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(zhì)說起：近代物理證明，構(gòu)成物質(zhì)的原子由原子核和電子所構(gòu)成，每個電子都在作循軌和自旋運動，物質(zhì)的磁性就是由于電子的這些運動產(chǎn)生的。對于金屬來說，金屬是由點陣的離子和自由電子構(gòu)成。粘結(jié)劑的主要作用是充當粘結(jié)金屬粉末顆粒流動的載體以及成型后保持工件形狀。在磁場的作用下電子運動會產(chǎn)生抗磁磁矩，與此同時，點陣的離子和自由電子會產(chǎn)生順磁磁矩。

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(chǎn)生的抗磁性大于自由電子的順磁性，因此是抗磁性物質(zhì)。

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(jié)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(zhì)，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(chǎn)生的順磁性占主導(dǎo)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(chǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(xué)理論：鐵磁性物質(zhì)內(nèi)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(nèi)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。2、能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的檔次。

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。

金屬粉末冶金中的燒結(jié)氣氛相關(guān)

金屬粉末冶金是一種利用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)制成金屬或合金零部件的技術(shù)。運用該技術(shù)可直接生產(chǎn)多孔、半致密或全致密的材料和制品，因此應(yīng)用十分廣泛。在小批量生產(chǎn)的情況下，粉末冶金齒輪的生產(chǎn)成本可能比傳統(tǒng)制造方法的成本高。在金屬粉末冶金制品燒結(jié)中，燒結(jié)氣氛是影響燒結(jié)制品性能的重要因素之一。粉末燒結(jié)氣氛是指粉末冶金制品在燒結(jié)時，燒結(jié)爐內(nèi)的實際氣氛，常用的燒結(jié)氣氛主要有保護氣氛、可控氣氛和空氣。下面我們就一起來了解一下：

一、保護氣氛：保護氣氛分為還原性氣氛和中性氣氛，還原性氣氛又分為氫氣和分解氨。在燒結(jié)過程中，保護氣氛的主要作用是保護燒結(jié)制品不被氧化。

氫氣在一定的溫度條件下具有很強的滲透性，是一種化學(xué)活性較強的可燃性無毒氣體，常在鎢、硬質(zhì)合金、不銹鋼等難熔粉末冶金制品的燒結(jié)中作為保護氣氛;

分解氨是液氨經(jīng)熱分解后獲得的由氫和氮組合的混合氣體，在粉末冶金中即可作為還原劑，也用來作為燒結(jié)氣氛，除了某些含有氮成分的制品因與該氣氛產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)不能采用這種氣氛燒結(jié)以外，大多數(shù)的金屬都可采用這種氣氛來燒結(jié)。

中性氣氛：中性氣氛主要包括氮氣、氨氣和真空，真空燒結(jié)能夠避免氣氛中的有害成分對粉末冶金零件造成污染等不利影響。

二、可控氣氛：這類氣氛分為放熱型(不需要從外部供熱)和吸熱型氣氛(需要從外部供熱)，都由碳氫化合物轉(zhuǎn)化而成。

放熱型可用于控制粉末冶金（含注射成形）燒結(jié)制品中的碳含量控制，分為淡型和濃型氣氛，淡型放熱氣氛的碳勢很低，用作低碳鋼、銅制品的燒結(jié)時，只用作無氧化加熱;濃型放熱氣氛的碳勢較高一些，可用作防止粉末冶金鐵基、銅基零件的的氧化和減少鐵基零件的脫碳。粉末冶金零件生坯具有適當?shù)膹姸仁潜匾模员銐号鲝年幠Ｖ忻摮龊蛯⑵溥\送到燒結(jié)爐而不會損壞。

吸熱型氣氛與放熱型氣氛相比較，是一種還原性更強、碳勢更高的可控氣氛，在粉末冶金中主要用于鐵基零件和銅基零件燒結(jié)時作保護氣氛，有時也作為滲碳劑使用。

三、空氣氣氛：這種燒結(jié)氣氛主要是在燒結(jié)爐內(nèi)通過一定空氣氣體，也可以看作是在常壓狀態(tài)下燒結(jié)，一般在金屬復(fù)合材料和陶瓷材料的燒結(jié)制品中應(yīng)用

不銹鋼拋光一

金屬注射成型產(chǎn)品燒結(jié)出來后，因為各種原因，表面的光潔度相對比較粗糙，并有輕微的毛刺，并可能有細小的不銹鋼粉粒黏著在產(chǎn)品表面。一、第1把火——退火：1、退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)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(nèi)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。為了達到表面光潔度（有的產(chǎn)品甚至要求達到鏡面效果，如蘋果的Logo產(chǎn)品）和去毛刺的要求，往往都會增加研磨、拋光、噴砂等表面處理工藝。

