Hvad er Neodymium Magnets / NdFeB Magnets?
Den mest almindelige slagssjældne jordarters magneter en neodymmagnet, almindeligvis omtalt som en NdFeB-, NIB- eller Neo-magnet.Neodym, jern og bor blev kombineret for at skabe den permanente magnets Nd2Fe14B tetragonale krystallinske struktur.Neodymmagneter er den stærkeste type permanentmagnet på markedet i øjeblikket.De blev udviklet separat i 1984 af General Motors og Sumitomo Special Metals.
Afhængigt af den anvendte fremstillingsmetode kan NdFeB-magneter klassificeres somsintredeeller bundet.I mange applikationer i moderne varer, der har brug for kraftige permanente magneter, såsom elektriske motorer i ledningsfrit værktøj, harddiske og magnetiske fastgørelseselementer, har de erstattet andre typer magneter.
Forklaring af Styrke
Neodym er et antiferromagnetisk metal, der udviser magnetiske egenskaber, når det er rent, men kun ved temperaturer under 19 K (254,2 °C; 425,5 °F).Neodymiumforbindelser med ferromagnetiske overgangsmetaller som jern, der har Curie-temperaturer meget over stuetemperatur, bruges til at skabe neodymmagneter.
Neodymmagneters styrke er en kombination af forskellige ting.Den mest betydningsfulde er den ekstremt høje enaksede magnetokrystallinske anisotropi af den tetragonale Nd2Fe14B krystalstruktur (HA 7 T - magnetisk feltstyrke H i enheder af A/m mod magnetisk moment i Am2).Dette indikerer, at en krystal af stoffet magnetiserer fortrinsvis langs en bestemt krystalakse, men finder det ekstremt udfordrende at magnetisere i andre retninger.Neodymiummagnetlegeringen er ligesom andre magneter lavet af mikrokrystallinske korn, der under fremstilling er justeret i et stærkt magnetfelt, således at deres magnetiske akser alle peger i samme retning.Forbindelsen har en ekstrem høj koercitivitet, eller modstand mod afmagnetisering, på grund af krystalgitterets modstand mod at ændre dets magnetismeretning.
Fordi det indeholder fire uparrede elektroner i sin elektronstruktur sammenlignet med (i gennemsnit) tre i jern, er neodymatomet i stand til at have et betydeligt magnetisk dipolmoment.De uparrede elektroner i en magnet, der er justeret, så deres spin vender i samme retning, producerer magnetfeltet.Dette resulterer i en stærk mætningsmagnetisering for Nd2Fe14B-kombinationen (Js 1,6 T eller 16 kG) og en typisk restmagnetisering på 1,3 tesla.Som et resultat har denne magnetiske fase kapacitet til at lagre betydelige mængder magnetisk energi (BHmax 512 kJ/m3 eller 64 MGOe), da den højeste energitæthed er proportional med Js2.
Denne magnetiske energiværdi er omkring 18 gange i volumen og 12 gange i masse større end "almindelige" ferritmagneter.Samarium cobalt (SmCo), den første kommercielt tilgængelige sjældne jordarters magnet, har et lavere niveau af denne magnetiske energifunktion end NdFeB-legeringer.Neodymmagneters magnetiske egenskaber er virkelig påvirket af legeringens mikrostruktur, fremstillingsproces og sammensætning.
Jernatomer og en neodym-bor-kombination findes i alternative lag inde i Nd2Fe14B-krystalstrukturen.De diamagnetiske boratomer fremmer kohæsion gennem stærke kovalente bindinger, men bidrager ikke direkte til magnetisme.Neodymiummagneter er billigere end samarium-koboltmagneter på grund af den forholdsvis lave koncentration af sjældne jordarter (12% efter volumen, 26,7% efter masse), samt den relative tilgængelighed af neodym og jern sammenlignet med samarium og kobolt.
Ejendomme
Karakterer:
Det maksimale energiprodukt af neodymmagneter - som svarer til den magnetiske fluxproduktion pr. volumenenhed - bruges til at klassificere dem.Stærkere magneter er angivet med højere værdier.Der er en generelt accepteret verdensomspændende kategorisering for sintrede NdFeB-magneter.De varierer i værdi fra 28 til 52. Neodym, eller sintrede NdFeB-magneter, er angivet med det indledende N før værdierne.Værdierne er efterfulgt af bogstaver, der angiver iboende koercivitet og maksimale driftstemperaturer, som er korreleret positivt med Curie-temperaturen og går fra standard (op til 80 °C eller 176 °F) til TH (230 °C eller 446 °F) .
Karakterer afsintrede NdFeB magneter:
N30-N56, N30M-N52M, N30H-N52H, N30SH-N52SH, N28UH-N45UH, N28EH-N42EH, N30AH-N38AH
Magnetiske egenskaber:
Blandt de vigtige egenskaber, der bruges til at kontrastere permanente magneter, er:
Remanens(Br),som kvantificerer magnetfeltets styrke.
Tvangskraft(Hci),materialets afmagnetiseringsmodstand.
Maksimalt energiprodukt(BHmax),den største værdi af magnetisk fluxtæthed (B) gange
magnetisk feltstyrke, som måler tætheden af magnetisk energi (H).
Curie temperatur (TC), det punkt, hvor et stof holder op med at være magnetisk.
