Áruházunkat magyarra fordítjuk!
Mivel sok termék van az oldalunkon, ez időbe fog telni. Addig is a termékkatalógusunk angol nyelven lesz elérhető. Megértésüket köszönjük!
Neodímiummágnesek: Speciális jellemzők, gyártás és felhasználás
A neodímiummágnesek a legerősebb állandó mágnesek, amelyek a legkisebb helyen is nagyon erős mágneses mezőt tudnak létrehozni. Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy számos eszközbe és alkalmazásba integrálhatók legyenek, még akkor is, ha korlátozott a hely.
Ebben a cikkben azt tárgyaljuk, hogy mitől olyan erősek a neodímiummágnesek, mely területeken alkalmazhatók, hogyan készülnek, és mit kell figyelembe venni a használatuk során.
Mi az a neodímium?
A neodímium a lantánok csoportjába tartozó kémiai elem. Ez egy ritka földfém, és természetes formájában csak kémiai vegyületekben és más lantánok jelenlétében található meg, különösen a monacit és a basztnaezit ásványi anyagokban. A neodímium viszonylag gyakori a földkéregben, de az elem koncentrációja általában olyan alacsony, hogy a gazdaságos bányászat nem lehetséges. Ezért gyakran melléktermékként használják a koncentráltabb ércek bányászatakor. A neodímium éves kitermelésének több mint 90%-ával Kína messze a legfontosabb beszállítója ennek a fémnek (2023-as adat).
A neodímium egy rendkívül reaktív fém, amely oxidálódik a levegőben. Önmagában viszonylag gyenge mágneses erővel rendelkezik, de vassal és bórral kombinálva rendkívül nagy mágnesezési kapacitást ér el.
Mi az a neodímiummágnes?
A neodímiummágnesek neodímium, vas és bór ötvözetei, rövidítve NdFeB. Ezeket a vegyületeket erős mágneses erő jellemzi, és jelenleg elérhető legnagyobb mágneses erővel rendelkező anyag. Néha további elemeket adnak az ötvözethez, hogy befolyásolják az így létrejövő mágnes tulajdonságait. Az egyes neodímiummágnesek mágneses ereje nagyban függ azok minőségétől és összetételétől. A MISUMI jellemzően a következő kategóriába sorolja őket: erős neodímiummágnesek, neodímiummágnesek és hőálló neodímiummágnesek. Az áruházunkban kínált különböző mágnesek és mágnestípusok esetén a megfelelő mágneses felületi fluxussűrűséget Gauss (G) vagy Tesla, a mágnes vonzóerejét pedig N-ben, világosan strukturált táblázatos formátum találja meg.
Neodímiummágnesek gyártása
A neodímiummágnesek neodímium, vas és bór ötvözésével készülnek az összetétel gondos szabályozásával. A gyártás például a következő lépésekből állhat:
| Lépés | Leírás |
|---|---|
| Anyag kiválasztása | Az első lépésben a szükséges anyagokat, a bórt, a vasat és a neodímiumot, valamint esetleg az egyéb ötvözetből készült komponenseket külön megolvasztják, és kör keresztmetszetű rudakká alakítják. |
| Ötvözés | Az ötvözethez használandó fémeket kiválasztják, és kohászati kemencében cseppfolyósítják. Az olvasztási folyamat során az atomok atomszinten keverednek. A keveredés például keverés vagy öntés útján történik. A különböző fémek atomjai homogén ötvözetet alkotnak. Minden neodímiummágnes más összetételű, pl. Nd2Fe14B. |
| Szalagöntvény | A szalagöntés során az anyagokat egy nagy öntőgépbe helyezik. Ebben a gépben az akár 1450 °C-os forró ötvözetet vákuumos indukciós kemencében olvasztják, nyomás alatt egy hűtődobra vezetik, és ott rendkívül gyorsan lehűtik. A gyors hűtés kis lemezkéket hoz létre, amelyek a további feldolgozási lépések alapját képezik. |
| Hidrogén dekrepitáció (porrá zúzás) | Az anyag most hidrogénkezelésnek lesz kitéve. A hidrogén infúziója révén a hidrogénatmoszférában az ötvözet rideggé válik és tovább redukálódik. Ez megkönnyíti az anyag feldolgozását a marási folyamat során. |
| Őrlési folyamat | A keveréket ezután védőatmoszférában nagyon finom, homogén porrá őrlik, és továbbítják a présberendezésbe. |
