Как делают неодимовые магниты
Неодимовый магнит считается одним из самых сильных из доступных на сегодняшний день в продаже. Небольшой по размерам, он способен поднимать тяжелый груз и надежно удерживать его на своей поверхности. Кроме того он обладает большой плотностью магнитной энергии до 512 кДж/м3. В связи с этим, многих интересуют вопросы: как делают неодимовый магнит и какие элементы присутствуют в его составе?
Сфера применения неодимовых магнитов
Изготавливаются неодимовые магниты в виде призмы, куба, кольца, цилиндра, шара и т.д. Ассортимент их форм и размеров позволяет подобрать подходящий экземпляр для решения определённых задач. На основе неодимовых магнитов изготавливаются поисковые устройства, позволяющие поднять труднодоступный металлический предмет, например, из водоёма или грунта. В сфере строительства их применяют в качестве фиксаторов при изготовлении железобетонных конструкций.
Такие магниты всё чаще используются при погрузочно-разгрузочных работах, в медицине, в промышленности и даже при оформлении интерьера, позволяя крепить на стены металлические полки без выполнения монтажных работ. Магниты небольших размеров можно найти во многих электротехнических изделиях, в сложных лабораторных устройствах, в компьютерах, автомобилях и во многом другом. Эти изделия уже практически вытеснили своих предшественников — ферритовые магниты, являясь более мощными при достаточно компактных размерах.
Особенности производства
При производстве магнитов смешиваются несколько элементов: неодим, бор и железо. Полученная, в итоге, сила намагничивания изделий, почти не снижается в процессе эксплуатации. Но, в зависимости от структуры исходных элементов, свойства готовых магнитов могут немного отличаться. При производстве применяется порошковая технология, при которой исходные элементы сначала плавят в печи, а затем дробят сплав, получая порошок. Как делают неодимовые магниты из этого порошка? В зависимости от способа производства, получают следующие варианты изделий:
Прессованные магниты — для их изготовления порошок из перечисленных выше элементов смешивают с полимером, после чего прессуют в форму, нагревают до определённой температуры и намагничивают;
Спеченные магнитопласты — порошок спекают в вакуумной среде, затем тщательно шлифуют до выбранной формы. При прессовании на материал воздействует магнитное поле, которое задаёт намагниченность.
Литые магнитопласты — их получают при смешивании порошка и полимера, с последующим выдавливанием смеси в форму.
С целью защиты готовых изделий от негативного влияния ржавчины, на заключительном этапе производства магниты покрывают медно-никелевым сплавом. Это покрытие нужно оберегать, поэтому крайне не желательно самостоятельно пилить, сверлить или нарушать его другим способом. Для удобства применения, магниты часто оснащаются кольцом для крепления веревки или троса.
Преимущества неодимовых магнитов
Основным преимуществом является их малый размер при высокой мощности. Создаваемое им поле притяжения существенно превосходит поле обычного магнита. Кроме того, такие изделия очень долговечны. При правильном использовании, транспортировке и хранении, поисковый магнит прослужит долгие годы и не утратит первоначальные свойства раньше срока. Показатель его естественного размагничивания составляет лишь 1-2% в год. А сравнительно низкая стоимость производства позволяет применять его повсеместно.
Есть у неодимовых магнитов и некоторые недостатки. Несмотря на достаточную прочность, их можно повредить или расколоть при воздействии сильных нагрузок. Неправильное применение магнитов способно нанести вред изготавливаемым с их помощью конструкциям, а из-за сильного притяжения, разъединить два случайно соединенных между собой магнита будет крайне тяжело.
674 30.06.2021
Ответы на вопросы по неодимовым магнитам, свойства неодимовых магнитов и опасны ли они для здоровья?
-
Какой самый сильный тип магнита?
Неодимовый магнит (точнее неодим-железо-бор) является сильнейшим постоянным магнитом в мире. На главной странице сайта неодимовые магниты в Воронеже вы сможете подобрать себе магнит и убедиться в этом утверждении.
-
Как измеряется сила магнита?
Гауссметры используются для измерения плотности магнитного поля на поверхности магнита. Это поле измеряется в Гауссах (или Теслах). Толкающее усилие используются для тестирования удерживающей силы магнита, который находится в контакте с плоской стальной пластиной. Сила на отрыв измеряется в фунтах (или килограммах).
-
Из чего и как сделаны неодимовые магниты?
