Magnesy neodymowe - Nd2Fe14B
Neodym jest najsilniejszym znanym materiałem do produkcji magnesów trwałych.
Zasady ostrożności:
Nie używaj magnesów neodymowych NdFeB:
- w środowiskach kwasowych, zasadowych albo organicznych czy rozpuszczających (chyba, że hermetycznie odizolujesz magnes od środowiska), ani promieni radioaktywnych,
- w wodzie albo oleju (chyba, że odizolujesz magnes od środowiska lub jesteś przygotowany na to, iż magnes w krótkim czasie straci swoje magnetyczne własności),
- w elektrycznie przewodzącym płynie - elektrolicie zawierającym wodę,
- w atmosferze zawierającej wodór.

Magnes neodymowy to spiek sproszkowanych metali z rzadkim pierwiastkiem z grupy lantanowców - neodymem, odkrytym w 1885 r. Po namagnesowaniu, jego działanie jest kilkakrotnie mocniejsze od powszechnie znanego magnesu ferrytowego, np. zwykły magnes ferrytowy (taki jak w głośnikach) podniesie kilku gramowy odważnik, a neodymowy o takiej samej wielkości - 10-krotnie większy. Właśnie dzięki swoim rozmiarom, ale i zdolności do pracy w stosunkowo szerokim zakresie temperatur, a także rozpowszechnieniu się stosowania rozmaitych uchwytów. Już pod koniec lat 80-tych magnesy neodymowe zaczęły zyskiwać na popularności.
Magnesy neodymowe są skłonne do korozji w wilgotnych środowiskach. Dlatego pokrywane są cienką warstwą niklu, srebra, złota, złota-niklu lub epoksydu. Magnetyczne właściwości magnesów neodymowych NdFeB ulegają znaczącemu pogorszeniu w temperaturze przekraczającej 130°C i są w dużym stopniu uzależnione od materiału z jakiego są wykonane - czy to jest N - osiemdziesięciostopniowy z niską permanencją, czy też np. M - H - SH - UH - EH, działający nawet do 210°C. Z reguły magnesy NdFeB z wyższym współczynnikiem permanencji wytrzymują wyższe temperatury bez straty magnetycznych własności.
Magnesy neodymowe NdFeB są o około 13% lżejsze niż typu SmCo (ferrytowe) i kruche (chociaż nie w tym stopniu jak te ostatnie), toteż ich jakakolwiek obróbka mechaniczna przy użyciu narzędzi diamentowych, powinna odbywać się przed magnetyzacją. Magnesy neodymowe można namagnesować na kilka sposobów zależnie od zastosowania.
Neodym 60Nd - pierwiastek chemiczny z bloku f, grupy 3, lantanowców, żółty metal - znajduje zastosowanie, jako dodatek do stopów, jego tlenek zaś jest używany do barwienia na czerwono szkła (tzw. sztuczne rubiny), porcelany oraz emalii, a także w laserach neodymowych. Na powietrzu reaguje na zimno z tlenem, dając tlenek neodymu Nd2O3, z podgrzanej wody wydziela wodór tworząc wodorotlenek neodymu Nd(OH)3. Reagując z kwasami daje sole neodymowe, zawierające bladoczerwonofioletowe, uwodnione kationy Nd3+, np. chlorek neodymu NdCl3, sześcio-wodny azotan neodymu Nd(NO3)3.6H2O, ośmio-wodny siarczan neodymu Nd2(SO4)3.8H2O.
- rok odkrycia - 1885
- liczba atomowa - 60
- masa atomowa - 144,24
- elektroujemność - 1,2
- wartościowość - +3
- zawartość w skorupie ziemskiej
- (litosfera + atmosfera + hydrosfera) 0,004%
- temperatura topnienia - 1020oC
- temperatura wrzenia (p = 1 atm) - 3030oC
- liczba znanych izotopów (w tym trwałe, tzn. o okresie pół-rozpadu ponad 1 mld lat)
- konfiguracja elektronowa stanu podstawowego:
[Xe] 4f4 6s2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f4 5s2 5p6 6s2
Sposoby magnesowania - orientacja magnetyczna
Magnes może być namagnesowany w różnych kierunkach. Poniższe diagramy przedstawiają różne kierunki magnetyczne dostępne podczas wytwarzania magnesów. Orientacje te mogą być dostępne w materiałach izotropowych i anizotropowych.
