Почему неодимовые магниты хрупкие?
Неодимовые магниты представляют собой смесь неодима, железа и бора. Эти магниты предлагают наилучшее соотношение полезности и цены.
До недавнего времени самыми сильными известными постоянными магнитами были материалы на основе самария и кобальта. Однако в 1982 году их превзошел материал с химическим составом Nd2Fe14B.
Этот материал в настоящее время является новейшим и самым сильным типом магнита с превосходными магнитными свойствами и самой высокой внутренней энергией, такой как остаточная намагниченность и плотность энергии.
Магниты этого типа способны выдерживать вес, в тысячу раз превышающий их собственный (магнит размером с небольшую монету может удерживать железный предмет весом около 10 кг).
Интересно, что цена производства неодимовых магнитов также ниже, чем у самарий-кобальтовых магнитов. Они относительно дешевы и малы для своей мощности.
Недостатками неодимовых магнитов являются их низкая термостойкость и хрупкость.
Такие магниты теряют свои магнитные свойства уже при температурах выше 80°С, а обычные ферритовые магниты годны к употреблению уже при температурах около 300°С.
Неодимовые магниты хрупкие и могут сломаться или расколоться от удара или давления. Они очень твердые и выглядят так, будто сделаны из блестящего, пластичного металла, однако они довольно хрупкие.
Почему магниты хрупкие?
Хрупкость — естественное свойство сильных магнитов. Внешне они выглядят очень твердыми и цельными. Однако то, что вы видите на поверхности магнитов, — это лишь тонкая обработка поверхности магнитов никелем, цинком, медью, для водонепроницаемых магнитов — тефлоном, пластиком или резиной.
Поскольку неодимовые магниты содержат железо, покрытие защищает их от коррозии. Если используется поверхностная резина, она также защищает подложку, к которой прикрепляется магнит, например, от царапин, а также увеличивает трение, удерживающую способность магнитов на вертикальной поверхности.
Защитный поверхностный слой имеет толщину всего несколько микрометров (мкм). Он защитит магнит от воздействия внешней среды, но не от повышенного давления или удара.
Если неодимовый магнит, упадет на землю или произойдет сильный удар другим магнитом или опорным основанием, он может легко треснуть.
Производственный процесс
Для лучшего понимания меньшей устойчивости магнитов к давлению и ударам кратко расскажем, как они на самом деле изготавливаются.
Чаще всего неодимовые магниты изготавливаются методом порошкового спекания. Неодимовая пыль размером в несколько микрон производится в атмосфере инертного газа, а затем спрессовывается в твердую стальную или резиновую форму.
Слой коррозионностойкого металла чаще всего наносится гальваническим способом.
После прессования в формах и нанесения защитного поверхностного слоя в намагничивателях происходит окончательное намагничивание.
Магниты окончательной формы производятся в стальных и резиновых формах, которые затем разделяются на отдельные магниты на шлифовальных машинах.
Чем тоньше материал, тем более хрупкий магнит
Наиболее склонны к растрескиванию самые тонкие магниты, в основном магниты с отверстием и магнитные кольца с тонкой стенкой материала, например, неодимовый магнит с двумя отверстиями под винт с потайной головкой.
Проще говоря, магниты сделаны из прессованной и спеченной металлической пыли, поэтому о ни твердые, но при этом хрупкие.
Если ваш магнит упадет на твердую поверхность, он может сломаться или отколоться от магнита. Такая же опасность существует при столкновении магнитов друг с другом или при быстром и сильном защелкивании на опорном основании. Как правило, магниты также разваливаются, когда вы пытаетесь разрезать магнит и просверлить.
Неодимовые магниты по свойствам больше похожи на керамику, чем на металлы, хотя на первый взгляд кажутся цельнометаллическими.
Почему магниты нельзя сверлить или резать?
Сверлить или резать неодимовые магниты не очень возможно по следующим причинам:
- Материал, из которого изготовлены магниты, очень хрупкий и при сверлении или резке образуется горючая пыль.