Неодимовые магниты состоят из неодима, железа и бора (они также называются СИБ или NdFeB магниты. Порошковая смесь прессуется под большим давлением в пресс-формы. Затем материал спекают (нагревают под вакуумом), охлаждают и измельчают или разрезают на куски желаемой формы. Покрытия применяются в случае необходимости. Наконец, пустые магниты намагничивают, подвергая их очень мощному магнитному полю, превышающему 30 кЭ. В нашем интернет-магазине вы можете приобрести неодимовые магниты в виде диска, прямоугольника, стержня, куба и сферы.
-
Причиняют ли вред неодимовые магниты здоровью?
Никаких известных проблем со здоровьем под воздействием постоянных магнитных полей не наблюдалось. Многие люди считают, что магниты могут быть использованы для ускорения процесса заживления. Возможны проблемы для людей с кардиостимуляторами или другими имплантированными медицинскими устройствами.
Наносят ли магниты вред электронике?
Может быть… Сильные магнитные поля могут привести к повреждению некоторых магнитных носителей, таких как дискет, кредитных карт, магнитных идентификационных карт, кассет, видеокассет или других подобных устройств. Они могут также повредить телевизоры, видеомагнитофоны, компьютерные мониторы и другие устройства.
Никогда не ставьте неодимовые магниты рядом с одним из перечисленных выше приборов. Что касается другой электроники, таких как сотовые телефоны, плееры, флешь-накопители, калькуляторы и аналогичные устройства, которые не содержат магнитных носителей, пока данных о поломке нет, но лучше подстраховаться на всякий случай и избегать тесного контакта между неодимовыми магнитами и электроникой.
-
Как определить полюса магнитов?
Есть несколько простых методов, которые можно использовать для определения северного и южного полюсов магнита.
- Самый простой способ заключается в использовании другого магнита, который уже выделен. Северный полюс одного магнита будет притягиваться к Южному полюсу другого магнита.
- Если у вас есть компас, конец иглы, который обычно указывает на север будет притягиваться к Южному полюсу неодимового магнита.
-
Каким образом определяется тяговое усилие каждого магнита?
Все значения тягового усилия тестируются в лаборатории. Они проверяется в различных конфигурациях.
- Пример 1: Максимальное тяговое усилие создается между одним магнитом и толстым, плоским стальным листом толщиной не менее 2 см.
- Пример 2: Максимальная сила тяги создается с помощью одного магнита зажатого между двумя толстыми, плоскими, стальными пластинами.
- Пример 3: Максимальное тяговое усилие создается на магнит притягивая к нему другой магнит такого же типа.
Все значения являются средними, так как показания зависят от многих факторов, толщины и состава пластин, угла отрыва.
-
Какие материалы я могу использовать, чтобы блокировать магнитные поля?
Магнитные поля не могут быть блокированы, они могут быть только перенаправлены. Единственными материалами, которые перенаправляют магнитные поля являются материалы, которые ферромагнитны (притягиваются магнитами), такие как железо, сталь , кобальт и никель. Степень перенаправления пропорциональна проницаемости материала. Наиболее эффективный защитный материал никель.
-
Будет ли магнит с силой притяжения 40 кг. поднимать объект массой 40 кг.?
Поскольку значения тягового усилия тестируются в лабораторных условиях, вы, можете, не достичь той же силы сцепления в реальных условиях. Эффективное тяговое усилие уменьшается на неровной поверхности металла, перпендикулярности отрыва, толщине стали и т.д. Купить неодимовый магнит для проведения опытов можно на нашем сайте.
-
Неодимовые магниты n35, n38, n42, n52 в чём разница?
Класс, или марка «N» магнита относится к максимальному энергетическому произведению материала. Степень неодимовых магнитов, как правило, измеряется в единицах миллионов Гаусса Эрстеда (MGOe). Для примера магнит класса N42 имеет максимальное энергетическое произведение в 42 MGOe.
Выделяют следующие марки неодима N35, N38, N42, N52, N38SH … Чем выше оценка (число после N), тем сильнее магнит. Самая высокая степень неодимовых магнитов, имеющихся в настоящее время является N52.
-
Является ли один полюс сильнее другого?
Нет, оба полюса одинаково сильны.
-
Можно ли резать или сверлить неодимовые магниты?
Материал бор, железо, неодим очень тверд и хрупок, поэтому обрабатывается трудно. Алмазный инструмент и абразивы являются предпочтительными методами обработки неодимовых магнитов.
Обработка неодимовых магнитов должна осуществляться только опытными специалистами, знающими степень риска и безопасности. Тепло, выделяемое в процессе обработки может размагнитить магнит и привести к его возгоранию, создает угрозу жизни. Сухой порошок, полученный во время обработки также очень горюч и большое внимание должно быть уделено тому, чтобы избежать горения этого материала.
