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金属的磁性怎么来的

为什么只有少数的金属有磁性？

可以等价于问：为什么只有少数金属是铁磁性的，而大部分金属是非铁磁性（即抗磁性和顺磁性）？

这个得从金属磁化的物理本质说起：近代物理证明，构成物质的原子由原子核和电子所构成，每个电子都在作循轨和自旋运动，物质的磁性就是由于电子的这些运动产生的。对于金属来说，金属是由点阵的离子和自由电子构成。在磁场的作用下电子运动会产生抗磁磁矩，与此同时，点阵的离子和自由电子会产生顺磁磁矩。二、第二把火——正火：1、正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的***更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为***终热处理。

下面，我们分析下各种金属的磁特性。

1、金属的抗磁性和顺磁性（金属的非铁磁性）

金属中铜（Cu）、银（Ag）、金(Au)、?（Cd）、等，它们的离子所产生的抗磁性大于自由电子的顺磁性，因此是抗磁性物质。

在元素周期表中接近非金属的一些金属元素，如锑（Sb）、铋（Bi）、与锡（Sn）等，它们的自由电子在原子价增加时逐步向共价结合过渡，而共价电子的磁矩互相抵消，因此表现出异常的抗磁性。

所有碱金属都是顺磁性物质，碱土金属（除“铍”外）也都是顺磁性的，这是由于它们的自由电子所产生的顺磁性占主导地位。

碱金属指元素周期表ⅠA族元素中所有的金属元素，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）六种。

碱土金属指元素周期表中Ⅱ A族元素，包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)六种。

三价金属铝（Al）、硒(Se)、镧(La)也是顺磁性，它们的顺磁性主要是由自由电子或离子的顺磁性所决定。

稀土金属也是顺磁性，而且磁性较强，这是因为这些元素的原子4f层或5d层没有填满，存在着未能抵消的自旋磁矩所造成。

钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）等过渡族元素，它们的3d层未被填满，自旋磁矩未被抵消或而产生强烈的顺磁性。

2、金属的铁磁性

对于铁磁性金属来说，不大的外磁场便会使它强烈磁化，很容易被磁铁吸附。

铁磁性金属的原子磁矩主要来源于电子的自旋磁矩，即使在没有外磁场的条件下，就可以形成一个个小的“自发磁化区”，我们称之为“磁畴”。

正是由于在每个磁畴中原子的磁矩已完全排列起来，所以在一个不太强的外磁场，就可以产生一个很强的磁化强度，即楼主认为的“有磁性”。

重新回到问题的起点，金属的磁性是由其原子结构特性决定的，常温下，只有少数的金属可以形成自发磁化区----“磁畴”，所有只有少数金属有磁性

至于铁磁性金属为什么会形成磁畴的原因，涉及量子力学理论：铁磁性物质内部相邻原子的电子之间有一种静电交换作用，正是这种静电交换作用迫使各原子的磁矩平行或者反向平行排列，使得一个小区域内的各个原子的磁矩按同一方向排列，***终形成自发磁化区域----磁畴。中性气氛：中性气氛主要包括氮气、氨气和真空，真空烧结能够避免气氛中的***成分对粉末冶金零件造成污染等不利影响。

铁磁性金属与非铁磁性金属的磁化机制有着很大差异，由于不能自发形成磁化区域，所以非铁磁性金属（常见的有镁、铝、铜、钛、奥氏体不锈钢）的磁性很弱，无法形成明显的SN两极。

达克罗技术的优缺点

优点

1.高耐热性：达克罗可以耐高温腐蚀，耐热温度可达300℃以上。而传统的镀锌工艺，温度达到100℃时就已经起皮报废了。

2.很好的耐蚀性能：达克罗膜层的厚度仅为4-8μm，但其防锈效果却是传统电镀锌、热镀锌或涂料涂覆法的7-10倍以上。采用达克罗工艺处理的标准件、管接件经耐盐雾试验1200h以上未出现红锈。

3.良好的渗透性：由于静电屏蔽效应，工件的深孔、狭缝，管件的内壁等部位难以电镀上锌，因此工件的上述部位无法采用电镀的方法进行保护。达克罗则可以进入工件的这些部位形成达克罗涂层。

4.无氢脆性：达克罗的处理工艺决定了达克罗没有氢脆现象，所以达克罗非常适合受力件的涂覆。5.结合力及再涂性能好：达克罗涂层与金属基体有良好的结合力，而且与其他附加涂层有强烈的粘着性，处理后的零件易于喷涂着色，与有机涂层的结合力甚至超过了磷化膜。目前我国适逢制造业发展有利时期，MIM技术应用空间大，产品市场前景广阔，这无疑为我国加快MIM行业的发展提供了难得的战略好机遇。

缺点1.达克罗的烧结温度较高、时间较长，能耗大。

2.达克罗涂层的导电性能不是太好，因此不宜用于导电连接的零件，如电器的接地螺栓等。

3.达克罗中含有对环境和******的铬离子，尤其是六价铬离子具有致***作用。

4.达克罗涂层的表面颜色单一，只有银白色和银***，不适合汽车发展个性化的需要。不过，可以通过后处理或复合涂层获得不同的颜色，以提高载重汽车零部件的装饰性和匹配性。

5.达克罗的表面硬度不高、耐磨性不好，而且达克罗涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不锈钢的零部件接触与连接，因为它们会产生接触性腐蚀，影响制品表面质量及防腐性能。

