Что такое неодимовый магнит

Неодимовый сплав представляет собой мощнейший источник магнитного поля. Сегодня эти редкоземельные магниты практически полностью вытеснили ферритовые и широко используются в производстве и бытовой сфере. Изделия из неодимовых сплавов имеют высокие прочностные характеристики, а мощность их магнитного поля превосходит все известные элементы. Сила сцепления такого магнита в несколько раз превышает его вес, что позволяет легко удерживать тяжёлые и габаритные предметы.

Появление магнитов на рынке

Наиболее широкую известность получил ферритовый магнит. Такие изделия имеют почти вековую историю и знакомы практически каждому. Ферритовые магниты стали для многих детей отличной игрушкой и завораживают своей способностью удерживать металлические предметы. Их использовали в акустических системах, и после поломки динамиков извлечь магниты не составляло труда. В зависимости от размеров ферритовых вставок пропорционально увеличивалась и сила сцепления, что вызывало желание обладать самым большим и мощным магнитом.
Ферритовые магниты нашли применение во всех областях промышленности. Среди основных качеств этого материала стоит отметить следующие показатели:

• возможность эксплуатации в сложных производственных условиях;
• низкая чувствительность к влаге и антикоррозионная стойкость;
• простота обработки и придания нужной формы;
• невысокая себестоимость производства.

Ферритовые сплавы имели и несколько недостатков, которые вносили ограничения в область их применения. Наибольшего внимания заслуживают такие характеристики:

• ограниченность и слабое действие магнитного поля;
• высокая хрупкость всех ферритовых сплавов;
• слабая стойкость к ударным нагрузкам.

Ферритовые магниты изготавливаются из природного минерала магнетита. Для усиления его качеств в процессе производства добавляется стронций и оксид кобальта. Несмотря на совершенствование технологий увеличение силы сцепления ферритовых сплавов невозможно по физическим причинам. Такие ограничения стали основой новых научных изысканий, что привело к появлению мощных неодимовых супермагнитов. Сегодня эти редкоземельные сплавы вытеснили ферритовые магниты и используются практически во всех отраслях.

Открытие неодимовых магнитов

Неодимовые магниты были разработаны в исследовательских лабораториях Америки и Японии. Именно эти страны осуществили технический прорыв в науке, результатом которого стало появление сверхмощных магнитов. Создание неодимовых сплавов вначале удалось реализовать в условиях лаборатории, и только спустя несколько лет эта технология стала доступна для производства в промышленных масштабах.
Неодимовый магнит представляет собой сложное химическое соединение, состоящее из нескольких компонентов. Основным элементом этого сплава является металл латнадоидной группы – неодим, который усиливают соединениями железа и бора. Использование редкоземельных металлов открывает огромные возможности в производстве сверхмощных магнитов. Их сила сцепления превосходит ферритовые сплавы. Разорвать две большие пластины неодимовых магнитов руками невозможно, а для их расцепления понадобятся инструменты.
Появление неодимовых магнитов пришлось на 90е годы прошлого века. Даже сегодня их производство считается недешёвым. Высокая стоимость этих редкоземельных сплавов вызвана ограниченной добычей неодима. Хотя современные технологии и позволили немного снизить себестоимость этой продукции, её цена ещё остаётся достаточно высокой. На стоимость редкоземельных магнитов влияют и многочисленные патенты разработчиков, которые необходимы каждому производителю.

Виды неодимовых магнитов

Технология производства сплавов из редкоземельных металлов позволят выпускать магниты различной формы и размеров. Сферическая или плоская форма для таких изделий стала нормой и зависит только от нужд конечного потребителя. Сегодня в продаже можно легко найти магнитные диски и шайбы, кубы, шары и пластины. В таких изделиях ещё на этапе производства можно предусмотреть отверстие под крепёж или создать магнит сложной геометрической формы.
Неодимовые сплавы не обязательно должны изготавливается в виде металлической заготовки. Этим изделиям можно придать форму гибкого магнитопласта, который широко используется при изготовлении сувениров. Для такой продукции особенно востребован магнитный винил, который видел практически каждый в виде открыток на холодильнике. Уже отлитому неодимову сплаву придать нужную форму очень сложно, и такие операции проводятся на этапе формовки и прессования.

Производство редкоземельных магнитов

Изготовление сверхмощных магнитов требует высокоточного производства и строгого соблюдения технических нормативов. Для изготовления таких сплавов используются специальные печи, в которых происходит спекание всех компонентов. Наличие воздуха нарушит течение химических реакций, и основное производство выполняется в разряжённой инертной атмосфере или условиях вакуума.
Основным компонентом для изготовления супермагнитов является редкоземельный неодим. Все производственные процессы контролируются автоматикой, которая исключает малейшие отклонения от нормы. Этапы изготовления магнитов проводятся в следующем порядке:

• раздробление компонентов до порошкообразной консистенции;
• прессование порошка для придания изделию заданной формы;
• формирование направления вектора магнитного поля;
• спекание порошка до образования сплава металла;
• намагничивание и нанесение защитной оболочки.

Такой технологический процесс требует сложнейшего оборудования и хорошо подготовленного персонала. Сегодня производители выпускают магниты в виде куба, диска, шара и других форм. Изменятся может не только величина магнитного поля, но и эластичность изделия или значения температурного режима работы.