-
Можно ли сварить неодимовые магниты?
Нет нельзя, тепло будет размагничивать магнит и может привести к его возгоранию…
-
Боится ли нагрева неодимовый магнит?
Да. Неодимовый магнит чувствителен к нагреванию. Если магнит нагревают выше его максимальной рабочей температуры 80 °С магнит может навсегда потерять свои магнитные силы. Если они нагреваются выше их температуры Кюри 300 °C, то они потеряют все свои магнитные свойства.
-
Как разъединить слипшиеся неодимовые магниты?
Магниты можно разъединить только на сдвиг. Сцепленные магниты положите ребром на край стола и один из магнитов сдвигайте вниз. Только будьте осторожны, чтобы при отрыве они снова не сцепились вместе.
-
Будут ли мои неодимовые магниты терять силу с течением времени?
Очень мало. Неодимовые магниты являются сильнейшими и наиболее постоянными магнитами, известные человеку. Если они не перегревались и не подвергались физическому воздействию, теряют менее 1% своей силы в течение 10 лет.
-
Как можно удалить металлическую пыль с магнитов?
Использование клейкой ленты для захвата металлической пыли является лучшим способом для очистки магнитов. С проблемой загрязнения магнитов довольно часто сталкиваются владельцы неокубов, т. к. множество мелких шариков довольно не плохо собирают металлизированную пыль, особенно если уронить их на землю. И вот как раз обычный скотч вам и поможет собрать налипший мусор. Кстати купить неокуб в Воронеже можно у нас на сайте.
-
Почему большинство неодимовых магнитов напыляется гальваническим или другим покрытием?
Неодимовые магниты состоят в основном из неодима, железа и бора. Если неодимовые магниты не покрывать, железо в материале под воздействием влаги очень быстро окисляется. Даже при нормальной влажности железо будет ржаветь с течением времени. Для защиты железа от воздействия влаги, большинство неодимовых магнитов покрывается гальваническим или другим способом.
-
Какая разница между различными покрытиями магнитов?
Выбор различных покрытий не влияет на производительность магнита, за исключением покрытия пластмассой или резиной.
Виды покрытий:
- Никель является наиболее распространенным вариантом для покрытия неодимовых магнитов. Он имеет блестящий серебристый корпус и имеет хорошую стойкость к коррозии. Не является водонепроницаемым.
- Черный никель имеет блестящий угольный вид или цвет бронзы. Черный краситель добавляют к окончательному процессу никелирования.
- Цинк имеет тусклый серый / голубоватый оттенок. Более восприимчив к коррозии, чем никель. Цинк может оставить черный след на руках и других предметах.
- Эпоксидное или в основном пластиковое покрытие более устойчиво к коррозии.
- Золотое покрытие наносится поверх стандартного никелевого покрытия.
- Позолоченные магниты имеют те же характеристики никелированных магнитов, но с золотой отделкой.
-
Могу ли я закрасить никелевое покрытие?
Да, вы можете использовать любую краску разработанную для использования на металлических поверхностях. Спрей краска ложится лучше.
-
Как можно защитить магниты от повреждения в результате удара?
Упаковка магнита несколькими слоями изоленты защищает их от повреждений, причиненных в результате столкновений с другими магнитами или твердыми поверхностями.
-
Какие материалы магниты притягивают?
Ферромагнитные материалы сильно притягиваются магнитной силой. Элементы железо (Fe), никель (Ni) и кобальт (Co) являются наиболее широко доступными элементами. Сталь является ферромагнитной, потому что это сплав железа и других металлов.
Как делают неодимовые магниты?
Неодимовые магниты представляют собой сильные постоянные магниты, изготовленные из сплавов редкоземельных металлов.
Неодимовые магниты в основном изготавливаются из сплава неодима, железа и бора (NdFeB). Они также содержат небольшое количество таких элементов, как празеодим (Pr), диспрозий (Dy), алюминий (Al) и ниобий (Nb). Они могут быть добавлены для улучшения таких свойств, как прочность, термостойкость и устойчивость к размагничиванию и коррозии.
Подготовка неодимового сплава начинается с расплавления металлов в вакуумной индукционной печи. Расплавленный сплав охлаждают путем литья полос, метода быстрого охлаждения, в результате чего получаются тонкие чешуйки материала.
Эти хлопья измельчаются и помещаются в струйную мельницу, где они измельчаются в мелкий порошок.
