O MAGNETECH   >   Druhy magnetů   >   Neodymové magnety (FeNdB)

Neodymové magnety (FeNdB)

FeNdB

Úvod

Permanentní magnety na bázi FeNdB (někdy též neodymové magnety) se základním chemickým vzorcem Nd2Fe14B obsahují vedle hlavního prvku vzácných zemin neodym (Nd) také dysprosium (Dy), případně praseodym (Pr). Dosahují vůbec nejvyšších hodnot vnitřní magnetické energie (BH)max. Průmyslové rozšíření neodymových magnetů se datuje zhruba od roku 1982.

Vyrábějí se spékáním (sintrováním) velmi jemně rozemletých substancí, neboť jejich přímé slévání není možné – viz Technologie výroby.

Tyto magnety umožňují značnou miniaturizaci rozměrů, protože dosáhnou stejné přídržné síly při mnohem menších rozměrech, než např. feritové magnety nebo magnety Alnico.

Magnetické vlastnosti neodymových FeNdB

Jak už bylo řečeno, magnety FeNdB jsou nejsilnější dnes známé magnety v technické praxi vůbec. Vlastnosti ovlivňuje způsob výroby, zejména velikost a směr magnetického pole, působícího při lisování základního materiálu (rovnoběžně nebo kolmo). Magnetické charakteristiky jednotlivých tříd magnetů jsou uvedeny v následující tabulce.

Třída Koercivita Remanence Max. součin max. teplota použití
HcB Hcj Br [mT] (BH)max [kJ/m3] oC
[kA/m]
N35 ≥868 ≥955 1170-1210 263-287 90
N38 ≥868 ≥955 1210-1250 287-310 90
N40 ≥835 ≥955 1260-1290 318-324 90
N42 ≥835 ≥955 1290-1320 324-342 80
N45 ≥835 ≥955 1330-1370 342-366 80
N50 ≥842 ≥876 1400-1440 324-342 70
N52 ≥842 ≥876 1440-1470 394-414 70
N30H ≥810 ≥1353 1080-1120 232-239 120
N33H ≥842 ≥1353 1140-1170 247-263 120
N35H ≥868 ≥1353 1170-1210 263-279 120
N38H ≥915 ≥1353 1220-1260 287-303 120
N40H ≥915 ≥1353 1260-1290 303-318 120
N42H ≥899 ≥1353 1290-1320 318-334 120
N44H ≥923 ≥1274 1330-1360 334-350 110
N30SH ≥804 ≥1592 1080-1120 223-239 150
N33SH ≥844 ≥1592 1140-1170 247-263 150
N35SH ≥860 ≥1592 1170-1210 263-279 150
N38SH ≥860 ≥1592 1210-1250 287-302 150
N40SH ≥860 ≥1592 1260-1290 303-318 150
N42SH ≥907 ≥1512 1300-1330 318-334 140
N30UH ≥804 ≥1990 1080-1120 223-239 180
N35UH ≥836 ≥1990 1170-1210 263-278 180
N38UH ≥907 ≥1990 1220-1260 287-303 180
N30EH ≥804 ≥2388 1080-1120 223-239 200
N33EH ≥820 ≥2388 1140-1170 247-263 200
N35EH ≥860 ≥2388 1170-1210 263-279 200


S rostoucími vědeckými poznatky a technologickým pokrokem se vyrábějí stále nové třídy s vyšší hodnotou (BH)max. Teoreticky je možné dosáhnout až 485 kJ/m3, ale dosažení této hranice je otázka minimálně několika let či spíše desetiletí.

Zároveň se vyvíjejí materiály s vyšší teplotní odolností a to až do 200oC. Základním ukazatelem teplotní odolnost je parametr koercivity Hcj, na který má vliv obsah dysprosia (Dy) a také metalografický parametr velikost zrna. Čím jemnější je struktura (malá velikost zrna), tím vyšší je hodnota Hcj. Platí však také, že čím vyšší je teplotní odolnost magnetu, tím je obtížnější dosáhnout vyšších energetických tříd. Přehledně je tato závislost znázorněna na následujícím grafu:

Teplotní odolnost magnetů FeNdB

Fyzikálně-chemické vlastnosti neodymových magnetů

Hlavní fyzikální parametry neodymových magnetů shrnuje následující tabulka.

