ما هي مغناطيسات النيوديميوم؟
مغناطيسات النيوديميوم هي مغناطيسات دائمة مصنفة كمغناطيسات أرضية نادرة. من بين المغناطيسين الأرضيين النادرين الرئيسيين إلى جانب مغناطيس السماريوم - الكوبالت، يجدان معظم الاستخدام بسبب خصائصهما المغناطيسية الاستثنائية. وبالتالي، فهي الخيار المطلق عندما تكون القوة المغناطيسية هي المطلب الأساسي.
العوامل التي تؤثر على أداء مغناطيس NdFeB
يقع أداء مغناطيس NdFeB تحت تأثير العديد من العوامل التي تؤثر على الخواص المغناطيسية والميكانيكية والموثوقية العامة. وتشمل بعض هذه العوامل ما يلي:
The precise combination of neodymium, iron, and boron influence the magnet’s remanence coercivity and energy product. This is as well as the grain size and crystallographic orientation.
The specific application requirements and design considerations, like magnetic field strength and operating temperature determine the suitable NdFeB magnet grade.
The geometry of the neo-magnet (shape and size) affects its magnetic performance. Magnets with irregular shapes, thin sections, and small sizes exhibit reduced magnetic properties.
Neodymium magnets can be made from sintering, hot-pressing, or bonded molding influencing their final properties. Each of this processes results in variations in the magnet’s properties.
NIB magnets are brittle and susceptible to mechanical stress. As a result, excessive application of such can lead to failure affecting the magnet’s integrity and performance.
Conditions in the operating environment such as temperature, humidity, and external magnetic fields, can impact a magnet’s performance.
مغناطيس عمود النيوديميوم المغناطيسي
هذه أنواع المغناطيسات الجديدة تمتلك جميع الخصائص والمزايا الفريدة لمغناطيسات النيوديميوم وفي شكل قضبان أو كتل مستطيلة. وهي تأتي بأحجام مختلفة مجالات مغناطيسية قوية تمتد على طول القضيب، مما يوفر تدفقًا مغناطيسيًا مركزًا.
تكون القوة المغناطيسية أعلى ما تكون عند القطبين وتنخفض باتجاه المركز. تُستخدم القضبان المغناطيسية الجديدة في تطبيقات مختلفة، مثل الأقفال المغناطيسية للأبواب والخزائن وأجهزة الاستشعار والمفاتيح المغناطيسية.
مغناطيسات حلقة النيوديميوم
مغناطيسات النيوديميوم الحلقية لها شكل دائري مع وجود ثقب في المركز، مما يخلق بنية تشبه الحلقة. هذه المغناطيسات متوفرة بأقطار خارجية وأقطار داخلية وسماكات مختلفة لتلبية متطلبات الاستخدام المحددة.
يتركز المجال المغناطيسي للمغناطيس الحلقي NdFeB على الأسطح الخارجية والداخلية وأضعف حول الفتحة المركزية. هذا التصميم الفريد من نوعه يجعلها مناسبة لتطبيقات محددة مثل الوصلات المغناطيسية في الأنظمة الميكانيكية.
كرات النيوديميوم المغناطيسية
كرات النيوديميوم المغناطيسية عبارة عن مغناطيسات كروية صغيرة مصنوعة من مادة النيوديميوم الأرضية النادرة. وقد اكتسبت هذه المغناطيسات الصغيرة القوية شعبية كبيرة كألعاب مكتبية ومسكّنات للتوتر وأدوات بناء إبداعية.
يمكن أن تتميز هذه المغناطيسات بأقطار مختلفة حيث يتراوح أكثرها شيوعاً بين 5 مم و6 مم. يشيع استخدامها كأداة لعب إبداعية تستخدم لصنع أشكال هندسية ومنحوتات وأنماط مختلفة. ومع ذلك فإن الكرات المغناطيسية الصغيرة NIB تشكل مخاطر محتملة إذا تم تناولها خاصةً من قبل الأطفال.
