Неодимовый магнит: преимущества и применение

Неодимовый магнит (также известный как NdFeB, NIB, или Neo магнит) — чрезвычайно мощный магнит, сделанный из редкоземельных металлов: как правило, это сплав неодима, бора и железа, образующий Nd2Fe14B тетрагональную кристаллическую структуру. Впервые был разработан в 1982 году компанией General Motors в партнерстве с Sumitomo Special Metals. Это сильнейшие постоянные магниты из всех коммерчески доступных, их величина магнитной энергии превышает обычные магниты более, чем в 18 раз. Неодимовые магниты бывают нескольких классов, характеризующих силу их притяжения, например, N28, N35, N38, N40, N45. Самый сильный магнит из этого перечня — это N45, но бывают и более сильные. Хороший неодимовый магнит обладает магнитной индукцией не менее 12500 Гс (Гаусс — единица магнитной индукции).

Они гораздо сильнее, чем более распространенные керамические магниты. Неодимовые магниты значительно мощнее обычных магнитов, но и стоят дороже обычных. Поэтому работать с ними надо максимально осторожно, соблюдая надлежащую технику безопасности. Их магнитные поля могут влиять друг на друга даже на расстоянии более 30 сантиметров. Обратите внимание, что неодимовые магниты являются хрупким сплавом. Как правило, они покрыты жестким никелированным защитным слоем, но не надо позволять нескольким магнитам состыковываться в их полную силу, иначе возможно их повреждение и небольшие кусочки металла могут откалываться при ударе.

Это магнит класса N45, магнитная индукция — 13800 Гс

В этом видео показано, как супер-магниты при столкновении уничтожают различные предметы:

Особенности маркировки

Итак, важнейшие характеристики магнита можно определить по его марке, которую производители помечают обычно буквой и цифрой. Буква указывает на максимальную температуру, при которой допускается эксплуатация изделия. Например, неодимовые магниты N52 относятся к классу «Нормал», которому соответствует английская буква «N» и сохраняют свои свойства до +80 0С. Таких температурных условий достаточно в большинстве случаев использования магнитных деталей, поэтому подобные магниты наиболее популярные и сравнительно недорогие. Дальше с разрывом в 20-30 градусов идут категории «М», «Н», «SH», «UH» и самый стойкий к высоким температурам неодимовый магнит, сплав в составе которого, называется «ЕН». Он не теряет эффективность даже при +200 0С и может применяться, как компонент сильно нагревающихся агрегатов. Это различные электродвигатели, генераторы и другие сложные устройства.

Теперь несколько слов скажем о цифре в маркировке, указывающей на уровень магнитной энергии, измеряемой в килоДжоулях на кубический метр. Чем выше цифра класса, тем теоретически мощнее магнитная деталь. То есть, проще говоря, неодимовый магнит сплав 42 мощнее, чем его «собрат» марки 33 и «слабее» товаров, обозначенных цифрой 50.

Понятие класса изделий из NdFeB

Магнитные изделия, которые представлены в продаже на профильном рынке, делятся на классы. Для каждого из них свойственен набор определённых технических характеристик. Узнать о них можно, если изучить сведения, содержащиеся на продукции (нанесены в виде маркировки). Они представлены как определённые комбинации букв и цифровых символов. Единицами измерений характеристик магнита являются те, которые входят в СИ и СГСЕ (две популярные системы измерений). Исключение составляет только показатель максимально допустимой рабочей температуры, которая обозначается исключительно в соответствии с правилами системы СИ.

Основные технические характеристики неодимовых магнитов следующие:

• максимальная рабочая температура;
• магнитная энергия;
• коэрцитивная сила;
• остаточная магнитная индукция.

Вес магнитных устройств

Однако, подбирая пруток, кольцо или брусок из неодима, следует не забывать, что сила на отрыв, которой они обладают, зависит не только от свойств металла, но и от массивности самого изделия. Маленькие и большие устройства имеют разные притягивающие характеристики, даже если их состав абсолютно идентичен. Таким образом, неодимовый магнит N35 в виде диска 70х50 наверняка окажется мощнее и, соответственно, эффективнее, чем цилиндр 40х10, пусть, и сделанный из сплава класса 52. Хотя, точно определить характеристики того или иного товара можно лишь с помощью специальных измерительных приборов.

Традиционно, в интернет-магазинах продаются изделия, изготовленные из материала со сравнительно невысоким уровнем энергии, чаще, это неодимовые магниты N35-42. И если клиент желает приобрести более мощное устройство, он просто выбирает товар большего веса и нужной формы. Более же внушительные показатели имеют детали из неодима, производимые для специальных сложных аппаратов, например, для ускорителя элементарных частиц, авиационной техники или космических модулей. В подобных устройствах требуется достичь максимальной эффективности при наименьших габаритах и весе, соответственно, неодимовый магнит N38 здесь не подойдет. Ведь в случае доставки на орбиту важен каждый килограмм груза и каждый лишний кубический сантиметр свободного пространства.

