导读：磁棒在食品行业的应用非常广泛，尤其是在农产品（茶叶、大豆等）、干燥粉类产品（如面粉、烘焙、添加剂行业等行业）或者流体类（酱类、巧克力、饮料等）的生产中常使用的异物控制工具。
企业在磁棒管理上经常出现一些困惑，如磁棒的效果不佳，强度的选择，磁棒的检查和清洁等等。本文和大家介绍下磁棒的相关知识。主要包括如下内容：
磁铁相关术语：磁通量，高斯，特斯拉，磁梯度，磁力，磁铁矫顽力。
磁棒的选择与主要参数：金属的分类，磁棒可以吸附哪些金属，磁棒的强度，退磁率，磁棒间距。
磁棒的设计与强度检查：卫生焊接及强度检查频率。
磁棒上吸附的异物清洁：清洁频率要求，异于清洁的设计，手动清除方法。
关于磁铁，先来了解这几个术语：
1）磁通量（Magnetic Flux）：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量，简称磁通（Magnetic Flux）。标量，符号“Φ”。简单来说就是：“用磁力线密度衡量磁场强弱”
2）高斯（Gauss）：是磁通量的计量单位，指每平方厘米内通过的磁力线数量。通常使用的高斯仪来测量磁棒的强度。
高斯仪图片，来自网络
3）特斯拉（Tesla）：是磁通量密度或磁感应强度的国际单位制导出单位，常用T表示。在1960年巴黎召开的国际计量大会上，此单位被命名以纪念在电磁学领域做出重要贡献的美籍塞尔维亚发明家、机械工程师、电气工程师尼古拉·特斯拉。大家熟悉的特斯拉汽车就是以这个特斯拉背景来命名的。特斯拉与高斯的换算公式为：1特斯拉= 10000高斯
4）磁梯度（Magnetic Gradient）：单位距离内（例如1厘米）磁场强度的变化率或磁力线密度的变化率。磁场的不均匀程度可以用磁场梯度来量度。如下图所示，在均匀磁场中磁力线的分布是均匀的，而在不均匀磁场中磁力线的分布是不均匀的。磁梯度越大，越容易吸附。
5）磁力（Pull Force）。铁磁性物体在磁场中受到的吸附力，通常以kg或牛顿作为单位来表示磁力的大小。通常使用拉力仪来测试。
矫顽力可以用磁强计或是B-H分析仪（如FE-2100H永磁材料测量装置）测量。矫顽力大，则称为硬磁性，可以用来作为永久磁铁的材料。永久磁铁可以用在马达、磁性储存媒体（如硬盘、磁盘片或磁带）、强磁棒中。矫顽力小的铁磁性材料则称为软磁性，可以用在变压器及电感器的铁芯，磁性储存媒体的读写头等。
2.1金属的磁性分类
要想了解磁棒能够吸附哪些金属，则需要先了解一下金属的磁性分类。根据物质磁化后对磁场的影响，可以把物质分为三类：
铁磁性物质：在磁场作用下产生与外磁场相同的强烈的附加磁场，可理解为使原有磁场大大增强。具有铁磁性的金属主要是铁（Fe）、钴（Co）和镍（Ni）。
顺磁性物质：在磁场作用下产生与外磁场相同的附加磁场，可理解为使原有磁场小小增强。如碱金属或碱土金属（锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)也都是顺磁性的。稀土金属也是顺磁性。钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）等过渡族元素属于顺磁性。三价金属铝（Al）也是顺磁性。
抗磁性物质：在磁场作用下产生与外磁场相反的附加磁场，可理解为使原有磁场减弱。金属中铜（Cu）、银（Ag）、金(Au)、鎘（Cd）、汞（Hg），都是抗磁性物质。
2.2 磁棒的材质
磁棒是需要具有永磁的性质，其材质一定是铁磁类的材料，目前永磁性的磁棒的材质主要有如下几种：
永磁铁氧体 （GB/T 12796-2012）
