Cosa sono i magneti NdFeB
Secondo i processi produttivi,Magneti al neodimiopuò essere suddiviso inNeodimio sinterizzatoENeodimio legato. Il neodimio legato ha magnetismo in tutte le direzioni ed è resistente alla corrosione; Il neodimio sinterizzato è soggetto a corrosione e richiederivestimentosulla sua superficie, generalmente compresa la zincatura, la nichelatura, la zincatura ecologica, la nichelatura ecologica, la placcatura al nichel-rame, la nichelatura ecologica al nichel-rame, ecc.
Classificazione dei magneti al neodimio
A seconda del metodo di produzione utilizzato, i materiali Magnete al neodimio possono essere suddivisi inNeodimio sinterizzatoENeodimio legato. Il neodimio legato ha magnetismo in tutte le direzioni ed è resistente alla corrosione; Il neodimio sinterizzato è soggetto a corrosione e richiederivestimentosulla sua superficie, generalmente compresa la zincatura, la nichelatura, la zincatura ecologica, la nichelatura ecologica, la placcatura al nichel-rame, la nichelatura ecologica al nichel-rame, ecc. In moltiapplicazioninei prodotti contemporanei che necessitano di potenti magneti permanenti, come i motori elettrici negli utensili a batteria, le unità disco rigido e i dispositivi di fissaggio magnetici, hanno preso il posto di altri tipi di magneti.
Il tipo più comune di magnete per terre rare è aMagnete al neodimio, comunemente indicato come aNdFeB, NIB o Neomagnete. Neodimio, ferro e boro sono stati combinati per creare la struttura cristallina tetragonale Nd2Fe14B del magnete permanente. I magneti al neodimio sono il tipo più potente di magnete permanente attualmente sul mercato. Sono stati sviluppati separatamente nel 1984 da General Motors e Sumitomo Special Metals.
Magnete al neodimioè un materiale fragile e relativamente duro con bassa densità ma elevate proprietà meccaniche e il suo costo di produzione è inferiore rispetto ad altri materiali a magneti permanenti di terre rare. Allo stato attuale, sulla base del confronto orizzontale della quota di mercato con i materiali magnetici permanenti delle terre rare di terza generazione, i magneti al neodimio hanno la quota di mercato e la produzione annuale più elevate, solo inferiori a quelle più economicheMagneti in ferrite.
Magneti NdFeB sinterizzatihanno le più elevate qualità magnetiche e vengono utilizzati in numerosi settori, tra cui serrature per porte, motori, generatori e componenti industriali pesanti.
Magneti compressi legatisono più forti dei magneti stampati ad iniezione.
Magnete NdFeB in plastica ad iniezioneè un materiale composito di nuova generazione composto da polvere magnetica permanente e plastica, con straordinarie qualità magnetiche e plastiche, nonché elevata precisione e resistenza alle sollecitazioni.
Magneti al neodimio sinterizzato
Magnete al neodimio sinterizzatoè un potente magnete contemporaneo, che non solo ha caratteristiche eccellenti come elevata rimanenza, alta coercività, prodotto ad alta energia magnetica e rapporto prezzo-prestazioni elevato, ma è anche facile da trasformare in varie forme e dimensioni, particolarmente adatto per alta potenza e campi magnetici elevati, nonché vari prodotti sostitutivi miniaturizzati e leggeri.
I magneti al neodimio sinterizzato sono utilizzati principalmente nelle automobili (azionamento elettrico, servosterzo elettrico, sensori, ecc.), nella produzione di energia eolica, nell'industria dell'informazione (dischi rigidi, unità disco ottico), nell'elettronica di consumo (telefoni cellulari, fotocamere digitali), nella casa elettrodomestici (aria condizionata a frequenza variabile, frigoriferi e lavatrici), motori lineari per ascensori, macchine per la risonanza magnetica nucleare, ecc. Nella produzione intelligente, la guida intelligente, rappresentata dai robotApplicazioniin settori quali i servizi intelligenti sono in aumento.
Magneti al neodimio incollati
Il magnete al neodimio legato è un tipo di materiale composito a magnete permanente realizzato combinando polvere magnetica di neodimio ferro boro nanocristallino rapidamente estinto con un alto polimero (come resina epossidica termoindurente, tecnopolimeri termoplastici, ecc.) come legante, diviso inMagneti compressi al neodimio legatiEMagneti per iniezione al neodimio incollati. Ha una precisione dimensionale estremamente elevata, una buona uniformità magnetica e consistenza e può essere realizzato in forme complesse difficili da ottenere su magneti al neodimio sinterizzato ed è facile da integrare con altri componenti metallici o plastici per la formatura. I magneti al neodimio incollati hanno anche vari metodi di magnetizzazione, bassa perdita di correnti parassite e forte resistenza alla corrosione.