1. 機械拋光

機械拋光是靠切削、材料外表塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方式,一般運用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主,特別零件如回轉(zhuǎn) 體外表,可運用轉(zhuǎn)臺等輔佐工具,外表質(zhì)量要求高的可采取超精研拋的方式。

2.化學(xué)拋光

其長處是加工設(shè)備投資少,龐雜件能拋,速度快，防腐性好。,效率高,     其缺陷是光明度差,有氣體溢出,須要通風設(shè)備,加溫艱難。適宜加工小批量龐雜件及小零件光明度要求不高的產(chǎn)品。

化學(xué)拋光是讓材料在化學(xué)介質(zhì)中外表宏觀凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解,從而得到平滑面。這種方式的重要長處是不需龐雜設(shè)備,可以拋光外形龐雜的工件,可以同時拋光很多工件,效率高。粉狀涂層經(jīng)過高溫烘烤流平固化，變成效果各異（粉末涂料的不同種類效果）的最終涂層?；瘜W(xué)拋光的核心問題是拋光液的配制。化學(xué)拋光得到的外表毛糙度一般為數(shù)10μm。

其長處是鏡面光澤維持長,工藝穩(wěn)固,污染少,本錢低,防腐性好。其缺陷是防污染性高,加工設(shè)備一次性投資大,龐雜件要工裝、輔佐電極,大批生產(chǎn)還須要降溫設(shè)備。二、可控氣氛：這類氣氛分為放熱型(不需要從外部供熱)和吸熱型氣氛(需要從外部供熱)，都由碳氫化合物轉(zhuǎn)化而成。適宜批量生產(chǎn),重要應(yīng)用于出口產(chǎn)品,有公差產(chǎn)品,其加工工藝穩(wěn)固,操作上也相對簡略。

電解拋光根底原理與化學(xué)拋光雷同,即靠選擇性的溶解材料外表渺小凸出部分,使外表光滑。與化學(xué)拋光相比,可以清除陰極反映的影響,效果較好。

電化學(xué)拋光過程分為兩步：

(1)宏觀整平 溶解產(chǎn)物向電解液中分散,材料外表幾何毛糙下降,Ra＞1μm。

(2)微光平坦陽極極化，外表光明度提高,Ra＜1μm。

國內(nèi)當前粉末冶金零件行業(yè)的挑戰(zhàn)

當前粉末冶金零件行業(yè)和企業(yè)面臨嚴峻的市場挑戰(zhàn)。整個行業(yè)處于發(fā)展中的緊要關(guān)頭。近幾年來，市場需求不斷擴大，粉末冶金零件行業(yè)和企業(yè)發(fā)展很快。但是，企業(yè)長期處于“上擠下壓”的環(huán)境中。對相互聯(lián)鎖現(xiàn)象的解釋仍然有爭議，但看起來可能是由于在由不規(guī)則顆粒壓制的壓坯中，在相當大程度上，相鄰顆粒之間形成了較好的原子接觸。原輔材料大幅度漲價，而主機廠不斷降價。使企業(yè)的利潤空間受到巨大沖擊，生存面臨嚴重考驗。隨著原輔材料開始大幅度漲價，使原本十分脆弱的企業(yè)利潤雪上加霜。國內(nèi)粉末冶金零件廠的產(chǎn)品價格出現(xiàn)了更大偏移。

　　為促進粉末冶金行業(yè)和諧健康持續(xù)發(fā)展，遵循科學(xué)發(fā)展觀，營造公平公正的競爭環(huán)境，保護企業(yè)利益，維護粉末冶金制品行業(yè)形象，提倡全行業(yè)共同努力，克服困難，度過難關(guān)。

　　首先，產(chǎn)業(yè)要加強廠際合作，加強交流溝通，穩(wěn)定各自市場份額，反對行業(yè)內(nèi)部采取不正當競爭行為。團結(jié)協(xié)作，相互尊重，共同進步，實現(xiàn)雙贏。

　　其次，鑒于當前形勢，根據(jù)國際慣例，建議各會員單位根據(jù)本企業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)、質(zhì)量、設(shè)備、所用原料、批量大小等具體情況，在與使用單位充分協(xié)商的基礎(chǔ)上，適當提高產(chǎn)品銷售價格。若今后原輔材料繼續(xù)上漲，粉末冶金產(chǎn)品價格還可以隨時上調(diào)。

　　各企業(yè)在加強自身管理，加強工藝技術(shù)改進，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品技術(shù)含量，盡可能挖掘企業(yè)內(nèi)部潛力，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，促進粉末冶金行業(yè)更好更快發(fā)展的同時，為客戶提供性價比更高的產(chǎn)品與服務(wù)。