Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный

Неправильное обращение с мощными магнитами может привести к опасным для жизни травмам и повреждениям. Притягиваясь друг к другу, они движутся с большим ускорением и могут раздавить ваши пальцы или сделать вмятину на легко повреждаемой поверхности. Неодимовые изделия очень хрупкие и могут разлететься на острые осколки при ударе или падении. Никогда не пытайтесь сколоть, разрезать или просверлить их. Продукты сверления могут легко загореться. Магниты влияют на работу некоторых приборов, магнитных носителей и кардиостимуляторов. Не кладите их рядом с кредитными картами, телефонами, электронными приборами, механическими часами, ЭЛТ-мониторами, телевизорами, дискетами, кассетами.
Храните их в недоступном для детей месте (!).

Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный

Плоские неодимовые магниты - фото

Неодимовые магниты являются самым мощным магнитным материалом нового поколения, доступным на сегодняшний день, и нашли широкое применение во многих областях науки и техники, а также в быту. Каждый из нас может столкнуться с ними в повседневной жизни, будь то покупка держателя для холодильника, наушников, металлоискателя или жесткого диска компьютера, где они также используются.

Неодим – это активный и довольно твердый редкоземельный металл, который в сочетании с железом и бором достигает невероятно высокой намагничивающей способности. Этот сплав NdFeB, впервые произведенный в 1982 году, используется для изготовления неодимовых магнитов различных форм и размеров. Сильные маленькие магниты наверняка находятся рядом с вами, например, в вашем компьютере или смартфоне.

Цена первых неодимовых магнитов, которые стали широко доступны в середине 1990-х годов, была довольно высокой. В настоящее время их стоимость несколько снизилась, но остается высокой. Это связано с относительно высокой редкостью неодима, включая патентную борьбу между различными производителями и разработчиками магнитов.

Что такое неодимовые магниты

Это очень сильные магниты, изготовленные из редкоземельных металлов. Также известен как магнит Neo, NIB или магнит NdFeB. В основном это сплав неодима, железа и бора, образующий тетрагональную кристаллическую структуру Nd2Fe14B.

Неодимовые магниты:

  • Высокая устойчивость к размагничиванию.
  • Высокая притягательная сила.
  • Они имеют металлический вид.
  • Высоко востребованные, они находят разнообразное применение в электронике, промышленности, медицине и быту.

Первыми странами, производившими неодимовые магниты, были Япония и США. Именно активный потенциал развития этих стран стимулировал создание новых технологий постоянных магнитов. Неодимовый магнит был впервые разработан компанией General Motors совместно с Sumitomo Special Metals в 1982 году. В настоящее время это самые сильные постоянные магниты на коммерческом рынке. Эти магниты обладают более чем в 18 раз большей магнитной энергией, чем обычные магниты.

Состав нового магнита был следующим:
  • Бор.
  • Железо.
  • Металл из группы лантанидов – неодим.

Последним элементом в составе нового сплава является редкоземельный элемент, служащий основным звеном в сплаве. Сплав содержит лишь следовые количества бора и железо в качестве связующего элемента.

Благодаря такому составу магниты обладают невероятно высокой прочностью сцепления. Ферритовые магниты просто не могут сравниться с ними в этом отношении. Например, если два мощных ферритовых кольца соединены вместе, их можно разделить вручную с некоторым усилием. С неодимовыми магнитами это просто невозможно. Два неодимовых магнита, соединенные вместе, не могут быть разделены голыми руками без использования инструмента.

Первые неодимовые магниты, появившиеся на рынке в середине 1990-х годов, были довольно дорогими. Сегодня цена несколько снизилась, но она по-прежнему высока. Это связано с относительно высокой редкостью неодима, в том числе с нарушением патентов различными производителями и изготовителями магнитов.

Неодимовые величины разновидностей

Существует большое разнообразие марок и форм неодимовых магнитов. Различные формы неодимовых магнитов обусловлены их различным применением. Они могут иметь форму конуса, цилиндра, кольца, сферы, шара, прямоугольника, диска и т.д. Компоненты неодимовых магнитов также используются для создания пластиковых материалов, обладающих магнитными свойствами. Например, это магнитный винил.

Классификация
Магниты можно классифицировать по:
  • Магнитная энергия.
  • Диапазон рабочих температур.
  • Размеры.
  • Сила захвата.
В зависимости от марки магниты различаются по диапазону рабочих температур:
  • Марка N (Normal) – до 80 C, т.е. при нормальной температуре.
  • M (Medium) – до 100 C, т.е. при более высоких температурах.
  • H (High) – до 120 C, т.е. при более высоких температурах.
  • SH (Super High) – до 150 C.
  • UH (Ultra High) – до 180 C.
  • EH (Extra High) – до 200 C.

