Was sind NdFeB-Magnete?
Je nach Produktionsprozess,Neodym-Magnetenkann aufgeteilt werden inGesintertes NeodymUndGebondetes Neodym.Verbundenes Neodym hat Magnetismus in alle Richtungen und ist korrosionsbeständig;Gesintertes Neodym ist anfällig für Korrosion und erfordertBeschichtungauf seiner Oberfläche, im Allgemeinen einschließlich Verzinkung, Vernickelung, umweltfreundliche Verzinkung, umweltfreundliche Vernickelung, Nickel-Kupfer-Nickel-Beschichtung, umweltfreundliche Nickel-Kupfer-Nickel-Beschichtung usw.
Klassifizierung von Neodym-Magneten
Abhängig von der verwendeten Herstellungsmethode können Neodym-Magnetmaterialien in unterteilt werdenGesintertes NeodymUndGebondetes Neodym.Verbundenes Neodym hat Magnetismus in alle Richtungen und ist korrosionsbeständig;Gesintertes Neodym ist anfällig für Korrosion und erfordertBeschichtungauf seiner Oberfläche, im Allgemeinen einschließlich Verzinkung, Vernickelung, umweltfreundliche Verzinkung, umweltfreundliche Vernickelung, Nickel-Kupfer-Nickel-Beschichtung, umweltfreundliche Nickel-Kupfer-Nickel-Beschichtung usw. In vielen FällenAnwendungenIn modernen Gütern, die leistungsstarke Permanentmagnete benötigen, wie etwa Elektromotoren in kabellosen Werkzeugen, Festplattenlaufwerken und magnetischen Befestigungselementen, haben sie andere Arten von Magneten ersetzt.
Die häufigste Art von Seltenerdmagneten ist einNeodym-Magnet, allgemein als a bezeichnetNdFeB, NIB oder Neo-Magnet.Neodym, Eisen und Bor wurden kombiniert, um die tetragonale Kristallstruktur Nd2Fe14B des Permanentmagneten zu erzeugen.Neodym-Magnete sind die stärkste Art von Permanentmagneten, die derzeit auf dem Markt erhältlich ist.Sie wurden 1984 von General Motors und Sumitomo Special Metals getrennt entwickelt.
Neodym-Magnetist ein relativ hartes, sprödes Material mit geringer Dichte, aber guten mechanischen Eigenschaften, und seine Produktionskosten sind niedriger als bei anderen Seltenerd-Permanentmagnetmaterialien.Basierend auf dem horizontalen Marktanteilsvergleich mit Seltenerd-Permanentmagnetmaterialien der dritten Generation haben Neodym-Magnete derzeit den höchsten Marktanteil und die höchste Jahresproduktion, nur niedriger als billigerFerritmagnete.
Gesinterte NdFeB-Magnetehaben die höchsten magnetischen Eigenschaften und werden in einer Reihe von Bereichen eingesetzt, darunter Türschlösser, Motoren, Generatoren und schwere Industriekomponenten.
Verbundene komprimierte Magnetesind stärker als spritzgegossene Magnete.
NdFeB-Magnet aus Injektionskunststoffist ein Verbundwerkstoff der neuen Generation aus permanentmagnetischem Pulver und Kunststoff mit außergewöhnlichen magnetischen und plastischen Eigenschaften sowie hoher Genauigkeit und Belastbarkeit.
Gesinterte Neodym-Magnete
Gesinterter Neodym-Magnetist ein zeitgemäßer starker Magnet, der nicht nur hervorragende Eigenschaften wie hohe Remanenz, hohe Koerzitivfeldstärke, hohes magnetisches Energieprodukt und ein leistungsstarkes Preisverhältnis aufweist, sondern sich auch leicht in verschiedene Formen und Größen verarbeiten lässt, besonders geeignet für Hochleistungs- und Hochleistungsmagnete hohe Magnetfelder sowie verschiedene miniaturisierte und leichte Ersatzprodukte.
Gesinterte Neodym-Magnete werden hauptsächlich in Automobilen (elektrischer Antrieb, elektrische Servolenkung, Sensoren usw.), in der Windenergieerzeugung, in der Informationsindustrie (Festplattenlaufwerke, optische Laufwerke), in der Unterhaltungselektronik (Mobiltelefone, Digitalkameras) und im Haushalt eingesetzt Haushaltsgeräte (Klimaanlagen mit variabler Frequenz, Kühlschränke und Waschmaschinen), Aufzugslinearmotoren, Kernspintomographiegeräte usw. In der intelligenten Fertigung intelligentes Fahren, dargestellt durch RoboterAnwendungenin Bereichen wie intelligenten Diensten sind auf dem Vormarsch.