Как использовать

Неодимовый магнитный элемент самый сильный, превышающий аналоги, которые основаны на редкоземельном металле. Помимо этого, неодим способен значительно надолго сохранять намагниченную структуру. Использовать подобное оборудование можно в разных сферах. К примеру, его применяют при изготовлении накладных наушников с ветрогенераторами, мотор-колесами и скутерами.

Вам это будет интересно Особенности расчета делителя напряжения

Обратите внимание! Магниты активно используются в промышленной, бытовой, медицинской сфере. Также их применяют, чтобы проводить поисковые работы металлоискателем. Нередко их можно найти в сантехнике или сувенирах.

Из конкретных примеров можно назвать применение магнита при разработке медицинских приборов, магнитной обработки воды, создании масловых и технологичных фильтров, формировании исполнительных механизмов с высокочувствительными датчиками. Кроме того, они нужны, чтобы производилась одежда с чехлом и обувью, создавались рекламные, информационные и навигационные материалы.

Сфера применения материала

В целом, неодим — самый мощный постоянный магнитный материал, который обладает высокой стойкостью к размагничиванию, мощностью притяжения и металлическим внешним видом. Имеет большой срок службы, состоит из бора, железа и металла лантаноидной группы.

Характеристика поверхности и толщина притягиваемого предмета

Если мы говорим о мощности магнитных изделий, нужно упомянуть и о том, что сила на отрыв зависит не только от массивности устройства или от свойств материала, но и от характеристик поверхности, притягиваемой неодимом. Если мы читаем в описании товара, что неодимовый магнит N45 обладает силой на отрыв 100 кг, это означает, что он способен удерживать предметы весом центнер при условии, что эти предметы будут иметь достаточную толщину (минимум 2 сантиметра), а также при условии, что их поверхность будет абсолютно гладкой. Чем меньшая толщина и больше неровностей на поверхности, тем, соответственно, потребуется меньшая сила на отрыв.

Коэрцитивная сила

Этот показатель необходим для определения, каким должно быть внешнее магнитное поле, чтобы произошло размагничивание помещенного в него полностью намагниченного изделия NdFeB. Чем больше будет цифра, тем выше способность сплава удерживать остаточную намагниченность.

Получение таких показателей особенно важно в тех случаях, когда изделие эксплуатируется в условиях сильных внешних полей, например, в непосредственной близости от мощного электрического узла. Единицами измерения величины являются килоАмпер на метр или Эрстед.

Уменьшение магнитной энергии со временем

Как известно, неодимовые магниты со временем теряют свои свойства незначительно, где-то по 1-2 % каждое десятилетие. В то же время инженерам при создании тех или иных аппаратов стоит учитывать и размагничивание. Так, неодимовый магнит N50 спустя 20 лет работы в генераторе сможет выполнять свои функции на 86-98 %. Безусловно, в быту такая разница практически незаметна, но в случае с точным оборудованием, возможно, потребуется замена детали из неодима. Заметим, что ферримагнитный сплав за это время потеряет несравнимо большую часть своих свойств.

Сфера применения

Такие магниты можно использовать не только на крупных производствах, но и в быту. Чаще всего их применяют для следующих целей:

• Поисковые работы на дне водоемов. Магниты можно использовать для очистки водоемов от металлического лома или поиска. Они не ржавеют со временем и могут вытаскивать предметы с очень большой глубины.
• Крепление металлических предметов. Благодаря большой силе магнит может справляться с большим весом. Его часто используют в мастерских и на производствах для хранения металлических предметов.
• Намагничивание некоторых предметов. Благодаря мощному магнитному полю такой магнит можно использовать для намагничивания ножниц, иголок, отверток и т.п. Также с его помощью можно вернуть силу некоторым предметам.
• Выправление вмятин на металле. Мощные неодимовые магниты нередко используют для удаления вмятин с металлических корпусов.
• Очищение масел и нефтяной продукции от стружки и прочих металлических загрязнений.

Сфера применения неодимовых магнитов намного шире. Все зависит от потребностей и целей конкретного человека. Их часто используют в тяжелом машиностроении, медицине, производстве бытовой техники и мебели. Они могут выполнять роль мощных фиксаторов. Даже небольшие магниты обладают высокой мощностью.