Цифры, используемые для обозначения классов магнитов, например, 40UH, 38SH, 33M, N30 и т.д., обозначают магнитную энергию, которая измеряется в кДж на кубический метр. Этот критерий учитывает мощность, или “тяговое усилие”, которое необходимо приложить к магниту, чтобы создать силу отрыва от поверхности. Чем больше знак магнита, тем больше будет разрывное усилие.
В то же время, “разрывная сила” также зависит от веса и размера магнита. Например, 2520 мм гораздо легче удалить, например, со стального листа, чем 405 мм.

Они намного сильнее, чем более распространенные керамические магниты. Неодимовые магниты намного сильнее обычных магнитов, но и стоят дороже их. Поэтому обращаться с ними нужно очень осторожно и с соблюдением соответствующих мер предосторожности. Их магнитные поля могут взаимодействовать друг с другом даже на расстоянии более 30 сантиметров. Обратите внимание, что неодимовые магниты – это хрупкий сплав. Они обычно покрыты твердым никелевым покрытием, но не допускайте, чтобы более одного магнита достигали своей полной силы, иначе они могут быть повреждены, а мелкие кусочки металла могут отколоться при ударе.

Меры предосторожности

Неодимовые магниты притягивают металлические предметы с такой силой, что если ваша рука случайно окажется между магнитом и объектом притяжения при их столкновении, вы можете легко ушибить пальцы, раздавить руки или даже сломать кости. Поэтому будьте очень осторожны при обращении с неодимовыми магнитами и никогда не Никогда не позволяйте маленьким детям играть с ними.. При работе с магнитами всегда надевайте защитные очки. Держите магниты на безопасном расстоянии от любых магнитных накопителей, таких как настольные и портативные компьютеры, жесткие диски, дискеты, аудиокассеты, видеокассеты, кредитные карты. Рекомендуется соблюдать расстояние не менее одного метра между магнитами и этими предметами. Если ребенок проглотит маленькие магниты (а они бывают разных размеров), они могут прикрепиться внутри пищеварительной системы, блокируя ее нормальное функционирование и даже приводя к смерти. По этой причине детям лучше вообще не играть с магнитами или делать это только под пристальным наблюдением взрослых.

В этом видео эксперт демонстрирует Что произойдет с вашей рукой, если ее поместить между двумя неодимовыми магнитами?:

Неодимовые магниты теряют свою магнитную силу очень медленно. При комнатной температуре они теряют не более 2% своей намагниченности за 10 лет. Однако их можно быстро размагнитить, нагрев выше температуры Кюри для каждого класса неодимовых магнитов. Для простейших магнитов эта температура составляет всего 80°C. В этом случае неодимовый магнит полностью теряет свои магнитные свойства.

В-третьих, давайте попробуем рассмотреть отрывающую силу магнитапомещенный между двумя стальными листами (схематически: лист-магнит-лист). В этом случае мы отсоединяем один из листов от магнита (другой лист прочно прикреплен).
Рассмотрим тот же пример, магнит с размерами 30*10 мм. Для отрыва листа от магнита класса N35 потребуется сила 30,55 кг/с. Для класса N45 это значение составит рекордные 39,28 кг/с. Вывод заключается в том, что растягивающая сила рассчитывается по характеристической системе, в которой находится магнит.

Химический состав неодимового магнита – Nd2Fe14B, другими словами, два атома неодима, 14 атомов железа и атом бора. Вот почему эти магниты иногда называют магнитами “неодим-железо-бор”. В отличие от обычных ферритовых и керамических магнитов, это редкоземельные магниты, которые содержат атомы лантанидов или актинидов из периодической таблицы. Магниты из неодима – самые сильные редкоземельные магниты. Их сила часто указывается в Гауссах (МегаГаусс-Эрстед, магнитная энергия) и, в зависимости от формы и вида, может достигать 13 500 Гаусс и более, хотя обычно она составляет 2 000 Гаусс. Для сравнения, магниты на холодильнике излучают около 50 Гаусс.

Области применения неодимовых магнитов

Неодимовые магниты относительно недороги, поэтому они довольно часто используются в промышленности и дома, а также любителями и учеными. Например, каждый жесткий диск в современном компьютере имеет небольшой неодимовый магнит в виде сегмента, который помогает направлять иглу для считывания данных.

Неодимовые магниты также можно встретить в дорогих акустических системах, ручках мебели, различной фурнитуре и т.д. Неодимовые магниты также используются в качестве сувенирных магнитов. Единственным недостатком неодимовых магнитов является то, что они теряют часть своей магнитной энергии при высоких рабочих температурах. Это исключает использование неодимовых магнитов в электронике, где выделяется большое количество тепловой энергии. Однако существуют различные классы неодимовых магнитов, которые можно использовать при температуре до 200 градусов Цельсия.