I magneti al neodimio incollati sono utilizzati principalmente nei settori della tecnologia dell'informazione come dischi rigidi di computer e motori per mandrini di unità di dischi ottici, motori di stampanti/fotocopiatrici e rulli magnetici, nonché componenti di azionamento e controllo per elettrodomestici a risparmio energetico a frequenza variabile ed elettronica di consumo. La loro applicazione in micromotori e motori speciali e sensori di veicoli a nuova energia sta gradualmente diventando un mercato mainstream emergente.
Spiegazione della forza
Il neodimio è un metallo antiferromagnetico che presenta caratteristiche magnetiche quando è puro, ma solo a temperature inferiori a 19 K (254,2 ° C; 425,5 ° F). Per creare magneti al neodimio vengono utilizzati composti di neodimio con metalli di transizione ferromagnetici come il ferro, aventi temperature di Curie molto superiori alla temperatura ambiente.
La forza dei magneti al neodimio è una combinazione di varie cose. La più significativa è l'anisotropia magnetocristallina uniassiale estremamente elevata della struttura cristallina tetragonale di Nd2Fe14B (HA 7 T - intensità del campo magnetico H in unità di A/m contro momento magnetico in Am2). Ciò indica che un cristallo della sostanza si magnetizza preferenzialmente lungo un certo asse cristallino ma trova estremamente difficile magnetizzarsi in altre direzioni. La lega magnetica al neodimio, come altri magneti, è costituita da grani microcristallini che durante la produzione vengono allineati in un forte campo magnetico in modo tale che i loro assi magnetici puntino tutti nella stessa direzione. Il composto ha una coercività estremamente elevata, o resistenza alla smagnetizzazione, a causa della resistenza del reticolo cristallino al cambiamento della direzione del magnetismo.
Poiché contiene quattro elettroni spaiati nella sua struttura elettronica rispetto ai (in media) tre del ferro, l'atomo di neodimio è in grado di avere un momento dipolare magnetico significativo. Gli elettroni spaiati in un magnete allineati in modo che i loro spin siano rivolti nella stessa direzione producono il campo magnetico. Ciò si traduce in una forte magnetizzazione di saturazione per la combinazione Nd2Fe14B (Js 1,6 T o 16 kG) e una tipica magnetizzazione residua di 1,3 tesla. Di conseguenza, questa fase magnetica ha la capacità di immagazzinare quantità significative di energia magnetica (BHmax 512 kJ/m3 o 64 MGOe), poiché la densità di energia più alta è proporzionale a Js2.
Questo valore di energia magnetica è circa 18 volte in volume e 12 volte in massa più grande di quello "normale"magneti in ferrite. Samario cobalto (SmCo), il primo magnete in terre rare disponibile in commercio, ha un livello inferiore di questa caratteristica di energia magnetica rispetto alle leghe NdFeB. Le caratteristiche magnetiche dei magneti al neodimio sono realmente influenzate dalla microstruttura, dal processo di produzione e dalla composizione della lega.
Gli atomi di ferro e una combinazione neodimio-boro si trovano in strati alternati all'interno della struttura cristallina Nd2Fe14B. Gli atomi di boro diamagnetico promuovono la coesione attraverso forti legami covalenti ma non contribuiscono direttamente al magnetismo. I magneti al neodimio sono meno costosi dei magneti al samario-cobalto a causa della concentrazione relativamente bassa di terre rare (12% in volume, 26,7% in massa), nonché della relativa disponibilità di neodimio e ferro rispetto al samario e al cobalto.
Proprietà
Gradi:
Per classificarli viene utilizzato il prodotto energetico massimo dei magneti al neodimio, che corrisponde alla produzione di flusso magnetico per unità di volume. Magneti più forti sono indicati da valori più alti. Esiste una classificazione generalmente accettata a livello mondiale per i magneti NdFeB sinterizzati. Il loro valore varia da 28 a 52. Il neodimio, o magneti NdFeB sinterizzati, è indicato con la N iniziale prima dei valori. I valori sono seguiti da lettere che denotano coercività intrinseca e temperature massime di esercizio, che sono correlate positivamente con la temperatura Curie e vanno da quella predefinita (fino a 80 °C o 176 °F) a TH (230 °C o 446 °F) .
Gradi di magneti NdFeB sinterizzati:
N30-N56, N30M-N52M, N30H-N52H, N30SH-N52SH, N28UH-N45UH, N28EH-N42EH, N30AH-N38AH
Tra le caratteristiche importanti utilizzate per contrastare i magneti permanenti ci sono:
Rimanenza(Br),che quantifica l'intensità del campo magnetico.
Coercitività(Hci),resistenza alla smagnetizzazione del materiale.
Prodotto energetico massimo(BHmax),il valore più grande della densità di flusso magnetico (B) volte
intensità del campo magnetico, che misura la densità dell'energia magnetica (H).
Temperatura di Curie (TC), il punto in cui una sostanza cessa di essere magnetica.