شرائط مغناطيس النيوديميوم النيوديميوم
هذه المغناطيسات مصممة على شكل شريط، وغالباً ما يكون طولها أكبر من عرضها. وهي تتميز بدعامة لاصقة على جانب واحد، مما يسمح بتثبيتها على الأسطح ويمكن قصها بأحجام مخصصة لمختلف التطبيقات.
توفر طبيعتها الرقيقة والمرنة مرونة كبيرة في التصميم مما يسمح بالتوافق مع الأسطح المنحنية أو غير المستوية. تجد شرائط النيوديميوم المغناطيسية استخدامات متنوعة مثل حاملات اللافتات المغناطيسية لشاشات العرض ولافتات البيع بالتجزئة واللوحات البيضاء.
مغناطيس قرص نيوديميوم مغناطيسي
وهي عبارة عن مغناطيسات دائرية ذات سطح دائري مسطح على كلا الجانبين متوفرة بأقطار وسماكات مختلفة. مغناطيسات أقراص النيوديميوم ذات منتج طاقة عالية، ويمكنها توليد مجالات مغناطيسية قوية بالنسبة لحجمها.
تجد استخدامها في المحركات والمولدات الكهربائية، وأجهزة الاستشعار والمفاتيح المغناطيسية والمحامل والوصلات المغناطيسية. يمكنك تخصيص هذه المغناطيسات لتتناسب مع متطلبات تطبيقاتك الخاصة.
مغناطيسات نيوديميوم نيوديميوم مستطيلة الشكل
مغناطيسات النيوديميوم المستطيلة لها شكل مستطيل أو يشبه الكتلة، مع ثلاثة أبعاد: الطول والعرض والسُمك. ولذلك يمكن صنع هذه المغناطيسات بأبعاد مختلفة للطول والعرض والسُمك.
يمكن لمغناطيسات النيوديميوم المستطيلة أن تولد مجالات مغناطيسية قوية تجد استخدامها في الفواصل المغناطيسية والمحركات الكهربائية والمولدات.
مغناطيسات كرة النيوديميوم النيوديميوم
تتميز مغناطيسات النيوديميوم الكروية بشكل دائري وهي متوفرة بأحجام مختلفة تتراوح بين بضعة مليمترات. وتتميز بقوة جذب مغناطيسي قوية، على الرغم من شكلها ويمكن استخدامها لبناء المنحوتات المغناطيسية وتخفيف الضغط.
يمكن طلاء مغناطيسات النيوديميوم الكروية بمواد أخرى لأغراض جمالية وكذلك للحماية من التآكل. ويشكل شكلها خطراً محتملاً من خلال البلع ويجب إبعادها عن الأطفال الصغار والحيوانات الأليفة.
مغناطيسات النيوديميوم المترابطة
ينطوي تصنيع مغناطيس NdFeB المترابط على خلط مسحوق NdFeB مع مادة رابطة من البوليمر مثل راتنجات الإيبوكسي أو النايلون. ثم تُستخدم تقنية القولبة بالحقن أو تقنية الضغط لقولبة الخليط المتجانس بالشكل المطلوب.
على عكس المغناطيسات الملبدة، تُظهر المغناطيسات الملبدة خواص مغناطيسية أقل ولكن مع مزايا مثل المرونة وانخفاض تكلفة الإنتاج. وتستخدم هذه المغناطيسات عند الحاجة إلى أشكال معقدة أو تفاوتات أبعاد ضيقة.
مغناطيسات NdFeB الملبدة NdFeB
هذه هي أكثر أنواع مغناطيسات النيوديميوم النيوديميوم شيوعًا التي يتم إنتاجها عن طريق عملية تعدين المسحوق. يتم خلط مساحيق النيوديميوم والحديد والبورون وضغطها تحت ضغط عالٍ ثم تلبيدها في درجات حرارة عالية.
