Jakie magnesy neodymowe Nd₂Fe₁₄B - kupić?

Magnesy neodymowe wytwarzane ze związku Nd2Fe14B to kompozyt złożony z żelaza, boru i neodymu. W rzeczywistości w skład magnesów neodymowych wchodzi tylko około trzydziestu procent związku Nd2Fe14B, dzięki swojej budowie atomowej magnesy te są tak potężne.

W pierwszej kolejności podstawowymi odbiorcami magnesów są podmioty sprzedające sprzęt pomiarowy, elektroniczny, elektryczny, firmy z branży motoryzacyjnej czy produkujące najróżniejsze maszyny przemysłowe. Siłę magnetyczną bardzo również ceni branża meblowa, odzieżowa, w szczególności związana z odzieżą medyczną, podmioty oferujące zapięcia do torebek, portfeli oraz rzecz jasna branża reklamowa.

Magnes neodymowy wykazuje silne oddziaływanie przede wszystkim żelazo i wszelkie stopy z jego domieszką oraz metale: gadolin, nikiel, erb, kobalt i dysproz. To, czy dany element zostanie łatwiej czy też trudniej przyciągnięty przez magnes, zależy też od kształtu tego elementu. W długim elemencie, np. w żelaznym gwoździu, kiedy zostanie on nasycony polem magnetycznym z magnesu stałego, szybko ustalą się miejsca biegunów magnetycznych, t.j. na jednym końcu gwoździa będzie „N” a na drugim „S”. Jeżeli ten sam gwóźdź przetopimy i uformujemy z niego kulę, to okaże się, zwłaszcza jeżeli kula będzie w ruchu, że będzie ją trudniej wychwycić za pomocą pola magnetycznego.

Oczywiście najsilniejszy będzie N52 magnes). Jednocześnie jednak, takie materiały są dużo droższe od standardowych. Wyższy magnes będzie działał na większą odległość, linie sił pola magnetycznego będą wychodzić z płaszczyzny bieguna strzeliście do góry i istnieje szansa na przyciągnięcie elementu z żelaza lub innego magnesu z dalszej odległości. Natomiast magnes o płaskiej konstrukcji magnes w praktyce będzie miał większy udźwig, będzie w stanie przytrzymać i podnieść elementy o większej powierzchni i gabarytach.

Tak, w naszym sklepie można kupić magnesy neodymowe. Są one dostępne w różnych rozmiarach i kształtach, a także w różnych cenach, w zależności od ich mocy i jakości. Zachęcamy do zapoznania się z naszą ofertą i wybrania odpowiednich magnesów dla siebie.

Magnesy neodymowe zazwyczaj są dostępne w bardzo nieskomplikowanych kształtach takich jak: prostopadłościan. Potocznie mówimy wtedy o magnesach pierścieniowych ale trzeba też dodać, że magnesy zarówno płytkowe jak i pierścieniowe mogą być wykonywane ze specjalnie fazowanymi otworami ułatwiającymi schowanie, zlicowanie z powierzchnią magnesu łba śruby lub wkrętu. Istnieje także możliwość wykonania magnesów neodymowych w kształcie kuli oraz tzw. magnesów segmentowych (łukowych) będących wycinkami pierścienia. Można również zamówić magnesy w kształcie np. trapezu lub innych figur geometrycznych, pod warunkiem, że da się taki kształt wyciąć za pomocą elektrodrążarki i nie pokruszyć przy tej operacji kształtki magnesu. Kruchość magnesów neodymowych jest cechą ograniczającą wykonywanie skomplikowanych kształtów, przykładowo, nie da się wykonać gwintu bezpośrednio w samym magnesie

