Неодимијум (Нд-Фе-Б) магнетје уобичајен магнет за ретке земље који се састоји од неодимијума (Нд), гвожђа (Фе), бора (Б) и прелазних метала.Имају супериорне перформансе у апликацијама због свог јаког магнетног поља, које износи 1,4 тесла (Т), јединица магнетне индукције или густине флукса.
Неодимијумски магнети су категорисани према начину производње, који је синтерован или спојен.Постали су најчешће коришћени магнети од њиховог развоја 1984. године.
У свом природном стању, неодимијум је феромагнетичан и може се магнетизирати само на екстремно ниским температурама.Када се комбинује са другим металима, као што је гвожђе, може се магнетизовати на собној температури.
Магнетне способности неодимијумског магнета могу се видети на слици десно.
Две врсте магнета ретких земаља су неодимијум и самаријум кобалт.Пре открића неодимијумских магнета, магнети од самаријум кобалта су били најчешће коришћени, али су замењени неодимијумским магнетима због трошкова производње самаријум кобалт магнета.
Која су својства неодимијумског магнета?
Главна карактеристика неодимијумских магнета је колико су јаки за своју величину.Магнетно поље неодимијумског магнета настаје када се на њега примени магнетно поље и атомски диполи се поравнају, што је петља магнетне хистерезе.Када се магнетно поље уклони, део поравнања остаје у магнетизованом неодимијуму.
Оцене неодимијумских магнета указују на њихову магнетну снагу.Што је већи број степена, то је јача снага магнета.Бројеви потичу из њихових својстава изражених као мега гаусс Оерстедс или МГОе, што је најјача тачка његове БХ криве.
Скала оцењивања "Н" почиње са Н30 и иде до Н52, иако се магнети Н52 ретко користе или се користе само у посебним случајевима.Број „Н“ може бити праћен са два слова, као што је СХ, која означавају коерцитивност магнета (Хц).Што је већи Хц, то је већа температура коју нео магнет може да издржи пре него што изгуби свој излаз.
Табела испод наводи најчешће врсте неодимијумских магнета који се тренутно користе.
Особине неодимијумских магнета
Реманентност:
Када се неодимијум стави у магнетно поље, атомски диполи се поравнавају.Након уклањања са поља, део поравнања остаје стварајући магнетизовани неодимијум.Реманенција је густина флукса која остаје када се спољашње поље врати са вредности засићења на нулу, што је преостала магнетизација.Што је већа реманенција, већа је густина флукса.Неодимијумски магнети имају густину флукса од 1,0 до 1,4 Т.
Реманентност неодимијумских магнета варира у зависности од тога како су направљени.Синтеровани неодимијумски магнети имају Т од 1,0 до 1,4.Везани неодимијумски магнети имају 0,6 до 0,7 Т.
Принуда:
Након што је неодимијум магнетизован, он се не враћа на нулту магнетизацију.Да би се вратила на нулту магнетизацију, мора се вратити назад помоћу поља у супротном смеру, што се назива коерцитивност.Ово својство магнета је његова способност да издржи утицај спољне магнетне силе без демагнетизације.Коерцитивност је мера потребног интензитета од магнетног поља да се магнетизација магнета врати на нулу или отпор магнета који треба да се демагнетизује.
Коерцитивност се мери у ерстед или ампер јединицама означеним као Хц.Коерцитивност неодимијумских магнета зависи од тога како су произведени.Синтеровани неодимијумски магнети имају коерцитивност од 750 Хц до 2000 Хц, док везани неодимијумски магнети имају коерцитивност од 600 Хц до 1200 Хц.
Енергетски производ:
Густину магнетне енергије карактерише максимална вредност густине флукса пута јачине магнетног поља, што је количина магнетног флукса по јединици површине.Јединице се мере у тесласима за СИ јединице и у Гаусу са симболом за густину флукса Б. Густина магнетног флукса је збир спољашњег магнетног поља Х и магнетне поларизације магнетног тела Ј у СИ јединицама.
Трајни магнети имају Б поље у свом језгру и околини.Смер јачине Б поља се приписује тачкама унутар и изван магнета.Игла компаса у Б пољу магнета показује се према правцу поља.
Не постоји једноставан начин за израчунавање густине флукса магнетних облика.Постоје компјутерски програми који могу направити прорачун.Једноставне формуле се могу користити за мање сложене геометрије.