تتميز المغناطيسات الأرضية النادرة الملبدة بمنتج طاقة عالية وقوة ميكانيكية جيدة وخصائص مغناطيسية ممتازة. يمكن تشكيلها بأشكال وأحجام مختلفة وهي مثالية للتطبيقات عالية الأداء مثل المحركات والمولدات.
مغناطيس NdFeB المضغوط على الساخن
يتم إنتاج هذه المغناطيسات الجديدة من خلال مزيج من تقنيات تعدين المساحيق والضغط الساخن. تُضغط المساحيق الفردية أولاً في الأشكال المرغوبة قبل أن يتم تشكيلها على الساخن تحت درجات حرارة وضغوط عالية.
تتميز المغناطيسات الناتجة بكثافة أعلى وخصائص ميكانيكية فائقة مقارنة بالمغناطيسات الملبدة التقليدية. وتخدم التطبيقات عالية الأداء التي تتطلب قوة ميكانيكية متزايدة مثل صناعات الطيران والسيارات بشكل جيد بواسطة المغناطيسات المضغوطة على الساخن.
تركيبة مغناطيسات النيوديميوم
مغناطيس النيوديميوم هو في الأساس سبيكة من النيوديميوم والحديد والبورون. يتم دمج هذه العناصر للوصول إلى الصيغة الكيميائية للنيوديميوم Nd2في14B.
النيوديميوم كـ العنصر الأرضي النادر يصور إكراهًا رائعًا وتشبعًا مغناطيسيًا. في الواقع، تُعزى كثافة التدفق المذهلة التي تم تحديدها مع هذه المغناطيسات الدائمة إلى النيوديميوم.
الحديد هو عنصر مصنف كفلز انتقالي في الجدول الدوري. وهو مغناطيسية حديدية ويشترك في هذه الخاصية مع مغناطيس النيوديميوم. ويساعد الجمع بين الحديد والنيوديميوم على تحسين الأداء المغناطيسي من خلال تثبيت المجالات المغناطيسية داخل المادة ومواءمتها.
البورون هو عنصر معدني تسمح خواصه لمغناطيس النيوديميوم بالعمل في درجات حرارة مرتفعة. وهذا يساعد على منع فقدان الخواص المغناطيسية عند التعرض لدرجات حرارة مرتفعة.
خصائص وميزات مغناطيسات النيوديميوم-الحديد-البورون النيوديميوم-الحديد-البورون
- نفاذية مغناطيسات النيوديميوم
النفاذية استجابة المادة لمجال مغناطيسي خارجي وبالتالي قدرتها على المغنطة. تعتبر مغناطيسات النيوديميوم ذات نفاذية منخفضة. وهذا يعني أنها أقل عرضة للمغنطة عند تعرضها لمجال مغناطيسي خارجي.
ونظرًا لأنها ممغنطة للغاية بالفعل بمجال مغناطيسي داخلي قوي، فإنها لا تستجيب بسهولة للمجالات المغناطيسية الخارجية الضعيفة.
وبمجرد أن يصبح المغناطيس ممغنطاً بالكامل، فإنه يحتفظ بقوته المغناطيسية ويكون أقل عرضة لفقدان مغنطيته بمرور الوقت. ويرتبط أداء هذه المغناطيسات على المدى الطويل بهذه الخاصية وكذلك ثباتها عند الاستخدام.
- الحد الأقصى لدرجة حرارة مغناطيس النيوديميوم
يمكن أن يؤثر تغير ظروف درجة الحرارة أيضًا على أداء مغناطيسات النيوديميوم النيوديميوم نظرًا لأنه قد يؤثر على مغناطيسيته. يختلف حد درجة حرارة مغناطيسات النيوديميوم النيوديميوم باختلاف الدرجة والتركيب المحددين.
يشير حد درجة حرارة مغناطيسات النيوديميوم إلى درجة الحرارة القصوى التي يمكن أن تعمل عندها بفعالية. وهي درجة الحرارة التي يتم بعدها إزالة مغناطيسية المغناطيس أو فقدان القوة المغناطيسية بشكل لا رجعة فيه.
