Что такое неодимовый магнит и для чего он используется?

Неодимовые магниты: что это за материал?

Как утверждают ученые, на эту разработку ушло около 20 лет исследований и испытаний. При выборе материалов учитывались многие факторы: доступность, технологичность, безопасность, высокие магнетические свойства, стойкость к условиям окружающей среды. Перспективным направлением ученые посчитали использование редкоземельных металлов. И неодим для этих целей подошел как раз идеально.

Магниты на его основе обладают удивительной силой сцепления. Даже небольшой объем материала позволяет удерживать вес во много раз, превышающий свою массу. Магнетические свойства сохраняются долго (теряют не более 2% за 10 лет использования). Сейчас неодимовые магниты можно приобрести в специализированных магазинах. Цены на них доступны практически любому желающему.

История неодимового магнита и его производство

Неодимовый магнит (который называется еще NdFeB, NIB или вообще Neo) – это мощный постоянный магнит который получен путем соединения специальным образом сплава железа, бора, а так же такого редкоземельного металла как неодим (именно по названию этого элемента и назван магнит).

Первый в истории неодимовый магнит был получен независимо друг от друга инженерными группами таких компаний как General Motors и Sumitomo Special Metals в уже далеком 1983 году. А на сегодняшний день существуют сразу два способа получения такого вида магнитов, а именно:

1. В первом варианте подготовленный порошок из смеси металлов претерпевает процесс запекания в печи под высоким давлением и температуре в 1200 градусов по Цельсию.
2. Во втором варианте в жидкий полимер впрыскивается подготовленный порошок, а затем происходит формация и застывание полимера по мере его остывания.

Ну а теперь я хочу сказать пару слов о классификации неодимовых магнитов.

Разновидность неодимовых магнитов

Сверхсильные магниты различаются по двум основным параметрам:

• Рабочая температура. В первой букве классификации магнитов зашифрованы данные о том, при какой максимальной температуре магнит сохраняет все свои магнитные свойства. По температурному режиму различимы следующие типы магнитов.

• Магнитная энергия. Далее в марке идут цифры. Так вот они обозначают каким магнитным моментом на одну единицу объема обладает конкретный магнит. И тут действует правило: чем больше цифра, тем «сильнее» магнит.

Но как и у любого изделия у неодимовых магнитов есть свои преимущества и недостатки.

Состав

Магниты на основе этого редкоземельного металла обозначаются формулой Nd2Fe14B. В состав входит неодим (Nd), железо (Fe), бор (B). Особенность технологии заключается в том, что этот редкоземельный металл в чистом виде сложно выделить. Процесс спекания с остальными компонентами в порошкообразном виде должен проходить в условиях инертной среды. В противном случае происходит его быстрое окисление с потерей свойств.

Технология для обычных условий сложная, поэтому пытаться изготовить неодимовые магниты своими руками нецелесообразно. Изделия при производстве маркируются. Число после буквы N (25, 30, 45) обозначает код. Чем выше показатель, тем сильнее магнитные свойства материала. От числа также зависит максимальная рабочая температура магнита.

Особенности

Для предотвращения от воздействия условий среды магниты покрываются защитным составом. Обычно это два слоя никеля или улучшенный вариант с промежуточным дополнительным слоем меди. Другая важная особенность – неодимовые магниты при температуре свыше 70 °C начинают размагничиваться. Превышение предельных показателей может привести к полной потере свойств и превращения сплава просто в кусок металла.

Специфика материала предполагает особые меры безопасности при работе. Так, неодимовые магниты 50х30 мм обладают силой сцепления 100 – 115 кг, а 70х50 мм до 300 кг. При неосторожном обращении они могут причинить вред: прищемить пальцы, поранить кожные покровы, повредить кость. При неконтролируемом столкновении двух магнитов возможно крошение материала с образование острых осколков, способных поранить глаза.

Применение

Традиционно они используются в электронных приборах и устройствах, где нужно создавать постоянное магнитное поле. Свойства материала дают возможность с успехом применять их при поиске и подъеме металлических предметов со дна водоемов. Такие конструкции кроме проушины для крепления троса оборудуются рым-болтом, который просто необходим, так как при ввинчивании позволяет рассоединить две сильно сцепленные поверхности.

Магниты выпускаются с размерами от 1 до 120 мм в диаметре и разной толщины и формы. Самые тонкие из них находят широкое применение в кожгалантерейной и мебельной промышленности. Их можно встретить в забавных игрушках и приспособлениях для подвешивания различной утвари. Мощные магниты незаменимы при фильтрации сыпучих и жидких материалов. Их используют для улавливания в конвейерном потоке металлических примесей и посторонних предметов.