I magneti al neodimio superano gli altri tipi di magneti in termini di rimanenza, coercività e prodotto energetico, ma spesso hanno temperature Curie inferiori. Il terbio e il disprosio sono due speciali leghe magnetiche al neodimio che sono state create con temperature Curie più elevate e una maggiore tolleranza alla temperatura. Le prestazioni magnetiche dei magneti al neodimio sono confrontate con quelle di altri tipi di magneti permanenti nella tabella seguente.
| Magnete | Fratello(T) | Hcj(kA/m) | BHmaxkJ/m3 | TC | |
| (℃) | (℉) | ||||
| Nd2Fe14B, sinterizzato | 1.0-1.4 | 750-2000 | 200-440 | 310-400 | 590-752 |
| Nd2Fe14B, legato | 0,6-0,7 | 600-1200 | 60-100 | 310-400 | 590-752 |
| SmCo5, sinterizzato | 0,8-1,1 | 600-2000 | 120-200 | 720 | 1328 |
| Sm(Co, Fe, Cu, Zr)7 sinterizzato | 0,9-1,15 | 450-1300 | 150-240 | 800 | 1472 |
| AlNiCi, sinterizzato | 0,6-1,4 | 275 | 10-88 | 700-860 | 1292-1580 |
| Sr-Ferrite, sinterizzata | 0,2-0,78 | 100-300 | 10-40 | 450 | 842 |
Problemi di corrosione
I bordi dei grani di un magnete sinterizzato sono particolarmente suscettibili alla corrosione nel Nd2Fe14B sinterizzato. Questo tipo di corrosione può provocare danni significativi, come la scheggiatura di uno strato superficiale o lo sgretolamento di un magnete in una polvere di minuscole particelle magnetiche.
Molti beni commerciali affrontano questo rischio includendo una copertura protettiva per impedire l'esposizione all'ambiente. Le placcature più comuni sono nichel, nichel-rame-nichel e zinco, ma possono essere utilizzati anche altri metalli, così come polimeri e vernici protettive.rivestimenti.
Effetti della temperatura
Il neodimio ha un coefficiente negativo, il che significa che quando la temperatura aumenta, diminuiscono sia la coercività che la densità massima di energia magnetica (BHmax). A temperatura ambiente, i magneti al neodimio-ferro-boro hanno un'elevata coercività; tuttavia, quando la temperatura aumenta oltre i 100 °C (212 °F), la coercività diminuisce rapidamente fino a raggiungere la temperatura di Curie, che è intorno ai 320 °C o 608 °F. Questa diminuzione della coercività limita l'efficacia del magnete in applicazioni ad alta temperatura come turbine eoliche, motori ibridi, ecc. Per evitare che le prestazioni diminuiscano a causa delle fluttuazioni di temperatura, vengono aggiunti terbio (Tb) o disprosio (Dy), aumentando il costo del magnete. magnete.
Applicazioni
Perché la sua maggiore resistenza consente l'uso di magneti più piccoli e leggeriapplicazione, i magneti al neodimio hanno soppiantato i magneti in alnico e ferrite in molte delle innumerevoli applicazioni della tecnologia contemporanea in cui sono richiesti potenti magneti permanenti. Ecco alcuni esempi:
Attuatori di testa per dischi rigidi di computer
Interruttori meccanici di accensione della sigaretta elettronica
Serrature per porte
altoparlanti per telefoni cellulari e attuatori di messa a fuoco automatica
Servosterzo elettrico
Strumenti senza fili
Servomotori& Motori sincroni
Motori per sollevamento e compressori
Motori mandrino e passo-passo
Motori per auto ibride ed elettriche
Generatori elettrici per turbine eoliche (con eccitazione a magneti permanenti)
Disaccoppiatori per custodie multimediali al dettaglio
I potenti magneti al neodimio vengono utilizzati nelle industrie di processo per catturare corpi estranei e salvaguardare prodotti e processi.
La maggiore forza dei magneti al neodimio ha ispirato nuovi usi come fermagli magnetici per gioielli, set di costruzioni magnetiche per bambini (e altri magneti al neodimiogiocattoli magnetici) e come parte del meccanismo di chiusura delle attuali attrezzature di paracadutismo sportivo. Sono il metallo principale dei magneti giocattolo da scrivania, un tempo popolari, conosciuti come "Buckyballs" e "Buckycubes", tuttavia alcuni negozi negli Stati Uniti hanno deciso di non venderli per motivi di sicurezza dei bambini e sono stati vietati in Canada. per lo stesso motivo.
Con l’avvento degli scanner per risonanza magnetica aperta (MRI) utilizzati per visualizzare il corpo nei reparti di radiologia come alternativa ai magneti superconduttori, la forza e l’omogeneità del campo magnetico dei magneti al neodimio hanno aperto nuove possibilità anche nel settore medico.
I magneti al neodimio sono usati per trattare la malattia da reflusso gastroesofageo come un sistema antireflusso impiantato chirurgicamente, che è una fascia di magneti impiantati chirurgicamente attorno allo sfintere esofageo inferiore (GERD). Sono stati anche impiantati nelle dita per consentire il senso sensoriale dei campi magnetici, anche se si tratta di un'operazione sperimentale con cui solo i biohacker e i grinder hanno familiarità.
Perché scegliere noi
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