Verbundene Neodym-Magnete
Verbund-Neodym-Magnet ist eine Art zusammengesetztes Permanentmagnetmaterial, das durch die Kombination von schnell abgeschrecktem nanokristallinem Neodym-Eisen-Bor-Magnetpulver mit einem Hochpolymer (wie duroplastischem Epoxidharz, thermoplastischen technischen Kunststoffen usw.) als Bindemittel hergestellt wirdVerbundene komprimierte Neodym-MagneteUndVerbundene Neodym-Injektionsmagnete.Es verfügt über eine extrem hohe Maßgenauigkeit, gute magnetische Gleichmäßigkeit und Konsistenz und kann in komplexe Formen gebracht werden, die mit gesinterten Neodym-Magneten nur schwer zu erreichen sind, und lässt sich zur Formung leicht mit anderen Metall- oder Kunststoffkomponenten integrieren.Verbundmagnete aus Neodym verfügen außerdem über verschiedene Magnetisierungsmethoden, einen geringen Wirbelstromverlust und eine hohe Korrosionsbeständigkeit.
Geklebte Neodym-Magnete werden hauptsächlich in der Informationstechnologieindustrie verwendet, beispielsweise in Computer-Festplatten und Spindelmotoren für optische Laufwerke, Drucker-/Kopierermotoren und Magnetwalzen sowie als Antriebs- und Steuerungskomponenten für energiesparende Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik mit variabler Frequenz.Ihre Anwendung in Mikro- und Spezialmotoren und Sensoren von Fahrzeugen mit neuer Energie entwickelt sich allmählich zu einem aufstrebenden Mainstream-Markt.
Erklärung der Stärke
Neodym ist ein antiferromagnetisches Metall, das in reiner Form magnetische Eigenschaften aufweist, jedoch nur bei Temperaturen unter 19 K (254,2 °C; 425,5 °F).Zur Herstellung von Neodym-Magneten werden Neodym-Verbindungen mit ferromagnetischen Übergangsmetallen wie Eisen verwendet, deren Curie-Temperatur weit über der Raumtemperatur liegt.
Die Stärke von Neodym-Magneten ist eine Kombination verschiedener Faktoren.Am bedeutsamsten ist die extrem hohe einachsige magnetokristalline Anisotropie der tetragonalen Nd2Fe14B-Kristallstruktur (HA 7 T – magnetische Feldstärke H in Einheiten von A/m gegenüber dem magnetischen Moment in Am2).Dies weist darauf hin, dass ein Kristall der Substanz vorzugsweise entlang einer bestimmten Kristallachse magnetisiert, es jedoch äußerst schwierig findet, in andere Richtungen zu magnetisieren.Die Neodym-Magnetlegierung besteht wie andere Magnete aus mikrokristallinen Körnern, die während der Herstellung in einem starken Magnetfeld so ausgerichtet werden, dass ihre magnetischen Achsen alle in die gleiche Richtung zeigen.Aufgrund des Widerstands des Kristallgitters gegen eine Änderung seiner Magnetismusrichtung weist die Verbindung eine extrem hohe Koerzitivfeldstärke bzw. einen Widerstand gegen Entmagnetisierung auf.
Da es in seiner Elektronenstruktur vier ungepaarte Elektronen enthält, im Vergleich zu (durchschnittlich) drei in Eisen, kann das Neodymatom ein erhebliches magnetisches Dipolmoment aufweisen.Die ungepaarten Elektronen in einem Magneten, die so ausgerichtet sind, dass ihre Spins in die gleiche Richtung zeigen, erzeugen das Magnetfeld.Dies führt zu einer starken Sättigungsmagnetisierung für die Nd2Fe14B-Kombination (Js 1,6 T oder 16 kG) und einer typischen Restmagnetisierung von 1,3 Tesla.Dadurch hat diese magnetische Phase die Fähigkeit, erhebliche Mengen magnetischer Energie zu speichern (BHmax 512 kJ/m3 oder 64 MGOe), da die höchste Energiedichte proportional zu Js2 ist.
