NdFeB magneti

Kaj so neodimovi magneti / magneti NdFeB?

Najpogostejša vrstamagnet redkih zemeljje neodimski magnet, običajno imenovan NdFeB, NIB ali Neo magnet.Neodim, železo in bor so združili, da so ustvarili tetragonalno kristalno strukturo trajnega magneta Nd2Fe14B.Neodimovi magneti so najmočnejša vrsta trajnih magnetov, ki so trenutno na trgu.Leta 1984 sta jih ločeno razvila General Motors in Sumitomo Special Metals.

Glede na uporabljeno proizvodno metodo lahko NdFeB magnete razvrstimo vsintranaali vezan.V številnih aplikacijah v sodobnem blagu, ki potrebujejo močne trajne magnete, kot so električni motorji v akumulatorskih orodjih, trdi diski in magnetni pritrdilni elementi, so prevzeli mesto drugih vrst magnetov.

Razlaga moči

Neodim je antiferomagnetna kovina, ki kaže magnetne lastnosti, ko je čista, vendar le pri temperaturah pod 19 K (254,2 °C; 425,5 °F).Neodimove spojine s feromagnetnimi prehodnimi kovinami, kot je železo, ki imajo Curiejeve temperature veliko nad sobno temperaturo, se uporabljajo za ustvarjanje neodimovih magnetov.

Moč neodimovih magnetov je kombinacija različnih stvari.Najpomembnejša je izjemno visoka enoosna magnetokristalna anizotropija tetragonalne kristalne strukture Nd2Fe14B (HA 7 T - jakost magnetnega polja H v enotah A/m proti magnetnemu momentu v Am2).To kaže, da se kristal snovi magnetizira prednostno vzdolž določene kristalne osi, vendar se zdi izjemno težko magnetizirati v drugih smereh.Zlitina neodimovega magneta je tako kot drugi magneti izdelana iz mikrokristalnih zrn, ki so med proizvodnjo poravnana v močnem magnetnem polju, tako da so vse njihove magnetne osi usmerjene v isto smer.Spojina ima izjemno visoko koercitivnost ali odpornost proti demagnetizaciji zaradi odpornosti kristalne mreže na spreminjanje smeri magnetizma.

Sintrani NdFeB magneti
Vezani NdFeB kompresijski magneti

Ker vsebuje štiri neparne elektrone v svoji elektronski strukturi v primerjavi z (v povprečju) tremi v železu, ima atom neodija lahko pomemben magnetni dipolni moment.Nesparjeni elektroni v magnetu, ki so poravnani tako, da so njihovi vrtljaji obrnjeni v isto smer, proizvajajo magnetno polje.Posledica tega je močna nasičena magnetizacija za kombinacijo Nd2Fe14B (Js 1,6 T ali 16 kG) in tipična preostala magnetizacija 1,3 tesla.Posledično ima ta magnetna faza sposobnost shranjevanja znatnih količin magnetne energije (BHmax 512 kJ/m3 ali 64 MGOe), saj je najvišja gostota energije sorazmerna z Js2.

Ta vrednost magnetne energije je približno 18-krat po prostornini in 12-krat po masi večja od "navadnih" feritnih magnetov.Samarijev kobalt (SmCo), prvi komercialno dostopni magnet redkih zemelj, ima nižjo raven te lastnosti magnetne energije kot zlitine NdFeB.Na magnetne lastnosti neodimovih magnetov dejansko vplivajo mikrostruktura, proizvodni proces in sestava zlitine.

Atomi železa in kombinacija neodima in bora se nahajajo v izmeničnih plasteh znotraj kristalne strukture Nd2Fe14B.Diamagnetni atomi bora spodbujajo kohezijo prek močnih kovalentnih vezi, vendar ne prispevajo neposredno k magnetizmu.Neodimovi magneti so cenejši od samarijevo-kobaltnih magnetov zaradi sorazmerno nizke koncentracije redkih zemelj (12 % po prostornini, 26,7 % po masi), pa tudi zaradi relativne razpoložljivosti neodija in železa v primerjavi s samarijem in kobaltom.

Lastnosti

Ocene:

Največji produkt energije neodimovih magnetov – ki ustreza proizvodnji magnetnega pretoka na enoto prostornine – se uporablja za njihovo razvrstitev.Močnejši magneti so označeni z višjimi vrednostmi.Obstaja splošno sprejeta svetovna kategorizacija za sintrane NdFeB magnete.Njihova vrednost je od 28 do 52. Neodim ali sintrani NdFeB magneti so označeni z začetnim N pred vrednostmi.Vrednostim sledijo črke, ki označujejo notranjo koercitivnost in najvišje delovne temperature, ki so v pozitivni korelaciji s Curiejevo temperaturo in segajo od privzete (do 80 °C ali 176 °F) do TH (230 °C ali 446 °F) .

Ocenesintrani NdFeB magneti:

N30-N56, N30M-N52M, N30H-N52H, N30SH-N52SH, N28UH-N45UH, N28EH-N42EH, N30AH-N38AH

Magnetne lastnosti:

Med pomembnimi značilnostmi, ki se uporabljajo za kontrast trajnih magnetov, so:

Remanenca(Br),ki kvantificira jakost magnetnega polja.

Prisilnost(Hci),odpornost materiala na razmagnetenje.

Izdelek z največjo energijsko vrednostjo(BHmax),največja vrednost gostote magnetnega pretoka (B) krat

jakost magnetnega polja, ki meri gostoto magnetne energije (H).

Curiejeva temperatura (TC), točka, pri kateri snov preneha biti magnetna.