- Магниты сильно нагреваются во время сверления и резки, что приводит к превышению температуры Кюри и размагничиванию магнитов и они перестают «работать».
- Нарушение целостности приведет к нарушению защитного слоя магнита, такого как никелирование, цинкование или другие виды обработки. После этого магниты могут легко подвергаться коррозии.
Но есть магниты с отверстием.
Да, есть способы сверления магнитов, например алмазными наконечниками с постоянным водяным охлаждением. Однако производители сверлят будущие магниты перед их намагничиванием и имеют цельный защитный слой.
Некоторые типы магнитов также подходят для использования на открытом воздухе и являются водонепроницаемыми, например, магниты с пластиковым покрытием.
Обработка поверхности защищает магниты от воздействия влаги. Несмотря на это, они остаются относительно хрупкими. Будьте осторожны во время их установки.
Вам нужны менее хрупкие магниты? Используйте магнитные крепления
Как предотвратить повреждение магнитов? Если необходимо использовать сильные магниты, например для изготовления магнитного держателя инструмента, то лучше использовать более прочные магнитные держатели.
Это сильные неодимовые магниты, которые также имеют антикоррозионную обработку поверхности. Кроме того, они заключены в прочный стальной корпус.
Стальной корпус защищает магнит от механических повреждений или ударов, а также усиливает удерживающую способность магнита.
Вы можете приобрести магнитные крепления разных размеров, форм, силы магнитного поля, с различными вариантами крепления.
Вы можете использовать магнитные круглые крепления с отверстием для завинчивания, прямоугольные крепления или, возможно, крепления с резьбовым штифтом и другие типы.
5 советов по предотвращению сколов магнита:
- Избегайте ударов магнитов друг о друга. Каждый сильный удар магнита о другой магнит или о опорное основание может привести к его поломке;
- Избегайте резки и сверления магнитов. Сверлить неодимовые магниты и резать их в любительских условиях невозможно;
- Правильно храните магниты. Храните их идеально в том виде, в каком они были доставлены из магазина — с пластиковыми прокладками, завернутыми в защитную пленку и в коробке;
- Используйте пластиковые или прорезиненные магниты. Они могут быть разных цветов, некоторые также доступны с отверстием под винт. Их преимуществом также является водонепроницаемость и возможность использования во внешней среде ;
- Используйте прочные магнитные крепления. Если вы планируете сделать, например, магнитный держатель инструмента, где естественно возникают удары, вам следует использовать прочные магнитные крепления. Это сильные неодимовые магниты, дополнительно запрессованные в защитный стальной корпус.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Характеристики и свойства неодимовых магнитов
В статье попробуем разобраться, на какие классы специалисты подразделяют неодимовые магниты, и какие характеристики считают наиболее важными.
Итак, на эффективность и, соответственно, на цену влияют следующие показатели:
- Температурная устойчивость;
- Сила на отрыв;
- Коэрцитивная энергия.
Рабочая температура
Заметим, что на характеристики неодимового магнита никак не влияют низкие температуры. Однако при нагревании изделия из неодима теряют часть своих свойств, поэтому, выбирая товар, обратите внимание на его маркировку, обозначаемую буквой и цифрами:
- N – Normal. Этот тип изделий применяют в условиях, где максимальная температура меньше 80 °С;
- M – Medium стоит приобрести, если Вы планируете использовать оборудование до 100 °С;
- H – класс High применим для достаточно высоких температур, но не выше отметки 120 °С;
- SH – при температуре выше 150 °С неодимовый магнит теряет свойства и разрушается;
- UH – Ultra High. Само название указывает на внушительную термоустойчивость изделия;
- EH – Extra High. Магниты с такой маркировкой используют в местах, где температура может подниматься до 200 °С.
Сила на отрыв или магнитная энергия
Стоит осознавать прямую зависимость размера магнита от его силы. Ведь чем больше поверхность, к которой приложен магнит, тем больше усилий необходимо, чтоб его отделить от нее. Кроме того, магнитная энергия зависит от состава вещества, из которого состоит неодимовый магнит, параметр этот зашифрован в цифрах маркировки. Чем больше число, тем выше уровень магнитной энергии и, разумеется, чем внушительнее массогабаритные показатели устройства, тем больше его мощность.