稀土钴永磁材料系列 （GB/T 4180-2012）
烧结钕铁硼永磁材料 （GB/T 13560-2017）
铁钴钒永磁合金 （GB/T 14989-2015）
大家平时使用的不锈钢磁棒是使用不锈钢将磁铁进行包裹而形成，不锈钢内部是由若干个磁铁组合而成。
2.3 磁棒可以吸附哪些金属
在食品工业中，常见的金属风险有：铁、铝、铜丝、304不锈钢、316不锈钢、不锈钢焊渣等。大家非常关心哪些金属是有一定磁性，可以使用磁棒进行控制和管控呢？接下来一一分析：
对于304不锈钢及其焊点尤其关注到底使用磁棒能否将其吸附？
304不锈钢属于奥氏体不锈钢，奥氏体不锈钢本身是无磁或弱磁性，但是由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体（通常来制作刀具等）或铁素体组织。这样，304不锈钢中通常会带有弱磁性。
因此使用磁棒来吸附和控制304不锈钢是一个合理的、科学的行为，但是由于304不锈钢是弱磁性，通常建议使用的磁棒强度为12000高斯及以上的强度。
2.4 磁棒强度的选择
磁棒强度的选择，是否是越强越好？如果从吸附金属异物的效果来看是磁棒强度越强越好；但是如果对于金属异物很高的物料（如农产品），磁棒强度越大，带来一个问题是吸附的异物越难清除，因此更加合理的做法是在加工的前段使用的强度稍小一点来吸附大的金属异物，加工后段使用强度大的来吸附小的金属异物或者弱磁性物质。
对于行业使用的磁棒，不同的强度吸附的异物类型和大小大致如下表所示：
如上的磁场强度是指在此强度下，此类金属污染物直接贴近时可以吸附情况，若是物料与磁棒有一定的间距（如超过1cm），则需要更高的磁场强度。
很多国际品牌客户对于磁棒的强度要求是不低于8000高斯。但是若要是控制304不锈钢焊点/渣等弱磁性的细小微粒风险，建议使用不低于12000高斯的磁棒。
2.5 磁棒的退磁率
市场上的磁棒价格差异非常大，不同价格的磁棒，主要是因为磁棒的退磁率不同，好的磁棒，其永磁性更好，而差的磁棒，退磁非常快。导致磁棒退磁性的主要因素有：
1）高温（超出磁铁本身材质的耐温等级）。通常低于80度以下，对于磁棒的影响有限，若超过80度，则需要选择相应的耐高温度的磁铁。
2）磁铁材料本身。磁铁本身含有杂质太多，磁性保持能力越弱。通常选择选择矫顽力大的材料(如铝镍钴等)，以求尽可能保存磁性，不使其消失。
3）外界的强磁场。通常若外界的磁场比磁棒的本身强度更大，则很容易导致失磁。
4）撞击。若经常受到高频率撞击，则会影响退磁。因此避免野蛮安装及拆卸，同时避免安装在振动源的地方。
5）潮湿。是指磁铁本身在潮湿环境下，会影响磁力。而磁棒外部通常裹有不锈钢，因此用水冲洗是不会受什么影响。
注意：磁棒的退磁与吸附多少次的磁性物质并没有直接的关系，国内很多企业使用的磁棒过程中，会出现退磁很快（几个月至一年就退磁30%以上），一般会认为是吸附异物过多造成的，实际上，两者没有直接关系，退磁主要还是源于磁棒本身的材质及其加工工艺过程造成的。而国外一些优质厂家（如艺利磁铁）的年退磁率在1%左右，一根磁棒用个十几二十年是没有问题的。
2.6 磁棒的间距
磁棒的间距与物料越近越好，而目前的很多企业工程部自己DIY做的磁棒间距是很大的，往往很难取到理想的效果。比如像下图所示：
通常磁棒的直径是2.5厘米，而磁棒的间距在不影响物料下料的情况下，建议是与磁棒的直径保持一致，间距也是2.5厘米。
为了让物料更多可能的接触物料，通常还有使用多层交叉层叠的方法，第一层的间隙正好是第二层的磁棒。磁棒的排列方式如下图所示。
3.1 磁棒的卫生焊接
