Jakie magnesy neodymowe kupować?

Przede wszystkim głównymi odbiorcami silnych magnesów są firmy sprzedające urządzenia elektryczne, elektroniczne, pomiarowe, przedsiębiorstwa motoryzacyjne czy też wytwarzające najróżniejsze maszyny przemysłowe. Siłę magnetyczną doceniła również branża meblarska, odzieżowa, zwłaszcza związana z odzieżą medyczną, firmy produkujące zapięcia do portfeli i torebek oraz rzecz jasna branża reklamowa.

Nie, nie podwoi się.
Gęstość strumienia magnetycznego jest ilością strumienia magnetycznego w jednostce powierzchni. Chociaż gęstość strumienia stanie się nieco silniejsza, gdy dwa magnesy zostaną umieszczone pionowo jeden na drugim, ponieważ powierzchnia pozostanie taka sama, nie będzie znaczącej różnicy. Na przykład, jeśli dwa magnesy o rozmiarze MW 10mm x 10mm zostaną umieszczone jeden na drugim, gęstość strumienia magnetycznego będzie prawie taka sama jak dla magnesu o rozmiarze MW 10x10 mm.

Magnesy neodymowe to dziś najpotężniejsze magnesy, jakie udało się do tej pory stworzyć. Blisko 30 lat temu w Trinity College w Dublinie Michae Coey opracował nieznany do tej pory magnetyczny stop mający wzór Sm₂Fe₁₇N₂. Proces jego produkcji był realizowany w syntezie proszków samaru i żelaza, które podczas prasowania w silnym polu magnetycznym wraz z domieszką azotu, osiągnęły zakres temperatury Curie wynoszący 470°C oraz namagnesowanie w okolicach 0,9T. Nie są to wyniki zbliżone do poziomu neodymowych magnesów, jednak opracowany wtedy skład samaru znacząco przewyższał pierwsze z produkowanych magnesów. Koniec XX wieku przyniósł pomysły w obszarze magnesów o dużej mocy oraz technik ich tworzenia.
Opracowano stop posiadający nano-krystaliczną strukturę, zbudowany z mikroskopijnych ziaren o średnicy mniejszej niż 100 nm. Nowo odkryte ziarna nano-krystaliczne, w odróżnieniu od do struktury monokrystalicznej oddzielone są od siebie o wiele większymi granicami o wyższej mocy powierzchniowej oraz bardziej nierównomiernej strukturze wewnętrznej. Poprzez zastosowanie, na etapie produkowania stopów pierwiastków z rodziny ziem rzadkich razem z domieszką żelaza, cechują się remanencją magnetyczną na wysokim poziomie. Świetne magnetyczne właściwości biorą się też z jednej rzeczy, czyli połączenia magnetycznych momentów neodymu i żelaza. Pozwala to na świetne magnesowanie magnesów neodymowych.

Na dzień dzisiejszy produkuje się magnesy neodymowe głównie na kontynencie azjatyckim. Głównym producentem i dystrybutorem gotowych produktów zostały Chiny, z uwagi na kontrolę większości globalnych zasobów pierwiastków ziem rzadkich. W przemysłowej produkcji silnych magnesów stosuje się przede wszystkim dwie grupy związków: Nd₂Fe₁₄B i Sm₂Fe₁₇N₂. Są to magnesy na bazie neodymu oraz magnesy nano krystaliczne, cechujące się nie tylko najwyższym stopniem namagnesowania, ale również wysoką remanencją magnetyczną. Zastosowanie magnesów o dużej mocy jest bardzo szerokie. Podstawowymi typami odbiorców są firmy zajmujące się produkcją, wytwarzające urządzenia elektryczne, elektroniczne, w szczególności firmy motoryzacyjne, wykorzystujące wydajne silniki hybrydowe oraz elektryczne. Do produkcji silników tego typu stosuje się magnesy neodymowe ze stopów ze związkami zmniejszającymi spadki wydajności magnesów przy wysokiej temperaturze na przykład takimi jak dysproz (Dy) oraz Terb (Tb). Poprzez zastosowanie wymienionych wyżej substancji, znacząco poprawiono koercję magnetyczną i całościową wydajność silnych magnesów stosowanych w sprzęcie elektrycznym o większej mocy. W USA już od kilkudziesięciu lat realizowane są specjalistyczne badania przez powołany do tego celu Instytut Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), mający na celu opracowanie alternatywnych materiałów. Przed kilku laty ARPA-E przyznała 31,6 mln dolarów na rozwój projektów i badań w programie Rare-Earth Substitute, to znaczy możliwości stworzenia związków zastępujących metale ziem rzadkich jako zastępstwo dla naturalnych pokładów pierwiastków, które znajdują się pod kontrolą Chin.