Коэрцитивная сила и физические показатели
Речь идет о максимальном уровне магнитного поля, способном нарушить свойства изделия. Другими словами – коэрцитивная сила – уязвимость металла к воздействию полей, создаваемых окружающими предметами. Важно учитывать этот показатель при использовании магнита там, где на него может быть оказано большое воздействие поля. Коэрцитивная сила особенно важна, если планируется использование детали в составе того или иного агрегата. Ведь в окружении железных элементов неодимовый магнит характеристики свои может частично утратить со временем.
Кроме того, описываемые нами товары классифицируют еще по нескольким показателям. Например:
Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный
Неодимовые магниты – самый мощный на сегодняшний день магнитный материал нового поколения, который нашел широкое применение во многих отраслях науки и техники, а также в быту. Каждый из нас сегодня может столкнуться с ними в повседневной жизни, будь-то покупка держателей на холодильник, наушников, металлоискателя или же компьютерного жесткого диска, в котором они также используются.
Неодим – активный и достаточно твердый редкоземельный металл, который в соединении с железом и бором приобретает невероятно высокую способность к намагничиванию. Из этого сплава NdFeB, впервые полученного в 1982 году, и изготавливают неодимовые магниты различных форм и размеров. Сильные маленькие магнитики, скорее всего, прямо сейчас находятся возле вас, например, в вашем компьютере или смартфоне.
На что способны неодимовые магниты?
Их главное преимущество перед ферритовыми и другими постоянными магнитами, известными человеку, заключается в высокой эффективности создаваемого магнитного поля, которая выше чем у аналогов примерно в 10 раз. При этом процесс их размагничивания происходит очень медленно – всего на 5% каждые 100 лет, соответственно и срок их службы практически неограничен, то есть они являются «постоянными» в прямом смысле этого слова.
Благодаря мощной силе сцепления с металлами неодимовые магниты могут удерживать предметы, которые в 50 и даже в 100 раз превышают их собственный вес. Например, чтобы отцепить магнитный кубик со стороной 5 мм от металлоизделия потребуется приложить усилие в 1 кг. Крошечные дисковые или прямоугольные магнитики можно использовать в качестве магнитных держателей для предметов, отказавшись от привычных способов крепления, таких как привинчивание или приклеивание.
Вы знали? Магнит диск диаметром 8 мм и толщиной 5 мм весит всего 2 грамма и при этом создает усилие более 1,7 килограмма!
Сила сцепления магнита на отрыв и сдвиг
Неодимовый магнит в качестве вешалки
Сила сцепления – важная характеристика неодимового магнита, на которую следует обращать внимание при его выборе. Важно подбирать изделие с определенным запасом по мощности. Существует два вида силы сцепления: на отрыв и на сдвиг. Какая из двух характеристик важнее, зависит от задач, которые магнит выполняет.
- Сила сцепления на отрыв – это усилие, которое необходимо приложить, чтобы оторвать магнитный материал от поверхности. В характеристиках изделия указана его сила притяжения в идеальных условиях, при которых он полностью прилегает к гладкому ровному стальному листу толщиной не менее 20 мм и отрывается от него под прямым углом. Поскольку на практике условия далеки от идеальных, то и удерживающая сила в реале будет ниже заявленной.
- Сила сцепления на сдвиг применима, когда магнит перемещается вдоль поверхности изделия. Этот параметр составляет примерно 15-50% от силы на отрыв. Если нагрузка выше заявленной характеристики, то предмет будет съезжать по вертикальной поверхности. Например, магнит прямоугольник 20х10х4 мм выдерживает нагрузку на отрыв 4 кг, но при использовании на сдвиг его предельная нагрузка будет равняться 1,8 кг. Для многих применений сила на сдвиг является основной характеристикой неодимового магнита.
