Магнет од неодимиум (Nd-Fe-B).е вообичаен магнет за ретки земји составен од неодимиум (Nd), железо (Fe), бор (B) и преодни метали. Тие имаат супериорни перформанси во апликациите поради нивното силно магнетно поле, кое е 1,4 Тесла (Т), единица за магнетна индукција или густина на флукс.
Неодимиумските магнети се категоризираат според начинот на кој се произведуваат, кој е синтеруван или врзан. Тие станаа најкористените магнети од нивниот развој во 1984 година.
Во својата природна состојба, неодимиумот е феромагнетен и може да се магнетизира само на екстремно ниски температури. Кога се комбинира со други метали, како што е железото, може да се магнетизира на собна температура.
Магнетните способности на неодимиумскиот магнет може да се видат на сликата од десната страна.
Двата типа на магнети за ретки земји се неодимиум и самариум кобалт. Пред откривањето на неодимиумските магнети, самариум кобалт магнетите беа најчесто користени, но беа заменети со неодимиумски магнети поради трошоците за производство на самариум кобалт магнети.
Кои се својствата на неодимиумскиот магнет?
Главната карактеристика на неодимиумските магнети е колку се силни според нивната големина. Магнетното поле на неодимиумскиот магнет се јавува кога на него се нанесува магнетно поле и се порамнуваат атомските диполи, што е магнетна јамка хистерезис. Кога ќе се отстрани магнетното поле, дел од порамнувањето останува во магнетизираниот неодимиум.
Оценките на неодимиумските магнети укажуваат на нивната магнетна сила. Колку е поголем бројот на оценката, толку е посилна моќта на магнетот. Броевите доаѓаат од нивните својства изразени како мега гаус Оерстедс или МГОе, што е најсилната страна на нејзината крива БХ.
Скалата за оценување „N“ започнува од N30 и оди до N52, иако магнетите N52 ретко се користат или се користат само во посебни случаи. Бројот „N“ може да биде проследен со две букви, како што е SH, кои укажуваат на принудноста на магнетот (Hc). Колку е поголем Hc, толку е поголема температурата што неомагнетот може да ја издржи пред да го изгуби својот излез.
Табелата подолу ги наведува најчестите сорти на неодимиумски магнети што се користат во моментов.
Својствата на неодимиумските магнети
Реманенција:
Кога неодимиумот се става во магнетно поле, атомските диполи се усогласуваат. Откако ќе се отстрани од теренот, дел од трасата останува создавајќи магнетизиран неодимиум. Реманенција е густината на флуксот што останува кога надворешното поле се враќа од вредноста на заситеноста на нула, што е резидуална магнетизација. Колку е поголема реманенцијата, толку е поголема густината на флуксот. Неодимиумските магнети имаат густина на флукс од 1,0 до 1,4 Т.
Реманентноста на неодимиумските магнети варира во зависност од тоа како се направени. Синтеруваните неодимиумски магнети имаат Т од 1,0 до 1,4. Врзаните неодимиумски магнети имаат 0,6 до 0,7 Т.
Принуда:
Откако ќе се магнетизира неодимиумот, тој не се враќа на нула магнетизација. За да се врати на нулта магнетизација, треба да се врати од поле во спротивна насока, што се нарекува принуда. Ова својство на магнетот е неговата способност да го издржи влијанието на надворешната магнетна сила без да се демагнетизира. Присилноста е мерка за интензитетот потребен од магнетното поле за да се намали магнетизацијата на магнетот назад на нула или отпорноста на магнетот што треба да се демагнетизира.
Присилноста се мери во еерстирани или амперски единици означени како Hc. Присилноста на неодимиумските магнети зависи од тоа како се произведуваат. Синтеруваните неодимиумски магнети имаат принудност од 750 Hc до 2000 Hc, додека сврзаните неодимиумски магнети имаат принудност од 600 Hc до 1200 Hc.