磁棒的卫生焊接是需要一定的技术含量的，目前很多企业内部制作的磁棒，其二端的焊接经常是直角形状，容易形成卫生死角，不易清洁；而好的卫生焊接应当是如下图所示。
3.2 磁棒的强度检查频率
磁棒的强度检查，正常是使用高斯仪对磁棒的强度进行检查，并保留相应的记录。磁棒在正常的使用环境下，磁性消弱是比较缓慢；关于磁棒的检查频率，没有明确的具体的要求，行业通常的检查频率是1个月至3个月一次。若使用的环境比较恶劣（如高温，振动等），建议增加检查频率。
4.1 磁棒清洁频率要求
磁棒的检查频率需要根据企业自己的异物风险来制定恰当的频率，如果物料中的磁性异物多，则检查频率应当相应增加。如果物料非常干净，可以降低相应的频率。
检查频率最重要的一点是在制定的检查频率情况下，磁棒上的吸附异物不能太多，通常磁棒上吸附的异物超过2mm厚，即会吸附异物的效果有较大影响。若检查频率太低，导致磁棒吸附满了，则会大大降低磁棒的吸附效果。如下图中的磁棒吸附情况，就需要进行相应的清理。
4.2 磁棒清洁前需要开展的工作
很多企业对于磁棒的清洁是一清了之，从而丧失了对于吸附异物进行分析的良好机会。通常在磁棒清洁前，需要对于吸附的异物进行检查和必要的统计和分析，建议的做法有如下：
收集异物。对于吸附的异物进行收集和判断是否属于合理的方法。通常会有客户要求对于收集的异物进行称重，小编觉得这个适用于易清洁的磁棒套，否则若异物直接粘附在磁棒上，异物通常很难完整地取下来，而且量很少，这样通过称重来判断异物的风险，意义也非常有限。
吸附异物的磁棒照片。若不采用称重的方法，可以使用照片来进行。企业可以提前制定不同异物水平的标准照片卡，然后培训员工来根据磁棒上的异物与标准照片卡进行比对，从而判断异物是否属于正常水平。
吸附的非常规异物（指金属粉末外的较大异物）：进行收集存档，分析异物的来源。例如吸附到螺丝/螺帽等，需要对此类非常规异物进行原因分析。
4.3 易于异物清洁的设计
强磁棒上一旦吸附上磁性或弱磁性物质，通常是比较难去除了，因此易于清洁的设计是行业的一个最佳实践。易于清洁的设计是在磁棒的外部加一个夹套，抽取磁棒后，夹套上的磁性消失，吸附的异物自动脱落。如下图所示。
4.4 手动清除
对于企业已经安装的磁棒没有易清洁设计时，只能采用手动清除的办法，很多企业有如下一些错误做法：
1）使用高压空气进行吹扫。
2）使用抹布进行清洁，然后再对抹布进行清洗后再擦拭其它地方。
3）使用刷子进行清洁。
如上的方法，都容易导致吸附的金属粉末随着清洁工具污染到环境或其它设施环境。
而清洁磁棒的方法，建议有如下方法：
1）使用一次性的无纺布进行抹试，使用后丢弃。
2）使用磁棒专用的抹布，避免吸附的金属粉末随抹布带至其它地方。
3）使用水洗的方法（适用于湿洗的情况），再配合上专用抹布。
另外，行业还有使用胶布进行粘下吸附物的做法，这一点需要保证不要有粘胶吸附到磁棒上，不推荐大家使用。
希望如上关于磁棒的相关知识，能够帮助到大家！若有不足之处，欢迎批评指正！大家若对磁棒感兴趣，欢迎大家在评论区留言、讨论和交流。
1)《IFS异物控制指南》
2)《GB/T 12796-2012永磁铁氧体磁体 第1部分总规范》
3)《GB/T 4180-2012 稀土钴永磁材料》
4)《GB∕T 13560-2017 烧结钕铁硼永磁材料》
5)《GB/T 14989-2015 铁钴钒永磁合金》
6)《GB/T 3217-2013永磁(硬磁)材料磁性试验方法》
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