Интензитет магнетног поља се мери у Гаусу или Тесли и уобичајено је мерење снаге магнета, што је мера густине његовог магнетног поља.Гаус метар се користи за мерење густине флукса магнета.Густина флукса за неодимијум магнет је 6000 Гауса или мање јер има праволинијску криву демагнетизације.
Киријева температура:
Киријева температура, или Киријева тачка, је температура на којој магнетни материјали мењају своја магнетна својства и постају парамагнетни.У магнетним металима, магнетни атоми су поређани у истом правцу и међусобно појачавају магнетно поље.Подизањем киријеве температуре мења се распоред атома.
Коерцитивност се повећава како температура расте.Иако неодимијумски магнети имају високу коерцитивност на собној температури, она се смањује како температура расте све док не достигне температуру Цурие, која може бити око 320 ° Ц или 608 ° Ф.
Без обзира на то колико су неодимијумски магнети јаки, екстремне температуре могу променити њихове атоме.Продужено излагање високим температурама може довести до тога да потпуно изгубе своја магнетна својства, што почиње на 80°Ц или 176°Ф.
Како се праве неодимијумски магнети?
Два процеса која се користе за производњу неодимијумских магнета су синтеровање и везивање.Особине готових магнета варирају у зависности од тога како се производе, а синтеровање је најбоља од две методе.
Како се праве неодимијумски магнети
Синтеровање
-
топљење:
Неодим, гвожђе и бор се одмеравају и стављају у вакуумску индукциону пећ да би се формирала легура.Остали елементи се додају за специфичне класе, као што су кобалт, бакар, гадолинијум и диспрозијум да би помогли у отпорности на корозију.Грејање се ствара електричним вртложним струјама у вакууму како би се спречиле загађиваче.Мешавина нео легуре је различита за сваког произвођача и разред неодимијумског магнета.
-
Пудерисање:
Отопљена легура се хлади и формира у инготе.Инготи су млевени млазом у атмосфери азота и аргона да би се створио прах микронске величине.Неодимијумски прах се ставља у резервоар за пресовање.
-
Притиском:
Прашак се утискује у матрицу која је нешто већа од жељеног облика поступком познатим као ометање на температури од око 725° Ц. Већи облик матрице омогућава скупљање током процеса синтеровања.Током пресовања, материјал је изложен магнетном пољу.Поставља се у другу матрицу да се притисне у шири облик како би се магнетизација поравнала паралелно са смером притискања.Неке методе укључују уређаје за генерисање магнетних поља током притискања ради поравнања честица.
Пре него што се притиснути магнет отпусти, он прима демагнетизирајући импулс како би га оставио демагнетизираним и створио зелени магнет, који се лако распада и има слаба магнетна својства.
-
синтеровање:
Синтеровање, или фриттаге, сабија и формира зелени магнет користећи топлоту испод тачке топљења да би му дала коначна магнетна својства.Процес се пажљиво прати у инертној атмосфери без кисеоника.Оксиди могу уништити перформансе неодимијумског магнета.Компримује се на температурама које достижу 1080°Ц, али испод тачке топљења да би се честице причврстиле једна за другу.
Гашење се примењује за брзо хлађење магнета и минимизирање фаза, које су варијанте легуре које имају лоша магнетна својства.
-
Машинска обрада:
Синтеровани магнети се брусе помоћу дијамантских или жичаних алата за сечење како би се обликовали у исправне толеранције.
-
Платинг и премаз:
Неодимијум брзо оксидира и подложан је корозији, што може уклонити његова магнетна својства.Као заштита премазују се пластиком, никлом, бакром, цинком, калајем или другим облицима премаза.
-
Магнетизација:
Иако магнет има правац магнетизације, он није магнетизован и мора накратко бити изложен јаком магнетном пољу, које је намотај жице који окружује магнет.Магнетизација укључује кондензаторе и висок напон за производњу јаке струје.
-
Финална инспекција:
Дигитални мерни пројектори верифицирају димензије, а рендгенска флуоресцентна технологија провјерава дебљину превлаке.Премаз се тестира на друге начине како би се осигурао његов квалитет и чврстоћа.БХ крива се тестира графом хистерезе да би се потврдило потпуно увећање.
Везивање
Везивање, или компресијско везивање, је процес пресовања који користи мешавину неодимијумског праха и епоксидног везивног средства.Мешавина је 97% магнетног материјала и 3% епоксида.