Pierwsze testy oraz badania nad nowoczesnymi materiałami które mogłyby się nadawać do produkcji bardzo mocnych magnesów rozpoczęły się ponad 50 lat temu. Wtedy to właśnie dwóch badaczy G. Hoffer i K. Strnat z Air Force Materials Laboratory w Dayton, postanowili rozpocząć pracę nad magnetykami, składającymi się z metali wchodzących w skład grupy metali ziem rzadkich. Na początku badań pierwsze materiały, jakie zamierzano wykorzystać do produkcji mocnych magnesów, były oparte o żelazo, kobalt i lekkie lantanowce, w skład których wchodzą: prazeodym Pr, neodym Nd, cer Ce, samar Sm, lantan La i itr Y. Lantanowce, które zostały wymienione wykazywały charakterystyczne cechy, takie jak magnesowanie do dużych wartości, jednak ich temperatura Crie była bardzo niska. Obecnie tworzone magnesy neodymowe o dużej sile zawierają obok żelaza też domieszkę odpowiednio dobranych lantanowców, co daje strukturze wysoki poziom anizotropii magneto-krystalicznej, a poza tym uzupełnia się ten skład o kilka procent kobaltu żeby podnieść poziom temperatury Curie. Pierwsze silne magnesy udało się opracować na początku lat 70-tych ze sproszkowanych ziaren samaru wraz z innymi związkami z grupy lantanowców. Wymyślony został nieznany dotychczas, silny magnes typu SmCo₅. Samą produkcję oparto na ukierunkowaniu ziaren stopu w formie proszku w polu magnetycznym podczas spiekania. Wypiekanie gotowych magnesów wykonywano w temperaturze powyżej 1100°C wraz z ostatecznym wyżarzanie w temperaturze o 250°C niższej. Ostatecznym procesem produkowania silnego magnesu było magnesowanie całości przy użyciu pola magnetycznego 2T. Po zastosowaniu tej technologii temperatura Curie nowatorskich magnesów wyniosła około 745°C.

Magnetyzm jest trwały. Ścisłe mówiąc, magnetyzm osłabia się przez lata, jednak demagnetyzacja jest tak niewielka, że nawet po kilkudziesięciu latach nie odczuwa się znacznego osłabienia. Dlatego magnesy neodymowe są powszechnie uważane za niewrażliwe na demagnetyzację i nazywane magnesami trwałymi. Demagnetyzacja częściej występuje z powodu zmian temperatury i obciążenia odpychającego, a nie ze względu na upływ czasu. Magnesy z materiału Alnico mogą wymagać ponownego namagnesowania, ponieważ łatwo ulegają demagnetyzacji z powodu obciążenia odpychającego.

Do namagnesowania magnesów neodymowych stosuje się urządzenia magnetyczne, czyli urządzenia, w których możliwe jest wytworzenie odpowiednio dużego stałego pola elektromagnetycznego. Po zwiększeniu pola (natężenie prądu) do punktu zwanego punktem nasycenia, dalsze jego zwiększanie nie ma sensu, gdyż nie zwiększa to indukcji magnetycznej magnesu. Następnie wartość zewnętrznego pola jest zmniejszana do zera. Właściwości magnesów neodymowych, wykonanych z materiałów magnetycznie twardych sprawiają, że po wyłączeniu pola wartość namagnesowania nie spada do zera tylko ustala się w punkcie Br, czyli indukcji remanencji, zwanej także punktem pozostałości magnetycznej (namagnesowaniem resztkowym). Proces magnesowania najlepiej opisuje pierwsza ćwiartka pętli histerezy magnetycznej.

Producenci magnesów neodymowych używają w nazwie materiału magnetycznego konkretne litery np. EH za różnymi, zawsze dwucyfrowymi liczbami np.: 35…. Liczba w oznaczeniu materiału określa gęstość energii magnetycznej (BH)max danego materiału magnetycznego i wynosi w układzie jednostek CGS odpowiednio 42 MGsOe (mega-gaussów-oersztedów). Litery w oznaczeniach materiałów magnetycznych odnoszą się do wielkości koercji (im wyższa koercja tym większa odporność magnesu na rozmagnesowanie magnesu w wyniku wysokiej temperatury lub w wyniku przyłożenia przeciwnego pola magnetycznego), i te oznaczenia literowe można rozwinąć i wyjaśnić następująco: M - "medium", H - "high", SH - "super high", UH - "ultra high", EH - "extra high". Czyli przykładowo materiał N38SH będzie posiadał literę N na początku nazwy materiału pochodzącą od pierwiastka neodymu, liczbę 35 określającą gęstość energii magnetycznej 35 MGsOe i litery SH od "super high" czyli z j. angielskiego "bardzo wysoki", chodzi o bardzo wysoką wartość koercji.