Osiowo
Magnesowane przez długość lub grubość. Najsilniejsze punkty są na płaskich powierzchniach.
Diametralnie
Magnesowanie przez średnicę. Najsilniejsze punkty znajdują się na zakrzywionej powierzchni.
Promieniowo
Magnesowanie po średnicy magnesów. Wszystkie bieguny północne, wszystkie południowe mają zmienne bieguny.
Pole magnetyczne to niewidoczny gołym okiem strumień rozciągający się pomiędzy krańcami magnesu, zaś sam strumień jest zbiorem naładowanych cząsteczek. Cechą magnesów neodymowych jest tzw. potencjał energii, który oznacza, że mają one zdolność oszczędzania własnej energii, nie tracąc jej z biegiem lat, jak choćby akumulatory. Każdy magnes posiada dwa bieguny – północny i południowy. Oznacza to jednocześnie, że nie istnieją magnesy, które posiadałyby tylko jeden biegun. Warto nadmienić, iż bieguny są zawsze umieszczone na przeciwległych końcach magnesu.
Magnesy walcowe - magnesowanie:
- osiowe – magnesowanie odbywa się wzdłuż wysokości, co oznacza, że magnes najsilniej przyciąga płaskimi powierzchniami,
- diametralne – magnesowanie odbywa się wzdłuż średnicy, co oznacza, że magnes najsilniej przyciąga bokami,
- radialne – magnesowanie odbywa się wzdłuż obwodu, co oznacza, że magnes najsilniej przyciąga bokami, przy czym bieguny zewnętrzny i wewnętrzny muszą być jednorodne (wyłącznie N lub wyłącznie S).
Magnesy płytkowe - magnesowanie:
- osiowe – magnesowanie odbywa się wzdłuż wysokości, co oznacza, że magnes najsilniej przyciąga płaskimi powierzchniami,
- diametralne – magnesowanie odbywa się wzdłuż szerokości, co oznacza, że magnes najsilniej przyciąga bokami, które wyznaczają pole prostokąta, w którym jeden wymiar stanowi wysokość, zaś drugi długość magnesu,
- radialne – magnesowanie odbywa się wzdłuż długości, co oznacza, że magnes najsilniej przyciąga bokami, które wyznaczają pole prostokąta, w którym jeden wymiar stanowi wysokość, zaś drugi szerokość magnesu.
Magnesy pierścieniowe - magnesowanie:
- osiowe – magnesowanie odbywa się wzdłuż wysokości, co oznacza, że magnes najsilniej przyciąga płaskimi powierzchniami,
- diametralne – magnesowanie odbywa się wzdłuż średnicy, co oznacza, że magnes najsilniej przyciąga bokami. Tego rodzaju magnesowania nie stosuje się dla magnesów pierścieniowych z otworem stożkowym,
- radialne – magnesowanie odbywa się wzdłuż obwodu, co oznacza, że magnes najsilniej przyciąga bokami, przy czym bieguny zewnętrzny i wewnętrzny muszą być jednorodne (wyłącznie N lub wyłącznie S). Tego rodzaju magnesowania nie stosuje się dla magnesów pierścieniowych z otworem stożkowym.
Rodzaje powłoki
Neodym reaguje na tlen i utlenia się bardzo szybko, jeśli nie jest zabezpieczony. Dlatego wszystkie magnesy neodymowe w naszym sklepie pokryte są powłoką ochronną, która jest tak cienka, że nie ma wpływu na siłę przyczepności magnesu, spełniając w zupełności swoje zadanie.
