{Magnesy neodymowe|Neodymowe magnesy|Silne magnesy neodymowe|Mocne magnesy neodymowe}

Magnesy na bazie neodymu to na dzień dzisiejszy najsilniejsze magnesy, jakie udało się do tej pory stworzyć. Blisko 30 lat temu w dublińskim instytucie Trinity College Michaelowi Coeyowi udało się stworzyć zupełnie nowy magnetyczny stop o bardzo interesującym wzorze Sm₂Fe₁₇N₂. Jego proces wytworzenia był realizowany w syntezie proszków samaru oraz żelaza, które sprasowane w polu magnetycznym o dużej mocy wraz z dodatkiem azotu, uzyskały zakres temperatury Curie wynoszący 470°C oraz poziom namagnesowania 0,9T. Nie są to wyniki zbliżone do poziomu magnesu neodymowego, ale nowo opracowany stop faktycznie sporo przewyższał pierwsze magnesy oparte o ten pierwiastek. Koniec XX wieku przyniósł pomysły w zakresie mocnych magnesów oraz technik ich produkcji.
Opracowano stop posiadający nano-krystaliczną strukturę, zbudowany z mikroskopijnych ziaren o rozmiarze mniejszym niż 100 nm. Odkryte w czasie badań ziarna nano-krystaliczne, w przeciwieństwie do struktur monokrystalicznych oddzielone są od siebie przestrzenią o wyższym napięciu powierzchniowym i bardziej nierównomiernej strukturze wewnętrznej. Dzięki zastosowaniu, w czasie produkowania pierwiastków z grupy ziem rzadkich razem z dodatkiem żelaza, cechują się wysokim poziomem remanencji magnetycznej. Tak dobre magnetyczne właściwości wynikają również z jednej ważnej rzeczy, to znaczy połączenia magnetycznych momentów neodymu oraz żelaza. Pozwala to na doskonałe magnesowanie magnesów neodymowych.

Pierwsze udokumentowane badania oraz testy nad stopami metali nadającymi się do wytwarzania bardzo mocnych magnesów rozpoczęły się w 1966 roku. W tym czasie G. Hoffer i K. Strnat z Air Force Materials Laboratory w Dayton, zaczęli szeroki zakres badań nad magnetykami, wykonanymi z metali wchodzących w skład grupy zwanej metalami ziem rzadkich. Na początku badań testowane materiały, jakie chciano użyć do wytwarzania magnesów o dużej mocy, opierały się o żelazo, kobalt i lekkie lantanowce, do których zaliczamy: cer Ce, prazeodym Pr, neodym Nd, lantan La, itr Y oraz samar Sm. Lantanowce, które zostały wymienione wykazują nietypowe zdolności, takie jak magnesowanie do dużych wartości, jednak problemem była niska temperatura Curie. Obecnie tworzone mocne neodymowe magnesy w swoim składzie posiadają poza żelazem też domieszkę odpowiednio dobranych lantanowców, co im zapewnia anizotropię magneto-krystaliczną na wysokim poziomie, a dodatkowo uzupełnia się ten skład o kobalt aby zwiększyć zbyt niską temperaturę Curie. Debiutanckie neodymowe magnesy zostały opracowane w 1970 roku ze sproszkowanych ziaren samaru wraz z innymi lantanowcami. Wymyślony został nieznany dotychczas, potężny magnes SmCo₅. Produkcja opierała się na ukierunkowaniu ziaren sproszkowanego stopu w polu magnetycznym podczas spiekania. Wypiekanie wyprasek było realizowane w temperaturze powyżej 1100°C wraz z ostatecznym wyżarzanie w temperaturze o 250°C niższej. Ostatnim z etapów produkcji silnego magnesu było namagnesowanie materiału w polu magnetycznym 2T. Przez taką technologię temperatura Curie prototypowego magnesu została podniesiona do 745°C.

Obecnie na świecie wytwarza się neodymowe magnesy głównie na kontynencie azjatyckim. Największym producentem i dostawcą takich produktów są Chiny, ze względu na kontrolę nad większością złóż pierwiastków ziem rzadkich na świecie. W przemysłowej produkcji magnesów o dużej mocy zastosowanie znalazły przede wszystkim dwa związki: Sm₂Fe₁₇N₂ oraz Nd₂Fe₁₄B. Są to magnesyoparte o neodym oraz magnesy o strukturze nano krystalicznej, charakteryzujące się nie tylko najwyższym stopniem namagnesowania, lecz również dużą remanencją magnetyczną. Użycie magnesów o dużej mocy jest bardzo szerokie. Ważnymi grupami odbiorców stały się podmioty produkcyjne, projektujące urządzenia elektryczne, elektroniczne, w szczególności firmy motoryzacyjne, stosujące wysoko wydajne silniki elektryczne oraz hybrydowe. Przy wytwarzaniu takich stosuje się magnesy neodymowe z mieszaniny z pierwiastkami redukujący spadki związane z wydajnością magnesów w wysokich temperaturach takimi, jak Terb (Tb) czy dysproz (Dy) . Dzięki zastosowaniu powyższych pierwiastków, znacznie powiększono magnetyczną koercję i ogólną wydajność magnesów wykorzystywanych w urządzeniach elektrycznych o większej mocy nominalnej. Na terenie Stanów Zjednoczonych już od kilkudziesięciu lat prowadzi się specjalistyczne badania przez powołany do tego celu Instytut Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), zajmujący się opracowywaniem alternatywnych stopów. Przed kilku laty ARPA-E desygnowała prawie 32 miliony dolarów na wspieranie badań oraz projektów w ramach programu Rare-Earth Substitute, czyli możliwości opracowania związków zastępujących metale ziem rzadkich jako alternatywę dla naturalnych pokładów pierwiastków, które znajdują się pod kontrolą Chin.

