Неодимовий магніт — постійний магніт, виготовлений зі сплаву неодиму, заліза та бору із формуванням тетрагональної кристалічної структури Nd2Fe14B. Неодимові магніти є найбільш широко використовуваним типом рідкісноземельних магнітів.

Неодимові магніти є найсильнішим типом комерційно доступних постійних магнітів. Вони замінили інші типи у багатьох сферах застосування в сучасних продуктах, які вимагають сильних постійних магнітів, таких як електродвигуни в акумуляторних інструментах, жорсткі диски та магнітні кріплення. Магніти NdFeB можна класифікувати як спечені або скріплені залежно від використовуваного виробничого процесу.

Розроблені незалежно один від одного в 1984 році компанією General Motors і в 1970-х роках компанією Sumitomo Special Metals.

Властивості

Магнітні властивості Неодим у чистому вигляді має магнітні властивості, зокрема, антиферомагнітні, лише при дуже низьких температурах, нижче 19 К (−254,2 °C). Натомість деякі сплави неодиму з перехідними металами, такими як залізо, є феромагнітними, з температурою Кюрі значно вищою за кімнатну. Вони й використовуються для виготовлення неодимових магнітів.

Потужність неодимових магнітів є результатом декількох факторів. Найважливішим є те, що тетрагональна кристалічна структура Nd2Fe14B має винятково високу одноосьову магнітокристалічну анізотропію (HA ≈ 7 Тл). Це означає, що кристал матеріалу переважно намагнічується вздовж певної кристалічної осі, але його дуже важко намагнітити в інших напрямках. Як і інші магніти, сплав неодимового магніту складається з мікрокристалічних зерен, які під час виготовлення вирівнюються в потужному магнітному полі, тому всі їхні магнітні осі вказують в одному напрямку. Опір кристалічної ґратки повороту напрямку намагніченості надає сплаву дуже високу коерцитивну силу, тобто опір розмагнічуванню.

Атом неодиму може мати великий магнітний дипольний момент, оскільки він має 4 неспарених електрони в своїй електронній структурі на відміну від (в середньому) 3 у заліза.

Відносно низький вміст рідкісноземельних елементів (12% за об’ємом, 26,7% за масою) і відносна поширеність неодиму та заліза порівняно з самарієм і кобальтом роблять неодимові магніти дешевшими за інший важливий тип рідкісноземельних магнітів — самарій-кобальтові.

Корозія

Спечений Nd2Fe14B має тенденцію бути вразливим до корозії, особливо вздовж меж зерен спеченого магніту. Цей тип корозії може спричинити серйозне пошкодження, у тому числі подрібнення магніту на порошок із дрібних магнітних частинок або відкол поверхневого шару.

Цю вразливість усувають у багатьох комерційних продуктах шляхом додавання захисного покриття для запобігання впливу атмосфери. Покриття нікелем, нікелево-мідним сплавом чи цинком є ​​стандартними методами, хоча також використовуються покриття іншими металами або полімерні та лакові захисні покриття .

Температурна чутливість Неодим має негативний коефіцієнт, тобто коерцитивна сила разом із густиною магнітної енергії (BHmax) зменшується зі збільшенням температури. Магніти на основі неодиму, заліза і бору мають високу коерцитивну силу при кімнатній температурі, але коли температура піднімається вище 100 °C, коерцитивна сила різко зменшується до температури Кюрі (близько 320 °C). Це падіння коерцитивної сили обмежує ефективність магніту в умовах високої температури, наприклад у вітряних турбінах і двигунах гібридних автомобілів. Щоб подолати падіння ефективності через зміни температури, додають диспрозій (Dy) або тербій (Tb), але це робить магніти дорожчими у виробництві.

Використання Неодимові магніти використовуються у виробництві жорстких дисків для комп'ютерів. Зазвичай такі магніти мають форму дуги. Компанії, які будують генератори з магнітним збудженням, переважно використовують саме їх, оскільки потужність генератора безпосередньо залежить від сили використовуваного магніту.

Неодимові магніти в формі невеликого куба використовуються в DVD-приводах комп'ютерів. Дуже часто застосовуються у виготовленні динаміків навушників, радіо, мобільних телефонів, смартфонів, планшетів, колонок тощо для більшої гучності динаміка. Виробники масляних фільтрів застосовують неодимові магніти для вилучення металевої стружки з нафтопродуктів. Пристрої металодетекторів також містять такі магніти.

В медицині неодимові магніти використовуються в апаратах для магнітно-резонансної томографії.

Стійкість Неодимові магніти втрачають не більше 1-2 % своєї намагніченості за 10 років. Проте їх можна легко розмагнітити, нагрівши до температури +70 °C і більше.

Небезпека Значні сили, з якими діють рідкісноземельні магніти, створють небезпеку, що не проявляється з іншими типами магнітів. Неодимові магніти розміром більше кількох кубічних сантиметрів достатньо сильні, щоб завдати травм частинам тіла, якщо ті потраплять між двома магнітами, або магнітом і поверхнею чорного металу, подекуди навіть спричинивши переломи кісток.

Наближені один до одного магніти можуть вдаритися із достатньою силою, щоб розколотись та розбитись, а стружка чи осколки можуть спричинити різні травми, зокрема травми очей. Були випадки, коли у маленьких дітей, які проковтнули кілька магнітів, відділи травного тракту були затиснуті між двома магнітами, що призвело до травм або смерті. Крім того, може бути серйозним ризиком для здоров’я робота з машинами, у яких або біля яких застосовуються магніти.

Див. також Магніт Магнітні матеріали Неодимові магніти, їхні характеристики, використання та мінуси Примітки

Література Спеддинг Ф. Х., Даан А. Х. Редкоземельные металлы. // Пер. с англ. — М.: Металлургия, 1965. — 610 с.