Преимущества неодимовых магнитов

Основное преимущество неодимовых магнитов их силаНеодимовый магнит, например, размером с 5-рублевую монету (25 мм в диаметре и 5 мм толщиной) может удерживать вес почти 9 кг. Два магнита, соединенные вместе под неправильным углом, могут травмировать кожу до синяков. А магниты больших размеров (например, 50*30 мм) очень опасны, поэтому при работе с ними следует соблюдать осторожность. Однако неодимовые магниты можно использовать для развлекательных и даже образовательных проектов, если принять соответствующие меры предосторожности.

Второе, не менее важное преимущество неодимовых магнитов продолжительность их жизни. Хотя неодимовым магнитам всего 30 лет, мы уже можем сказать, что за 100 лет неодимовые магниты теряют только около 1% своей магнитной энергии! Для сравнения, обычные ферритовые магниты служат не более 10 лет, после чего превращаются в кусок железа.
Задумывались ли вы когда-нибудь, почему ферритовые магниты обычно изготавливаются в форме подковы, одна ножка которой окрашена в красный цвет, а другая – в синий? Ответ прост: производители попытались замкнуть линии магнитного поля ферритового магнита, чтобы увеличить срок его службы. Для неодимовых магнитов это не требуется, поэтому можно изготовить практически любую форму, а также сделать их многополюсными, т.е. имеющими несколько полюсов на поверхности.

Магнитные явления

В нашем интернет-магазине вы можете найти видеоролики для визуализации линий магнитного поля в физической среде. Тщательно размещенные неодимовые магниты могут способствовать диамагнитной левитации – необычному явлению, способному поднимать в воздух небольшие предметы без контакта. Если вы попытаетесь провести магнит по немагнитной поверхности (алюминий, медь), вы почувствуете силу “магнитного возмущения” или просто сопротивление вихревых токов, возникающих при движении магнита по немагнитной поверхности. Попробуйте повторить эти эксперименты с нашими магнитами, и вы точно не пожалеете!

Не зря говорят, что магнетизм – самое красивое физическое явление

Конкретные примеры включают использование магнитов при разработке медицинских приборов, магнитной обработке воды, создании масляных и технологических фильтров, а также при создании приводов с высокочувствительными датчиками. Они также необходимы при производстве одежды с покрытиями и обуви, а также при создании рекламных, информационных и навигационных материалов.

Принцип работы

Неодимовый магнит работает очень просто. Когда два магнитных элемента соединены и их полюса находятся на одной линии, магнитная сила двух полей усиливается. В результате создается в целом сильное магнитное поле. Если намагниченные элементы меняются местами, магнитное поле блокируется.

Принцип работы

Удар по неодимовому магниту приведет к его размагничиванию. Поэтому магниты не следует использовать там, где они будут подвергаться высоким нагрузкам. Обратите внимание, что при сильном ударе могут отколоться небольшие кусочки магнита и уменьшить силу магнитного поля. Если магнит подвергается воздействию высокой температуры, например, выше 80 градусов для магнита класса N40, магнитная сила теряется. Неодимовые магниты саморазмагничиваются. Сила их магнитного поля уменьшается на 1% за 10 лет, что довольно много.
После того как магниты изготовлены и покинули завод, придать им какую-либо другую форму очень и очень сложно. С ними трудно работать – если их шлифовать или сверлить, они могут загореться. Поэтому неодимовые магниты чаще всего используются в той форме, которую им придал производитель.

Затем появился неодимовый магнит

Неодимовые магниты первоначально производились в Японии и США. Он был открыт в исследовательских лабораториях этих стран и представляет собой соединение бора, железа и металла группы лантаноидов – неодима. Этот химический элемент относится к группе редкоземельных и является основным звеном в неодимовом магните. Элемент бор добавляется в магниты в довольно небольших количествах. Прочность сцепления неодимовых магнитов невероятно высока и намного превышает прочность сцепления обычных ферритовых магнитов. Если взять два больших куска неодимового сплава и заставить их соприкасаться друг с другом, то их практически невозможно разбить голыми руками.
Первые неодимовые магниты появились в 1990-х гг. Они были и остаются довольно дорогими, самые мощные образцы стоят до нескольких тысяч рублей. Это происходит потому, что количество неодима в породе невелико. Именно это влияет на конечную стоимость. Кроме того, на стоимость влияют патенты разработчиков.

Какие неодимовые магниты бывают

Неодимовые магниты могут быть в форме колец, дисков, сфер или прямоугольников, гораздо реже встречаются другие формы. В зависимости от применения выбирается та или иная форма. Кроме того, компоненты неодимовых магнитов могут быть превращены в гибкие магнитопласты. Магнитный винил, из которого изготавливаются сувениры и магниты на холодильник, – это магнитопласт. Придать отлитому магниту другую форму очень сложно – для этого требуется специальное оборудование.