Wytwarzanie magnesów neodymowych opiera się o dwie technologie. W samej Japonii stosowana jest technika spiekania mieszanin proszków, a w samych w USA popularna jest technika oparta na bardzo szybkim chłodzeniu. W zależności od oczekiwań, magnesy z neodymu wytwarza się poprzez zastosowanie innych pierwiastków, między innymi galu, miedzi czy aluminium. Przez takie domieszki da się w znacznym stopniu kontrolować magnetyczne parametry samego magnesu, jego zakres wytrzymałości, a także możliwość pracy w wysokich temperaturach. Można nawet spowodować, że magnes będzie odporny na niekorzystne atmosferyczne warunki, w tym wodę, która powoduje zmiany korozyjne. Natomiast systematyczne dopracowywanie metalurgii proszków doprowadziło do uzyskania różnego rodzaju stopów, które wpłynęły w dużym stopniu na podniesienie temperatury Curie. Wytwarzany w nowoczesny sposób magnes z neodymu, może osiągnąć namagnesowanie przekraczające 1,6T, czyli dużo wyższe na przykład od pola magnetycznego Ziemi.

Magnesy neodymowe wytwarzane ze związku Nd₂Fe₁₄B to kompozyt złożony z żelaza, boru i neodymu. W rzeczywistości w skład magnesów neodymowych wchodzi tylko około 30% związku Nd₂Fe₁₄B, dzięki swojej budowie atomowej magnesy te są tak potężne.

Magnes neodymowy wynalazł japoński naukowiec Masato Sagawa. On jako pierwszy podjął prace związane z magnetycznymi cechami pierwiastków ziem rzadkich prowadził w Fujitsu Laboratories przez około 10 lat. Później dołączył 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 widać bardzo szybki rozwój w tej dziedzinie.

Oczywiście najsilniejszy będzie magnes wykonany z najmocniejszy magnes (np. N52. 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.

Magnes neodymowy przyciąga silnie 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, szczególnie jeżeli kula będzie w ruchu, że będzie ją trudniej wychwycić za pomocą pola magnetycznego.

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.

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 to spiek wykonany z żelaza, boru, neodymu i innych dodatków. Proces produkcji zaczyna się od wyboru odpowiednich ilości każdego z komponentów, 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 prasowany metodą pseudo-izostatyczną pod dużym ciśnieniem, co umożliwia uzyskanie dużego stopnia gęstości i jednorodności. W czasie procesu formowania, materiał zostaje namagnesowany przy użyciu pola magnetycznego, które wyznacza kierunek magnesowania, jeśli produkowane są magnesy anizotropowe, lub bez użycia pola magnetycznego, jeśli potrzebne są magnesy izotropowe. Następnie, kształtki zostają spiekane, a po tym zabiegu przechodzą obróbce mechanicznej i powierzchniowej (w tym chronione są warstwami ochronnymi). Na koniec, gotowy produkt jest namagnesowany w magneśnicy, a finalnie staje się magnesem.

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”.

W czasie gdy naukowcy projektowali coraz to nowe magnesy o dużej mocy oparte o samar, w 1983 roku zostały odkryte interesujące magnetyczne cechy związku neodymu w połączeniu z żelazem i borem. Amerykańska firma GM stworzyła w 1984 roku związek o wzorze Nd₂Fe₁₄B, mające skład ponad 70% żelaza, 15% neodymu, 6% boru. Przemysłowy proces wytwarzania silnych magnesów neodymowych polega na dwóch metodach. Zakład Sumitomo z Japonii, wchodzący w skład firmy Hitachi, podobnie jak przy magnesach smarowych, używał metody spiekania odpowiednio przygotowanego proszku, przez co otrzymywano magnesy mające dużą gęstość.

W Ameryce silne magnesy neodymowe były tworzone w firmie General Motors metodą szybkiego obniżania temperatury roztopionego proszku izotropowego. Z jakich powodów wykorzystanie żelaza, neodymu i boru okazało się o wiele bardziej wydajne? Użycie neodymu okazało się o wiele tańsze, niż w przypadku samaru, a oprócz tego neodym ma znacznie lepsze parametry magnetyczne. Ale temperatura Curie neodymu nie była na odpowiednim poziomi, dlatego podjęto decyzję o podniesieniu tej temperatury do 530°C. Taką wartość dało się uzyskać przez dodanie do puli składników niewielkiej ilości boru. Dodatkowo można również w szerokim zakresie modyfikować parametry magnetyczne, poprzez wprowadzenie do stopów pomocniczych związków, takich jak gal Ga, miedź Cu, niob Nb oraz aluminium Al.

