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

Silne magnesy oparte na neodymie - jak powstały. W okresie kiedy były projektowane następne mocne magnesy na bazie samaru, w 1983 roku zostały odkryte bardzo ciekawe właściwości magnetyczne neodymu z dodatkiem boru i żelaza. Firma General Motors rok po odkryciu stworzyła związek o strukturze chemicznej Nd₂Fe₁₄B, mające skład 15% neodymu, 6% boru i ponad 70% żelaza. Technologia produkowania silnych magnesów neodymowych wykorzystuje dwie metody. Zakład Sumitomo z Japonii, wchodzący w skład firmy Hitachi, analogicznie jak przy magnesach smarowych, wykorzystywał technikę spiekania materiałów w formie proszku, przez co otrzymywano magnesy mające dużą gęstość.

W Stanach Zjednoczonych silne magnesy neodymowe były tworzone w zakładach firmy GM techniką dynamicznego ochładzania stopionego proszku izotropowego. Dlaczego wykorzystanie żelaza, neodymu i boru okazało się o wiele bardziej wydajne? Zastosowanie neodymu okazało się o wiele tańsze, niż w przypadku samaru, a dodatkowo neodym ma znacznie lepsze parametry magnetyczne. Niestety temperatura Curie tego pierwiastka była znacznie niższa, z takich też powodów zdecydowano się na podwyższenie tejże temperatury do 530°C. Taki poziom otrzymano dzięki dodaniu do puli składników boru. Oprócz tego można również w dowolny sposób korygować charakterystykę magnetyczną, dzięki wprasowaniu do stopów innych związków, typu gal Ga, miedź Cu, niob Nb oraz glin Al.

Magnesy wykonane z neodymu często posiadają także w specjalne powłoki ochraniające przed rdzewieniem i zabezpieczające przed działaniem szkodliwych warunków pogodowych. Jest to realizowane przez dołożenie cieniutkiej warstwy miedzianej lub niklowej na przykład w uchwytach magnetycznych do poszukiwań, czyli mocnych magnesach stosowanych do sprawdzania dna akwenów wodnych. Opracowywane są również bardziej zaawansowane typy magnesów neodymowych, a przez ciągły postęp w metalurgii, wymyślane są nowe łączenia metali cechujące się zwiększoną koercją, jak też magnesy dysponujące znacznie wyższą temperaturą Curie oraz możliwości namagnesowania stopów, przekraczające 1,6T.

Pierwsze znane badania i testy nad stopami jakie można by było wykorzystać do produkcji bardzo mocnych magnesów miały miejsce ponad 50 lat temu. Właśnie w tamtym okresie naukowcy K. Strnat oraz G. Hoffer z laboratorium Air Force Materials , rozpoczęli badania nad magnetykami, składającymi się z metali należących do grupy metali ziem rzadkich. Na samym początku testowane stopy, które miały posłużyć do wytwarzania magnesów o dużej mocy, były oparte na bazie żelaza, kobaltu i lekkich lantanowców, w skład których wchodzą: neodym Nd, cer Ce, prazeodym Pr, itr Y, samar Sm i lantan La. Wymienione powyżej lantanowce wykazywały szczególne zdolności, takie jak magnesowanie do dużych wartości, lecz ich temperatura Crie była bardzo niska. Dzisiaj produkowane mocne neodymowe magnesy zawierają poza żelazem też domieszkę odpowiednio dobranych lantanowców, zapewniając im dużą anizotropię magneto-krystaliczną, a dodatkowo dokłada się do nich kobalt w celu podwyższenia całkowitej temperatury Curie. Magnesy neodymowe opracowano na początku lat 70-tych wykorzystując samar w formie sproszkowanych ziaren wraz z kilkoma dodatkowymi związkami z grupy lantanowców. Został stworzony pierwszy na świecie, magnes o dużej mocy SmCo₅. Proces opierał się na zjawisku kierunkowania ziaren rozdrobnionego stopu w polu magnetycznym podczas spiekania. Wypiekanie wyprasek odbywało się w temperaturze powyżej 1100°C wraz z ostatecznym wyżarzanie w temperaturze o 250°C niższej. Ostatnim z etapów produkowania mocnego magnesu było poddanie materiału namagnesowaniu w wysokim polu magnetycznym 2T. Po zastosowaniu tej technologii temperatura Curie nowatorskich magnesów została podniesiona do 745°C.

