Неодимовые магниты

Свойства неодимовых магнитов

История неодимовых магнитов насчитывает почти 40 лет. В 1980-е годы его одновременно изобрели китайские, американские и японские ученые. Неодим (Nd) – член редкоземельной группы элементов в периодической таблице.


А неодимовый магнит (Nd-Fe-B)уникальное химическое соединение, которое получается путем запекания в специальной печи порошка смеси неодима (Nd), железа (Fe) и незначительного количества бора (B). Порошок спекают в сплав, а затем намагничивают и наносят антикоррозийное покрытие. Выпускают неодимовые магниты без покрытия, но так как материал содержит железо, то во влажной среде он ржавеет и теряет свои свойства.


Неодимовый магнит популярен в военной и ядерной, в химической и металлургической, в деревообрабатывающей и пищевой промышленности, в стройиндустрии и нефтегазовом комплексе, в медицине и микробиологии, в радиоэлектронике и наружной рекламе, все чаще используется в быту. Мы практически постоянно сталкиваемся с ними в том или ином виде.


Неодимовые магниты применяются все больше, потому что они мощнее и компактнее традиционных ферритовых.


Неодимовые магниты производят разных форм и размеров, а изготовляют по заданным стандартам. При производстве рассчитываются не только размеры и форма, но и сила сцепления, а также ряд других параметров.


Марки сплавов – разные, каждая имеет свою силу сцепления. Чем выше порядковый номер марки магнита, тем выше его магнитные характеристики (выше сила сцепления). Если магнит используется в быту, то марка сплава роли играть не будет, важнее размер.


Чтобы выбрать изделие, нужно знать основные свойства неодимовых магнитов.


  • Высокие магнитные свойства: один из сильнейших магнитов, сила притяжения неодимового магнита во много раз больше его ферритового аналога.
  • Прекрасное соотношение «сила / стоимость». Цена на неодимовые магниты ниже, чем на аналоги.
  • Любые размеры и формы, несколько полюсов на поверхности.
  • Широкий температурный диапазон. Низкая температура не влияет на работу магнита, а верхний уровень температуры зависит от марки магнита.
  • Увеличенный срок эксплуатации – более 100 лет.
  • Стойкость к размагничиванию. Многолетняя эксплуатация фактически не влияет на магнитные свойства: изделие теряет намагниченность, но не более 0,1-2% каждые 10 лет. Т.е. их срок годности практически не ограничен, особенно если сравнивать с ферритовыми магнитами, которые через 10 лет службы становятся как кусок железа.
  • Небольшой магнит поднимает грузы весом от 400 до 1000 кг.
  • Максимальная коэрцитивная сила (Hc), т.е. большая способность противодействовать размагничиванию, что важно, если магнит используется вблизи мощных электроузлов.


У неодимовых магнитов имеются недостатки, но очень легко устраняемые. Например, неодимовые магниты непригодны для применения в условиях высоких температур: они размагничиваются при нагревании до определенной плюсовой температуры, которая у каждой марки магнита своя. Поэтому если правило подобрать магнит к условиям, в которых он будет использоваться, то срок «годности» такого изделия – около 100 лет.


В составе сплава есть железо, поэтому неодимовый магнит может ржаветь, а коррозия уменьшает его магнитную силу. Способ защитить изделие от ржавчины – прост: на стадии производства покрыть защитным слоем, которые исправит еще один «недостаток» - хрупкость.


Из всех существующих в данное время магнитов неодимовые имеют самую большую магнитную способность. Но при выборе магнита нужно представлять нагрузку, которая будет у изделия. В продаже есть магниты самых разных форм: кольца, прямоугольники, диски одно- и двухсторонние, с отверстиями и без сквозных отверстий, с винтами, крючками, пруты и т.д.