Najważniejszym kryterium w doborze neodymowych magnesów będzie jego zastosowanie. Należy wziąć pod uwagę warunki temperaturowe, warunki atmosferyczne i wreszcie siłę magnetyczną z jaką ma działać magnes. Siła działania magnesów neodymowych często podawana jest jako udźwig w kilogramach. Należy wziąć pod uwagę, iż jest to wartość mierzona w laboratoriach, w idealnych warunkach, przy idealnym kontakcie magnesu z podłożem ferromagnetycznym i co istotne kierunek działania tej siły jest prostopadły do powierzchni kontaktu magnesu z podłożem. W razie wątpliwości proszę kontaktować się z doradcami firmy Dhit sp. z o.o. telefon w zakładce kontakt.

Magnesy z pierwiastkami ziem rzadkich to magnesy, które zawierają przynajmniej w jakiejś części metale nazywane pierwiastkami ziem rzadkich. Do tej grupy pierwiastków zaliczamy: skand, itr, lantan, cer, prazeodym, neodym, promet, samar, europ, gadolin, terb, dysproz, holm, erb, tul, iterb i lutet. Najbardziej znane z tych pierwiastków dla każdego użytkownika magnesów to oczywiście neodym, który jest wykorzystywany do produkcji magnesów NdFeB, oraz samar, który jest wykorzystywany do produkcji magnesów SmCo. Pierwiastki ziem rzadkich wcale nie występują w małych ilościach w skorupie ziemskiej. Tak naprawdę występują dosyć obficie, ale zazwyczaj ich złoża są rozproszone i skąpe, co uniemożliwia opłacalne ich wydobycie. W związku z tym, zostały nazwane „pierwiastkami ziem rzadkich”.

Magnes neodymowy to najsilniejszy magnes stały dostępny na rynku. Jego wyjątkowo silne pole magnetyczne wynika z zastosowania stopu żelaza, neodymu i boru w celu uzyskania tetragonalnej struktury krystalicznej związku Nd2Fe14B. Takie połączenie składników daje niespotykane wcześniej własności magnetyczne, w tym wyjątkowo wysoką anizotropię magnetokrystaliczną.
Magnesy neodymowe często produkowane są w formie spieków, ale istnieje również możliwość produkcji magnesów neodymowych jako tzw. magnesy wiązane, używając jako spoiwa żywic bądź tworzyw sztucznych.

Tak, istnieje kilka sposobów na rozmagnesowanie neodymowe neodymowe. Najprostszym z nich jest ogrzanie magnesu najpierw powyżej zdefiniowanej dla materiału magnetycznego maksymalnej temperatury pracy, co spowoduje częściowe odmagnesowanie, a później rozgrzanie powyżej temperatury Curie, czyli takiej powyżej której ferromagnetyk staje się paramagnetykiem, będzie to skutkowało całkowitym rozmagnesowaniem. Innymi sposobami na rozmagnesowanie neodymowe neodymowe są: działanie odpowiednio dużym stałym i przeciwnym polem magnetycznym lub poddanie magnesu zanikającym i przemiennym polem magnetycznym.

Magnes neodymowy jest powszechnie wykorzystywany w wielu urządzeniach elektrycznych: licznikach, dzwonkach i zamkach elektrycznych, monitorach, silnikach. Do głównych gałęzi w których wykorzystuje się magnesy neodymowe zaliczamy: zabawkarski.