Енергетски производ:
Густината на магнетната енергија се карактеризира со максимална вредност на густината на флуксот повеќекратна од јачината на магнетното поле, што е количината на магнетен флукс по единица површина. Единиците се мерат во тесла за SI единици и неговиот Гаус со симбол за густина на флуксот B. Густината на магнетниот тек е збир на надворешното магнетно поле H и магнетната поларизација на магнетното тело J во SI единици.
Постојаните магнети имаат поле Б во нивното јадро и околината. Насоката на јачината на полето Б се припишува на точките внатре и надвор од магнетот. Игла за компас во полето Б на магнетот се насочува кон насоката на полето.
Не постои едноставен начин да се пресмета густината на флуксот на магнетните форми. Постојат компјутерски програми кои можат да ја направат пресметката. Едноставните формули може да се користат за помалку сложени геометрии.
Интензитетот на магнетното поле се мери во Гаус или Теслас и е вообичаено мерење на јачината на магнетот, што е мерка за густината на неговото магнетно поле. Гаус-метар се користи за мерење на густината на флуксот на магнетот. Густината на флуксот за неодимиумски магнет е 6000 Гаус или помалку бидејќи има праволиниска демагнетизирачка крива.
Кири температура:
Температурата на кири, или кури точка, е температурата на која магнетните материјали имаат промена во нивните магнетни својства и стануваат парамагнетни. Кај магнетните метали, магнетните атоми се порамнети во иста насока и го зајакнуваат меѓусебното магнетно поле. Покачувањето на кириската температура го менува распоредот на атомите.
Принудата се зголемува како што се зголемува температурата. Иако неодимиумските магнети имаат висока присилност на собна температура, таа се намалува како што температурата се зголемува сè додека не ја достигне кури температурата, која може да биде околу 320 ° C или 608 ° F.
Без оглед на тоа колку силни се неодимиумските магнети, екстремните температури можат да ги променат нивните атоми. Долготрајната изложеност на високи температури може да предизвика тие целосно да ги загубат своите магнетни својства, што започнува на 80 ° C или 176 ° F.
Како се прават неодимиумски магнети?
Двата процеси кои се користат за производство на неодимиумски магнети се синтерување и спојување. Карактеристиките на готовите магнети варираат во зависност од тоа како се произведуваат, а синтерувањето е најдобриот од двата методи.
Како се прават неодимиумските магнети
Синтерување
-
Топење:
Неодимиумот, железото и борот се мерат и се ставаат во вакуумска индукциона печка за да се формира легура. Други елементи се додаваат за специфични оценки, како што се кобалт, бакар, гадолиниум и диспрозиум за да помогнат во отпорноста на корозија. Греењето се создава со електрични вртложни струи во вакуум за да се задржат загадувачите надвор. Мешавината од нео легура е различна за секој производител и одделение на неодимиумски магнет.
-
Правење во прав:
Растопената легура се лади и се формира во инготи. Инготите се мелат со млаз во атмосфера на азот и аргон за да се создаде прашок со големина на микрон. Неодимиумскиот прав се става во бункер за пресување.
-
Притискање:
Прашокот се пресува во матрица малку поголема од саканата форма со процес познат како вознемирување на температура од околу 725°C. Поголемиот облик на матрицата овозможува собирање за време на процесот на синтерување. За време на притискањето, материјалот е изложен на магнетно поле. Се става во втора матрица за да се притисне во поширок облик за да се усогласи магнетизацијата паралелно со насоката на притискање. Некои методи вклучуваат тела за генерирање магнетни полиња за време на притискање за усогласување на честичките.
Пред да се ослободи притиснатиот магнет, тој добива демагнетизирачки пулс за да го остави демагнетизиран за да создаде зелен магнет, кој лесно се распаѓа и има лоши магнетни својства.
-
Синтерување:
Синтерирањето, или фритирањето, го набива и формира зелениот магнет користејќи топлина под неговата точка на топење за да му ги даде последните магнетни својства. Процесот внимателно се следи во инертна атмосфера без кислород. Оксидите можат да ја уништат работата на неодимиумскиот магнет. Се компресира на температури кои достигнуваат 1080 ° C, но под нејзината точка на топење за да ги принуди честичките да се прилепуваат една до друга.