Мешавина епоксида и неодимијума се компримује у преси или екструдира и очвршћава у пећници.Пошто се смеша утискује у калуп или пролази кроз екструзију, магнети се могу обликовати у сложене облике и конфигурације.Процес компресијског везивања производи магнете са уским толеранцијама и не захтева секундарне операције.
Компресијски везани магнети су изотропни и могу се магнетизирати у било ком правцу, што укључује мултиполарне конфигурације.Епоксидно везивање чини магнете довољно јаким да се могу глодати или стругати, али не и бушити или урезивати.
Радиал Синтеред
Радијално оријентисани неодимијумски магнети су најновији магнети на тржишту магнета.Процес за производњу радијално поравнатих магнета познат је дуги низ година, али није био исплатив.Недавни технолошки развој је поједноставио производни процес чинећи радијално оријентисане магнете лакшим за производњу.
Три процеса за производњу радијално поравнатих неодимијумских магнета су анизотропно обликовање под притиском, екструзија уназад врућим пресовањем и радијално ротирајуће поље.
Процес синтеровања осигурава да нема слабих тачака у структури магнета.
Јединствени квалитет радијално поравнатих магнета је правац магнетног поља, које се простире око периметра магнета.Јужни пол магнета је на унутрашњости прстена, док је северни пол на његовом обиму.
Радијално оријентисани неодимијумски магнети су анизотропни и магнетизовани су од унутрашњости прстена ка споља.Радијална магнетизација повећава магнетну силу прстенова и може се обликовати у више узорака.
Радијални неодимијумски прстенасти магнети се могу користити за синхроне моторе, корачне моторе и ДЦ моторе без четкица за аутомобилску, компјутерску, електронску и комуникацијску индустрију.
Примене неодимијумских магнета
Магнетни транспортери за одвајање:
У демонстрацији испод, транспортна трака је прекривена неодимијумским магнетима.Магнети су распоређени са наизменичним половима окренутим напоље што им даје снажно магнетно држање.Ствари које магнети не привлаче падају, док се феромагнетни материјал баца у канту за сакупљање.
Хард дискови:
Чврсти дискови имају стазе и секторе са магнетним ћелијама.Ћелије су магнетизоване када се подаци уписују у диск јединицу.
Пикапи за електричну гитару:
Пикап за електричну гитару осећа вибрирајуће жице и претвара сигнал у слабу електричну струју да се пошаље у појачало и звучник.Електричне гитаре су за разлику од акустичних гитара које појачавају свој звук у шупљој кутији испод жица.Електричне гитаре могу бити од пуног метала или дрвета са електронским појачавањем звука.
Третман водом:
Неодимијумски магнети се користе у третману воде да би се смањио каменац од тврде воде.Тврда вода има висок садржај минерала калцијума и магнезијума.Са магнетним третманом воде, вода пролази кроз магнетно поље да би ухватила каменац.Технологија није у потпуности прихваћена као ефикасна.Било је охрабрујућих резултата.
Реед прекидачи:
Реед прекидач је електрични прекидач којим управља магнетно поље.Имају два контакта и металне шипке у стакленој коверти.Контакти прекидача су отворени док се не активирају магнетом.
Реед прекидачи се користе у механичким системима као сензори близине у вратима и прозорима за алармне системе против провале и заштиту од неовлашћеног приступа.У лаптоп рачунарима, прекидачи са трском стављају лаптоп у режим спавања када је поклопац затворен.Педалне тастатуре за цевне органе користе прекидаче са трском који се налазе у стакленом кућишту за контакте како би их заштитили од прљавштине, прашине и крхотина.
Магнети за шивење:
Неодимијумски магнети за шивење користе се за магнетне копче на торбицама, одећи и фасциклама или регистраторима.Магнети за шивење се продају у пару, при чему је један магнет а+, а други а-.
Магнети за протезу:
Протезе се могу држати на месту помоћу магнета уграђених у вилицу пацијента.Магнети су заштићени од корозије из пљувачке превлаком од нерђајућег челика.Керамички титанијум нитрид се примењује да би се избегла абразија и смањила изложеност никлу.
Магнетни граничници за врата:
Магнетни граничници за врата су механички граничници који држе врата отворена.Врата се отварају, додирују магнет и остају отворена док се врата не повуку са магнета.
Копча за накит:
Магнетне копче за накит долазе са две половине и продају се у пару.Половине имају магнет у кућишту од немагнетног материјала.Метална петља на крају причвршћује ланац наруквице или огрлице.Кућишта магнета се уклапају једно у друго спречавајући бочно или смицање између магнета како би се обезбедило чврсто држање.