Dieser magnetische Energiewert ist etwa 18-mal volumenmäßig und 12-mal massemäßig größer als bei „normalen“ Energien.Ferritmagnete. Samarium-Kobalt (SmCo), der erste kommerziell erhältliche Seltenerdmagnet, weist ein geringeres Maß dieser magnetischen Energieeigenschaft auf als NdFeB-Legierungen.Die magnetischen Eigenschaften von Neodym-Magneten werden stark von der Mikrostruktur, dem Herstellungsprozess und der Zusammensetzung der Legierung beeinflusst.
Eisenatome und eine Neodym-Bor-Kombination finden sich in abwechselnden Schichten innerhalb der Nd2Fe14B-Kristallstruktur.Die diamagnetischen Boratome fördern den Zusammenhalt durch starke kovalente Bindungen, tragen aber nicht direkt zum Magnetismus bei.Neodym-Magnete sind aufgrund der vergleichsweise geringen Konzentration seltener Erden (12 Vol.-%, 26,7 Masse-%) sowie der relativen Verfügbarkeit von Neodym und Eisen im Vergleich zu Samarium und Kobalt kostengünstiger als Samarium-Kobalt-Magnete.
Eigenschaften
Noten:
Zur Klassifizierung wird das maximale Energieprodukt von Neodym-Magneten verwendet, das der magnetischen Flussproduktion pro Volumeneinheit entspricht.Stärkere Magnete werden durch höhere Werte angezeigt.Für gesinterte NdFeB-Magnete gibt es eine allgemein anerkannte weltweite Kategorisierung.Ihre Werte liegen zwischen 28 und 52. Neodym- oder gesinterte NdFeB-Magnete werden durch den Anfangsbuchstaben N vor den Werten gekennzeichnet.Den Werten folgen Buchstaben, die die intrinsische Koerzitivfeldstärke und die maximalen Betriebstemperaturen angeben, die positiv mit der Curie-Temperatur korrelieren und vom Standardwert (bis zu 80 °C oder 176 °F) bis TH (230 °C oder 446 °F) reichen. .
Sorten gesinterter NdFeB-Magnete:
N30-N56, N30M-N52M, N30H-N52H, N30SH-N52SH, N28UH-N45UH, N28EH-N42EH, N30AH-N38AH
Zu den wichtigen Eigenschaften, die zur Kontrastierung von Permanentmagneten verwendet werden, gehören:
Remanenz(Br),welches die Stärke des Magnetfeldes quantifiziert.
Koerzitivkraft(Hci),Entmagnetisierungswiderstand des Materials.
Maximales Energieprodukt(BHmax),der größte Wert der magnetischen Flussdichte (B) mal
magnetische Feldstärke, die die Dichte der magnetischen Energie (H) misst.
Curie-Temperatur (TC), der Punkt, an dem eine Substanz aufhört, magnetisch zu sein.
Neodym-Magnete übertreffen andere Magnettypen hinsichtlich Remanenz, Koerzitivfeldstärke und Energieprodukt, weisen jedoch häufig niedrigere Curie-Temperaturen auf.Terbium und Dysprosium sind zwei spezielle Neodym-Magnetlegierungen, die mit höheren Curie-Temperaturen und höherer Temperaturtoleranz hergestellt wurden.Die magnetische Leistung von Neodym-Magneten wird in der folgenden Tabelle mit der anderer Permanentmagnettypen verglichen.
| Magnet | Br(T) | Hcj(kA/m) | BHmaxkJ/m3 | TC | |
| (℃) | (℉) | ||||
| Nd2Fe14B, gesintert | 1,0-1,4 | 750-2000 | 200-440 | 310-400 | 590-752 |
| Nd2Fe14B, gebunden | 0,6-0,7 | 600-1200 | 60-100 | 310-400 | 590-752 |
| SmCo5, gesintert | 0,8-1,1 | 600-2000 | 120-200 | 720 | 1328 |
| Sm(Co, Fe, Cu, Zr)7 gesintert | 0,9-1,15 | 450-1300 | 150-240 | 800 | 1472 |
| AlNiCi, gesintert | 0,6-1,4 | 275 | 10-88 | 700-860 | 1292-1580 |
| Sr-Ferrit, gesintert | 0,2-0,78 | 100-300 | 10-40 | 450 | 842 |
Korrosionsprobleme
Die Korngrenzen eines gesinterten Magneten sind bei gesintertem Nd2Fe14B besonders anfällig für Korrosion.Diese Art von Korrosion kann zu erheblichen Schäden führen, beispielsweise zum Abplatzen einer Oberflächenschicht oder zum Zerfallen eines Magneten in ein Pulver aus winzigen Magnetpartikeln.