Се применува гасење за брзо ладење на магнетот и минимизирање на фазите, кои се варијанти на легурата кои имаат слаби магнетни својства.
-
Обработка:
Синтеруваните магнети се мелат со помош на алатки за сечење дијаманти или жица за да се обликуваат на правилни толеранции.
-
Позлата и обложување:
Неодимиумот брзо се оксидира и е подложен на корозија, што може да ги отстрани неговите магнетни својства. Како заштита, тие се обложени со пластика, никел, бакар, цинк, калај или други облици на облоги.
-
Магнетизација:
Иако магнетот има насока на магнетизација, тој не е магнетизиран и мора накратко да биде изложен на силно магнетно поле, што е калем од жица што го опкружува магнетот. Магнетизирањето вклучува кондензатори и висок напон за да се произведе силна струја.
-
Завршна инспекција:
Дигиталните мерни проектори ги потврдуваат димензиите, а технологијата за флуоресценција на рендген ја потврдува дебелината на облогата. Облогата се тестира на други начини за да се обезбеди нејзиниот квалитет и цврстина. Кривата BH се тестира со графикон за хистерезис за да се потврди целосното зголемување.
Врзување
Сврзување, или компресија, е процес на пресување со матрица што користи мешавина од неодимиум во прав и епоксидно врзивно средство. Смесата е 97% магнетен материјал и 3% епоксид.
Епоксидната и неодимиумската смеса се компресира во преса или се екструдира и се стврднува во рерна. Бидејќи смесата се втиснува во матрица или се става преку истиснување, магнетите може да се обликуваат во сложени форми и конфигурации. Процесот на сврзување со компресија произведува магнети со тесни толеранции и не бара секундарни операции.
Магнетите поврзани со компресија се изотропни и можат да се магнетизираат во која било насока, што вклучува мулти-поларни конфигурации. Епоксидното врзување ги прави магнетите доволно силни за да се мелат или стругираат, но да не се дупчат или тапкаат.
Радијално синтерувано
Радијално ориентирани неодимиумски магнети се најновите магнети на пазарот на магнети. Процесот за производство на радијално порамнети магнети е познат многу години, но не бил исплатлив. Неодамнешните технолошки достигнувања го рационализираа производствениот процес што го олеснува производството на радијално ориентирани магнети.
Трите процеси за производство на радијално порамнети неодимиумски магнети се обликување со анизотропен притисок, истиснување наназад со топло притискање и усогласување на радијално ротирачко поле.
Процесот на синтерување осигурува дека нема слаби точки во структурата на магнетите.
Уникатниот квалитет на радијално порамнетите магнети е насоката на магнетното поле, кое се протега околу периметарот на магнетот. Јужниот пол на магнетот е на внатрешноста на прстенот, додека северниот пол е на неговиот обем.
Радијално ориентираните неодимиумски магнети се анизотропни и се магнетизираат од внатрешноста на прстенот кон надвор. Радијалната магнетизација ја зголемува магнетната сила на прстените и може да се обликува во повеќе обрасци.
Радијалните прстенести магнети од неодимиум може да се користат за синхрони мотори, чекорни мотори и DC мотори без четкички за автомобилската, компјутерската, електронската и комуникациската индустрија.
Примени на неодимиумски магнети
Транспортери за магнетно раздвојување:
Во демонстрацијата подолу, подвижната лента е покриена со неодимиумски магнети. Магнетите се распоредени со наизменични столбови свртени нанадвор што им дава силно магнетно држење. Работите што не ги привлекуваат магнетите паѓаат, додека феромагнетниот материјал се фрла во канта за собирање.
Хард дискови:
Хард дисковите имаат траки и сектори со магнетни ќелии. Ќелиите се магнетизираат кога податоците се запишуваат на уредот.
