Современные магнитотвердые материалы (МТМ), или материалы для постоянных магнитов (ПМ), относятся к несомненным достижениям передовой технологии XX века. Они обладают большим разнообразием основных магнитных параметров (остаточная индукция Br, коэрцитивная сила Нс и энергетическое произведение (ВН)макс.) и физических параметров (температура Кюри Тс, температурные коэффициенты Br и Нс, твердость и обрабатываемость), что и определяет, в основном, конкретные области их применения и массогабаритные размеры. Промышленные МТМ принято классифицировать по технологии их изготовления:

1. Литые МТМ на основе системы Fe-Ni-Al-Co-Cu-Ti. В отечественной практике – сплавы типа ЮНДК и ЮНДКТ по ГОСТ 17809 – 72 (9 марок).
2. Деформируемые МТМ на основе системы Fe-Cr-Co типа ХК по ГОСТ 24897-81 (14 марок).
3. Спеченные МТМ на основе систем Sm-Co и Sm-Co-Fe-Cu-Zr типа КС37 (7 марок) и типа КС25 (6 марок) по ГОСТ 21559-76.
4. Спеченные МТМ на основе системы Nd-Fe-B. ГОСТ на эти материалы не разработан, и производители магнитов выпускают их по собственной документации (4-6 марок с различным сочетанием основных магнитных свойств).
5. Магнитотвердые ферриты - бариевые (BaO 6Fe2 O3) и стронциевые (SrO 6Fe2 O3) - по ГОСТ 24063-80 (8 марок).
6. Магнитопласты (с полимерной связкой) на основе ферритовых порошков.
7. Магнитопласты (с полимерной связкой) на основе быстрозакаленных магнитных порошков (БЗМП) Nd-Fe-B.
Существуют также МТМ, имеющие специальное или ограниченное применение (Со–Рt, Mn-Al–C и др.).
Литые МТМ относятся к наиболее старым, и их производство неуклонно снижается. Имея кристаллическую текстуру, они отличаются твердостью и хрупкостью, вследствие чего ПМ обрабатываются только шлифованием поверхностей. При высокой Br остальные магнитные параметры находятся на среднем уровне (см. рис.). Применение литых МТМ связано с очень высокой Тс (от 700 до 850 0С), небольшим температурным коэффициентом Br (-0,02% на 1 0С), превосходной магнитной стабильностью при повышенных температурах и высокой коррозионной стойкостью.
Попытки широкой замены литых МТМ деформируемыми МТМ типа ХК с близким уровнем магнитных параметров (см. рис.), но более дешевыми и легче обрабатываемыми, не удались из-за повышенной прецизионности их изготовления.
Оба класса МТМ практически не используются в автомобилестроении.
Магнитотвердые ферриты, несмотря на скромный уровень основных магнитных параметров (см. рис.), остаются лидерами среди МТМ по объему выпуска из-за дешевизны и обилия сырья. Ферриты изготавливают методом спекания; они тверды и хрупки, поэтому механическую обработку сводят к минимуму. Являются электрическими изоляторами, обладают коррозионной стойкостью. Существенные недостатки состоят в относительно низкой Тс и в большом значении температурного коэффициента Br (-0,2% на 0С). По функциональности ферриты превосходят литые МТМ: появилась возможность изготовления различных форм ПМ, в том числе, многополюсных роторных, и ПМ с малыми размерами в направлении намагничивания. Ферритовые ПМ устойчивы к размагничиванию; предварительное намагничивание до сборки с магнитопроводом заметно не снижает магнитного потока ПМ. Эффективно использование ферритовых ПМ в устройствах без магнитопровода.
В 1970 -х годах началось промышленное производство редкоземельных спеченных МТМ на основе системы «самарий - кобальт». Обладая уникальным уровнем основных магнитных параметров (см. рис.) они сохранили функциональную привлекательность магнитотвердых ферритов, и позволили на порядок уменьшить размеры магнитных систем с ПМ в электронике и приборо-машиностроении. Имеют высокое значение Тс (7500 С), но диапазон рабочих температур невелик (2500С). Температурный коэффициент Br находится на среднем уровне (-0,045% на 0С). Коррозионно стойки, а по механическим свойствам не лучше ферритов. Основной недостаток этих МТМ – высокая стоимость сырьевых компонентов.
Появление в 1980-х годах нового поколения редкоземельных МТМ на основе системы Nd-Fe- -B привело к беспрецедентному росту выпуска ПМ для новых областей применения, в том числе в автомобилестроении. Эти МТМ имеют рекордные значения (ВН)макс, позволяя провести дальнейшую миниатюризацию устройств с ПМ. Отсутствие в химсоставе кобальта и широкая сырьевая база делают ПМ из этих МТМ более доступными и дешевыми. К недостаткам МТМ на основе системы Nd -Fe-B относятся более низкие Тс (3200 С) и максимальная рабочая температура (1200С, при легировании 2000С), худший температурный коэффициент Br (-0,12% на 0С, при легировании –0,07% на 0С), а также резкая подверженность атмосферной коррозии, что требует металлизации и эпоксидного покрытия ПМ.
Магнитопласты на основе БЗМП Nd-Fe-B по уровню основных магнитных параметров и стабильности уступают спеченным МТМ (см. рис.), но обладают очень важными экономическими преимуществами при производстве и обработке, т.к. ПМ формируются до окончательного вида с жесткими размерными допусками посредством прессовки или литья. Возможна также механическая обработка. Наряду с магнитопластами из ферритовых порошков, они занимают важный сектор выпускаемых в настоящее время ПМ.
Автомобилестроение относится к наиболее магнитоемким областям применения. В современном легковом автомобиле насчитывается до 40 приборов и устройств, в которых применяются ПМ. Это двигатели стеклоочистителей и подъемников стекол, антенн, вентиляторов, топливного насоса холостого хода, индикаторы уровня жидкости, датчики положения дросселя и коленчатого вала, система электронного зажигания, громкоговорители. Важно отметить, что эти комплектующие изделия определяют качество и комфортность автомобиля.
В России в автомобилестроении применялись в основном недорогие ПМ: ферритовые для двигателей (достаточно крупных) различного применения и литые типа ЮНД (альни) - для улавливания примесей в масле. Их основным поставщиком был и остается ОАО НПО «Магнетон», г. Владимир.