MIM工艺中的固相烧结和液相烧结

在金属***成形工艺中，烧结是一个非常关键的环节，它是将脱脂后的多孔坯件进行致密化的过程。烧结过程中温度和时间的把握直接影响到***终成品的性能，在该工艺中，名副其实需要掌握好火候的就是这个环节。脱脂后的坯件在进行烧结时粉末在低于其主要组成成分的温度下通过原子前一来完成粉末颗粒间的联结，减少颗粒间的空隙，从而达到致密化的目的。在MIM工艺中，致密化后的坯件还是会具有人们事先设计好的与***模具相符的形状，只是经过烧结变得具有了一定强度和性能，可以承受一定的外力，不会像刚脱完脂的坯件那样多孔易碎。MIM技术是目前金属零部件成型***科学的精净成型技术，其特点在于成本低，性能优异，可根据不同需求灵活调整各项性能指数，应用领域非常广泛。

曾经有人从两个方面总结MIM烧结的特点，从宏观来看，坯件整体的气孔率下降、坯件的致密度提高，从微观来看，粉末颗粒的原子发生里质点转移，使粉末不需要粘结剂的作用便可产生颗粒间的粘结来保持一定的形状和性能。

烧结的原理就是在一定的温度下，利用热的力量刺激粉末的原子使其发生物理位置的迁移，将粉体状的坯件变成颗粒联结紧密的块状的坯件。由此可以看出温度对于烧结的重要性，从理论上来讲，温度越高，烧结过程中产生的原子迁移运动越迅速，从一个位置到另一个位置的原子的量也就越多，烧结过程也就进行得越快。与机加工工艺相比，粉末冶金齿轮的经济批量一般取决于零件的大小、结构复杂程度、产品要求精度以及其它性能要求。

在实际的生产应用中，人们会经常提到两个词：固相烧结和液相烧结，其实这没有什么费解的，关于二者的区别，简单一点说就是根据烧结温度不同，固相烧结就是烧结温度低于所有组成成分的熔点，而液相烧结则是烧结温度低于主要组成成分的熔点。同时这两种烧结方法又有一个共同点：都是不施加外部压力的情况下进行的。捏合机可制成普通型、压力型、真空型、高温型四种，调温形式采用夹套、蒸汽加热、油加热、水冷却等方法，采用液压翻缸及启盖。

因此，固相烧结和液相烧结又被成为无压烧结，这主要是相对于热压、热锻、热等静压等加压烧结方法而言的。在MIM工艺中一般都是采用无压烧结的方法进行坯件的烧结。

粉末冶金行业发展势不可挡

粉末冶金属于现代工业发展的朝阳产业，以制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。

　　我国粉末冶金行业起步较晚，但发展迅猛，特别是汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展，为粉末冶金行业带来了较大的发展机遇。

　　具体数据显示，1948年我国硬质合金产量仅有2-3万吨，但2000年后我国粉末冶金市场迅速崛起。2009年我国粉末冶金行业产量为11.30万吨，超过日本跃居亚洲首位。2014年粉末冶金行业销量达19.18万吨，2017年增长至20.08万吨，增幅为4.7%。不过，可以通过后处理或复合涂层获得不同的颜色，以提高载重汽车零部件的装饰性和匹配性。

　　从应用领域来看，现阶段，我国粉末冶金产品主要应用于汽车、家电、电动工具、摩托车、农业机械及工程机械等工业。目前，有通过用温压提高生坯密度和通过采用模壁润滑减少或消除混合粉中的润滑剂的方法来提高生坯强度。随着我国汽车行业的快速发展，粉末冶金制品本土化需求不断扩大，2016年，应用于汽车方面的粉末冶金零件共10.09万吨，占比54.69%，同比上升6.55%。未来下游产业的发展将会继续拉动上游产业的发展，整个行业的容量仍在不停扩大。

　　汽车领域应用较少，技术相对落后

　　在发达***如美国、欧洲、日本，粉末冶金产品主要应用于汽车领域，汽车粉末冶金产品占粉末冶金总产品的比例高达80%以上，其产品包括VVT(可变气门正时系统)、VCT(可变气门凸轮轴正时系统)、各类泵组件、链轮、同步环、行星齿轮等，种类覆盖十分齐全。以及常州精研科技股份有限公司，是国内***先上市的MIM企业代表。

　　而在我国，2017年，粉末冶金市场汽车应用占比仅为60%。我国粉末冶金汽车零件占比远低于发达***，占比提升潜力大。

　　单车用量方面，中国提升空间同样相对可观。达克罗的表面硬度不高、耐磨性不好，而且达克罗涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不锈钢的零部件接触与连接，因为它们会产生接触性腐蚀，影响制品表面质量及防腐性能。2017年，北美粉末冶金零件单车用量可达18.6Kg，日本为8.0Kg，欧洲为7.2Kg，而中国仅为4.5Kg。这种差距产生的主要原因是，我国国内很多粉末冶金产品达不到要求的尺寸公差与性能参数，因此，汽车主机厂只能选择成本更高的锻造零件与机加工零件。

　　国内企业成本优势显著，进口替代空间广阔

　　与国外公司相比，国内企业在人力成本、土地成本、原料成本等方面均具有优势，能够为主机厂与一级供应商提供更***的粉末冶金产品。同时，国内企业交货周期短，***服务快速、及时，能够为国内主机厂提供更优质的服务。

　　从技术角度来看，2015年，发布《中国制造2025》的通知，其中***提出要大力发展智能制造、增材制造、新材料、生物***等领域。我们认为在***政策的大力扶持下，国内粉末冶金技术有望得到快速发展，替代市场逐步由低端转向高技术。

　　另外，专利申请***量的持续增长彰显粉末冶金技术的不断成熟。2016年，我国铸造、粉末冶金专利申请***量为8295项，同比增长11.62%，近五年(2012-2016年)复合增长率为16.02%。

　　综合来看，国内粉末冶金产品进口替代空间十分广阔