Сцепная сила зависит от многих факторов. Например, на шероховатой поверхности она несколько ниже, чем на гладкой и ровной поверхности. Чем тоньше металл, на который крепится магнит, тем слабее он будет держаться. Предметы не всегда полностью прилегают к магнитной поверхности, и чем больше площадь их соприкосновения, тем сильнее притяжение.
Но есть и другие факторы, про которые не стоит забывать. Например, не все металлы и сплавы магнитятся одинаково. Если изделие окрашено, имеет полимерное покрытие или ржавчину, то сила сцепления тоже несколько снизится. Также необходимо обращать внимание на класс сплава неодима. Чем больше его порядковый номер, тем выше магнитная энергия. Например, N45 > N38.
Таким образом, сила сцепления магнита зависит от следующих основных факторов:
- размера изделия;
- класса магнитного сплава;
- способа крепления – на отрыв или на сдвиг;
- толщины и шероховатости металлического основания;
- площади прилегания контактных поверхностей;
- наличия лакокрасочных покрытий и ржавчины.
Чтобы было легче разъединить два магнита, прилагайте усилие не на отрыв, а на сдвиг.
Что такое класс неодимового магнита?
Озадачены тем, что означают буквы и цифры в маркировке магнита? – Буква «N» – это марка сплава, а стоящая за ней цифра обозначает класс – максимальную магнитную силу в мегаГаусс-Эрстедах (1 мегаГаусс-Эрстед ≈ 0,8 кгс). В продаже, как правило, встречаются изделия из материала от N35 до N52. Наиболее популярные классы N38 и N45. Более высокие классы следует использовать там, где требуется очень сильное сцепление, а доступное место для магнита ограничено. В противном случае выгоднее использовать два магнитных держателя N38 вместо одного N52.
Таблица. Сплавы и их магнитные свойства.
| Марка / Класс | Остаточная магнитная индукция, мТл (кГс) | Коэрцитивная сила, кА/м (КЭ) | Магнитная энергия, кДж/м3 (МГсЭ) |
| N35 | 1170-1220 (11,7-12,2) | ≥955 (≥12) | 263-287 (33-36) |
| N38 | 1220-1250 (12,2-12,5) | ≥955 (≥12) | 287-310 (36-39) |
| N40 | 1250-1280 (12.5-12.8) | ≥955 (≥12) | 302-326 (38-41) |
| N42 | 1280-1320 (12,8-13,2) | ≥955 (≥12) | 318-342 (40-43) |
| N45 | 1320-1380 (13,2-13,8) | ≥876 (≥12) | 342-366 (43-46) |
| N50 | 1400-1450 (14.0-14.5) | ≥876 (≥11) | 382-406 (48-51) |
| N52 | 1430-1480 (14,3-14,8) | ≥876 (≥11) | 398-422 (50-53) |
Влияние температуры на магнитные свойства
Магниты из неодима «любят» холод, причем их эффективность не ослабевает даже при -130°С. В характеристиках продукта производители обязательно указывают максимальную температуру эксплуатации. Это та температура, при превышении которой магнитный материал начинает терять свой магнетизм, временно или навсегда.
Все марки N (Normal) обычно работают при температуре до +80°С и теряют, как правило, 0,11% энергии при превышении температуры на 1°С. Небольшие потери будут восстановлены при охлаждении, но частые циклы нагрева и охлаждения приведут к ухудшению магнитных характеристик. Кроме того, быстрый переход от холода к теплу может привести к поломке или растрескиванию магнита.
Коррозионная стойкость неодима
Неодимовые магниты содержат железо, а это значит, что они подвержены коррозии. Даже элементарная влага из воздуха способна привести со временем к появлению ржавчины, ослаблению мощности, разрушению. В нормальных сухих условиях они не ржавеют и сохраняют свой магнетизм в течение долгого времени. Обычно их поставляют в никелированном исполнении, но встречаются и другие виды защитных покрытий, включая цинк, медь, золото, резину, тефлон.
Где можно применять неодимовые магниты?
С момента создания они уверенно несут пальму первенства самых мощных и устойчивых к размагничиванию магнитов. Без них многие последние научные разработки в области моторостроения, медицины и электроники были бы невозможны. Они также полезны для дома, офисной работы, хобби, моделирования и изготовления ювелирных украшений.