Как изготавливаются неодимовые магниты?

Большинство неодимовых магнитов, представленных на рынке, изготавливаются путем спекания в специальных печах. Это деликатный, трудоемкий процесс, выполняемый в инертной атмосфере или в вакууме. Как уже упоминалось, в основе этих магнитов лежат неодим, железо и бор. Производственный процесс проходит в несколько этапов:

  • Придание компонентам порошкообразной формы;
  • Прессование порошков и придание формы будущему магниту;
  • Установка направления магнитного поля;
  • Спекание порошкообразных компонентов и намагничивание.

За кажущейся простотой скрывается работа десятков людей и десятков устройств. Задача производителя состоит не только в том, чтобы придать магниту определенную форму и создать магнитное поле необходимой силы. Потребители могут потребовать и более необычные свойства, например, устойчивость к высоким температурам.

Каковы типы неодимовых магнитов?

Существует множество разновидностей спеченных неодимовых магнитов. Они различаются по силе трения, максимальной рабочей температуре и размерам. Магнитная энергия является статическим параметром и не меняется с размером магнита, как это может показаться на первый взгляд. Факт заключается в том, что прочность связи сильно зависит от следующих факторов:

  • Магнитные свойства металлов;
  • Чистота и кривизна поверхности металла;
  • Площадь поверхности рабочей стороны магнита;
  • Размеры магнита;
  • Магнит имеет металлический корпус (позволяет более узкую ориентацию магнитного поля);
  • Влажность воздуха.

Поэтому, чем больше магнит и чем больше его рабочая поверхность, тем сильнее он будет притягиваться к металлической поверхности. Если поверхность металла повреждена и покрыта ржавчиной, сила сцепления уменьшается. Однако магнитная энергия останется прежней. На это указывает число в степени магнита. Например, два магнита N35 разного размера могут иметь одинаковую силу связывания или разную силу связывания. Аналогично, два магнита разных размеров и марок, например, N35 и N50, могут иметь одинаковую силу сцепления, в зависимости от размера и рабочей зоны.
Кроме того, устойчивость неодимового магнита к воздействию высоких температур зависит от его марки. Например, магниты 38EH выдерживают температуру до 200 градусов, 42SH – 150 градусов, а N40 теряет свои свойства при нагревании выше 80 градусов.

Какова ориентация магнитного поля неодимовых магнитов?

Существует три режима намагничивания, которые определяют направленный вектор магнитного поля:

  • Осевой;
  • Диаметральный;
  • Радиальный

Аксиальная намагниченность является наиболее распространенной; вектор магнитного поля направлен вдоль его толщины. При диаметральном намагничивании вектор проходит вдоль диаметра магнита. При радиальной намагниченности направление магнитного поля идет от центра к радиусу.

Преимущества и недостатки неодимовых магнитов

Многое уже было сказано о превосходной связывающей силе неодимовых магнитов. Он действительно очень высок, именно поэтому неодимовые магниты получили такое широкое распространение. Но у неодимовых магнитов есть и недостатки:

  • Отсутствие устойчивости к физическим нагрузкам;
  • Недостаточная устойчивость к высоким температурам;
  • Относительно высокая степень размагничивания;
  • Сложность обработки.

Удар по неодимовому магниту может привести к его размагничиванию. Поэтому магниты не следует использовать там, где на них будет приходиться большая нагрузка. Следует отметить, что сильный удар может привести к тому, что небольшие части магнита отломятся и уменьшат силу магнитного поля. Потеря магнитной силы также происходит, если магнит подвергается воздействию высоких температур, например, выше 80 градусов для магнита класса N40. Неодимовые магниты саморазмагничиваются. Сила их магнитного поля уменьшается на 1% за 10 лет, что довольно много.
После того, как магниты будут изготовлены и покинут завод, будет очень и очень трудно придать им какую-либо другую форму. С ними трудно работать – они могут загореться при шлифовании или сверлении. Поэтому неодимовые магниты чаще всего используются в той форме, которую им придал производитель.

Где используются неодимовые магниты


Спектр применения неодимовых магнитов невероятно широк. Они используются при разработке технологического оборудования, магнитных фильтров и сепараторов, поисковых магнитов и коллекторов металлических частиц. Они также используются для изготовления рекламной продукции, небольших подарков и игрушечных неокупоров, магнитных зажимов и удерживающих устройств, генераторов и электродвигателей, бытовых товаров и даже для остановки счетчиков. Высокая прочность сцепления позволила создать сильные поисковые магниты на основе сплава неодима. Они используются для фильтрации почв и песков, для поиска реликвий Великой Отечественной войны, для прочистки дна водоемов.

Читайте далее:
Сохранить статью?