говорници:
Звучници претварају електричну енергију у механичку енергију или кретање.Механичка енергија компримира ваздух и претвара кретање у звучну енергију или ниво звучног притиска.Електрична струја, послата кроз жичани калем, ствара магнетно поље у магнету причвршћеном за звучник.Гласовна завојница се привлачи и одбија од трајног магнета, који чини конус, за који је завојница причвршћена, креће се напред-назад.Кретање чуњева ствара таласе притиска који се чују као звук.
Сензори против блокирања кочница:
У антиблокирајућим кочницама, неодимијумски магнети су умотани у бакарне завојнице у сензорима кочнице.Систем против блокирања кочница контролише брзину точкова за убрзавање и де-убрзање регулишући притисак у линији који се примењује на кочницу.Контролни сигнали, генерисани од стране контролера и примењени на јединицу за модулацију притиска кочнице, узимају се од сензора брзине точкова.
Зуби на прстену сензора ротирају поред магнетног сензора, што узрокује преокрет поларитета магнетног поља које шаље фреквенцијски сигнал угаоној брзини осовине.Диференцијација сигнала је убрзање точкова.
Разматрања о неодимијумском магнету
Као најмоћнији и најјачи магнети на земљи, неодимијумски магнети могу имати штетне негативне ефекте.Важно је да се њима правилно рукује узимајући у обзир штету коју могу проузроковати.Испод су описи неких негативних ефеката неодимијумских магнета.
Негативни ефекти неодимијумских магнета
Телесна повреда:
Неодимијумски магнети могу скочити заједно и уштинути кожу или изазвати озбиљне повреде.Могу скочити или ударити заједно од неколико инча до неколико стопа.Ако прст стоји на путу, може бити сломљен или тешко повређен.Неодимијумски магнети су моћнији од других врста магнета.Невероватно моћна сила између њих често може бити изненађујућа.
Лом магнета:
Неодимијумски магнети су крхки и могу се ољуштити, ломити, пуцати или разбити ако се ударе заједно, што шаље мале оштре металне комаде који лете великом брзином.Неодимијумски магнети су направљени од тврдог, ломљивог материјала.Упркос томе што су направљени од метала и имају сјајни метални изглед, нису издржљиви.Приликом руковања њима треба користити заштиту за очи.
Држати ван дохвата деце:
Неодимијумски магнети нису играчке.Деци не би требало дозволити да их рукују.Мали могу бити опасност од гушења.Ако се више магнета прогута, они се везују један за други кроз зидове црева, што ће изазвати озбиљне здравствене проблеме, захтевајући хитну, хитну операцију.
Опасност за пејсмејкере:
Јачина поља од десет гауса у близини пејсмејкера или дефибрилатора може да ступи у интеракцију са имплантираним уређајем.Неодимијумски магнети стварају јака магнетна поља, која могу ометати пејсмејкере, ИЦД и имплантиране медицинске уређаје.Многи имплантирани уређаји се деактивирају када су у близини магнетног поља.
Магнетни медији:
Јака магнетна поља неодимијумских магнета могу оштетити магнетне медије као што су дискете, кредитне картице, магнетне ИД картице, касете, видео траке, оштетити старије телевизоре, видео-рекордере, компјутерске мониторе и ЦРТ екране.Не треба их постављати у близини електронских уређаја.
ГПС и паметни телефони:
Магнетна поља ометају компасе или магнетометре и интерне компасе паметних телефона и ГПС уређаја.Међународна асоцијација за ваздушни транспорт и савезна правила и прописи САД покривају транспорт магнета.
Алергија на никл:
Ако имате алергију на никл, имуни систем погрешно сматра никл опасним уљезом и производи хемикалије за борбу против њега.Алергијска реакција на никл је црвенило и осип на кожи.Алергије на никл су чешће код жена и девојчица.Отприлике 36 одсто жена, млађих од 18 година, има алергију на никл.Начин да се избегне алергија на никл је избегавање неодимијумских магнета обложених никлом.
демагнетизација:
Неодимијумски магнети задржавају своју ефикасност до 80°Ц или 175°Ф. Температура на којој почињу да губе своју ефикасност зависи од степена, облика и примене.
Запаљиво:
Неодимијумске магнете не треба бушити или машински обрађивати.Прашина и прах који настају млевењем су запаљиви.