يمكن للمغناطيسات الجديدة أن تعمل بشكل مريح في درجات حرارة تصل إلى 80 درجة مئوية. ويمكن لبعض المتغيرات المتخصصة أن تزيد هذا الرقم إلى حوالي 200 درجة مئوية. ومع ذلك، هناك بعض الدرجات المتخصصة في درجات الحرارة العالية من مغناطيسات النيوديميوم ذات درجات حرارة أعلى.
عند درجات حرارة قريبة من الحد الأقصى للتشغيل أو أعلى منه، قد تبدأ مغناطيسات النيوديميوم في فقدان قوتها المغناطيسية. عادةً ما يكون الانخفاض في الأداء المغناطيسي قابلاً للعكس إذا تم خفض درجة الحرارة.
- قسرية مغناطيسات النيوديميوم
يمكن تعريف مقاومة المغناطيس لإزالة المغنطة على أنها القسرية. ويشير على وجه الخصوص إلى إزالة المغنطة الناجمة عن تأثير مجال مغناطيسي خارجي ذي طبيعة معاكسة. ويقال إن المغناطيس ذو إكراه عالٍ عندما يكون أكثر مقاومة لإزالة المغناطيسية والعكس صحيح.
تحتل مغناطيسات NdFeB درجة عالية من الإكراه مما يجعلها جديرة بالثقة من حيث الأداء على الرغم من الظروف. وبالتالي فهي مناسبة لتطبيقات مثل المحركات الكهربائية وأجهزة الاستشعار المغناطيسية والفواصل والمثبتات.
- مغناطيس النيوديميوم بدرجة حرارة كوري
يمكن للمواد المغناطيسية الحديدية أن تفقد قدرتها على الحفاظ على المجال المغناطيسي وتصبح بارامغناطيسية. ويحدث هذا عادةً عند بلوغ عتبة درجة حرارة معينة تسمى درجة حرارة كوري.
وفوق درجة الحرارة هذه، تصبح مغناطيسات النيوديميوم فوق هذه الدرجة بارامغناطيسية. وفي هذه الحالة، لا تُظهِر مغنطة دائمة ولا تنتج مجالات مغناطيسية كبيرة.
بالنسبة لمغناطيسات NIB، تتراوح درجة حرارة كوري بين 300 إلى حوالي 400 درجة حسب الدستور.
ميزات أخرى لمغناطيس النيوديميوم الدائم
- قوة الانحناء لمغناطيس النيوديميوم
قوة الانثناء هي خاصية ميكانيكية تقيس قدرة المادة على مقاومة التشوه عند تعرضها لقوى الانحناء. تُصنع مغناطيسات النيوديميوم الأرضية النادرة من مادة هشة، وبالتالي تكون قوة انثناءها منخفضة نسبيًا. ولذلك، من المحتمل أن يؤدي تعريض مغناطيس النيوديميوم إلى إجهادات الانحناء أو الانثناء إلى التشقق أو الكسر.
- بقايا مغناطيس النيوديميوم النيوديميوم
عند تعريض مادة مغناطيسية حديدية لوجود مجال مغناطيسي، فإنها تحتفظ ببعض كثافة التدفق المغناطيسي. وتصف هذه الكثافة المتبقية الملازمة للمادة الآن بقايا كثافتها المغناطيسية. ويصف ريماننس النيوديميوم المغناطيسي المجال المغناطيسي الذي يمتلكه المغناطيس بعد المغنطة.
بالنسبة لمغناطيسات النيوديميوم، يحدد الزوال القوة المغناطيسية والأداء الكلي ويعبر عنه بوحدة تسلا (T) أو غاوس (G). وبما أن مغناطيسات النيوديميوم النيوديميوم تعتبر الأقوى، فيكفي أن تكون قيمة البقايا المغناطيسية عالية.