Подигање на електрична гитара:
Пикап за електрична гитара ги чувствува вибрирачките жици и го претвора сигналот во слаба електрична струја за да го испрати до засилувачот и звучникот. Електричните гитари се за разлика од акустичните гитари кои го засилуваат својот звук во шупливата кутија под жиците. Електричните гитари можат да бидат цврсти метални или дрвени со нивниот звук засилен електронски.
Третман на вода:
Неодимиумските магнети се користат во третман на вода за да се намали скалирањето од тврда вода. Тврдата вода има висока содржина на минерали на калциум и магнезиум. Со магнетна обработка на вода, водата поминува низ магнетно поле за да го долови скалирањето. Технологијата не е целосно прифатена како ефикасна. Имаше охрабрувачки резултати.
Прекинувачи на трска:
Прекинувачот за трска е електричен прекинувач управуван од магнетно поле. Имаат два контакти и метални трски во стаклен плик. Контактите на прекинувачот се отворени додека не се активираат со магнет.
Прекинувачите од трска се користат во механичките системи како сензори за близина во вратите и прозорците за системи за аларм за провалници и заштита од манипулации. Во лаптопите, прекинувачите од трска го ставаат лаптопот во режим на мирување кога капакот е затворен. Педалните тастатури за цевководни органи користат прекинувачи за трска кои се во стаклена обвивка за контактите за да ги заштитат од нечистотија, прашина и остатоци.
Магнети за шиење:
Неодимиумското шиење во магнети се користи за магнетни затворачи на чанти, облека и папки или врзива. Магнетите за шиење се продаваат во парови, при што едниот магнет е a+, а другиот a-.
Магнети за протези:
Протезите може да се држат на место со магнети вградени во вилицата на пациентот. Магнетите се заштитени од корозија од плунка со облога од нерѓосувачки челик. Керамички титаниум нитрид се нанесува за да се избегне абразија и да се намали изложеноста на никел.
Магнетни прегради за врати:
Магнетните оклопи се механички стоп што ја држи вратата отворена. Вратата се отвора, допира магнет и останува отворена додека вратата не се оттргне од магнетот.
Прицврстување за накит:
Магнетните спојки за накит доаѓаат со две половини и се продаваат како пар. Половините имаат магнет во куќиште од немагнетен материјал. Метална јамка на крајот го прицврстува синџирот на нараквица или ѓердан. Куќиштата на магнетите се вклопуваат едно во друго, спречувајќи движење од страна на страна или стрижење помеѓу магнетите за да се обезбеди цврсто држење.
Говорници:
Звучниците ја претвораат електричната енергија во механичка енергија или движење. Механичката енергија го компресира воздухот и го претвора движењето во звучна енергија или ниво на звучен притисок. Електричната струја, испратена преку жичана калем, создава магнетно поле во магнет прикачен на звучникот. Гласовната намотка е привлечена и одбиена од постојаниот магнет, што го прави конусот на кој е прикачен гласовниот калем, да се движи напред-назад. Движењето на конусите создава бранови на притисок кои се слушаат како звук.
Сензори против блокирање на сопирачките:
Во антиблокирачките сопирачки, неодимиумските магнети се обвиткани во бакарни намотки во сензорите на сопирачките. Систем за сопирање против блокирање го контролира забрзувањето и де-забрзувањето на тркалата со регулирање на линискиот притисок што се применува на сопирачката. Контролните сигнали, генерирани од контролорот и применети на единицата за модулирање на притисокот на сопирачките, се земени од сензорите за брзина на тркалата.
Забите на прстенот на сензорот се вртат покрај магнетниот сензор, што предизвикува промена на поларитетот на магнетното поле што испраќа фреквентен сигнал до аголната брзина на оската. Диференцијацијата на сигналот е забрзувањето на тркалата.