Спеченные магниты
Спеченные неодимовые магниты изготавливаются путем нагревания в вакууме частиц редкоземельных металлов, используемых в качестве сырья в печи. Элементы — в основном неодим, железо и бор — выбираются таким образом, чтобы получить магнит определенного класса. Химический состав магнита регулируется для определения магнитной поляризации, точки Кюри, плотности потока и коэрцитивной силы.
После расплавления смесь NdFeB (неодим, железо, бор) отливается в форму и охлаждается для формирования слитков. Слитки измельчают до крошечных зерен и измельчают, как правило, на струйной мельнице. Этот мелкий порошок прессуется в форму. Магнитная энергия от проволочной катушки подается во время нагревания и плавления порошка.>
Это формирует неодим в виде плотных блоков. Магнетизм катушки генерируется, когда через нее проходит электрический ток.
После помещения измельченного магнитного порошка в форму для ориентации прикладывают внешнее магнитное поле. Направленная ориентация магнетизма фиксируется по мере прессования смеси. Порошок полностью уплотнен после ориентации.
Полученный магнит называется анизотропным, т. е. направление магнетизма совпадает со структурой частицы. Максимальная магнитная ориентация в направлении полюсов магнита увеличивает силу.
Существует три разных метода прессования спеченных магнитов NdFeB, каждый из которых дает немного отличающийся конечный продукт. Распространенными методами являются осевое, поперечное и изостатическое прессование. Каждая из них представляет определенное соотношение между осью прессования и осью магнитного выравнивания.
При осевом прессовании оси прессования и выравнивания совпадают. Поперечное прессование указывает на то, что ось прессования перпендикулярна оси выравнивания. Наконец, равномерное приложение давления со всех сторон называется изостатическим прессованием. При изостатическом прессовании магнитов магнетизм выравнивается до того, как магниты будут прижаты.
После блокировки магнитного направления намагниченный материал размагничивается. Поскольку материал слишком хрупок для практического использования, теперь его необходимо спекать. Спекание нагревает его в бескислородной среде почти до температуры плавления, так что магнитные частицы сплавляются вместе.
После спекания магнит закаливается. Нагретый материал быстро охлаждается, придавая материалу большую прочность и твердость. После закалки спеченного магнита проводят отпуск для охлаждения магнитного порошка.
После достижения заданной температуры нагревается. Быстрое охлаждение повышает производительность магнита за счет уменьшения областей с плохим магнитным полем.
Теперь магнитам можно придать соответствующую форму. Из-за твердости магнитов используются режущие инструменты с алмазным покрытием. Методы механической обработки включают шлифовку и нарезку, лазерную обработку и электроэрозионную обработку (EDM).
Склеенные магниты
Склеенные магниты NdFeB представляют собой редкоземельные магниты, изготовленные из магнитного порошка NdFeB и связующего вещества. Порошок получают путем измельчения сплава NdFeB в порошок и соединения его с полимером. Склеенные магниты не только чрезвычайно полезны в качестве готовых магнитов, они также используются в качестве компонентов во многих других продуктах. По сравнению с другими типами, эти магниты часто содержат меньше неодима и больше железа.
Склеенные магниты могут быть изготовлены литьем под давлением, экструзией, каландрированием или прессованием.
При литье под давлением расплавленный термопластический компаунд впрыскивается в форму. Там он остывает и затвердевает, принимая нужную форму. Для неодимовых магнитов в качестве магнитного порошка в этой смеси используется NdFeB. Магниты могут быть сформированы с помощью этого процесса, который хорошо работает с технологиями сборки и литья под давлением.
В процессе экструзии смесь проталкивается через нагретый цилиндр с помощью большого шнека. Смесь продавливается через нагретую матрицу, и этот материал отрезается до нужной длины.
Каландрирование — это способ изготовления непрерывных магнитных листов. Это часто используется для гибких магнитов. Порошкообразная смесь железного порошка и эластомера проталкивается через набор горячих роликов. Эти ролики растягивают и разглаживают полосу, создавая однородный лист.
При компрессионном склеивании NdFeB обрабатывается в процессе измельчения порошка, смешивается с пластиковым материалом и подвергается прессованию. Компрессионные неодимовые магниты могут быть намагничены в любом направлении и с несколькими полюсами. Обычно они используются в небольших двигателях, мобильных телефонах, электронике, автомобилях и т. д. Другие области применения включают бесщеточные двигатели, динамики, зуммеры, игрушки и т. д.