Характеристики параметров магнитного поля

Сверхмощные магниты различаются не только по форме, но и техническим параметрам. Потребитель может приобрести такое изделие ориентируясь на силу сцепления, форму, размеры и рабочую температуру. Стоит отметить, что магнитная энергия представляет собой статичный параметр, который не зависит от размеров магнита. Основные показатели, которые влияют на силу сцепления заключаются в следующих характеристиках;

• площадь рабочей поверхности магнита;
• магнитные свойства используемых металлов;
• дефекты и кривизна поверхности магнита;
• наличие корпуса и влажность воздуха;
• форма и габариты супермагнита.

Исходя из данных параметров несложно определить, что чем больше магнит и шире его рабочая поверхность, тем больше будет его сила сцепления. Наличие неровностей или коррозионных процессов на рабочей поверхности влияет на силу притяжения, которая может значительно снизиться.

Влияние температуры на магнетизм

Значения температуры окружающей среды оказывает прямое влияние на характеристики магнитного поля неодимовых сплавов. Такие показатели указываются в буквенной части маркировки магнитов. Диапазон рабочих температур таких изделий достаточно широк, что позволяет легко подобрать подходящий интервал значений. Минимальный предел для этих редкоземельных металлов составляет до 80 С и обозначается буквой N. Можно выбрать магнит с пределом температур в 100, 120, 150 и 180 С, а верхний предел находится на отметке 200 С.
Отрицательные температуры не оказывают влияние на магнетизм и ограничений на применение их на морозе не существует. Потери супермагнитом своих свойств можно легко избежать, если выбрать изделие в соответствии с рабочими температурами. Сегодня производители предоставляют полную информацию о характеристиках магнитов, которая указана в его буквенно-цифровом коде. Прочитав такие значения, будет несложно узнать класс магнита, напряжённость его поля, остаточную индукцию и диапазон рабочих температур.

Показатели направленности магнитного поля

Вектор магнитного поля напрямую влияет не силу сцепления и важно правильно задать его направление. Такие работы проводятся на высокотехнологичном оборудовании, которое позволяет сформировать силовое поле по заданным параметрам. При изготовлении редкоземельных супермагнитов их вектор может иметь такие направленности:

• аксиальное;
• радиальное;
• диаметральное.

Для промышленного и бытового применения наиболее востребовано аксиальное намагничивание. В этом случае вектор магнитного поля проходит по толщине изделия. Такое расположение обеспечивает наибольшую силу сцепления, превосходящую любые другие варианты. При радиальном способе намагничивания, направленность поля проходит от центра к радиусу. Диаметральное намагничивание осуществляется вдоль диаметра, то есть по сторонам. Такой вектор направленности зачастую используется в различных электронных приборах.

Преимущества неодимовых магнитов

Появление супермагнитов послужило толчком в совершенствовании технологий. Их огромная сила сцепления используется в медицине, промышленности и бытовой сфере. Эта технология позволила уменьшить вес и размер многих приборов. Среди преимуществ неодимовых сплавов стоит отметить следующие характеристики:

• высокая сила сцепления при небольших размерах;
• минимальное размагничивание в процессе эксплуатации;
• надёжность фиксации на металлической поверхности;
• огромный выбор типоразмеров и формы отливки.

Не менее важно и постоянство магнитного поля. Неодимовый супермагнит обладает статичными характеристиками, которые практически неизменны на протяжении всего периода эксплуатации. Сегодня магниты можно купить в форме прямоугольника, диска, шара или в виде изделия более сложной геометрической формы.

Ограничения неодимовых магнитов

Несмотря на генерацию мощного магнитного поля, супермагниты имеют и некоторые недостатки. Такие изделия плохо противостоят направленной ударной нагрузке и могут раскрошиться от сильного удара. Среди слабых сторон редкоземельных сплавов нужно отметить такие качества:

• относительно невысокая устойчивость к физическим нагрузкам;
• сложность механической обработки готового изделия;
• ограниченный диапазон выбора рабочих температур;

Некоторые ограничения можно легко преодолеть, за счёт правильного подбора магнита. Неодимовые сплавы выпускаются в различной конфигурации, что позволяет выбрать изделие для работы в нужном температурном режиме. Редкоземельные магниты сегодня покрываются защитной оболочкой, что также улучшает их характеристики и исключает коррозионные процессы. Кроме того, супермагниты не нуждаются в механической обработке, так как представлены на рынке в различном исполнении.

Область применения супермагнитов

Сегодня магниты востребованы во всех областях производства. Их используют для улавливания металлических частиц, фиксации различных элементов, или как составную часть датчиков и приборов. Электронная промышленность, робототехника, фармакология и многое другие отрасли трудно представить без использования мощных магнитов. Их применяют в электродвигателях, металлоискателях, на линиях сборочных цехов и в научных лабораториях. Такие изделия не оказывают критического влияния на здоровье и надёжны в работе.
Неодимовые магниты широко применяются и в быту. Данная продукция особенно востребована при изготовлении сувениров. Такой крепёж легко фиксируется на металлической поверхности, а высокая сила сцепления не допускает соскальзывание сувенира. Магниты прочно соединяются и друг с другом, а их использование не испортит бумагу, ткань или другие материалы. Супермагнит с большой рабочей площадью легко остановит приборы учёта и не станет причиной их выхода из строя. Неодимовые магниты практически не имеют ограничений в применении и подходят как для изготовления игрушек, так и сложнейшей электроники.