يتباين زوال مغناطيس النيوديميوم باختلاف الدرجات، حيث يكون للمغناطيس الأعلى درجة قيم زوال أعلى. وكلما زادت قيمة الزوال، زادت قوة المجال المغناطيسي الذي يمكن للمغناطيس النيوديميوم الحفاظ عليه.
- تآكل مغناطيس النيوديميوم النيوديميوم
التآكل هو عملية كيميائية ينتج عنها تآكل المواد من التفاعل مع العناصر البيئية. تتكون مغناطيسات النيوديميوم من خليط من مساحيق النيوديميوم والحديد والبورون. وبالتالي فهي عرضة للتآكل بفضل محتواها من الحديد.
عند تعرض الحديد في المغناطيس للرطوبة أو الرطوبة يمكن أن يتأكسد الحديد الموجود في المغناطيس، مما يؤدي إلى تكوين الصدأ. وبالتالي، يقوم المصنعون بوضع طلاءات مثل النيكل والزنك والإيبوكسي على سطح المغناطيس NIB للحماية من التآكل.
تعمل هذه الطلاءات كحاجز بين مغناطيس النيوديميوم والبيئة المحيطة، مما يمنع التلامس المباشر مع الرطوبة والأكسجين. يتأثر اختيار الطلاء بالاستخدام المحدد والظروف البيئية المحتملة.
- الحساسية الحرارية لمغناطيس النيوديميوم النيوديميوم
تشير حساسية درجة حرارة مغناطيسات NdFeB إلى كيفية تأثر خواصها المغناطيسية بالتغيرات في درجة الحرارة. من المعروف أن هذه المغناطيسات الدائمة حساسة للتغيرات في درجات الحرارة مع تأثير كبير على أدائها المغناطيسي.
وتوفر درجة حرارة كوري لمغناطيسات النيوديميوم عتبة تمر بعدها بمرحلة انتقالية إلى حالة بارامغناطيسية. تُظهر هذه المغناطيسات أيضًا تغيرات عكسية في الخواص المغناطيسية ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل.
في هذه الحالة، يمكن أن تنخفض قوتها المغناطيسية مع زيادة درجة الحرارة وتزداد مع انخفاض درجة الحرارة. ويُشار إلى هذا التغيُّر القابل للانعكاس باسم معامل درجة الحرارة للارتداد معبراً عنه كنسبة مئوية لكل درجة مئوية.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا أن تعتمد مقاومة إزالة مغناطيسية مغناطيس النيوديميوم (الإكراه) على درجة الحرارة. وهنا، تجد أن درجات الحرارة المرتفعة يمكن أن تقلل من الإكراهية، مما يجعل المغناطيس أكثر عرضة لإزالة المغناطيسية.
كيفية المقارنة بين مغناطيس نيتريد الحديد ومغناطيس النيوديميوم
مغناطيسات نيتريد الحديد تتكون من ازدواج عنصري مزدوج من الحديد والنيتروجين. ويتم تصنيعها من خليط من مساحيق الحديد والنيتروجين قبل أن تخضع للمغنطة لتشكيل مجال مغناطيسي.
الخواص المغناطيسية
بينما توفر مغناطيسات نيتريد الحديد خواص مغناطيسية عالية، بما في ذلك إعادة التماسك ومنتج الطاقة، فإن مغناطيسات النيوديميوم توفر أعلى القيم. وهذا هو السبب في أن مغناطيس النيو هو أقوى المغناطيسات الدائمة.
أداء درجة الحرارة
يمكن لمغناطيسات نيتريد الحديد أن تعمل في بيئات درجات الحرارة المرتفعة نظرًا لثباتها في درجات الحرارة العالية. أما مغناطيسات النيوديميوم فلها قيود على درجات الحرارة مما يقلل من أدائها المغناطيسي مع ارتفاع درجة الحرارة.
الخواص الميكانيكية
تتمتع مغناطيسات نيتريد الحديد بقوة ميكانيكية جيدة تسمح لها بتحمل الإجهاد الميكانيكي والصدمات. وعلى العكس من ذلك، فإن مغناطيسات NIB هشة وعرضة للإجهاد الميكانيكي، مما يتطلب التعامل معها بعناية لمنع التشقق أو التصدع.