Używamy następujących powłok do zabezpieczania naszych magnesów neodymowych:
Niklowa powłoka (Ni-Cu-Ni)
- Do tej pory najczęściej stosowana powłoka
- Kolor: błyszczący metalik
- Dobry stosunek ceny do wydajności
- Grubość: ok. 12 mikrometrów
Złota powłoka (Ni-Cu-Ni-Au)
- Powłoka lakiernicza (24 k) nad normalną powłoką Ni-Cu-Ni, ale o tych samych cechach
- Kolor: błyszczący metalik
- Grubość złocistej powłoki bez Ni-Cu-Ni: 0,05 mikrometrów
- Grubość całej powłoki: ok. 12 mikrometrów
Chromowa powłoka (Ni-Cu-Ni-Cr)
- Najlepsza odporność na ścieranie i ciśnienie
- Kolor: szaro-metaliczny
- Grubość: ok. 15 mikrometrów
Miedziana powłoka (Ni-Cu)
- Kolor: błyszczący brązowo-czerwono-złoty. Kolor może zmieniać się z upływem czasu (zaciemnienie, plamki)!
- Nieznacznie słabsza odporność na ścieranie i uderzenia niż Ni-Cu-Ni
- Nieznacznie słabsza odporność na korozję niż Ni-Cu-Ni
- Grubość: ok. 10 mikrometrów
Żywica epoksydowa (Ni-Cu-Ni-Epoxy)
(inaczej nazywana powłoka epoxy)
- Kolor: czarny
- Prawie 100% nie powodując korozji, o ile powłoka jest nienaruszona
- Brak odporności na wstrząsy (szybko kruszy się)
- Grubość: ok. 10 mikrometrów
Rodzaje strat właściwości - utrata magnetyzacji ze względu na wysoką temperaturę
W zależności od temperatury wyróżniamy trzy różne typy strat:
- odwracalny (można cofnąć)
- nieodwracalny (nie można cofnąć)
- stały
- Obszar temperatury: nieco powyżej maksymalnej temperatury roboczej,
- Magnes jest mniej magnetyczny, jeśli jest gorący,
- Po ochłodzeniu odzyskuje swoją pierwotną siłę,
- Nie ma znaczenia, jak często magnes jest ogrzewany i chłodzony.
- Obszar temperaturowy: znacznie powyżej maksymalnej temperatury roboczej,
- Magnes jest osłabiony na stałe, nawet po ochłodzeniu,
- Powtarzające się ogrzewanie w tej samej temperaturze nie wzmacnia nieodwracalnych strat,
- Namagnesowanie nieodwracalnie osłabionego magnesu przez wystarczająco silne zewnętrzne pole magnetyczne może przywrócić mu pierwotną siłę.
Przez wysoką temperaturę zmienia się struktura magnesów neodymowych - namagnesowanie nie jest już możliwe,
Maksymalne wymiary produkcyjne dla magnesów NdFeB
kształt | szkic | parametry | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
walcowy | ![]() |
wymiar | ||||
D(mm) | L(mm) | kierunek magnesowania | ||||
wszystkie gatunki | 1.0 ~ 250 mm | ≤ 80 mm | osiowy lub promieniowy ≤ 80 mm | |||
pierścieniowy | ![]() |
wymiar | ||||
D(mm) | P(mm) | L(mm) | kierunek magnesowania | |||
wszystkie gatunki | 2.5 ~ 250 mm | 0.8 ~ 230 mm | ≤ 80 mm | ≤ 80 mm | ||
płytkowy | ![]() |
wymiar | ||||
L(mm) | W(mm) | H(mm) | kierunek magnesowania | |||
wszystkie gatunki | ≤ 200 mm | ≤ 100 mm | ≤ 80 mm | ≤ 80 mm | ||
wycinek | ![]() |
wymiar | ||||
H(mm) | W(mm) | L(mm) | kierunek magnesowania | |||
wszystkie gatunki | ≤ 70 mm | ≤ 100 mm | ≤ 200 mm | ≤ 80 mm |
Zależna od materiału - siła przyciągania
materiał | siła % |
---|---|
stal węglowa 0,1 - 0,3 % C | 100 |
stal węglowa 0,4 - 0,5 % C | 90 |
stal stopowa F-522 | 80-90 |
żeliwo | 45-60 |
stal nierdzewna 18% chromu i 8% niklu | 0 |
mosiądz aluminium miedź | 0 |
Zależna od powierzchni - siła przyciągania
powierzchnia | siła % |
---|---|
surowa stal | 50 |
stal zgrubna | 70 |
stal polerowana | 100 |
Właściwości magnesów neodymowych
Przegląd różnych typów temperatur dla magnesów neodymowych:
typ | max. temperatura pracy | temperatura Curie |
---|---|---|
N* | 80oC | 310oC |
M | 100oC | 340oC |
H | 120oC | 340oC |
SH | 150oC | 340oC |
UH | 180oC | 350oC |
EH | 200oC | 350oC |
AH | 230oC | 350oC |
W przypadku zastosowań z magnesami neodymowymi w temperaturach powyżej 80 o C, posiadamy specjalny typ magnesu o wyższej temperaturze roboczej w naszym asortymencie.