Примеры использования в быту – полезные идеи
- Для фиксации табличек, вывесок, крючков, полочек, фотографий, художественных работ, других интерьерных элементов.
- В качестве держателей москитных сеток, шурупов на различных инструментах, сувениров или записок на холодильник.
- Для организации хранения инструмента в мастерской, ключей, ножей, разных мелочей.
- Для сбора мелких металлоизделий в труднодоступных местах, уборки металлического мусора.
- Очистка моторного и трансмиссионного масел.
- Обследование стен на наличие внутри метизов.
- В качестве фиксаторов дверей шкафов, лючков, крышек шкатулок.
- Изготовление приспособлений для мытья окон с внешней стороны.
- Мелкие магнитики используют при изготовлении открыток и папок ручной работы, ювелирных украшений, застежек на сумки.
- При проведении экспериментов и фокусов.
- Крепежными магнитами можно закрепить фонарь в нужном положении, предметы на кузове автомобиля, укрывающий технику брезентовый чехол, скатерть на уличном столе.
- Изготовление магнитных подхватов для штор.
- В рукоделии, моделировании и творчестве для скрепления деталей.
Закрепить магниты на неметаллических материалах можно разными способами – приклеить к основе, вшить в ткань или кожу, можно воспользоваться изолентой или скотчем. Для приклеивания подойдет любой термопластичный или эпоксидный клей типа “Момент”.
Меры безопасности при работе с сильными магнитами
Неправильное обращение с мощными магнитами может привести к травмам и повреждениям, опасным для жизни. При притягивании друг к другу они движутся с большим ускорением и могут защемить пальцы или сделать вмятину на легко повреждаемой поверхности. Неодимовые изделия очень хрупкие, а при ударах, падении от них откалываются острые осколки. Никогда не пытайтесь расколоть, разрезать или просверлить их. Продукты сверления могут легко воспламениться. Магниты влияют на работу некоторых приборов, магнитных носителей, кардиостимуляторов. Не кладите их рядом с кредитными картами, телефонами, электронными устройствами, механическими часами, ЭЛТ-мониторами, телевизорами, дискетами, кассетами.
Держите их в недоступном для детей месте (!).
Где купить неодимовый магнит?
Неодимовые магниты различных форм, размеров и удерживающей силы предлагает компания «Крепком», центральный магазин-склад которой расположен в Санкт-Петербурге. Для ознакомления с ассортиментом и подробными техническими характеристиками магнитных изделий из неодима предлагаем перейти по ссылке.
Виды и форма неодимовых магнитов
Виды магнитов, доступные для заказа через сайт:
- диски;
- кольца;
- прямоугольники;
- квадраты;
- прутки (цилиндры); и пластины с зенкованным отверстием под шуруп.
Неодимовый диск – универсальная форма магнитного крепежа, который обладает силой сцепления до 55 кг, применяется в качестве держателя или фиксатора. Его разновидность – диск с отверстием под саморез используется, когда необходимо зафиксировать магнитный держатель на деревянной, пластиковой или бетонной поверхности (стене, шкафу, панели) для последующего хранения ключей или других железных мелочей.
Магниты в форме кольца (шайбы) нашли применение в сувенирной, рекламной продукции, изделиях с магнитными замками и фиксаторами. Их можно привязать к веревке и использовать для очистки жидкостей и сыпучих продуктов, поиска метизов в воде. Магниты прутки (стержни) и прямоугольники широко применяются для создания бытовых магнитных креплений, дверных защелок, а также в моделизме, рекламе, электронике.
Большая часть потребителей покупает неодимовые магниты в Китае, так как именно эта страна является лидером по добыче и производству неодима. Сегодня нет необходимости заказывать их на AliExpress и долго ждать доставку. Компания «Крепком» оптом поставляет эту продукцию в Россию, а цена на неодимовые магниты не выше, чем на китайском сайте. Маленькие дисковые магнитики диаметром от 3 до 10 мм можно приобрести по цене от 5 до 20 рублей. Средние модели диаметром 20-30 мм обойдутся не дороже 100 рублей. Стоимость самых мощных и больших магнитов не превышает 2000 рублей.