مقاومة التآكل
إن وجود الحديد في كل من مغناطيس نيتريد الحديد ومغناطيس NdFeB يجعلهما عرضة للتآكل. ومع ذلك، يمكن تطبيق المعالجة السطحية أو الطلاء على كليهما لتوفير الحماية من العوامل البيئية المسببة للتآكل.
المغناطيسات الجديدة مقابل مغناطيسات الفريت
مغناطيسات الفريت تُصنع عادةً من أكسيد الحديد وكربونات السترونتيوم أو كربونات الباريوم. وهي عبارة عن مغناطيس دائم من عائلة المغناطيس الخزفي تتميز بانخفاض تكلفتها وقدراتها المغناطيسية الكافية.
الخواص المغناطيسية
تُظهر مغناطيسات الفريت خواص مغناطيسية أقل مقارنة بمغناطيسات النيوديميوم التي توفر أعلى معدل إعادة مغناطيسية ومنتج طاقة من بين جميع المغناطيسات الدائمة. ولذلك، فإن مغناطيس الفريت مناسب في التطبيقات التي تتطلب قوة مغناطيسية منخفضة إلى متوسطة.
يكلف
إن المحتوى العالي من العناصر الأرضية النادرة في مغناطيسات النيوديميوم يجعل تصنيعها أكثر تكلفة نسبيًا مقارنة بمغناطيسات الفريت. إن تكلفة وتوافر مغناطيس الفريت يجعلها خيارًا اقتصاديًا حيث لا تكون القوة المغناطيسية العالية مطلبًا أساسيًا.
أداء درجة الحرارة
تتمتع مغناطيسات الفريت بثبات جيد في درجات الحرارة قادرة على العمل في درجات حرارة مرتفعة دون فقدان كبير في الخواص المغناطيسية. ومن ناحية أخرى، ينخفض الأداء المغناطيسي لمغناطيس النيوديميوم في درجات الحرارة المرتفعة بسبب إزالة المغناطيسية الحرارية.
الخواص الميكانيكية
إن الطبيعة الهشة لمغناطيسات NIB تجعلها عرضة للتشوه أو الفشل من تأثيرات الإجهاد الميكانيكي. تعتبر مغناطيسات الفريت من أقوى المغناطيسات الدائمة وأكثرها قوة نظرًا للخصائص الميكانيكية المتميزة للسيراميك.
التطبيقات
تُستخدم مغناطيسات النيوديميوم الأرضية النادرة حيثما تكون المجالات المغناطيسية القوية وقوة التثبيت العالية ضرورية مثل المحركات والمولدات. وتستخدم مغناطيسات الفريت حيثما تكون القوة المغناطيسية المنخفضة إلى المتوسطة مطلوبة مثل مكبرات الصوت والتركيبات المغناطيسية للسيارات.
مقاومة التآكل
إن محتوى الحديد في مغناطيسات النيوديميوم يجعلها عرضة للتآكل ويمكن تخفيفه باستخدام طلاء السطح أو الطلاء. وتكون قدرة مغناطيسات الفريت على مقاومة التآكل أكثر وضوحًا نظرًا لتكوينها.
مغناطيس الكوبالت السماريوم مقابل مغناطيس النيوديميوم
مغناطيسات الكوبالت السماريوم إلى جانب مغناطيسات النيوديميوم تمثل المغناطيسات الأرضية النادرة الوحيدة المعروفة. وهي تتكون من السماريوم والكوبالت كعناصر أساسية في السبائك إلى جانب كميات ضئيلة من العناصر الأرضية النادرة الأخرى مثل البراسيوديميوم.
تتوفر هذه المغناطيسات الأرضية النادرة في تركيبتين رئيسيتين: سم1شركة5 (SmCo 1:5) وSMCo 1:5) وSM2شركة17 (SmCo 2:17). ويستند هذا التكوين إلى النسب الذرية التقريبية للسماريوم والكوبالت المستخدمة في صنع المغناطيس.