| Fröccsöntési folyamat | A fröccsöntési folyamat a port durva kezdőformába nyomják (pl. blokk, henger). Ügyelni kell arra, hogy az oxigén ne keveredjen be újra._x000D_ Ebben a lépésben erős mágneses mező kerül alkalmazásra a részecskéknek a később kívánt mágneses mező irányába történő első igazításához._x000D_ Egy további préselési folyamat során az anyag tovább tömörül, és a végső formák akár 1000 bar nyomással készülnek. Egy olajprés ezután tovább tömöríti a formákat akár 1600 bar nyomással._x000D_ A következő préselési módszerek léteznek:_x000D_ Axiális: Az anyag egy szerszámüregben található, ahol tüskékkel tömörítik. A mágneses illesztési mező a kompresszió előtt kerül alkalmazásra, a kompresszió irányával párhuzamosan. Keresztnyomás során az igazítómező a kompresszió irányára merőlegesen fut._x000D_ Izosztatikus: Az igazítási mező egy porral töltött rugalmas tartályra van alkalmazva. A tartályt ezután behelyezik az izosztatikus présgépbe, ahol kívülről, pl. vízzel nyomást fejtenek ki. Ennek eredményeképpen az anyag minden oldalon egyenletesen tömörül._x000D_ |
| Szinterezés | A szinterezés során az előformákat egy kemencébe helyezik, és több órán át 250 °C és 900 °C közötti hőmérsékleten szinterezik. Ez a folyamat N35 fokozatú mágnesek esetén körülbelül 20 órát, N52 fokozatú mágnesek esetén pedig akár 36 órát is igénybe vehet._x000D_ Szinte minden mágneses erő elvész a szinterezés során, de az igazítás megmarad._x000D_ A szinterezés utáni gyors hűtés megakadályozza a nem kívánt fázisképzést, és edzéssel csökkenti az anyag terhelését. |
| Fröccsöntési folyamat | A szinterezés után kialakítják a blokkok végleges alakját. Például a hengereket addig köszörülik, amíg el nem érik a kívánt átmérőt. A csiszolókerekeken kialakul a blokkok megfelelő formája, és a felület simává válik._x000D_ A blokkok nagyon kemények, és a megmunkáláshoz speciális szerszámok szükségesek. A forgácsot és a port hűtőfolyadékkal is le kell hűteni a spontán gyulladás elkerülése érdekében._x000D_ Mágnesek többféle változatban is előállíthatók:_x000D_ Neodímium mágnes lyukkal_x000D_ Gumibevonatos neodímium mágnes_x000D_ Téglalap alakú, kerek, hengeres mágnesek_x000D_ Öntapadó neodímium mágnesek_x000D_ Kis és nagy neodímium mágnesek_x000D_ |
| Bevonat | Ezt követi a bevonatolás, amely megvédi a mágnest a jövőbeli oxidációtól. A bevonat például nikkelből vagy epoxiból készülhet, és jellegzetes megjelenést kölcsönöz a mágnesnek. |
| Mágnesezés | A mágnest végül az utolsó lépésben mágnesezik. Ezen a ponton a hőkezelés miatt nem maradtak mágneses tulajdonságok. A mágnesezéshez a neodímium mágnes egy rendkívül erős és szándékosan igazított mágneses mezőnek van kitéve. |
A mágnesezés után a mágnesek használatra készek:
A neodímiummágnesek tulajdonságai
A neodímiummágnesek számos előnyös tulajdonsággal rendelkeznek:
- Nagy mágneses erő: A neodímiummágnesek rendkívül erősek.
- Kompakt méret: A más mágnesekhez képest nagy mágneses erőnek köszönhetően nagyon könnyű és kompakt kivitelben is gyárthatók.
- Miniatürizálás: Kis méretük azonos mágneses erő mellett befolyásolja, hogy mely eszközökbe lehet őket beszerelni. Ennek eredményeképpen az elektronika és más eszközök sokkal kisebb méretűek lehetnek.
- Hatékony energiaátalakítás: Használják például szélturbinákban, ahol a nagyobb mágneses erőnek és az inerciális tömeg csökkentésének köszönhetően növelik az elektromos motorok hatékonyságát, ami hozzájárul a tiszta energia előállításához.
- Tartósság: A neodímiummágnesek hosszú ideig megőrzik mágneses tulajdonságaikat.
Ugyanakkor törékenyek is, így hajlamosak a töredezésre. A szinterezés rendkívül megnehezíti a megmunkálásukat. A neodímiummágnesek ütésérzékenyek, és bevonat nélkül korrózióra hajlamosak. Használatuk során az idegen mágneses mezőkre is oda kell figyelni. Az idegen, eltérő tájolású mágneses mezők a neodímiummágnesek mágneses tulajdonságainak részleges vagy teljes elvesztését eredményezhetik.