Własności fizyczne spiekanych magnesów neodymowych NdFeB
właściwości | jednostki | wartości |
---|---|---|
Twardość Vickersa | Hv | ≥550 |
Gęstość | g/cm3 | ≥7.4 |
Curie Temperatura TC | oC | 312 - 380 |
Curie Temperatura TF | oF | 593 - 716 |
Specyficzna oporność | μΩ⋅Cm | 150 |
Siła wyginania | Mpa | 250 |
Wytrzymałość na ściskanie | Mpa | 1000~1100 |
Rozszerzenie termiczne równoległe (∥) do orientacji (M) | oC-1 | (3-4) x 106 |
Rozszerzenie termiczne prostopadłe (⊥) do orientacji (M) | oC-1 | -(1-3) x 10-6 |
Moduł Younga | kg/mm2 | 1.7 x 104 |
Własności magnetyczne spiekanych magnesów neodymowych NdFeB
typ materiału | remanencja | koercja | faktyczna wewnętrzna siła | gęstość energii | temperatura pracy | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Br(kGs) | Br(T) | (BH)max(MGOe) | (BH)max(KJ/m) | ||||||
Min. - Max. | Min. - Max. | bHc(kOe) | bHc(kA/m) | iHc(kOe) | iHc(kA/m) | Min. - Max. | Min. - Max. | ||
N30 | 10.8-11.2 | 1080-1120 | 9.8-10.5 | 780-836 | ≥12 | ≥955 | 28-30 | 223-239 | ≤ 80 o C |
N33 | 11.4-11.7 | 1140-1170 | 10.3-11 | 820-876 | ≥12 | ≥955 | 31-33 | 247-263 | ≤ 80 o C |
N35 | 11.7-12.1 | 1170-1210 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥12 | ≥955 | 33-35 | 263-279 | ≤ 80 o C |
N38 | 12.2-12.6 | 1220-1260 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥12 | ≥955 | 36-38 | 287-303 | ≤ 80 o C |
N40 | 12.6-12.9 | 1260-1290 | 10.5-12.0 | 860-955 | ≥12 | ≥955 | 38-40 | 303-318 | ≤ 80 o C |
N42 | 12.9-13.2 | 1290-1320 | 10.8-12.0 | 860-955 | ≥12 | ≥955 | 40-42 | 318-334 | ≤ 80 o C |
N45 | 13.2-13.7 | 1320-1370 | 10.8-12.5 | 860-995 | ≥12 | ≥955 | 43-45 | 342-358 | ≤ 80 o C |
N48 | 13.7-14.2 | 1370-1420 | 10.8-12.5 | 860-995 | ≥12 | ≥955 | 45-48 | 358-382 | ≤ 80 o C |
N50 | 14-14.6 | 1400-1460 | 10.8-12.5 | 860-995 | ≥12 | ≥955 | 47-51 | 374-406 | ≤ 80 o C |
N52 | 14.2-14.7 | 1420-1470 | 10.8-12.5 | 860-995 | ≥12 | ≥955 | 48-53 | 380-422 | ≤ 65 o C |
30M | 10.8-11.2 | 1080-1120 | 9.8-10.5 | 780-836 | ≥14 | ≥1114 | 28-30 | 223-239 | ≤100 o C |
33M | 11.4-11.7 | 1140-1170 | 10.3-11 | 820-876 | ≥14 | ≥1114 | 31-33 | 247-263 | ≤100 o C |
35M | 11.7-12.1 | 1170-1210 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥14 | ≥1114 | 33-35 | 263-279 | ≤100 o C |