Высокая сила сцепления побуждает людей использовать их и для получения «экономии» при пользовании водой и газом. Приобретая неодимовые магниты для счетчиков, они, таким образом, пытаются добиться остановки или замедления вращения их механизма. Такая возможность теоретически имеется в устройствах, где внутри применяется стальные элементы. Мощный магнит, установленный в определенном месте на корпусе, может замедлить вращение крыльчатки.

Неодимовые магниты — применение в быту

Сегодня каждый может купить бруски, диски или кольца из неодима и использовать их в домашнем хозяйстве. В зависимости от задач, можно выбрать нужный размер, вес и форму изделия, сообразуясь со своим кошельком. Ниже мы приводим несколько вариантов использования магнитных устройств, хотя, в действительности сфера из употребления практически безгранична и ограничивается только фантазией владельца.

Можно ли изготовить своими руками

Промышленная технология, кроме спекания массы в сплав, предполагает еще сложный и недоступный для домашних условий процесс намагничивания полученного вещества. Для этого используются очень мощные силовые поля. Если велико желание самим добыть неодимовые магниты, своими руками это можно сделать, разобрав «отжившую» свой век электронику.

В некоторых старых винчестерах можно найти внутри один – два небольших элемента. Пытаться сверлить или дробить такие магниты нецелесообразно. Поверхностный защитный слой повреждается, материал вступает в реакцию со средой и теряет свойства. Кроме того, как уверяют специалисты, стружка обладает большой возгораемостью и может воспламенить окружающие поверхности.

НМ стоят довольно дорого. Многие любители домашних самоделок пытаются узнать, как сделать самому мощный магнит из неодимового сплава. На самом деле производство НМ представляет собой сложный технологический процесс, который воспроизвести в бытовых условиях невозможно.

Дело в том, что сделать неодимовые магниты можно только с помощью порошковой металлургии. Изготовление НМ заключается в спекании порошков неодима, железа и бора. Сложный процесс связан со специальным технологическим оборудованием. Поэтому единственным способом обзавестись мощными магнитами неодимами – это воспользоваться разборкой списанной электроники либо других устройств.

Дополнительная информация. Сверлить или дробить неодимовые магниты категорически нельзя. При нарушении целостности магниты теряют свои свойства. То же происходит, если повредить магнитные поверхности.

Удивительные свойства магнитов всегда привлекали пытливые умы людей. Использование источников магнитного поля принесло мировой цивилизации немало ценных изобретений практически во всех сферах деятельности человечества.

Преимущества

Самый распространенный неодимовый магнит — тот, который имеет сплав железного оксида, обладающий хорошей термостойкостью, высокой магнитной проницаемостью и низкой себестоимостью. Оснащен цветовой маркировкой, высокой коэрцитивной силой, мощным магнитным полем, удерживающим предметы на весу, компактным размером, малым весом, доступностью и широкой областью применения. Имеет большой срок службы.

Если обычный магнит работает на протяжении 10 лет и может размагничиваться, то неодимовый через 100 лет не утрачивает свои свойства. Еще одно преимущество заключается в форме. Подобное изделие обладает формой подковы. Она дает большой срок службы прибору. Что касается стоимости, это — дорогие изделия, однако стоимость оправдывается с помощью превосходных эксплуатационных качеств и безупречной надежности.

Сила

Стоит указать, что сила, заключенная в неодимовых магнитах, еще одно их преимущество. Она высокая и найти конкурентную ей нереально. Это рекордный вид показателя, повышение которого невозможно. Сила образуется при изготовлении. Намагничивание происходит после формирование сплава. Благодаря существующим технологиям намагничивается сплав таким образом, что магнит имеет невероятно высокую мощность и этот показатель достигает рекорда.

Обратите внимание! Мощность — относительное обывательское понятие. Сила стабильная, но измеряется она при помощи приборов. При этом показания зависят от того, какая толщина у поверхности и чистота. Некоторое влияние способен оказывать угол отрыва.

Срок службы

Срок работы оборудование, если будет надлежащее использование, равен 30 лет. Из-за неосторожного обращения, прибор может быть испорчен. Дело в отсутствии гибкости, а также в ломкости и потрескивании в момент большой нагрузки. Из-за падения, удара или снижения сцепных свойств снижается срок службы оборудования. По этой причине необходимо избежание падений с использованием соприкасающихся в движениях деталей.

Еще одним крайне важным моментом является безвозвратная потеря магнитных свойств из-за нагревания. Поэтому шлифовка с резкой или сверлением снижает цепную силу и может возгораться сплав. Если же хранение с эксплуатацией организовано правильно, то намагниченность сохраняется на протяжении 10 лет.