Krivulja razmagnetenja

Neodimovi magneti prekašajo druge vrste magnetov v smislu remanence, koercitivnosti in energijskega produkta, vendar imajo pogosto nižje Curiejeve temperature.Terbij in disprozij sta dve posebni zlitini neodimovega magneta, ki sta bili ustvarjeni z višjimi Curiejevimi temperaturami in višjo temperaturno toleranco.Magnetna zmogljivost neodimovih magnetov je v primerjavi z drugimi vrstami trajnih magnetov v spodnji tabeli.

Magnet Br(T) Hcj(kA/m) BHmaxkJ/m3 TC
(℃) ( ℉)
Nd2Fe14B, sintran 1,0-1,4 750-2000 200-440 310-400 590-752
Nd2Fe14B, vezan 0,6-0,7 600-1200 60-100 310-400 590-752
SmCo5, sintran 0,8-1,1 600-2000 120-200 720 1328
Sm(Co, Fe, Cu, Zr)7 sintran 0,9-1,15 450-1300 150-240 800 1472
AlNiCi, sintran 0,6-1,4 275 10-88 700-860 1292-1580
Sr-Ferit, sintran 0,2-0,78 100-300 10-40 450 842

Težave s korozijo

Meje zrn sintranega magneta so še posebej dovzetne za korozijo pri sintranem Nd2Fe14B.Ta vrsta korozije lahko povzroči znatno škodo, kot je lomljenje površinske plasti ali drobljenje magneta v prah drobnih magnetnih delcev.

Številni komercialni izdelki obravnavajo to tveganje tako, da vključijo zaščitno prevleko, ki preprečuje izpostavljenost okolju.Najpogostejše prevleke so nikelj, nikelj-baker-nikelj in cink, lahko pa se uporabljajo tudi druge kovine, polimerna in lakirana zaščita.premazi.

Temperaturni učinki

Neodim ima negativen koeficient, kar pomeni, da ko se temperatura dvigne, se zmanjšata tako koercitivnost kot največja gostota magnetne energije (BHmax).Pri sobni temperaturi imajo magneti neodim-železo-bor visoko koercitivnost;ko pa temperatura naraste nad 100 °C (212 °F), koercitivnost hitro pade, dokler ne doseže Curiejeve temperature, ki je okoli 320 °C ali 608 °F.To zmanjšanje koercitivnosti omejuje učinkovitost magneta pri visokotemperaturnih aplikacijah, kot so vetrne turbine, hibridni motorji itd. Da bi preprečili padec zmogljivosti zaradi temperaturnih nihanj, dodamo terbij (Tb) ali disprozij (Dy), kar poveča stroške magnet.

Aplikacije

Ker njegova večja trdnost omogoča uporabo manjših, lažjih magnetov za določeno aplikacijo, so neodimovi magneti izpodrinili alnico in feritne magnete v mnogih od neštetih aplikacij v sodobni tehnologiji, kjer so potrebni močni trajni magneti.Tu je nekaj primerov:

Glavni aktuatorji za računalniške trde diske

Mehanska stikala za vžig e-cigaret

Ključavnice za vrata

Slušalke in zvočniki

zvočniki za mobilne telefone in aktuatorji za samodejno ostrenje

Računalniški trdi diski
Magnetne sklopke in ležaji

Servo motorji& sinhroni motorji

Motorji za dviganje in kompresorje

Vretenski in koračni motorji

Hibridni in električni avtomobilski pogonski motorji

Električni generatorji za vetrne turbine (z vzbujanjem s trajnim magnetom)

Servo motorji

Glasovna tuljava

Ločevalci ohišij za maloprodajne medije

Zmogljivi neodimovi magneti se uporabljajo v procesni industriji za zajemanje tujkov in zaščito izdelkov in procesov.

Povečana moč neodimovih magnetov je navdihnila nove uporabe, kot so magnetne zaponke za nakit, otroški magnetni gradbeni kompleti (in drugi neodimmagnetne igrače) in kot del zapiralnih mehanizmov trenutne športne padalske opreme.So glavna kovina v nekdaj priljubljenih magnetih za namizne igrače, znanih kot "Buckyballs" in "Buckycubes", vendar so se nekatere trgovine v Združenih državah odločile, da jih ne bodo prodajale zaradi skrbi za varnost otrok, v Kanadi pa so bili prepovedani. iz istega razloga.

S pojavom odprtih skenerjev za slikanje z magnetno resonanco (MRI), ki se uporabljajo za opazovanje telesa na radioloških oddelkih kot alternativa superprevodnim magnetom, je moč in homogenost magnetnega polja neodimovih magnetov odprla nove možnosti tudi v medicinski industriji.

Neodimovi magneti se uporabljajo za zdravljenje gastroezofagealne refluksne bolezni kot kirurško implantiran antirefluksni sistem, ki je pas magnetov, kirurško implantiranih okoli spodnjega ezofagealnega sfinktra (GERD).Vsadili so jih tudi v prste, da bi omogočili čutno zaznavanje magnetnih polj, čeprav je to eksperimentalna operacija, ki jo poznajo le biohekerji in brusilniki.

Vsi NdFeB magneti

Sintrani NdFeB magneti imajo najvišje magnetne lastnosti in se uporabljajo v številnih sektorjih, vključno z zapahi vrat, motorji, generatorji in komponentami težke industrije.

Vezani stisnjeni magneti so močnejši od brizganih magnetov.

Injection Plastic NdFeB magnet je kompozitni material nove generacije, sestavljen iz trajnega magnetnega prahu in plastike, z izjemnimi magnetnimi in plastičnimi lastnostmi ter visoko natančnostjo in odpornostjo na obremenitve.


Glavne aplikacije

Proizvajalec trajnih magnetov in magnetnih sklopov