Корозија:
Неодимијумски магнети су завршени неким обликом премаза или оплата како би се заштитили од елемената.Нису водоотпорни и зарђаће или кородирати када се ставе у мокро или влажно окружење.
Стандарди и прописи за употребу неодимијумских магнета
Иако неодимијумски магнети имају јако магнетно поље, веома су крхки и захтевају посебно руковање.Неколико индустријских агенција за праћење развило је прописе у вези са руковањем, производњом и испоруком неодимијумских магнета.У наставку је наведен кратак опис неколико прописа.
Стандарди и прописи за неодимијумске магнете
Америчко друштво машинских инжењера:
Америчко друштво машинских инжењера (АСМЕ) има стандарде за уређаје за подизање испод куке.Стандард Б30.20 примењује се на инсталацију, инспекцију, тестирање, одржавање и рад уређаја за подизање, што укључује магнете за подизање где оператер поставља магнет на терет и води терет.АСМЕ стандард БТХ-1 се примењује заједно са АСМЕ Б30.20.
Анализа опасности и критичних контролних тачака:
Анализа опасности и критичне контролне тачке (ХАЦЦП) је међународно признат превентивни систем управљања ризиком.Испитује безбедност хране од биолошких, хемијских и физичких опасности тако што захтева идентификацију и контролу опасности у одређеним тачкама у производном процесу.Нуди сертификацију за опрему која се користи у прехрамбеним објектима.ХАЦЦП је идентификовао и сертификовао одређене магнете за раздвајање који се користе у прехрамбеној индустрији.
Министарство пољопривреде Сједињених Држава:
Опрему за магнетну сепарацију одобрила је Служба за пољопривредни маркетинг Министарства пољопривреде Сједињених Држава као усаглашена за употребу са два програма за прераду хране:
- Програм прегледа опреме за млечне производе
- Програм прегледа опреме за месо и живину
Сертификати се заснивају на два стандарда или упутства:
- Санитарно пројектовање и израда опреме за прераду млека
- Санитарни дизајн и производња опреме за прераду меса и живине која испуњава хигијенске захтеве НСФ/АНСИ/3-А ССИ 14159-1-2014
Ограничење употребе опасних супстанци:
Прописи о ограничењу употребе опасних супстанци (РоХС) ограничавају употребу успоривача пламена олова, кадмијума, полибромованог бифенила (ПББ), живе, хексавалентног хрома и полибромованог дифенил етра (ПБДЕ) у електронској опреми.Пошто неодимијумски магнети могу бити опасни, РоХС је развио стандарде за њихово руковање и употребу.
Међународна организација цивилног ваздухопловства:
Утврђено је да су магнети опасна роба за пошиљке ван континенталних Сједињених Држава на међународне дестинације.Сваки упаковани материјал, који се шаље ваздушним путем, мора имати јачину магнетног поља од 0,002 Гауса или више на удаљености од седам стопа од било које тачке на површини паковања.
Савезна управа за ваздухопловство:
Пакети који садрже магнете који се испоручују ваздушним путем морају бити тестирани да би испунили утврђене стандарде.Пакети магнета морају да мере мање од 0,00525 гауса на 15 стопа од пакета.Снажни и јаки магнети морају имати неки облик заштите.Постоје бројни прописи и захтеви које треба испунити за транспорт магнета ваздушним путем због потенцијалних безбедносних опасности.
Ограничење, процена, одобрење хемикалија:
Рестрицтион, Евалуатион, анд Аутхоризатион оф Цхемицалс (РЕАЦХ) је међународна организација која је део Европске уније.Он регулише и развија стандарде за опасне материје.Има неколико докумената који прецизирају правилну употребу, руковање и производњу магнета.Велики део литературе се односи на употребу магнета у медицинским уређајима и електронским компонентама.
Закључак
- Неодимијумски (Нд-Фе-Б) магнети, познати као нео магнети, су уобичајени магнети ретких земаља који се састоје од неодимијума (Нд), гвожђа (Фе), бора (Б) и прелазних метала.
- Два процеса која се користе за производњу неодимијумских магнета су синтеровање и везивање.
- Неодимијумски магнети су постали најчешће коришћени од многих врста магнета.
- Магнетно поље неодимијумског магнета настаје када се на њега примени магнетно поље и атомски диполи се поравнају, што је петља магнетне хистерезе.
- Неодимијумски магнети се могу произвести у било којој величини, али задржавају своју почетну магнетну снагу.
Време поста: Јул-11-2022