Смогут ли неодимовые магниты устоять перед раскаленным металлом: высокая температура против магнитного поля
Неодимовые магниты — один из видов магнитов, которые характеризуются очень высокой мощностью, а также повышенной стойкостью к размагничиванию. Появились они не так давно — в конце ХХ века, и быстро стали популярны из-за высокой магнитной индукции.
Даже небольшие неодимовые магниты способны обеспечить очень высокую силу сцепления. Например, такой магнит в виде куба с ребром 10 сантиметров обеспечит силу сцепления 4,5-5 кг, что кратно больше в сравнении с традиционными магнитами.
Где же находят применение неодимовые магниты? Если магнит сделан из сплава редкоземельного, бора и железа, то ему самое место в промышленности и в быту. Например, в силу того, что неодимовые магниты создают более мощное поле, чем обычные ферритовые, а также, как вы уже знаете, являются более стойкими к размагничиванию, их используют для производства генераторов, электроники: обычно это наушники, съёмные жесткие диски для ПК — магнито-резонансных томографов и другого специального оборудования.
Довольно часто у людей, которые не сталкивались с этим типом магнитов, возникает вопрос, зачем они нужны в быту. И, спешим заверить, что и в этой сфере для них находится масса способов применения неодимовых магнитов:
- поиск и подъем металлических предметов: например, если потерялся ключ дома или на участке, или металлическое ведро упало в колодец — неодимовый магнит решит такие проблемы;
- фиксация предметов при склеивании: 2 магнита присоединяются с разных сторон и обеспечивают равномерное и постоянное сдавливание, как большой пресс;
- крепление металлических предметов на кухне или в гараже на случай, если вы ещё планируете делать перестановки или привыкли делать их часто;
- закрепление знаков, табличек, пульта от навигатора или магнитолы и других подобных предметов внутри автомобиля;
- уничтожение данных на магнитных носителях: если нужно гарантированно удалить информацию со старых кассет или дискет, воспользуйтесь неодимовым магнитом;
- из двух неодимовых магнитов можно сделать отличные защелки для мебели и избавить себя от необходимости вкручивать шурупы;
- неодимовые магниты упростят сбор лёгкого металлического мусора (например, стружки);
- и бонус: это отличный пример для наглядного объяснения детям воздействия магнитного поля.
И всё же есть у неодимовых магнитов определенные недостатки, которые делают их эксплуатацию сильно ограниченной. Во-первых, они подвержены коррозии, для предотвращения которой их покрывают никелем, но это не всегда срабатывает и далеко не все магниты этого типа проходят эту процедуру. Во-вторых: их нельзя нагревать, а максимально допустимая температура для неодимовых магнитов зависит от марки: EH – до 200 градусов, M – до 100, N – до 80.
Магниты этого типа очень хрупкие, поэтому стоит избегать любых механических воздействий: они подобны хрустальной вазе по степени. Также неодимовые магниты могут негативно влиять на работу электроники в радиусе метра-полутора.
Как влияет температура на неодимовый магнит
Вы уже знаете, что комфортная температура для неодимового магнита в среднем должна быть меньше 100 градусов по Цельсию, и что любое воздействие на него приведёт к потере свойств. Но что если есть возможность посмотреть, что будет с таким магнитом, если на него вылить раскалённый металл?
Сразу будут даны ответы на несколько вопросов — и уже не в теоретическом описании эксперимента, а на практике: будут ли неодимовые магниты воздействовать на раскаленный расплав? И если да — как именно поведет себя алюминий при застывании? На наше и ваше счастье канал AlumiTube решился на этот весьма опасный эксперимент. Хорошая новость: никто не пострадал, да и сами магниты проявили себя с весьма неожиданной стороны. Как прошёл опыт по заливанию раскалённым металлом неодимовых магнитов, смотрите в видео ниже: