Magnesy neodymowe

Magnesy neodymowe (Nd-Fe-B) to magnesy trwałe (magnesy stałe) wytwarzane z połączenia neodymu (metal ziem rzadkich), żelaza i boru. Swoje znakomite właściwości magnetyczne zawdzięczają związkowi Nd2Fe14B, odkrytemu w 1984 roku w Japonii.

Magnesy neodymowe wytwarzane są metodami metalurgii proszków, a dzięki prasowaniu w polu magnetycznym lub obróbce plastycznej w podwyższonej temperaturze uzyskują strukturę anizotropową. Uzyskano dla nich rekordowo duże maksymalne gęstości energii (BH)max - około 400 kJ/m3. Posiadają także duże wartości remanencji Br, podobne jak dla magnesów alnico, jednak ich pola koercji jHc są kilkudziesięciokrotnie wyższe, co umożliwia pracę w obecności silnych pól odmagnesowujących. Z kolei w porównaniu do magnesów samarowo-kobaltowych posiadają niższy zakres temperatur pracy, a ich właściwości magnetyczne są w dużym stopniu zależne od temperatury. Podatność na rozmagnesowanie w wyniku poddania magnesu neodymowego wysokiej temperaturze zależy od konkretnego materiału magnetycznego oraz od kształtu magnesu, im wyższy tym bardziej odporny na to zjawisko.


Ze względu na zawartość neodymu o dużej skłonności do utleniania, magnesy powlekane są cienkimi warstwami antykorozyjnymi i nie należy stosować ich w wodzie.  Powłoka NiCuNi jest najlepszym zabezpieczeniem antykorozyjnym. Wykorzystuje się czasami powłokę epoksydową jeśli nie ma niebezpieczeństwa starcia tej powłoki. W niektórych sytuacjach lepiej jest zastosować powłokę Zn, która na przykład lepiej reaguje z klejami choć jest mniej estetyczna od niklu. Czasami aby zapobiec odklejeniu się magnesu wykorzystanego na przykład w silniku wysokoobrotowym, należy dobrać magnes bez powłoki antykorozyjnej. Wtedy, podczas wysokich obrotów, magnes nie oderwie się od niklu czy cynku. W praktyce takie magnesy są fosforanowane. Możliwe jest także powlekanie warstewkami srebrnymi, złotymi czy złoto-niklowymi.


Najważniejsze zalety, które posiada spiekany magnes neodymowy to: ekstremalnie duże maksymalne gęstości energii (BH)max, bardzo duże wartości koercji jHc oraz duże wartości remanencji Br. Sprzyja to stosowaniu tych magnesów tam, gdzie wymagana jest duża miniaturyzacja.

Spiekane magnesy neodymowe charakteryzuje także duża powtarzalność wymiarowa umożliwiająca zachowanie niskich tolerancji wymiarowych (typowo są to +0,1/-0,1 mm), dobra tolerancja wszystkich parametrów magnetycznych, niestety mała wytrzymałość mechaniczna, duża kruchość (dotyczy również ferrytowych i SmCo, jedynie alnico są bardzo odporne mechanicznie ponieważ są wytwarzane jako odlew). 

 

Spiekane magnesy neodymowe produkuje się w kształtach stosunkowo prostych; są to walce, pierścienie, prostopadłościany z otworami lub bez, czasami przy otworze wykonuje się fazkę pod łeb śruby, ewentualnie w silnikach stosuje się tzw magnesy segmentowe (łukowe), będące wycinkiem pierścienia. Przykłady trudniejszych do wykonania kształtów znajdziecie Państwo w galerii na samym dole strony. Natomiast bardziej skomplikowane kształty można uzyskać posiłkując się materiałami magnetycznymi należącymi do grupy magnesów neodymowych wiązanych. Gęstość energii magnetycznej dla poszczególnych tworzyw z tej grupy rozciąga się od zaledwie 30 do tylko 100 kJ/m3. Polskie określenie "wiązane" wzięło się stad, że proszek magnetyczny jest wiązany, spajany żywicą lub tworzywem sztucznym. Istotne jest to, że magnesy neodymowe wiązane są izotropowe. W praktyce oznacza to, że są słabsze od spiekanych magnesów neodymowych (które są anizotropowe), ale za to można je magnesować w zasadzie w dowolnych kierunkach,  w praktyce  głównie wielobiegunowo, co jest przydatne np. przy sprzęgłach magnetycznych lub przy konieczności zliczania obrotów jakiegoś elementu chociażby przy pomocy hallotronu. Tak więc nie tylko możliwość wykonywania skomplikowanych kształtów jest zaletą tych magnesów. Z reguły są one epoksydowane. Wiązane magnesy neodymowe oferujemy tylko na indywidualne zamówienia,

 

Poniżej skupiamy się na prezentacji istotnych informacji dotyczących spiekanych magnesów neodymowych. Materiałowe parametry prezentujemy domyślnie w układzie jednostek SI ale poniżej tego układu, po kliknięciu można zobaczyć jak to wygląda po przeliczeniu na układ CGS.

układ SI
 
Symbol materiału Remanencja Br [T] Koercja HcB [kA/m] Koercja HcJ [kA/m] Gęstość energii (BH)max [kJ/m3] Max. temp. pracy materiału magnetycznego* [°C]
N27 1,02 - 1,10 min. 763 min. 955 199 - 223 ≤ 80
N30 1,08 - 1,15 min. 796 min. 955 223 - 247 ≤ 80
N33 1,13 - 1,17 min. 835 min. 955 223 - 247 ≤ 80
N35 1,17 - 1,21 min. 859 min. 955 263 - 287 ≤ 80
N38 1,21 - 1,25 min. 899 min. 955 287 - 310 ≤ 80
N40 1,25 - 1,28 min. 923 min. 955 302 - 326 ≤ 80
N42 1,28 - 1,32 min. 923 min. 955 318 - 342 ≤ 80
N45 1,32 - 1,38 min. 875 min. 955 342 - 366 ≤ 80
N48 1,37 - 1,42 min. 835 min. 875 366 - 390 ≤ 80
N50 1,40 - 1,45 min. 835 min. 875 366 - 390 ≤ 80
N52 1,43 - 1,48 min. 835 min. 875 380 - 412 ≤ 80
N27M 1,02 - 1,10 min. 764 min. 1114 199 - 223 ≤ 100
N30M 1,08 - 1,15 min. 796 min. 1114 223 - 247 ≤ 100
N33M 1,13 - 1,17 min. 835 min. 1114 247 - 263 ≤ 100
N35M 1,17 - 1,21 min. 867 min. 1114 263 - 287 ≤ 100
N38M 1,21 - 1,25 min. 899 min. 1114 287 - 310 ≤ 100
N40M 1,25 - 1,28 min. 923 min. 1114 302 - 326 ≤ 100
N42M 1,28 - 1,32 min. 955 min. 1114 318 - 342 ≤ 100
N45M 1,32 - 1,38 min. 955 min. 1114 334 - 366 ≤ 100
N48M 1,37 - 1,42 min. 1018 min. 1114 358 - 390 ≤ 100
N50M 1,40 - 1,45 min. 1042 min. 1114 374 - 406 ≤ 100
N27H 1,02 - 1,10 min. 764 min. 1353 199 - 223 ≤ 120
N30H 1,08 - 1,13 min. 812 min. 1353 220 - 247 ≤ 120
N33H 1,13 - 1,17 min. 835 min. 1353 247 - 263 ≤ 120
N35H 1,17 - 1,21 min. 867 min. 1353 263 - 287 ≤ 120
N38H 1,21 - 1,25 min. 899 min. 1353 287 - 310 ≤ 120
N40H 1,25 - 1,28 min. 923 min. 1353 302 - 326 ≤ 120
N42H 1,28 - 1,32 min. 955 min. 1353 318 - 342 ≤ 120
N44H 1,30 - 1,37 min. 963 min. 1353 342 - 374 ≤ 120
N46H 1,32 - 1,38 min. 979 min. 1353 342 - 374 ≤ 120
N48H 1,37 - 1,43 min. 995 min. 1353 366 - 390 ≤ 120
N27SH 1,02 - 1,10 min. 764 min. 1591 199 - 223 ≤ 150
N30SH 1,08 - 1,15 min. 796 min. 1591 223 - 247 ≤ 150
N33SH 1,13 - 1,17 min. 843 min. 1591 247 - 271 ≤ 150
N35SH 1,17 - 1,21 min. 875 min. 1591 263 - 287 ≤ 150
N38SH 1,21 - 1,25 min. 907 min. 1591 287 - 310 ≤ 150
N40SH 1,25 - 1,28 min. 939 min. 1591 302 - 326 ≤ 150
N42SH 1,29 - 1,37 min. 955 min. 1591 326 - 358 ≤ 150
N45SH 1,33 - 1,35 min. 971 min. 1591 345 - 360 ≤ 150
N28UH 1,02 - 1,08 min. 764 min. 1989 207 - 231 ≤ 180
N30UH 1,08 - 1,13 min. 812 min. 1989 223 - 247 ≤ 180
N33UH 1,13 - 1,19 min. 851 min. 1989 247 - 263 ≤ 180
N35UH 1,17 - 1,21 min. 875 min. 1989 263 - 295 ≤ 180
N38UH 1,21 - 1,29 min. 923 min. 1989 287 - 318 ≤ 180
N40UH 1,25 - 1,32 min. 835 min. 1989 289 - 334 ≤ 180
N28EH 1,04 - 1,09 min. 780 min. 2387 207 - 231 ≤ 200
N30EH 1,09 - 1,13 min. 812 min. 2387 223 - 255 ≤ 200
N33EH 1,14 - 1,22 min. 851 min. 2387 247 - 279 ≤ 200
N35EH 1,17 - 1,22 min. 835 min. 2387 263 - 295 ≤ 200

* Maksymalna temperatura pracy magnesu jest niższa od maksymalnej temperatury pracy podanej dla materiału magnetycznego. Realna maksymalna temperatura pracy dla danego magnesu zależy od materiału magnetycznego, od kształtu magnesu, i od obwodu magnetycznego, w którym został zastosowany magnes. Niskie, płaskie magnesy będą miały niższą maksymalną temperaturę pracy. Wysokie magnesy lub magnesy umieszczone w obwodzie magnetycznym zamkniętym, lub prawie zamkniętym, będą miały wyższą maksymalną temperaturę pracy, ale nieprzekraczającą maksymalnej temperatury pracy podanej dla materiału magnetycznego. Należy samodzielnie sprawdzić próbkę magnesu w konkretnych warunkach.

układ CGS