Рис. Соотношение основных магнитных параметров МТМ

Новую волну применения в автомобилестроении ПМ получили после августовского кризиса 1998г, а также в связи с освоением российскими производителями ПМ на основе спеченных сплавов Nd-Fe-B и магнитопластов на основе БЗМП Nd-Fe-B. Сегодня они серийно или малыми партиями поставляются: ООО “Эрга”, г.Калуга –для системы электронного зажигания, а также магнитопласты на основе ферритов- для двигателей вентиляторов и датчиков ,
ООО “Рембыт”, г.Саратов – 12-полюсные роторы для датчика скорости и для регулятора холостого хода,
ОАО «Калужский завод «Автоприбор»- для двигателя регулятора холостого хода.
В России имеется стабильный поставщик сырья для изготовления магнитопластов - ГУП НТЦ «ВНИИНМ-ПРОГРЕСС» г. Москва, выпускающий 3 марки БЗМП Nd-Fe-B по своим ТУ.
Следует подчеркнуть, что разработка малогабаритных двигателей на основе ПМ из БЗМП Nd-Fe-B весьма перспективна, поскольку отвечает основным критериям современного технического уровня по цене, качеству и серийноспособности технологии. Важно отметить, что сегодня в России автозаводы могут рассчитывать на 2-3 поставщиков одноименной продукции, и, тем самым, обеспечить бесперебойную работу конвейера.

В.А Сеин, ФГУП «Спецмагнит», Москва, член МАГО.