Viele Handelsgüter begegnen diesem Risiko, indem sie eine Schutzhülle einschließen, um die Belastung durch die Umwelt zu verhindern.Die gebräuchlichsten Beschichtungen sind Nickel, Nickel-Kupfer-Nickel und Zink, es können aber auch andere Metalle sowie Polymere und Schutzlacke verwendet werdenBeschichtungen.
Temperatureffekte
Neodym hat einen negativen Koeffizienten, was bedeutet, dass bei steigender Temperatur sowohl die Koerzitivfeldstärke als auch die maximale magnetische Energiedichte (BHmax) sinken.Bei Umgebungstemperatur haben Neodym-Eisen-Bor-Magnete eine hohe Koerzitivfeldstärke;Wenn die Temperatur jedoch über 100 °C (212 °F) steigt, sinkt die Koerzitivfeldstärke schnell, bis sie die Curie-Temperatur erreicht, die bei etwa 320 °C oder 608 °F liegt.Diese Verringerung der Koerzitivfeldstärke schränkt die Wirksamkeit des Magneten in Hochtemperaturanwendungen wie Windkraftanlagen, Hybridmotoren usw. ein. Um zu verhindern, dass die Leistung aufgrund von Temperaturschwankungen sinkt, werden Terbium (Tb) oder Dysprosium (Dy) hinzugefügt, was die Kosten erhöht Magnet.
Anwendungen
Denn seine höhere Festigkeit ermöglicht den Einsatz kleinerer, leichterer Magnete für eine gegebene ZeitAnwendungNeodym-Magnete haben Alnico- und Ferrit-Magnete in vielen der unzähligen Anwendungen der modernen Technologie ersetzt, in denen starke Permanentmagnete erforderlich sind.Hier einige Beispiele:
Kopfaktuatoren für Computerfestplatten
Mechanische Zündschalter für E-Zigaretten
Schlösser für Türen
Mobiltelefonlautsprecher und Autofokus-Aktuatoren
Elektrische Servolenkung
Akku-Werkzeuge
Servomotor& Synchronmotoren
Motoren für Hebezeuge und Kompressoren
Spindel- und Schrittmotoren
Antriebsmotoren für Hybrid- und Elektroautos
Elektrische Generatoren für Windkraftanlagen (mit Permanentmagneterregung)
Entkoppler für Mediengehäuse im Einzelhandel
Leistungsstarke Neodym-Magnete werden in der Prozessindustrie eingesetzt, um Fremdkörper einzufangen und Produkte und Prozesse zu schützen.
Die erhöhte Stärke von Neodym-Magneten hat zu neuen Anwendungen wie magnetischen Schmuckverschlüssen, magnetischen Baukästen für Kinder (und anderen Neodym-Magneten) geführtMagnetspielzeug) und als Teil des Verschlussmechanismus aktueller Sportfallschirmausrüstung.Sie sind das Hauptmetall in den einst beliebten Magneten für Schreibtischspielzeuge, die als „Buckyballs“ und „Buckycubes“ bekannt sind. Einige Geschäfte in den Vereinigten Staaten haben sich jedoch aus Sicherheitsgründen dagegen entschieden, sie nicht zu verkaufen, und in Kanada sind sie verboten aus dem gleichen Grunde.
Mit dem Aufkommen offener Magnetresonanztomographen (MRT), die als Alternative zu supraleitenden Magneten zur Untersuchung des Körpers in Radiologieabteilungen eingesetzt werden, haben die Stärke und Magnetfeldhomogenität von Neodym-Magneten auch in der medizinischen Industrie neue Möglichkeiten eröffnet.
Neodym-Magnete werden zur Behandlung der gastroösophagealen Refluxkrankheit als chirurgisch implantiertes Anti-Reflux-System eingesetzt, bei dem es sich um ein Magnetband handelt, das chirurgisch um den unteren Ösophagussphinkter (GERD) implantiert wird.Sie wurden auch in die Finger implantiert, um eine sensorische Wahrnehmung von Magnetfeldern zu ermöglichen, obwohl dies ein experimenteller Vorgang ist, mit dem nur Biohacker und Grinder vertraut sind.
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