Neodymowe magnesy to na dzień dzisiejszy najpotężniejsze magnesy, jakie udało się do tej pory stworzyć. Blisko 30 lat temu w Trinity College w Dublinie Michae Coey opracował nieznany dotychczas materiał magnetyczny mający wzór Sm₂Fe₁₇N₂. Jego proces wytworzenia był realizowany w syntezie rozdrobionego żelaza i samaru, które poddane sprasowaniu w mocnym polu magnetycznym wraz z nowym składnikiem – azotem, osiągnęły zakres temperatury Curie wynoszący 470°C i namagnesowanie w okolicach 0,9T. Nie jest to wynik zbliżony do poziomu magnesów wykonanych z neodymu, ale wymyślony materiał przewyższał w znacznym stopniu pierwsze z produkowanych magnesów. Koniec XX wieku przyniósł pomysły w dziedzinie magnesów o dużej mocy oraz metod ich wytwarzania.
Opracowano materiał i strukturze nano-krystalicznej, składający się z mikroskopijnych ziaren o rozmiarze mniejszym niż 100 nm. Odkryte w czasie badań ziarna nano-krystaliczne, w odróżnieniu od do monokryształów oddzielone są od siebie przestrzenią o wyższym napięciu powierzchniowym i mniej uporządkowanej strukturze. Poprzez użycie, na etapie produkcji stopów pierwiastków z grupy ziem rzadkich w połączeniu z dodatkiem żelaza, cechują się dużą wartością remanencji magnetycznej. Bardzo dobre właściwości magnetyczne biorą się też z jednego ważnego czynnika, to znaczy połączenia magnetycznych momentów neodymu i żelaza. Umożliwia to bardzo dobre namagnesowanie opisywanych magnesów.

Obecnie na świecie wytwarza się neodymowe magnesy głównie w krajach azjatyckich. Głównym producentem, a także dystrybutorem takich wyrobów stały się Chiny, z uwagi na kontrolę większości pokładów niezbędnych do tego pierwiastków. W przemysłowej produkcji magnesów stosowane są głównie dwa związki: Sm₂Fe₁₇N₂ oraz Nd₂Fe₁₄B. Są to magnesyneodymowe i magnesy o strukturze nano krystalicznej, charakteryzujące się nie tylko dużym stopniem namagnesowania, lecz także wysokim poziomem remanencji magnetycznej. Użycie magnesów o dużej mocy jest naprawdę wszechstronne. Ważnymi odbiorcami są podmioty zajmujące się produkcją, projektujące urządzenia elektroniczne i elektryczne, zwłaszcza firmy zajmujące się motoryzacją, wykorzystujące wysoko wydajne silniki hybrydowe oraz elektryczne. Do produkcji takich wykorzystywane są neodymowe magnesy ze stopu ze związkami zmniejszającymi spadki wydajności magnesów przy wysokiej temperaturze takimi, jak Terb (Tb) czy dysproz (Dy) . Poprzez zastosowanie powyższych substancji, znacząco poprawiono koercję magnetyczną oraz całościową wydajność silnych magnesów używanych w sprzęcie elektrycznym o wysokiej mocy nominalnej. W USA już od wielu lat prowadzi się specjalistyczne badania przez powołany do tego celu Instytut Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), zajmujący się opracowywaniem alternatywnych materiałów i stopów. W 2011 roku ARPA-E desygnowała 31,6 mln dolarów na rozwijanie zaawansowanych projektów w programie Rare-Earth Substitute, to znaczy możliwości opracowania związków zastępujących metale ziem rzadkich jako zastępstwo dla pierwiastków występujących naturalnie, kontrolowanych przez rząd Chin.

Wytwarzanie magnesów neodymowych oparte zostało o dwie metody. W japońskich firmach stosowana jest technika spiekania mieszanin proszków, a w USA popularna jest metoda oparta na szybkim chłodzeniu. Zależnie od wymagań, magnesy neodymowe można wytwarzać poprzez zastosowanie dodatkowych stopów, między innymi miedzi, aluminium czy galu. Przez takie domieszki można w szerokim zakresie kontrolować parametry magnetyczne magnesu, jego zakres wytrzymałości oraz możliwość pracy w wysokich temperaturach . Można nawet spowodować, że magnes będzie odporny na niekorzystne atmosferyczne warunki, na przykład wodę, która może spowodować zmiany korozyjne. Natomiast systematyczne ulepszanie metalurgii proszków doprowadziło do uzyskania różnych materiałowych stopów, które w znaczący sposób wpłynęły na zwiększenie tak zwanej temperatury Curie. Wyprodukowany w nowoczesnym procesie produkcji neodymowy magnes, uzyskuje namagnesowanie na poziomie 1,6T, czyli o wiele wyższe chociażby od pola magnetycznego Ziemi.

W pierwszej kolejności najważniejszymi odbiorcami magnesów są przedsiębiorstwa wytwarzające sprzęt pomiarowy, elektroniczny, elektryczny, firmy z branży motoryzacyjnej czy produkujące najróżniejsze maszyny dla przemysłu. Zalety magnesów dużej mocy bardzo również ceni branża meblarska, odzieżowa, zwłaszcza związana z ubraniami medycznymi, firmy wytwarzające zatrzaski do torebek, portfeli oraz branża reklamowa.