Защитное покрытие
Поскольку неодимовые магниты хрупкие, они подвержены сколам и поломкам. Подложка NdFeB также может быстро окисляться без защитного слоя. Чтобы предотвратить это, они покрываются, очищаются и покрываются металлом для защиты магнита от коррозии.>
Перед повторным намагничиванием материала наносится защитное покрытие для продления срока службы магнита. Обычно это гальваническое покрытие из трех слоев, состоящих из никеля, меди и никеля.
Любое покрытие или металлизация должны быть нанесены на спеченный магнит до того, как он насыщается (заряжается). Высокая температура может размагнитить магнит, а магнитное поле нарушит процесс гальванического покрытия. Наиболее распространенным покрытием является смесь никеля, меди и никеля, но также могут применяться другие металлы или полимеры PTFE.
Связанные неодимовые магниты также обычно покрывают перед использованием, обычно с помощью электрофоретического покрытия («E-coating») или процесса распыления. Альтернативные покрытия и методы могут использоваться для магнитов, используемых в условиях экстремальных температур или агрессивных сред. E-покрытие широко используется, потому что оно подходит для различных применений и имеет одинаковую толщину. Напыление больше подходит для небольших магнитов и не рекомендуется для агрессивных сред.
Как изготавливаются неодимовые магниты
Неодимовые магниты — это чудо техники, а процесс их создания сложен и деликатен.
Однако наша политика на first4magnets.com заключается в том, чтобы объяснять вещи простым для понимания и простым в применении способом. Вам не нужно быть профессором химии, чтобы понять принципы изготовления наших магнитов.
Основными компонентами неодимового магнита являются сам неодим, железо и бор; химическое соединение, известное как NdFeb. Точные ингредиенты зависят от сорта или силы производимого магнита. В first4magnets.com мы не идем на компромиссы в отношении качества, большинство наших магнитов имеют класс N42 или выше, что делает их на 20% более магнитными, чем многие более дешевые магниты класса N35 на рынке. В отличие от многих других поставщиков магнитов, мы также добавляем элемент под названием диспрозий, который заменяет часть неодима — диспрозий обладает самой высокой магнитной силой среди всех элементов и добавляется ко всем нашим неодимовым магнитам, повышая коэрцитивную силу материала и увеличивая его сопротивление размагничиванию и коррозия.
Знаете ли вы? В состав неодимового магнита входят неодим, железо и бор; соединение, известное как NdFeb.
ШАГ 1 — СМЕШИВАНИЕ
Во-первых, все элементы для изготовления магнита выбранной марки помещаются в вакуумную индукционную печь, нагреваются и расплавляются для получения сплава. Затем эту смесь охлаждают, чтобы сформировать слитки, а затем измельчают в мельчайшие зерна в струйной мельнице. Каждое зерно обычно имеет размер всего три микрона, что меньше эритроцита!
ЭТАП 2 — ПРЕССОВАНИЕ
Затем сверхтонкий порошок прессуется в форму, и в то же время к форме прикладывается магнитная энергия. Магнетизм исходит от катушки проволоки, которая действует как магнит, когда через нее проходит электрический ток. Когда смесь прессуется, направление магнетизма фиксируется! Когда структура частиц магнита соответствует направлению магнетизма, это называется анизотропным магнитом.
ЭТАП 3 — СПЕЧЕНИЕ
Это не конец процесса, вместо этого на этом этапе намагниченный материал размагничивается и будет повторно намагничиваться позже в процессе. На этом этапе материал будет слишком мягким и рассыпчатым, чтобы его можно было использовать. Следующим шагом является нагрев материала почти до точки плавления в процессе, называемом спеканием, при котором частицы порошкового магнита сплавляются вместе. Этот процесс происходит в бескислородной инертной среде.
ЭТАП 4 — ОХЛАЖДЕНИЕ
Практически на этом этапе нагретый материал быстро охлаждается с помощью метода, известного как закалка. Этот процесс быстрого охлаждения сводит к минимуму области с плохим магнитным полем и максимизирует производительность. Это этап, когда необработанные магниты обрабатываются до желаемой формы, поскольку они настолько твердые, что необходимы режущие инструменты с алмазным покрытием!
ЭТАП 5 – ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ВСЕХ ПРИМЕНЕНИЙ
Последний этап перед повторным намагничиванием материала имеет жизненно важное значение. Поскольку неодимовые магниты очень твердые, что делает их склонными к поломке и сколам, они должны быть покрыты, очищены, высушены и покрыты металлом. Существует множество различных типов покрытий, которые используются с неодимовыми магнитами, наиболее распространенным из которых является смесь никеля, меди и никеля, но они могут быть покрыты другими металлами и даже резиной или ПТФЭ.