Obecnie na świecie neodymowe magnesy są produkowane głównie w krajach azjatyckich. Największym producentem i eksporterem gotowych wyrobów są Chiny, z uwagi na posiadanie większości światowych złóż pierwiastków ziem rzadkich. W przemysłowej produkcji magnesów o dużej mocy wykorzystuje się przede wszystkim dwa rodzaje związków: Sm₂Fe₁₇N₂ i Nd₂Fe₁₄B. Są to magnesyoparte o neodym oraz magnesy nano krystaliczne, charakteryzujące się nie tylko dużym stopniem namagnesowania, lecz również dużą remanencją magnetyczną. Użycie silnych magnesów neodymowych jest naprawdę szerokie. Najważniejszymi rodzajami odbiorców są podmioty produkcyjne, projektujące sprzęt elektroniczny i elektryczny, szczególnie firmy zajmujące się motoryzacją, stosujące bardzo wydajne silniki hybrydowe oraz elektryczne. Przy wytwarzaniu takich stosuje się magnesy neodymowe z mieszaniny z pierwiastkami redukujący spadki związane z wydajnością magnesów przy wysokiej temperaturze takimi jak na przykład dysproz (Dy) czy Terb (Tb). Dzięki zastosowaniu wymienionych wyżej pierwiastków, poprawiono w znacznym stopniu magnetyczną koercję i wydajność całkowitą magnesów stosowanych w urządzeniach elektrycznych o wysokiej mocy. Na terenie Stanów Zjednoczonych od kilkudziesięciu lat realizowane są badania przez specjalnie do tego celu powołany Instytut Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), mający na celu opracowanie nowoczesnych stopów. Przed kilku laty ARPA-E przyznała prawie 32 miliony dolarów na rozwijanie badań i projektów w ramach programu Rare-Earth Substitute, czyli możliwości wynalezienia związków mogących zastąpić metale ziem rzadkich jako alternatywę dla pierwiastków występujących naturalnie, kontrolowanych przez rząd Chin.

Produkowanie magnesów neodymowych opiera się na dwóch technologiach. W Japonii stosowano metodę spiekania mieszanin proszków, a w USA popularność zdobyła technika opierająca się o szybkie chłodzenie. Zależnie od oczekiwań, magnesy neodymowe można również wytwarzać poprzez zastosowanie innych domieszek, na przykład aluminium, galu albo miedzi. Przez takie połączenie można korygować właściwości magnetyczne samego magnesu, jego poziom wytrzymałości, a także możliwość pracowania w wysokim zakresie temperatur . Da się nawet sprawić, że struktura magnesu będzie odporna na działanie na szkodliwe warunki atmosferyczne, na przykład wodę, która powoduje zmiany korozyjne. Za to ciągłe poprawianie metalurgii proszków doprowadziło do uzyskania różnego rodzaju materiałowych stopów, które wpłynęły znacząco na podniesienie tak zwanej temperatury Curie. Stworzony nowoczesną metodą produkcyjną magnes z neodymu, może uzyskać namagnesowanie na poziomie 1,6T, czyli znacznie większe na przykład od ziemskiego pola magnetycznego.

Neodymowe magnesy to dzisiaj najsilniejsze rodzaje magnesów, jakie zostały dotychczas opracowane. Pod koniec XX wieku w Trinity College w Dublinie Michaelowi Coeyowi udało się stworzyć zupełnie nowy materiał magnetyczny o strukturze chemicznej Sm₂Fe₁₇N₂. Jego proces wytworzenia opierał się o syntezę rozdrobionego żelaza i samaru, które poddane sprasowaniu w polu magnetycznym o dużej mocy razem z domieszką azotu, osiągnęły temperaturę Curie aż do 470°C oraz namagnesowanie na poziomie 0,9T. Nie osiągnięto tu wprawdzie parametrów neodymowych magnesów, ale nowo opracowany materiał przewyższał w znacznym stopniu pierwsze z magnesów wykorzystujących ten pierwiastek. Ostatnie lata minionego wieku przyniosły coraz to nowe pomysły w obszarze magnesów o dużej mocy oraz technik ich produkcji.
Opracowano stop posiadający nano-krystaliczną strukturę, zbudowany z mikroskopijnych ziaren o rozmiarze mniejszym niż 100 nm. Odkryte w czasie badań ziarna nano-kryształów, w przeciwieństwie do struktur monokrystalicznych są od siebie oddzielone przestrzenią o wyższej mocy powierzchniowej i mniej uporządkowanej budowie. Dzięki wykorzystaniu, w czasie spiekania mieszaniny pierwiastków z rodziny ziem rzadkich razem z domieszką żelaza, charakteryzują się remanencją magnetyczną na wysokim poziomie. Takie doskonałe właściwości magnetyczne biorą się dodatkowo z jednej istotnej rzeczy, to znaczy sprzężenia momentów magnetycznych neodymu i żelaza. Umożliwia to świetne magnesowanie magnesów neodymowych.