Hustota g/cm3 7.5
lbs/in3 0.27
Pevnost v tlaku MPa 1050
psi 1.5x105
Pevnost v tahu MPa 78
psi 1.1x104
Pevnost v ohybu MPa 270
psi 3.9x105
Youngův modul pružnosti MPa 160x103
psi 2.3x107
Odolnost proti vzniku trhlin KIC(N/mm3/2) 80
Elektrický odpor W·m 1.4x10-6
Tvrdost podle Vickerse Hv 600
Curieova teplota °C 310
Tepelná vodivost W/m·K 7
Měrné teplo J/(kg·K) 450
Koeficient teplotní roztažnosti
(20-100°C)
1/K Kolmo k ose -1x10-6
Rovnoběžně
s osou
7x10-6


Neodymové magnety jsou tvrdé a poměrně křehké, což je nutno mít na paměti zejména při manipulaci zmagnetovaných výrobků v blízkosti ostatních magnetů nebo feromagnetických materiálů (železa,...). Křehkost do určité míry snižují povrchové úpravy (viz dále).

Neodymové magnety jsou obecně náchylné ke korozi, proto jsou opatřovány povrchovými úpravami jako elektrochemické zinkování, niklování nebo lakování epoxy lakem nebo se zvyšuje jejich korozivzdornost speciální technologií (tzv. HAST magnety). Ta spočívá ve zpracování surovin ve vakuu, čímž se zabrání vzniku oxidačních produktů, které jsou iniciátory korozních procesů. Následující obrázek dokumentuje rozdíl mezi běžným magnetem FeNdB bez povrchové úpravy s magnetem z HAST materiálu po korozním testu PCT podle IEC 68-2-66.

Běžný neodymový magnet
Běžný neodymový magnet
HAST neodymový magnet
HAST neodymový magnet


Při tomto testu je magnet podroben působení vodních par při teplotě 130oC, tlaku 2,6 bar a 100% relativní vlhkosti po dobu 7 dnů. Kritérium pro HAST materiál je maximální úbytek hmotnosti 5 mg na 1 cm2 plochy magnetu. Pokud magnet těmto podmínkám vyhoví, je reálný předpoklad, že při běžných klimatických podmínkách odolá korozi po dobu minimálně 50 let. Pochopitelně v náročnějších podmínkách, zejména v tropických oblastech s vysokou vlhkostí vzduchu nebo v přímořských oblastech s vyšší koncentraci soli v ovzduší je odolnost proti korozi nižší a zpravidla je nutná ochrana vhodným povlakem.

Plastomagnety FeNdB

Kromě klasických sintrovaných neodymových magnetů, se vyrábějí také magnety, kde je práškový materiál FeNdB smíchám s plastovým pojidlem. Předností těchto magnetů je dosažení přesnějších rozměrových tolerancí a možnost výroby složitých tvarů včetně kompozitních sestav s jinými materiály a součástmi (např. s hřídelí rotoru elektromotoru). Nevýhodou je podstatně nižší vnitřní magnetická energie oproti sintrovaným magnetům.

Použití neodymových magnetů

Neodymový magnet má řadu využití v aplikacích, kde je potřeba vyvinout silnou magnetickou interakci (přídržnou sílu) nebo tam, kde záleží na malých rozměrech. Jsou to např. rotory a statory motorů, lineární motory, magnetické spojky a brzdy, magnetické polarizátory tekutin, magnetické separátory, systémy proti krádežím v obchodech. Dále se magnety ze vzácných zemin používají např. v těchto oblastech : automaty a roboty, automobily, hračky, kuchyňské stroje, pračky, myčky, náramkové hodinky, výpočetní technika apod.

Magnety se vyrábějí v hotových tvarech jednal lisováním do forem, jednak elektrojiskrovým obráběním lisovaných bloků, přičemž prvním způsobem lze dosáhnout vyšší magnetické vlastnosti. Tvar a rozměry magnetu lze mírně upravit broušením. Je však potřeba chlazení, aby se broušené ploch nezahřívaly a nedošlo tak ke ztrátě magnetizace (viz tabulka magnetických vlastností - max. teplota použití).

Plastem pojené magnety se vyrábějí lisováním do formy a jejich následné opracování není nutné.

KDE NÁS NAJDETE?

ABC MAGNET s.r.o.
Areál Big box, hala B10
Ve Žlíbku 1800
193 00  PRAHA 9 - Horní Počernice