Сила сцепления зависит от нескольких факторов:


  • Величина площади рабочей поверхности, чем больше площадь соприкосновения, тем мощнее сцепление.
  • Угол соприкосновения. Магнит нужно фиксировать так, чтобы использовать его способность сцепления по максимуму.
  • Величина магнитной индукции объекта, на который воздействует сила сцепления магнита.
  • Влажность атмосферы.
  • Температура. У каждого магнита своя рабочая температура. Неодимы с маркировкой с буквой N сохраняют свои свойства при температуре +80°С. Если температура выше, то магнит теряет свою силу, нужно использовать изделия с другой рабочей температурой (и соответствующей маркировкой). В зависимости от марки продукта предел нагрева варьируется от +80° до +250°С.
  • Качество поверхности. На поверхности магнита не должно быть следов коррозии. Мощность сцепления уменьшается, если поверхность шероховатая и с выемками. Если удары или падение приводят к откалыванию частицы магнита, то это приводит к снижению качества сцепления.
  • Состав взаимодействующих материалов. Чем больше примесей в материалах, тем меньше мощность сцепления. Лучше всего неодимовый магнит сцепляется с чистым железом.


Важный критерий магнитов «усилие на отрыв», т.е. какую силу нужно применить, чтобы оторвать магнит от поверхности. Идеальные (теоретические условия) оторвать магнит от идеально ровного стального листа, прилагая силу перпендикулярно листу. Чем выше цифровое обозначение, тем выше усилие на отрыв магнита.


Сила на отрыв зависит от физических характеристик самого магнита, от его размера и веса. Магнит 40х5 мм труднее оторвать от стального листа, чем 25х20 мм. Чем больше площадь соприкосновения, тем труднее оторвать. А магнит размером с монету 5 рублей (25х5 мм) выдерживает вес почти 9 кг.


Классы неодимовых магнитов


Неодимовые магниты отличаются друг от друга физическими характеристиками, а не только материалом защитного покрытия (никель и другие), формой (куб, квадрат, прямоугольник, шар и т.д.) и размером.


Неодимовые магниты делятся на классы, которые маркируются определенными буквами и цифрами:


·         N35-N52

·         33M-48M

·         30H-45H

·         30SH-42SH

·         30UH-35UH

·         28EH-35EH


Зная особенности международной классификации, можно по классу неодимового магнита узнать об его основных свойствах.


Буква (N и другие) – это марка сплава. Цифра означает класс, т.е. максимальную магнитную силу в магаГаусс-Эстердах (1 мегаГаусс-Эрстед ≈ 0,8 кгс, магниты для холодильника выдают около 50 Гаусс). Наиболее популярны классы N38 и N45.


Буква (марка) – допустимый температурный диапазон. Рабочая температура – это главное отличие магнитов. Если превысить максимальную температуру, то магнит теряет магнитные свойства.


  • Магниты марки N (Normal) – до +80°C, т.е. может использоваться при нормальных температурах.
  • M (Medium) – до +100°C, применяется при повышенных температурах.
  • H (High) – до +120°C.
  • SH (Super High) – при +150°C теряет свои свойства и разрушается.
  • UH (Ultra High) – сохраняет свои свойства при +180°C.
  • EH (Extra High) – магниты используются в местах с температурой до +200°C.


На магнитные свойства большинства неодимовых магнитов не влияют отрицательные температуры.


Неодимовые магниты благодаря своим уникальным свойствам решают не только сложные производственные задачи, но и бытовые проблемы. Сфера применения неодимовых магнитов ограничена только фантазией человека.


Преимущества и недостатки неодимовых магнитов


Неодимовые магниты обладают рядом достоинств, если их сравнивать с ферритовыми: малый размер, высокая мощность, устойчивость к ударам, долгий срок службы.


Есть и недостатки: небольшой по размерам магнит ощутимо весит, а если изделие выполнено из сверхмощного сплава, то стоит дорого.


Запрещено разрушать защитную пленку. Если вам нужно отверстие в магните, то приобретите готовый нужной формы, а не самостоятельно сверлите или распиливайте.