Размислувања за неодимиумски магнети
Како најмоќните и најсилните магнети на земјата, неодимиумските магнети можат да имаат штетни негативни ефекти. Важно е со нив правилно да се постапува со внимание на штетата што може да ја предизвикаат. Подолу се дадени описи на некои од негативните ефекти на неодимиумските магнети.
Негативни ефекти на неодимиумски магнети
Телесни повреди:
Неодимиумските магнети можат да скокаат заедно и да ја приклештат кожата или да предизвикаат сериозни повреди. Тие можат да скокаат или да се удираат заедно од неколку инчи до неколку метри. Ако прстот е на патот, може да биде скршен или сериозно повреден. Неодимиумските магнети се помоќни од другите видови магнети. Неверојатно моќната сила меѓу нив често може да изненади.
Кршење на магнет:
Неодимиумските магнети се кршливи и можат да се лупат, да се лупат, да се распукаат или да се скршат ако се удираат заедно, што испраќа мали остри метални парчиња да летаат со голема брзина. Неодимиумските магнети се направени од тврд, кршлив материјал. И покрај тоа што се направени од метал и имаат сјаен, метален изглед, тие не се издржливи. При ракување со нив треба да се носи заштита за очи.
Да се чува подалеку од деца:
Неодимиумските магнети не се играчки. Не треба да им се дозволи на децата да се справуваат со нив. Малите може да бидат опасност од задушување. Ако се проголтаат повеќе магнети, тие се прикачуваат еден на друг преку ѕидовите на цревата, што ќе предизвика сериозни здравствени проблеми, кои бараат итна итна операција.
Опасност за пејсмејкерите:
Јачината на полето од десет гауси во близина на пејсмејкер или дефибрилатор може да комуницира со вградениот уред. Неодимиумските магнети создаваат силни магнетни полиња, кои можат да се мешаат со пејсмејкери, МКБ и имплантирани медицински помагала. Многу вградени уреди се деактивираат кога се во близина на магнетно поле.
Магнетни медиуми:
Силните магнетни полиња од неодимиумските магнети можат да ги оштетат магнетните медиуми како флопи дискови, кредитни картички, магнетни лични карти, касети, видео ленти, да ги оштетат постарите телевизори, видеорекордери, компјутерски монитори и CRT дисплеи. Тие не треба да се ставаат во близина на електронски апарати.
GPS и паметни телефони:
Магнетните полиња се мешаат со компасите или магнетометрите и внатрешните компаси на паметните телефони и GPS уредите. Меѓународната асоцијација за воздушен транспорт и федералните правила и прописи на САД го покриваат транспортот на магнети.
Алергија на никел:
Ако имате алергија на никел, имунолошкиот систем го смета никелот како опасен натрапник и произведува хемикалии за да се бори против него. Алергиска реакција на никел е црвенило и осип на кожата. Алергиите на никел се почести кај жените и девојчињата. Приближно, 36 проценти од жените, под 18 години, имаат алергија на никел. Начинот да се избегне алергија на никел е да се избегнат неодимиумски магнети обложени со никел.
Демагнетизација:
Неодимиумските магнети ја задржуваат својата ефикасност до 80°C или 175°F. Температурата кога тие почнуваат да ја губат својата ефикасност варира според степенот, обликот и примената.
Запаливи:
Неодимиумските магнети не треба да се дупчат или обработуваат. Прашината и прашокот произведени со мелење се запаливи.
Корозија:
Неодимиумските магнети се завршени со некоја форма на облога или позлата за да се заштитат од елементите. Тие не се водоотпорни и ќе рѓосуваат или кородираат кога ќе се стават во влажни или влажни средини.
Стандарди и регулативи за употреба на неодимиумски магнети
Иако неодимиумските магнети имаат силно магнетно поле, тие се многу кршливи и бараат посебно ракување. Неколку индустриски мониторинг агенции развија регулативи во врска со ракувањето, производството и испораката на неодимиумски магнети. Подолу е наведен краток опис на неколку од прописите.