Neodymmagneter udkonkurrerer andre typer magneter med hensyn til remanens, koercitivitet og energiprodukt, men har ofte lavere Curie-temperaturer.Terbium og dysprosium er to specielle neodymmagnetlegeringer, der er blevet skabt med højere Curie-temperaturer og højere temperaturtolerance.Neodymiummagneters magnetiske ydeevne står i kontrast til andre permanente magnettypers i tabellen nedenfor.
| Magnet | Br(T) | Hcj(kA/m) | BHmaxkJ/m3 | TC | |
| (℃) | (℉) | ||||
| Nd2Fe14B, sintret | 1,0-1,4 | 750-2000 | 200-440 | 310-400 | 590-752 |
| Nd2Fe14B, bundet | 0,6-0,7 | 600-1200 | 60-100 | 310-400 | 590-752 |
| SmCo5, sintret | 0,8-1,1 | 600-2000 | 120-200 | 720 | 1328 |
| Sm(Co, Fe, Cu, Zr)7 sintret | 0,9-1,15 | 450-1300 | 150-240 | 800 | 1472 |
| AlNiCi, sintret | 0,6-1,4 | 275 | 10-88 | 700-860 | 1292-1580 |
| Sr-Ferrit, sintret | 0,2-0,78 | 100-300 | 10-40 | 450 | 842 |
Korrosionsproblemer
Korngrænserne for en sintret magnet er særligt modtagelige for korrosion i sintret Nd2Fe14B.Denne form for korrosion kan resultere i betydelige skader, såsom afskalning af et overfladelag eller smuldring af en magnet til et pulver af små magnetiske partikler.
Mange kommercielle varer adresserer denne risiko ved at inkludere en beskyttende belægning for at stoppe eksponering for miljøet.De mest almindelige belægninger er nikkel, nikkel-kobber-nikkel og zink, mens andre metaller også kan bruges, ligesom polymer- og lakbeskyttendebelægninger.
Temperatureffekter
Neodym har en negativ koefficient, hvilket betyder, at når temperaturen stiger, falder både koercitiviteten og den maksimale magnetiske energitæthed (BHmax).Ved omgivelsestemperatur har neodym-jern-bor-magneter en høj koercitivitet;men når temperaturen stiger over 100 °C (212 °F), falder koercitiviteten hurtigt, indtil den når Curie-temperaturen, som er omkring 320 °C eller 608 °F.Dette fald i koercivitet begrænser magnetens effektivitet i højtemperaturapplikationer som vindmøller, hybridmotorer osv. For at forhindre ydelsen i at falde på grund af temperaturudsving tilsættes terbium (Tb) eller dysprosium (Dy), hvilket øger omkostningerne ved magnet.
Ansøgninger
Fordi dens højere styrke tillader brugen af mindre, lettere magneter til en given anvendelse, har neodymmagneter fortrængt alnico- og ferritmagneter i mange af de utallige anvendelser i moderne teknologi, hvor stærke permanente magneter er påkrævet.Her er flere eksempler:
Hovedaktuatorer til computerharddiske
Mekaniske e-cigaret affyringskontakter
Låse til døre
mobiltelefon højtalere og autofokus aktuatorer
Servomotorer& Synkronmotorer
Motorer til løft og kompressorer
Spindel og stepmotorer
Hybrid- og elbilmotorer
Elektriske generatorer til vindmøller (med permanent magnet excitation)
Afkoblinger af detailmediehuse
Kraftige neodymmagneter bruges i procesindustrier til at fange fremmedlegemer og beskytte produkter og processer.
Den øgede styrke af neodymmagneter har inspireret nye anvendelser såsom magnetiske smykkespænder, magnetiske byggesæt til børn (og andet neodymmagnet legetøj), og som en del af lukkemekanismen for det nuværende sports-faldskærmsudstyr.De er det vigtigste metal i de engang populære magneter til skrivebordslegetøj kendt som "Buckyballs" og "Buckycubes", men nogle butikker i USA har valgt ikke at sælge dem på grund af børns sikkerhed, og de er blevet forbudt i Canada af samme grund.
Med fremkomsten af åben magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) scannere, der bruges til at se kroppen på radiologiske afdelinger som et alternativ til superledende magneter, har styrken og magnetfelthomogeniteten af neodymmagneter også åbnet nye muligheder i den medicinske industri.
Neodymmagneter bruges til at behandle gastroøsofageal reflukssygdom som et kirurgisk implanteret anti-reflukssystem, som er et bånd af magneter kirurgisk implanteret omkring den nedre esophageal sphincter (GERD).De er også blevet implanteret i fingrene for at muliggøre sensorisk fornemmelse af magnetiske felter, selvom dette er en eksperimentel operation, som kun biohackere og grinders kender.
Sintrede NdFeB magneterhar de højeste magnetiske kvaliteter og bruges i en række sektorer, herunder dørlåse, motorer, generatorer og tunge industrielle komponenter.
Sammenbundne komprimerede magneterer stærkere end sprøjtestøbte magneter.
Injection Plastic NdFeB magneter en ny generation af kompositmateriale bestående af permanent magnetisk pulver og plastik, med ekstraordinære magnetiske og plastiske kvaliteter samt høj nøjagtighed og spændingsbestandighed.
