Неодимовые магниты и их использование

Самыми сильными, самыми мощными, из доступных на сегодняшний день в продаже постоянных магнитов, являются неодимовые магниты. Они имеют химическую формулу Nd2Fe14В, и обладают исключительной плотностью магнитной энергии достигающей 512 кДж/м3. Если раньше самарий-кобальтовые (SmCo) магниты считались наиболее мощными из доступных в продаже, то, начиная с 1986 года, их постепенно начали заменять неодимовые магниты, значительно более экономичные по стоимости производства, хотя и с более низкой температурой Кюри.

С развитием электронной промышленности, начиная с 90-х годов и до настоящего времени, неодимовые магниты получили большую популярность повсеместно, и их замечательными свойствами многие удивлены до сих пор, ведь такой магнит может поднять груз в тысячи раз превышающий вес самого магнита.

Все началось с того, что в 1982 году японская компания Sumitomo Special Metals, работая совместно с американской General Motors над проблемой поиска альтернативы дорогим самарий-кобальтовым (SmCo) магнитам, отыскала таки соединение неодим-железо-бор, которое и было запатентовано General Motors в 1985 году. В 1986 году была открыта компания Magnequench, специализировавшаяся на выпуске неодимовых магнитов, и продававшая сырье для их изготовления.

Позже Magnequench стала частью Molycorp, США, а Sumitomo – частью Hitachi Corporation, Япония, и теперь Hitachi обладает более чем 600 патентами, связанными с производством неодимовых магнитов методом спекания, и лицензирует многочисленные производства по всему миру.

В конце концов, Китай вышел в лидеры по производству неодимовых магнитов, ведь эта страна контролирует огромную долю мировых редкоземельных руд.

Ежегодно в Китае производят по 50000 тонн неодимовых магнитов. Между тем, в одной тонне исходной руды содержится около 700 кг железа, а неодима — максимум 450 грамм.

Для изготовления неодимовых магнитов применяют порошковую технологию, позволяющую получать магниты трех типов: прессованные магниты, литые магнитопласты, и спеченные магнитопласты.

Перед изготовлением магнитов выплавляют магнитный материал, для этого исходные элементы (железо, неодим, бор) сплавляют в индукционной печи, затем дробят полученный сплав, получая порошок для дальнейших этапов технологического процесса, для работы уже с порошком.

В зависимости от микроструктуры исходных элементов, магнитные свойства конечного продукта могут в некоторой степени различаться. Зачастую применяют непосредственно соединение Nd2Fe14В. Именно его структура и дает максимальную магнитокристаллическую, одноосную анизотропию. Но возможны и более сложные химические реакции.

Спеченные магнитопласты получаются путем прессования порошка неодима-железа-бора, его спекания в инертной или вакуумной среде, и последующей шлифовки на станке до получения нужной формы. Во время прессования порошка, на него действует магнитное поле нужной интенсивности и направления, которое и задает намагниченность.

Литые магнитопласты получаются с применением полимеров, которые смешиваются с неодим-железо-бор порошком, а потом выдавливаются в форму, и здесь есть возможность получать любые формы, однако энергия продукта ограничена значением в 5 МГсЭ.

Прессованные магнитопласты, в свою очередь, получаются следующим образом: исходный порошок неодим-железо-бор смешивают с полимером, затем прессуют в форму, нагревают и намагничивают. Дополнительной обработки не требуется, а энергия прессованных магнитопластов ограничена значением в 10 МГсЭ.

Итак, неодимовые магниты обладают следующими отличительными свойствами:

• За 10 лет теряют лишь 1% намагниченности;

• Доступны любые размеры и формы;

• Низкая температура Кюри (см. таблицу выше);

• Высокая устойчивость к коррозии;

• Максимальная остаточная намагниченность;

• Максимальная коэрцитивная сила;

• Максимальная удельная магнитная энергия.

Неодимовые магниты маркируются следующим образом, это так называемые классы неодимовых магнитов:

Здесь номер обозначает магнитную энергию, выраженную в МГсЭ ( МегаГаусс-Эрстед ), а буква (марка) – допустимый температурный диапазон:

• N (Normal) – до 80 градусов Цельсия;

• M (Medium) –до 100 градусов Цельсия;

• H (High) – до 120 градусов Цельсия;

• SH (Super High) – до 150 градусов Цельсия;

• UH (Ultra High) – до 180 градусов Цельсия;

• EH (Extra High) – до 200 градусов Цельсия.

Обычно, продавец всегда готов предоставить исчерпывающую информацию о технических характеристиках предлагаемых им неодимовых магнитов.

Неодимовые магниты почти полностью вытеснили ферритовые магниты во многих сферах применения, включая промышленность, поскольку они намного сильнее, и при этом являются более компактными.

Так, неодимовые магниты нашли следующие применения:

• в приводах головок жестких дисков компьютеров;

• в составе стирающих головок недорогой аппаратуры;

• в магитно-резонансной томографии (МРТ);

• в магнитных звукоснимателях гитар;

• в громкоговорителях и наушниках;

• в аккумуляторных инструментах;

• в подъемных и компрессорных двигателях;

• в электрических усилителях руля;

• на гибридном и на электрическом транспорте;

• в генераторах и турбинах (турбины прямого привода требуют 600 кг магнитов на мегаватт мощности, а 31% этой массы — неодим);

Кроме этого, неодимовые магниты с их уникальными магнитными свойствами вдохновили создателей игрушек и украшений. Всем известны магнитные наборы неокуб, и другие, различные конструкторы, разнообразные декоративные застежки и прочее.

Таким образом, неодимовые магниты способны далеко не только на решение сложных производственных задач, но и на простые, удобные решения.

В последнее время, мощные магниты начали активно рекламироваться для использования в незаконных действиях. Реклама призывает покупать магниты, с помощью которых можно пользоваться электроэнергией, теплом и газом без учета потребленных ресурсов соответствующими счетчиками. Безучетное использование таких ресурсов незаконно, согласно Кодексу об административных правонарушениях!

Смотрите также у нас на сайте: Магнитная левитация — что это такое и как это возможно

• Нахождение максимального элемента массива
• О венерианских расчётах у майя, концепции Герардо Альданы и раздувших из неё слона российских СМИ
• Порядок выполнения математических действий
• Тайна зеленой черепахи: высокая температура делает черепах самками
• Солнечная система. Планеты Солнечной системы
• Ученые рассказали, каким регионам Земли угрожает астероидный апокалипсис
• Россия присоединяется к изучению главной загадки космоса
• Определение, структура и функции хроматина
• О мире вокруг нас: какую форму имеет Земля?
• Научные открытия и удачные совпадения