Стандарди и регулативи за неодимиумски магнети
Американско здружение на машински инженери:
Американското здружение на машински инженери (ASME) има стандарди за уреди за подигање под куката. Стандардот B30.20 се применува за инсталација, проверка, тестирање, одржување и работа на уредите за подигнување, што вклучува магнети за подигнување каде што операторот го поставува магнетот на товарот и го води товарот. ASME стандардот BTH-1 се применува заедно со ASME B30.20.
Анализа на опасност и критични контролни точки:
Анализа на опасност и критични контролни точки (HACCP) е меѓународно признат превентивен систем за управување со ризик. Ја испитува безбедноста на храната од биолошки, хемиски и физички опасности со тоа што бара идентификација и контрола на опасностите во одредени точки во производниот процес. Нуди сертификација за опрема што се користи во објекти за храна. HACCP идентификуваше и сертифицираше одредени магнети за сепарација кои се користат во прехранбената индустрија.
Соединетите Американски Држави за земјоделство:
Опремата за магнетно раздвојување е одобрена од Службата за земјоделски маркетинг на Министерството за земјоделство на Соединетите Американски Држави како усогласена за употреба со две програми за преработка на храна:
- Програма за преглед на млечна опрема
- Програма за преглед на опрема за месо и живина
Сертификациите се засноваат на два стандарди или упатства:
- Санитарен дизајн и изработка на опрема за преработка на млечни производи
- Санитарен дизајн и изработка на опрема за преработка на месо и живина која ги исполнува NSF/ANSI/3-A SSI 14159-1-2014 Хигиенски барања
Ограничување на употреба на опасни супстанции:
Регулативите за ограничување на употребата на опасни супстанции (RoHS) ја ограничуваат употребата на олово, кадмиум, полиброминиран бифенил (PBB), жива, шествалентен хром и полиброминиран дифенил етер (PBDE) забавувачи на пламен во електронската опрема. Бидејќи неодимиумските магнети можат да бидат опасни, RoHS разви стандарди за нивно ракување и употреба.
Меѓународна организација за цивилно воздухопловство:
Утврдено е дека магнетите се опасно добро за пратки надвор од континенталните Соединетите Американски Држави до меѓународни дестинации. Секој пакуван материјал, кој треба да се испорача по воздушен пат, мора да има јачина на магнетно поле од 0,002 Гаус или повеќе на растојание од седум стапки од која било точка на површината на пакувањето.
Федерална администрација за воздухопловство:
Пакетите што содржат магнети кои се испорачуваат по воздушен пат мора да се тестираат за да ги исполнат утврдените стандарди. Пакетите со магнети треба да измерат помалку од 0,00525 гаус на 15 метри од пакетот. Моќните и силни магнети мора да имаат некаков облик на заштита. Постојат бројни прописи и барања што треба да се исполнат за транспорт на магнети по воздушен пат поради потенцијалните безбедносни опасности.
Ограничување, евалуација, авторизација на хемикалии:
Ограничување, евалуација и авторизација на хемикалии (REACH) е меѓународна организација која е дел од Европската унија. Ги регулира и развива стандардите за опасни материјали. Има неколку документи кои ја специфицираат правилната употреба, ракување и производство на магнети. Голем дел од литературата се однесува на употребата на магнети во медицинските уреди и електронските компоненти.
Заклучок
- Неодимиумските (Nd-Fe-B) магнети, познати како неомагнети, се вообичаени магнети за ретки земји, составени од неодимиум (Nd), железо (Fe), бор (B) и преодни метали.
- Двата процеси кои се користат за производство на неодимиумски магнети се синтерување и спојување.
- Неодимиумските магнети станаа најшироко користени од многуте сорти на магнети.
- Магнетното поле на неодимиумскиот магнет се јавува кога на него се нанесува магнетно поле и се порамнуваат атомските диполи, што е магнетна јамка хистерезис.
- Неодимиумските магнети можат да се произведуваат во која било големина, но ја задржуваат својата почетна магнетна сила.
Време на објавување: 11 јули 2022 година