Magnesy neodymowe mogą zostać również wyposażone w specjalne powłoki ochraniające przed rdzewieniem oraz mające zabezpieczające działanie przed działaniem szkodliwych warunków pogodowych. Realizuje się to poprzez nałożenie warstwy miedzi albo niklu na przykład w uchwytach wykorzystywanych w poszukiwaniach, to znaczy silnych magnesach stosowanych przy przeszukiwaniu dna akwenów wodnych. Inżynierowie cały czas opracowują nowe rodzaje magnesów, a przez ciągły postęp w metalurgii, wymyślane są coraz to nowe stopy metali cechujące się zwiększoną koercją, jak też magnesy dysponujące znacznie wyższą temperaturą Curie oraz możliwości namagnesowania stopów, przekraczające 1,6Tesli.

Oznaczenia magnesów neodymowych zawierają litery i cyfry, gdzie litery jak M ("medium"), H ("high"), SH ("super high"), UH ("ultra high"), EH ("extra high") wskazują na moc odporności magnesu na rozmagnesowanie spowodowane wysokiej temperatury lub działania odwrotnego pola magnesowego, a numery jak 35, 38, 42, 45, 48, 50, 52 określają gęstość energii magnetycznej magnesu wyrażoną w MGsOe. Na przykład, oznaczenie N52SH wskazuje, że jest to magnes neodymowy z energią magnetyczną osiągającą 52 Mega Gauss Oerstedach - (MGsOe) i nadzwyczajną odpornością na rozmagnesowanie (SH symbolizuje "super high").

Pierwsze znane badania i testy nad nowoczesnymi materiałami które mogłyby się nadawać do wytwarzania bardzo mocnych magnesów miały miejsce ponad 50 lat temu. Właśnie w tamtym okresie G. Hoffer i K. Strnat z Air Force Materials Laboratory w Dayton, postanowili rozpocząć pracę nad materiałami magnetycznymi, składającymi się z metali wchodzących w skład grupy metali ziem rzadkich. W początkowym okresie pierwsze stopy metali, jakie zamierzano wykorzystać do wytwarzania magnesów o dużej mocy, opierały się na bazie żelaza, kobaltu i lekkich lantanowców, w skład których wchodzą: neodym Nd, cer Ce, prazeodym Pr, itr Y, samar Sm i lantan La. Lantanowce, które zostały wymienione wykazywały charakterystyczne cechy, takie jak silne namagnesowywanie, jednak posiadały bardzo niską temperaturę Curie. Dzisiaj produkowane mocne neodymowe magnesy w swoim składzie posiadają obok żelaza też dodatek lekkich lantanowców, co daje strukturze dużą anizotropię magneto-krystaliczną, a dodatkowo uzupełnia się ten skład o niewielką ilość kobaltu aby zwiększyć zbyt niską temperaturę Curie. Magnesy neodymowe opracowano na początku lat 70-tych wykorzystując samar w formie sproszkowanych ziaren wraz z kilkoma dodatkowymi związkami z grupy lantanowców. Wymyślony został pierwszy na świecie, magnes o dużej mocy SmCo₅. Samą produkcję oparto na zjawisku kierunkowania drobinek sproszkowanego stopu przy udziale pola magnetycznego podczas spiekania. Tworzenie wyprasek odbywało się w wysokiej temperaturze około 1120°C wraz z końcowym wyżarzaniem w temperaturze 850°C. Ostatecznym z procesów tworzenia mocnego magnesu było namagnesowanie materiału w polu magnetycznym 2T. Dzięki temu procesowi temperatura Curie prototypowego magnesu podwyższyła się do 745°C.

Magnes neodymowy to najsilniejszy magnes stały dostępny na rynku. Jego niesamowicie silny magnes wynika z zastosowania stopu żelaza, neodymu i boru w celu uzyskania tetragonalnej struktury krystalicznej związku Nd₂Fe₁₄B. Dzięki takiemu połączeniu daje niespotykane wcześniej własności magnetyczne, w tym wyjątkowo wysoką anizotropię magnetokrystaliczną.
Magnesy neodymowe są zazwyczaj produkowane w postaci spieków, ale można również wytwarzać je jako tzw. magnesy wiązane, używając jako spoiwa tworzyw sztucznych lub żywic.

Tak, istnieje kilka sposobów na rozmagnesowanie magnesów z neodymu. Najprostszym z nich jest ogrzanie magnesu najpierw powyżej zdefiniowanej dla materiału magnetycznego maksymalnej temperatury pracy, zazwyczaj jest to 80 stopni C - 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 magnesów neodymowych 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: i miernikach, instalacjach alarmowych, monitorach, silnikach. Do głównych gałęzi w których wykorzystuje się magnesy neodymowe zaliczamy: medyczny.

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.

Magnesy neodymowe zazwyczaj są dostępne w bardzo nieskomplikowanych kształtach takich jak: pierścień. Potocznie mówimy wtedy o magnesach płytkowych 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