Használati utasítás
A mágnesek beszerelésekor a következő óvintézkedések alkalmazandók:
- Nagyon törékenyek, azaz nem állnak rendelkezésre további megmunkálási lehetőségek.
- A mágnes ütésérzékeny, és óvatosan kell beszerelni.
- A mágneses sugárzás negatív hatással lehet a következőkre: elektromos eszközök, például mobiltelefonok, PC-k, órák és orvosi eszközök, például szívritmus-szabályozók.
- A maximális üzemi hőmérséklet feletti hőmérséklet esetén a mágneses erő csökkenhet.
- A mágnesek erős ütése vagy megváltoztatása csökkentheti a mágneses erőt. Az alaptesttől 0,1 ~ 0,3 mm távolságra kell tartani, hogy elkerüljük a mágneseket érő közvetlen ütéseket.
A neodímiummágnesek beszerelésére vonatkozó utasítások
- 1 – Munkadarab
- 2 – Ház
- 3 – Neodímiummágnes
Ezért gondosan meg kell tervezni, hogy milyen környezetben használják a neodímiummágnest, és mely személyek mely csoportjai dolgozhatnak a neodímiummágnes közelében.
A következő hőmérséklet-tartományok tekinthetők a különböző mágnesek referenciatartományának:
Különböző mágneses összetételek hőmérséklet-tartományai
- 1 – Nagy szilárdságú változat – Neodímiummágnes
- 2 – Neodímiummágnes
- 3 – Hőálló neodímiummágnes
- 4 – Szamarium-kobalt mágnes
- 5 – Ferritmágnes
- 6 – AlNiCo-mágnes (AlNiCo)
A neodímiummágnes karbantartása
A neodímiummágnesek karbantartása és ápolása fontos az élettartamuk maximalizálása és mágneses tulajdonságaik megőrzése érdekében. A következő intézkedések meghosszabbítják a neodímiummágnesek élettartamát:
- Ütések és mechanikai feszültség elleni védelem: Törékeny szerkezetüknek köszönhetően a neodímiummágnesek könnyen eltörhetnek. Ne tegye ki őket erős ütéseknek, és ne ejtse le őket.
- Korrózió elleni védelem: A korrózió a neodímiummágnesek teljesítményének romlását okozhatja. Ez megfelelő bevonattal megelőzhető. Emellett száraz helyen tárolandók.
- Túl magas hőmérséklet elleni védelem: A magas hőmérséklet a mágneses tulajdonságok elvesztését okozhatja. Ezért mindig be kell tartani a hőmérsékleti határértékeket. Hűvös helyen kell tárolni őket.
- Demagnetizáció: A neodímiummágnesek más erős mágneses mezők közelében demagnetizálódhatnak. Ezért ezeket a mágneseket az ilyen mágneses mezők tartományán kívül kell használni vagy tárolni.
A neodímiummágnesek használata
A neodímiummágneseket például állandó mágnest alkalmazó rotorokban (pl. léptető- és szervomotorokban) vagy lineáris motorokban használják a tengelyek pozicionálására, például CNC-alkalmazásokban. Néhány példát az alábbiakban részletesebben ismertetünk.
Neodímiummágnesek lineáris motorokban
A neodímiummágneseket például lineáris motorok forgórészeiben használják. Itt rendkívül erős mágneses mezőt hoznak létre. Ezzel szemben az állórészben az elektromos áram (tekercsek) generál mágneses mezőt. A rotor ennek hatására a két mágneses mező közötti kölcsönhatás által kiváltott vonal mentén mozog. A lineáris motor kialakításától függően az állandó mágnesek az állórészre is elhelyezhetők, és a rotor felszerelhető tekercsekkel. Ezt az elvet általában sok motorban vagy generátorban alkalmazzák. A MISUMI üzletében különböző motorok is közül választhat.
A neodímiummágnesek tengelykapcsolókban és fékekben
A mágneses mező például a forgó és álló alkatrészek közötti közvetlen mechanikai érintkezés nélkül adja át a nyomatékot. A fékek és mágneses tengelykapcsolók forgórészből és állórészből állnak. A rotor itt is fel van szerelve neodímiummágnessel. A forgórész és az állórész mágneses mezői közötti mágneses kölcsönhatás ezután különböző reakciókhoz vezet: tengelykapcsolóban a forgórész az állórészhez csatlakozik, fékben a forgórész az állórészhez nyomódik.
A MISUMI-nál a neodímiummágnesek és más mágnesek széles választékából válogathat.
