Magnesy neodymowe. Charakterystyka, produkcja, zastosowanie

Ze wszystkich znanych nam dziś magnesów trwałych najmocniejsze są właśnie magnesy neodymowe, które wytwarzają pole magnetyczne o sile przyciągania kilkukrotnie większej niż magnesy ferrytowe. Powstają metodą spiekania metali – żelaza i boru – z niezwykle rzadkim pierwiastkiem, któremu zawdzięczają swoją nazwę, czyli z neodymem. Przyjrzyjmy się bliżej ich charakterystyce i możliwościom wykorzystania.

Wytwarzanie magnesów neodymowych i ich właściwości

W produkcji magnesów neodymowych (NdFeB) wykorzystuje się technologię metalurgii proszków. Magnesy NdFeB powstają metodą prasowania komponentów w polu magnetycznym pod dużym ciśnieniem i w wysokiej temperaturze. Ze względu na wysoką aktywność neodymu, magnesy tego typu są podatne na korozję i w związku z tym gotowe elementy często zabezpiecza się powłokami ochronnymi, w tym warstwami niklu, cynku lub fosforanu. Chociaż stosowanie powłok ochronnych podnosi odporność magnesów neodymowych na korozję, wciąż nie powinno się ich stosować w wodzie ani oleju, w środowisku mocno kwaśnym ani zasadowym, w elektrolitach zawierających wodę czy w miejscach, gdzie mamy do czynienia z dużym stężeniem wodoru.

Magnesy neodymowe są lżejsze od magnesów ferrytowych, a jednocześnie mniej wytrzymałe mechanicznie. Kruchość spieków neodymowych przysparza trudności w ich obróbce. Najbezpieczniejszą metodą obróbki powierzchniowej magnesów neodymowych jest szlifowanie diamentowe. Dla poprawy właściwości mechanicznych, a przede wszystkim zwiększenia odporności magnesu, niekiedy zamiast spiekania stosuje się formowanie z dodatkiem tworzyw sztucznych lub żywic syntetycznych. W ten sposób powstają tzw. magnesy neodymowe wiązane, o zwiększonej odporności na uszkodzenia mechaniczne.

Choć pole magnetyczne magnesów neodymowych oddziałuje z bardzo dużą siłą, tak jak wszystkie magnesy, tracą one swoje właściwości w momencie przekroczenia pewnej granicznej temperatury. Temperatura Curie dla magnesów neodymowych wynosi ~310^oC, jednak faktyczne temperatury robocze różnią się w zależności od dokładnego składu magnesu, jego kształtu i wielkości – wyjaśnia nasz rozmówca z polskiego oddziału międzynarodowej grupy Bufab.

Zastosowania magnesów neodymowych

Mimo dość słabej odporności na wysokie temperatury, kruchości i podatności na korozję, magnesy neodymowe znajdują wiele zastosowań i należą do najchętniej wykorzystywanych magnesów w przemyśle. Taka sytuacja nie może dziwić, zważywszy, że spiek NdFeB jest najpotężniejszym ze znanych nam obecnie materiałów magnetycznych, a przy prawidłowym użytkowaniu zachowuje bardzo długą trwałość. Obecnie trudno wskazać branżę, która nie korzystałaby z tego rodzaju magnesów; ich obecność jest nieodzowna m.in. w produkcji urządzeń elektronicznych i AGD, profesjonalnego sprzętu medycznego (skanery MRI), a nawet w motoryzacji. Obok licznych zastosowań profesjonalnych, np. w turbinach wiatrowych, napędach dysków twardych, sprzęgłach maszyn czy w separatorach magnetycznych, magnesy neodymowe są też dostępne w obrocie detalicznym i używane w sposób analogiczny do swoich ferrytowych poprzedników.