38M | 12.2-12.6 | 1120-1260 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥14 | ≥1114 | 36-38 | 287-303 | ≤100 o C |
40M | 12.6-12.9 | 1260-1290 | 10.8-12 | 860-955 | ≥14 | ≥1114 | 38-40 | 303-318 | ≤100 o C |
42M | 12.9-13.2 | 1290-1320 | 10.8-12.5 | 860-995 | ≥14 | ≥1114 | 40-42 | 318-334 | ≤100 o C |
45M | 13.2-13.7 | 1320-1370 | 10.8-13 | 860-1035 | ≥14 | ≥1114 | 43-45 | 342-358 | ≤100 o C |
48M | 13.7-14.2 | 1370-1420 | 10.8-12.5 | 860-995 | ≥14 | ≥1114 | 45-48 | 358-382 | ≤100 o C |
50M | 14-14.6 | 1400-1460 | 10.8-12.5 | 860-995 | ≥14 | ≥1114 | 47-51 | 374-406 | ≤100 o C |
27H | 10.2-10.6 | 1020-1060 | 9.5-10.1 | 756-804 | ≥17 | ≥1353 | 25-27 | 199-215 | ≤120 o C |
30H | 10.8-11.2 | 1080-1120 | 10.1-10.6 | 804-844 | ≥17 | ≥1353 | 28-30 | 223-239 | ≤120 o C |
33H | 11.4-11.7 | 1140-1170 | 10.3-11 | 820-876 | ≥17 | ≥1353 | 31-33 | 247-263 | ≤120 o C |
35H | 11.7-12.1 | 1170-1210 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥17 | ≥1353 | 33-35 | 263-279 | ≤120 o C |
38H | 12.2-12.6 | 1120-1260 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥17 | ≥1353 | 36-38 | 287-303 | ≤120 o C |
40H | 12.6-12.9 | 1260-1290 | 10.8-12 | 860-955 | ≥17 | ≥1353 | 38-40 | 303-318 | ≤120 o C |
42H | 12.9-13.2 | 1290-1320 | 10.8-12 | 860-955 | ≥17 | ≥1353 | 40-42 | 318-334 | ≤120 o C |
44H | 13.2-13.6 | 1320-1360 | 10.8-13 | 860-1035 | ≥17 | ≥1353 | 42-44 | 334-350 | ≤120 o C |
48H | 13.7-14.2 | 1370-1420 | 10.8-12.5 | 860-995 | ≥17 | ≥1353 | 45-48 | 358-382 | ≤120 o C |
27SH | 10.2-10.6 | 1020-1060 | 9.5-10.1 | 756-804 | ≥20 | ≥1592 | 25-27 | 199-215 | ≤150 o C |
30SH | 10.8-11.2 | 1080-1120 | 10.1-10.6 | 804-844 | ≥20 | ≥1592 | 28-30 | 223-239 | ≤150 o C |
33SH | 11.4-11.7 | 1140-1170 | 10.3-11 | 820-876 | ≥20 | ≥1592 | 31-33 | 247-263 | ≤150 o C |
35SH | 11.7-12.1 | 1170-1210 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥20 | ≥1592 | 33-35 | 263-279 | ≤150 o C |
38SH | 12.2-12.6 | 1120-1260 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥20 | ≥1592 | 36-38 | 287-303 | ≤150 o C |
40SH | 12.6-12.9 | 1260-1290 | 10.8-12.0 | 860-955 | ≥20 | ≥1592 | 38-40 | 303-318 | ≤150 o C |