Wytwarzanie magnesów neodymowych opierało się o dwie technologie. W japońskich firmach stosowana jest technika spiekania proszków, a w USA popularność zdobyła metoda opierająca się o szybkie chłodzenie. Zależnie od wymagań, magnesy neodymowe można również wytwarzać przy użyciu innych pierwiastków, na przykład miedzi, aluminium czy galu. Przez takie połączenie można kontrolować właściwości magnetyczne samego magnesu, jego zakres wytrzymałości oraz odporność na wysokie temperatury . Da się nawet spowodować, że magnes będzie odporny na atmosferyczne warunki, na przykład wodę, która może spowodować korozję. Natomiast ciągłe doskonalenie metalurgii proszków doprowadziło do opracowania rozmaitych stopów, które w znaczący sposób wpłynęły na podwyższenie temperatury Curie. Wyprodukowany w nowoczesny sposób magnes neodymowy, może osiągnąć poziom namagnesowania przekraczający 1,6T, czyli dużo wyższe choćby od pola emitowanego przez Ziemię.

Przede wszystkim głównymi odbiorcami mocnych magnesów są firmy produkujące urządzenia elektryczne, elektroniczne, pomiarowe, firmy z branży motoryzacyjnej czy też produkujące rozmaite przemysłowe urządzenia. Siłę magnetyczną bardzo również ceni branża meblarska, odzieżowa, w szczególności związana z ubraniami medycznymi, firmy produkujące zamykania do galanterii, a także szeroko pojęta reklama.

Mocne magnesy oparte na neodymie - jak powstały. Podczas kiedy naukowcy projektowali następne magnesy o dużej mocy na bazie samaru, na początku lat osiemdziesiątych odkryto nieznane dotychczas właściwości magnetyczne związku neodymu w połączeniu z żelazem i borem. Amerykańska firma GM stworzyła w 1984 roku związek o wzorze Nd₂Fe₁₄B, mające skład ponad 70% żelaza, 15% neodymu, 6% boru. Proces produkowania magnesów neodymowych o dużej mocy polega na dwóch metodach. W Japonii zakład Sumitomo, znajdujący się w strukturach Hitachi, analogicznie jak przy magnesach smarowych, wykorzystywał technikę spiekania odpowiednio przygotowanego proszku, przez co otrzymywano magnes o pełnej gęstości.

W USA magnesy neodymowe o dużej mocy produkowano w zakładach firmy GM techniką bardzo szybkiego ochładzania stopionego proszku izotropowego. Dlaczego użycie boru, neodymu oraz żelaza okazało się o wiele bardziej wydajne? Wykorzystanie neodymu okazało się o wiele tańsze, niż w przypadku samaru, a dodatkowo neodym ma znacznie lepsze parametry magnetyczne. Ale jego temperatura Curie była zdecydowanie za niska, z takich też powodów zdecydowano się na podwyższenie tejże temperatury do 530°C. Taki poziom uzyskano przez dodanie do puli składników domieszki boru. Poza tym można również w pewien sposób zmieniać parametry magnetyczne, dzięki wprasowaniu do stopów dodatkowych związków, typu gal Ga, miedź Cu, niob Nb i glin Al.

Magnesy wykonane z neodymu często posiadają także w warstwy ochronne ochraniające przed rdzewieniem i mające zabezpieczające działanie przed szkodliwymi warunkami atmosferycznymi. Wykonuje się to przez dodanie cieniutkiej warstwy miedzianej lub niklowej np. w w wykorzystywanych do poszukiwań uchwytach, to znaczy magnesach stosowanych przy przeszukiwaniu dna akwenów wodnych. Opracowywane są również bardziej zaawansowane rodzaje magnesów, a dzięki postępowi w technologii metalurgicznej proszków, wymyślane są nieznane wcześniej łączenia metali charakteryzujące się zwiększoną koercją, jak również magnesy posiadające znacznie wyższą temperaturę Curie oraz możliwości namagnesowania stopów, przekraczające 1,6T.