الخواص المغناطيسية
القوة المغناطيسية التي تعرضها مغناطيسات الكوبالت السماريوم عالية إلى حد كبير. ومع ذلك، فإن تلك التي تعرضها مغناطيسات NIB أعلى بكثير. تجد مغناطيسات NdFeB ذات قيم أعلى فيما يتعلق بمنتج الطاقة والبقايا.
أداء درجة الحرارة
تُظهر مغناطيسات SmCo أداءً أفضل في درجات الحرارة العالية مقارنةً بمغناطيسات NdFeB. وعلى هذا النحو، يمكنها العمل في درجات حرارة أعلى دون فقدان كبير في الخواص المغناطيسية.
يكلف
إن الطبيعة الحصرية للسماريوم والكوبالت كعناصر أرضية نادرة تجعل من تصنيع هذه المغناطيسات عملية مكلفة. ويتفوق ذلك على مغناطيس النيوديميوم الذي يشمل عناصر الحديد والبورون المتاحة عادةً في عملية صناعة السبائك.
الخواص الميكانيكية
يعتبر كل من مغناطيس الكوبالت السماريوم ومغناطيس النيوديميوم هشًا نظرًا لاستخدام العناصر الأرضية النادرة. ومع ذلك، فإن مغناطيسات الكوبالت السماريوم أكثر هشاشة مع تصنيف صلابة أقل من مغناطيسات النيوديميوم.
التطبيقات
تُستخدم مغناطيسات الكوبالت السماريوم في التطبيقات التي تتطلب ثباتًا في درجات الحرارة العالية أكثر من القوة المغناطيسية. ويشمل ذلك بعض التطبيقات الصناعية وكذلك الفضائية والعسكرية. تُستخدم مغناطيسات النيوديميوم حيثما تكون المجالات المغناطيسية القوية وقوة الثبات العالية ضرورية.
مقاومة التآكل
تتميز مغناطيسات الكوبالت الساماريوم بمقاومة ممتازة للتآكل وفي الظروف القياسية لا تحتاج إلى طلاء السطح. وهذا على عكس مغناطيسات النيوديميوم التي يجعلها محتواها من الحديد عرضة للتآكل.
درجات مغناطيس النيوديميوم النيوديميوم
N35 لديها منتج طاقة مغناطيسية تبلغ حوالي 35 ميجاوات مغناطيسية وتجد استخدامًا واسعًا في تطبيقات مثل المحركات الكهربائية وأجهزة الاستشعار. وهي توفر توازنًا جيدًا بين القوة المغناطيسية وفعالية التكلفة.
N38 تحتوي مغناطيسات النيو على ناتج طاقة مغناطيسية يبلغ حوالي 38 ميجا جاوس أويرستد مما يُظهر قوة مغناطيسية أعلى من N35. وتُستخدم عادةً في الحالات التي تتطلب قوة مغناطيسية أعلى، مثل المولدات.
N40 تحتوي درجة مغناطيس NIB على منتج طاقة مغناطيسية تبلغ حوالي 40 ميجا غاوس أويرستد (MGOe). وهو أقوى من مغناطيسات N38 و N35 التي تجد استخدامها في المحركات الكهربائية والمولدات والفواصل التي تتطلب قوة أعلى.
N42 هي درجة من مغناطيس النيوديميوم مصنفة عند حوالي 42 ميجا غاوس أويرستد (MGOe). وبالتالي فهي تتمتع بقوة مغناطيسية أعلى مقارنة بالدرجات الأقل مثل N35 أو N38 أو N40.
ناتج الطاقة المغناطيسية لـ N45 حوالي 45 ميجا غاوس أويرستد (MGOe). يمكن استخدامه في التطبيقات التي تتطلب أداءً مغناطيسيًا أقوى من ذلك الذي توفره الدرجات الأقل.
