Самым сильным и самым мощным, из доступных на сегодняшний день в продаже постоянных магнитов, является неодимовый магнит. Такие магниты имеют химическую формулу Nd2Fe14В, и обладают исключительной плотностью магнитной энергии достигающей 512 кДж/м3. Если раньше самарий-кобальтовые (SmCo) магниты считались наиболее мощными из доступных в продаже, то, начиная с 1986 года, их постепенно начали заменять неодимовые магниты, значительно более экономичные по стоимости производства, хотя и с более низкой температурой Кюри.
С развитием электронной промышленности, начиная с 90-х годов и до настоящего времени, неодимовые магниты получили большую популярность повсеместно, и их замечательными свойствами многие удивлены до сих пор, ведь такой магнит может поднять груз в тысячи раз превышающий вес самого магнита.
Неодимовый магнит
Все началось с того, что в 1982 году японская компания Sumitomo Special Metals, работая совместно с американской General Motors над проблемой поиска альтернативы дорогим самарий-кобальтовым (SmCo) магнитам, отыскала таки соединение неодим-железо-бор, которое и было запатентовано General Motors в 1985 году. В 1986 году была открыта компания Magnequench, специализировавшаяся на выпуске неодимовых магнитов, и продававшая сырьё для их изготовления.
Позже Magnequench стала частью Molycorp, США, а Sumitomo – частью Hitachi Corporation, Япония, и теперь Hitachi обладает более чем 600 патентами, связанными с производством неодимовых магнитов методом спекания, и лицензирует многочисленные производства по всему миру.
В конце концов, Китай вышел в лидеры по производству неодимовых магнитов, ведь эта страна контролирует огромную долю мировых редкоземельных руд.
Ежегодно в Китае производят по 50000 тонн неодимовых магнитов. Между тем, в одной тонне исходной руды содержится около 700 кг железа, а неодима — максимум 450 грамм.
Неодим
Для изготовления неодимовых магнитов применяют порошковую технологию, позволяющую получать магниты трех типов: прессованные магниты, литые магнитопласты, и спеченные магнитопласты.
Перед изготовлением магнитов выплавляют магнитный материал, для этого исходные элементы (железо, неодим, бор) сплавляют в индукционной печи, затем дробят полученный сплав, получая порошок для дальнейших этапов технологического процесса, для работы уже с порошком.
Характеристики магнитов
В зависимости от микроструктуры исходных элементов, магнитные свойства конечного продукта могут в некоторой степени различаться. Зачастую применяют непосредственно соединение Nd2Fe14В. Именно его структура и дает максимальную магнитокристаллическую, одноосную анизотропию. Но возможны и более сложные химические реакции.
Спеченные магнитопласты
Получаются путем прессования порошка неодима-железа-бора, его спекания в инертной или вакуумной среде, и последующей шлифовки на станке до получения нужной формы. Во время прессования порошка, на него действует магнитное поле нужной интенсивности и направления, которое и задает намагниченность.
Литые магнитопласты
Получаются с применением полимеров, которые смешиваются с неодим-железо-бор порошком, а потом выдавливаются в форму, и здесь есть возможность получать любые формы, однако энергия продукта ограничена значением в 5 МГсЭ.
Прессованные магнитопласты
Получаются следующим образом, исходный порошок неодим-железо-бор смешивают с полимером, затем прессуют в форму, нагревают и намагничивают. Дополнительной обработки не требуется, а энергия прессованных магнитопластов ограничена значением в 10 МГсЭ.