42SH | 12.9-13.2 | 1290-1320 | 10.8-12 | 860-955 | ≥20 | ≥1592 | 40-42 | 318-334 | ≤150 o C |
45SH | 13.2-13.7 | 1320-1370 | 10.8-12.5 | 860-955 | ≥20 | ≥1592 | 43-45 | 342-358 | ≤150 o C |
25UH | 9.8-10.2 | 980-1020 | 9.2-9.6 | 732-764 | ≥25 | ≥1990 | 23-25 | 183-199 | ≤180 o C |
28UH | 10.4-10.8 | 1040-1080 | 9.8-10.2 | 780-812 | ≥25 | ≥1990 | 26-28 | 207-233 | ≤180 o C |
30UH | 10.8-11.2 | 1080-1120 | 10.1-10.6 | 804-844 | ≥25 | ≥1990 | 28-30 | 223-239 | ≤180 o C |
33UH | 11.4-11.7 | 1140-1170 | 10.3-11 | 820-876 | ≥25 | ≥1990 | 31-33 | 247-263 | ≤180 o C |
35UH | 11.7-12.1 | 1170-1210 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥25 | ≥1990 | 33-35 | 263-279 | ≤180 o C |
38UH | 12.2-12.6 | 1120-1260 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥25 | ≥1990 | 36-38 | 287-303 | ≤180 o C |
40UH | 12.6-12.9 | 1260-1290 | 10.5-12.0 | 860-955 | ≥25 | ≥1990 | 38-40 | 303-318 | ≤180 o C |
25EH | 9.8-10.2 | 980-1020 | 9.2-9.6 | 732-764 | ≥30 | ≥2388 | 23-25 | 183-199 | ≤200 o C |
28EH | 10.4-10.8 | 1040-1080 | 9.8-10.2 | 780-812 | ≥30 | ≥2388 | 26-28 | 207-223 | ≤200 o C |
30EH | 10.8-11.2 | 1080-1120 | 10.1-10.6 | 804-844 | ≥30 | ≥2388 | 28-30 | 223-239 | ≤200 o C |
33EH | 11.4-11.7 | 1140-1170 | 10.3-11 | 820-876 | ≥30 | ≥2388 | 31-33 | 247-263 | ≤200 o C |
35EH | 11.7-12.1 | 1170-1210 | 10.8-11.5 | 860-915 | ≥30 | ≥2388 | 33-35 | 263-279 | ≤200 o C |
38EH | 12.2-12.5 | 1120-1250 | ≥11.3 | ≥899 | ≥30 | ≥2388 | 36-39 | 287-310 | ≤200 o C |
40EH | 12.5-12.8 | 1250-1280 | ≥11.6 | ≥923 | ≥30 | ≥2388 | 38-41 | 302-326 | ≤200 o C |
42EH | 12.8-13.2 | 1280-1320 | ≥11.7 | ≥931 | ≥30 | ≥2388 | 40-43 | 318-342 | ≤200 o C |
28AH | 10.4-10.8 | 1040-1080 | ≥9.9 | ≥787 | ≥33 | ≥2624 | 26-29 | 207-231 | ≤230 o C |
30AH | 10.8-11.3 | 1080-1130 | ≥10.3 | ≥819 | ≥33 | ≥2624 | 28-31 | 223-247 | ≤230 o C |
33AH | 11.3-11.7 | 1130-1170 | ≥10.6 | ≥843 | ≥33 | ≥2624 | 31-34 | 247-271 | ≤230 o C |
35AH | 11.7-12.2 | 1170-1120 | ≥11.0 | ≥876 | ≥33 | ≥2624 | 33-36 | 263-287 | ≤230 o C |
38AH | 12.2-12.5 | 1120-1250 | ≥11.3 | ≥899 | ≥33 | ≥2624 | 36-39 | 287-310 | ≤230 o C |
40AH | 12.5-12.8 | 1250-1280 | ≥11.6 | ≥923 | ≥33 | ≥2624 | 38-41 | 302-326 | ≤230 o C |