硬磁鐵氧體(hard ferrite)
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硬磁鐵氧體是一種以陶瓷做成的永久磁鐵——就是那種便宜、黑色、脆脆的磁鐵,把便條紙壓在冰箱上、驅動喇叭裡的低音單體、在小型電動馬達裡旋轉。「硬」是磁性上「軟」的相反:軟磁鐵氧體讓磁化輕易翻轉,硬磁鐵氧體卻死咬住磁化、拒絕放手,所以一旦被磁化便能保持磁性許多年。以重量計,硬磁鐵氧體是地球上產量最大的永久磁鐵。
這股磁性上的頑固來自晶體形狀。硬磁鐵氧體是六方鐵氧體——鋇六方鐵氧體 BaFe12O19 或鍶六方鐵氧體 SrFe12O19——具磁鉛石(magnetoplumbite)結構。六方晶體有強烈的磁晶各向異性(magnetocrystalline anisotropy):磁化強烈偏好沿某一特定晶軸躺著、抗拒被轉離它,而這股抗拒正是給予高矯頑力(又胖又寬的磁滯迴線)的原因。取捨很誠實:硬磁鐵氧體的殘磁僅約 0.4 特斯拉,最大磁能積 (BH)max 約 25 到 35 千焦耳每立方公尺——比稀土釹磁鐵弱上數倍——但成本只是零頭、不生鏽,且能一路工作到約 450 度 C 的居里溫度。
所以,凡是便宜、抗腐蝕與溫度穩定比純粹磁力更重要之處,硬磁鐵氧體就勝出:喇叭與馬達磁鐵、磁性門吸、吸持與分選磁鐵,以及冰箱磁鐵片上那一條條的磁紋。為榨出更多性能,會在壓製粉末時以磁場排列那些細小片狀晶體,使它們的易磁化軸全指向同一方向(各向異性等級)。要記住的極限:它們和所有陶瓷一樣脆,磁能積遠低於稀土磁鐵,所以同樣功率下,鐵氧體馬達會比釹磁鐵馬達更大更重。
喇叭的環形磁鐵通常是鍶六方鐵氧體。它的高矯頑力意味著音圈那強烈交變的磁場,在喇叭的整個壽命中都無法將它去磁;而它的低成本,正是幾乎每個平價喇叭裡都是鐵氧體磁鐵、而非稀土磁鐵的原因。
硬磁鐵氧體能緊抓磁化多年——一種便宜、防鏽、耐熱的永久磁鐵。
硬磁鐵氧體是磁性上「硬」,而非機械上最硬的陶瓷——作為磁鐵,它遠弱於稀土釹鐵硼。它的主導地位靠的是價格與耐久,而非磁場強度;當你需要一顆又小又強的磁鐵時,鐵氧體並不是答案。