度形成的性能經常都有競爭力。

☆表面粗糙度

表面粗糙度反應了粉末顆粒的大小，然而不像其他競爭的工藝，可控的織構可能對成本沒有什么影響。

☆公差

如果要求的公差緊密時，由于需要后續(xù)加工，MIM的成本趨向于增加，燒結件的公差大概在±0.3%。

☆組合

為了節(jié)省庫存與組裝費用，當講多個零件團結為一個零件時，可以受益。

☆缺陷

必須使MIM固有的缺陷處于非關鍵位置，或制造成形后除去例如澆口印跡、提模桿標記或接合線等。

☆新型組合材料

MIM可制造出用傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的、兩種材料結構的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。

我國粉末冶金行業(yè)集中度高

根據中國粉末冶金協(xié)會統(tǒng)計的數(shù)據，34家國內大中型粉末冶金生產企業(yè)(占53 家企業(yè)數(shù)量的64%)的累計產量長期占53家企業(yè)生產產量的占比高達85%，其中大多數(shù)汽車粉末冶金零部件生產商集中在這34 家企業(yè)中。四、金屬熱處理的第四把火——回火：1、回火為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。過去十年，受益于汽車產量的增長，汽車用粉末冶金零部件需求也呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。未來，除了汽車行業(yè)本身的增長，粉末冶金零件需求也將受益于進口替代和對機加工零件替代的雙重替代，單車的粉末冶金用量將明顯提升，保障傳統(tǒng)汽車粉末冶金零部件的需求將保持平穩(wěn)增長。

　　從行業(yè)趨勢來看，進入2008 年以后，由于價格的優(yōu)勢，世界粉末冶金的生產中心逐步往中國轉移，日本本土的產量出現(xiàn)了明顯的下降。一、第1把火——退火：1、退火是將工件加熱到適當溫度，根據材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。根據中國粉末冶金協(xié)會的統(tǒng)計，以34 家粉末冶金企業(yè)產量為基數(shù)，2009/2010/2011 車用粉末冶金的單車用量分別為3.1/3.6/3.76kg/輛，用量增長趨勢明顯，在經歷了2012 年短暫的下滑后，2013年又重回3.71kg/輛的水平。產業(yè)信息網認為，考慮到車輛節(jié)能、輕量化及產品精度化的訴求，伴隨未來中國粉末冶金生產企業(yè)規(guī)模做大，技術加強和依舊強勁的成本優(yōu)勢，車用粉末冶金零件進口替代趨勢下的需求增長仍將持續(xù)發(fā)生