Основные моменты производства

Считается, что описываемые нами товары изготавливаются из частиц трех химических элементов, но немногие знают, что даже неодимовые магниты N52 на 70 % состоят из железа и почти на 30 из бора, а редкоземельных металлов в них не больше полкилограмма на тонну общей массы. Тем не менее, наличие даже вкраплений неодима кардинально меняет свойства сплава, влияя на его притягивающие способности и в разы продляя срок службы изделия.

Многое еще зависит также от добросовестности производителя. Нередко товары 35-й категории могут выдаваться, например, за неодимовые магниты N45. Поэтому учитывайте деликатность продукции и работайте с поставщиками, которым доверяете. Помните, что некоторые компании пользуются тем, что точные характеристики продукции можно определить только с помощью сложных приборов и лишь после того, как заказ придет клиенту.

Таким образом, можем сделать вывод, что чем больше цифра марки товара, тем больше редкоземельного металла в нем находится. Неодимовые магниты N38 содержат больший процент железа, чем более высокие категории. Такие изделия превосходно подходят для использования в домашних условиях и в некоторых отраслях промышленности. При этом для сложных механических агрегатов понадобится детали с большим содержанием редкоземельных металлов.

Химический состав магнита и его свойства

Итак, давайте разберем, из чего состоят неодимовые магниты. Химическая формула магнита: Nd2Fe14B. Простыми словами, в его состав входят:

• 2 атома неодима;
• 14 атомов железа;
• 1 атом брома.

Все это редкоземельные металлы. Такое сочетание наделяет изделия невероятной силой, которая измеряется в Гауссах. Если обычные магниты редко выдают больше 50 Гаусс, то сила неодимовых может достигать 13 500 Гаусс и более. Хотя в большинстве случаев достаточно магнита силой 2000 Гаусс.

Свойства:

• Небольшой магнит, размером с пятирублевую монету способен выдерживать вес до 9 килограмм.
• Неодимовые магниты плохо переносят воздействие очень высоких температур и могут терять часть своей силы.
• Срок службы магнита практически неограничен. За сто лет службы он теряет всего 1% своей силы.
• Такие изделия полностью безопасны для человека и окружающей среды, но при неправильном применении могут нанести вред электромагнитному полю некоторых приборов.

Составы сплава неодимового магнита наделяет их большой мощностью и делает надежными помощниками как в быту, так и на производствах.

Справка! Несмотря на свое название «редкоземельные» металлы не являются редкими. Они встречаются во всех точках Земли. Однако все они находятся в небольших концентрациях, поэтому их добыча из недр земли экономически невыгодна для многих государств.

Какой сплав используется в продукции

В нашем магазине представлены изделия со средним содержание неодима. В основном мы предлагаем купить неодимовые магниты N42. В каталоге Вы найдете кольца, диски, прутки, бруски и другие формы устройств, а также виниловые заготовки и головоломки. Товары разбиты на категории по массе и, соответственно, по цене. Если Вам нужна серьезная мощность изделия, предлагаем приобрести товары более внушительной массы. Если же необходимости в серьезной силе на отрыв нет, можете купить неодимовый магнит N42 небольших габаритов. Заметим, что на сайте большинство товаров произведены в России и полностью соответствуют заявленным свойствам. Консультанты компании всегда готовы помочь с выбором.

Вывод

Таким образом, выбирая магнитное устройство, обратите внимание на его марку, в которой зашифрована допустимая температура окружающей среды и магнитная сила. Однако упомянутые характеристики определяют эффективность магнита только отчасти, необходимо еще учитывать его массогабаритные показатели. Так если мы рассмотрим неодимовый магнит N52 и N42, сравнение будет корректным только в случае одинаковой массы и формы устройств. При внушительных размерах изделие с меньшими цифрами маркировки может оказаться мощнее. Наконец, внимательней относитесь к производителю и поставляющей компании, только так можно получить продукцию, соответствующую заявленным параметрам.

Максимальная рабочая температура

При использовании магнитной продукции очень важно учитывать этот показатель. Если в процессе эксплуатации он будет превышен, магнит может утратить свои первоначальные свойства. Узнать, какой температурный диапазон оптимален для конкретного изделия, можно из буквенной части его маркировки: N (normal − до 80°C), M (medium − до 100°C), H (high − до 120°C), SH (super high − до 150°C), UH (ultra high − до 180°C), EH (extra high − до 200°C).

Обратите внимание, что для каждой из групп характерны одинаковые показатели максимальной рабочей температуры − независимо от формы и размера изделий. И для прямоугольников 20х10х5 мм, и для шаров D25, которые маркированы N42, допустимый температурный показатель составляет 80°C.

Что касается нижнего предела температуры, то он общий для всех классов изделий и составляет около -60°C.