Magnes neodymowy odkrył japoński naukowiec Masato Sagawa. Pierwsze badania związane z magnetycznymi własnościami pierwiastków ziem rzadkich prowadził w Fujitsu Laboratories przez około dziesięć lat. Później przeniósł się do Sumimoto Special Metals i uważa się, że właśnie tam, na początku lat 80-tych w końcu opracował technologię i stworzył współczesny spiekany magnes neodymowy oparty na związku Nd2Fe14B. Odtąd obserwuje się bardzo szybki rozwój w tej dziedzinie.

Podczas kiedy naukowcy projektowali coraz to nowe magnesy o dużej mocy wykorzystujące samar, w 1983 roku odkryto interesujące właściwości magnetyczne związku neodymu w połączeniu z żelazem i borem. Firma General Motors rok po odkryciu stworzyła związek o wzorze Nd₂Fe₁₄B, w proporcji 15% neodymu, 6% boru i ponad 70% żelaza. Przemysłowy proces tworzenia magnesów neodymowych o dużej mocy opiera się na dwóch metodach. W Japonii zakład Sumitomo, wchodzący w skład firmy Hitachi, analogicznie jak przy magnesach smarowych, stosował metodę spiekania odpowiednio przygotowanego proszku, co pozwalało uzyskać magnesy mające dużą gęstość.

W USA neodymowe magnesy były tworzone w zakładach firmy GM sposobem dynamicznego schładzania stopionego proszku izotropowego. Dlaczego użycie boru, neodymu i żelaza okazało się o wiele bardziej wydajne? Wykorzystanie neodymu znacznie mniej kosztowało, niż związków samaru, a poza tym neodym ma znacznie lepsze parametry magnetyczne. Jednak temperatura Curie tego pierwiastka nie była na odpowiednim poziomi, dlatego podjęto decyzję o podniesieniu tej temperatury do 530°C. Tak wysoki poziom otrzymano przez dodanie do puli składników niewielkiej ilości boru. Poza tym da się też w pewien sposób korygować charakterystykę magnetyczną, przez wprasowanie do magnesu dodatkowych związków, takich jak gal Ga, miedź Cu, niob Nb i glin Al.

Magnesy neodymowe mogą zostać również wyposażone w warstwy ochronne zapobiegające korozji i mające zabezpieczające działanie przed działaniem szkodliwych warunków pogodowych. Jest to realizowane poprzez dołożenie cienkiej warstwy niklu lub miedzi np. w uchwytach magnetycznych do poszukiwań, czyli mocnych magnesach używanych do przeszukiwania dna akwenów wodnych. Cały czas są opracowywane nowocześniejsze rodzaje magnesów, a przez ciągły postęp w metalurgii, wymyślane są coraz to nowe stopy metali charakteryzujące się zwiększoną koercją, jak również magnesy dysponujące znacznie wyższą temperaturą Curie oraz możliwości namagnesowania stopów, przekraczające 1,6Tesli.

Magnesy neodymowe to spiek wykonany z żelaza, boru, neodymu i innych dodatków. Proces produkcji rozpoczyna się od wyboru odpowiednich ilości każdego z składników, które zostają stopione, a następnie odlane. Powstałe blachy zostają kruszone metodą wodorową, a następnie mielone na proszek. Otrzymany w ten sposób proszek jest poddawany procesowi zagęszczania. Materiał jest uformowany metodą pseudo-izostatyczną pod dużym ciśnieniem, co umożliwia uzyskanie dużego stopnia gęstości i jednorodności. W czasie procesu formowania, materiał jest magnetyzowany przy użyciu pola magnetycznego, które określa kierunek magnesowania, jeśli produkowane są magnesy anizotropowe, lub bez użycia pola magnetycznego, jeśli potrzebne są magnesy izotropowe. Następnie, kształtki są spiekane, a po tym zabiegu przechodzą obróbce mechanicznej i powierzchniowej (w tym pokrywane są warstwami ochronnymi). Na koniec, wynikający produkt jest namagnesowany w magneśnicy, a finalnie staje się magnesem.