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。在小批量生產的情況下，粉末冶金齒輪的生產成本可能比傳統(tǒng)制造方法的成本高。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。

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。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。

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。

什么是不銹鋼

不銹鋼是在空氣中或化學腐蝕介質中可以耐腐蝕的一種高合金鋼，不銹鋼是具備雅觀的外表和耐腐蝕性能好、不用經過鍍色等表面處理工藝而發(fā)揮不銹鋼所固有的外表性能、運用于多方面的鋼鐵的一種，通常稱為不銹鋼。

代表性能的有13鉻鋼，18-鉻鎳鋼等高合金鋼。

從金相學角度分析，因為不銹鋼含有鉻而使外表形成很薄的鉻膜，這個膜隔分開與鋼內侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。為了維持不銹鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必需含有12%以上的鉻。

不銹鋼最實用于醫(yī)院或其它衛(wèi)生條件至關重要的領域，尤其是在經過二次加工拋光以后的不銹鋼效果更佳。通常條件下腐蝕環(huán)境要求光滑的外表是因為外表光滑不容易積垢。污垢的沉積會使不銹鋼生銹甚至造成腐蝕。

食品加工、餐飲、釀造和化工，便于清洗，有時還要運用化學清洗劑，不易滋長細菌。不銹鋼在這方面的性能與玻璃和陶瓷可以媲美！

我國粉末冶金行業(yè)集中度高

根據(jù)中國粉末冶金協(xié)會統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，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。黑色金屬表面經“發(fā)藍”處理后所形成的氧化膜，其外層主要是四氧化三鐵，內層為氧化亞鐵。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。若材料難以切削加工，諸如工具鋼、鈦、鎳合金或不銹鋼，對于MIM最終成型來說，是最有利的，MIM工藝可以一次性成型復雜的幾何形狀特征。根據(jù)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

注射毛坯的加工裝配技術

脫脂前的注射坯雖然強度遠遠低于燒結后的金屬零件的強度，但仍具有一定的強度可以進行加工修整。

加減材料的加工工藝均可實施，用來改變毛坯的尺寸和形狀。可以對脫脂前的注射坯進行澆口切除、分型線處理、鉆孔、倒角等去除材料的加工。

由于毛坯較軟，對刀具的磨損大大降低。毛坯強度較弱，容易損壞，需要較高的切削速度和低的進給量來滿足最終的尺寸加工精度。

傳統(tǒng)的裝配工藝是將燒結后的零件連接起來，將脫脂前的注射毛坯零件組合成一體也是可行的。該組裝工藝目前有三種方法：一是將zui初的成型坯作為嵌件進行第二次注射成型；二是多組分材料進行復合成型；三是在脫脂前將單個的注射坯組裝成一體。

如果各個毛坯零件是由完全相同的注射材料注射成型，匹配的脫脂燒結收縮性能可以保證其很好地結合；若各個毛坯是由不同的注射料注射成型，必須采取措施防止開裂變形。

采用此項技術可以簡化模具結構，降低模具成本；成型形狀更加復雜、傳統(tǒng)工藝難以加工的零件；成型具有不同性能、功能要求的復合材料零件或節(jié)省貴重原材料。