مع ناتج طاقة مغناطيسية يبلغ حوالي 48 ميجا جاوس أويرستد (MGOe)، فإن الرتبة N48 واحدة من الأقوى. وعلى هذا النحو، فإنها تستخدم في التطبيقات التي تتطلب قوة مغناطيسية عالية للغاية.
ناتج الطاقة المغناطيسية لـ N50 تبلغ درجة مغناطيس النيوديميوم حوالي 50 ميجا جاوس أويرستد. قوته المغناطيسية أعلى مقارنةً بالدرجات الأدنى مثل N35 أو N38 أو N40 أو N42 أو N45 أو N48.
من درجات مغناطيس النيوديميوم القياسية, N52 تحتل أعلى مرتبة. وله منتج طاقة يحوم حول 52 MGOe. وعندما تكون القوة المغناطيسية الفائقة مطلوبة، فإن N52 هو الخيار المطلق لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.
- مخطط قوة مغناطيس النيوديميوم
يشير الجدول التالي إلى القوة والخصائص الأخرى لدرجات مغناطيس النيوديميوم القياسية:
| درجة المغناطيس الجديد | القوة القسرية
(Hcb) كيلو أمبير/متر 𞸍 |
ريماننس
(بر) م.ت (KGS) |
ما. منتج الطاقة
(BH) كحد أقصى كيلو جول/متر3 (MGOe) |
درجة حرارة التشغيل القصوى. درجة حرارة التشغيل
تي دبليو |
| N35 | 868 (10.9) |
1170-1220 (11.7- 2.2) |
263-287 (33-36) |
80 |
| N38 | 899 (11.3) |
1220-1250 (12.2-12.5) |
287-310 (36-39) |
80 |
| N40 | 907 (11.4) |
1250-1280 (12.5-12.8) |
302-326 (38-41) |
80 |
| N42 | 915 (11.5) |
1280-1320 (12.8-13.2) |
318-342 (40-43) |
80 |
| N45 | 923 (11.6) |
1320-1380 (13.2-13.8) |
342-366 (434-46) |
80 |
| N48 | 923 (11.6) |
1380-1420 (13.8-14.2) |
366-390 (46-49) |
80 |
| N50 | 796 (10) |
1400-1450 (14-14.5) |
382-406 (48-51) |
80 |
| N52 | 796 (10) |
1430-1480 (14.3-14.80) |
398-422 (50-53) |
80 |
فوائد مغناطيسات النيوديميوم الأرضية النادرة
إن دور مغناطيس النيوديميوم وتأثيره في عالم اليوم لا لبس فيه بالنظر إلى تطبيقه الثوري. يوفر المغناطيس الدائم العديد من الفوائد المهمة التي نوضح بعضها فيما يلي:
حجم صغير الحجم
وتسمح القوة المغناطيسية العالية لمغناطيس NdFeB بتصميمات أصغر حجماً وفعالة. وقد سمحت هذه المغناطيسات بتصنيع أجهزة أصغر حجماً وفعالة تساهم في تصغير الحجم وتحسين التقنيات.
مرونة التصميم
نظرًا لأنه يمكن تصنيع هذه المغناطيسات الأرضية النادرة بأحجام صغيرة دون تغيير قوتها المغناطيسية العالية، فإنها توفر مرونة في التصميم. ونتيجة لذلك، يمكن صنع المزيد من المنتجات الفريدة غير المحدودة الحجم باستخدام هذه المغناطيسات.
كفاءة الطاقة
تساهم مغناطيسات النيوديميوم في كفاءة الطاقة في مختلف الأجهزة والأنظمة مثل المحركات الكهربائية والمولدات. وعلى هذا النحو، فإنها تقلل من استهلاك الطاقة، مما يحسن الأداء العام.
درجة حرارة كوري العالية
درجة حرارة كوري هي درجة الحرارة التي يفقد عندها المغناطيس خواصه المغناطيسية. وتتميز مغناطيسات النيوديميوم بدرجة حرارة كوري عالية نسبيًا، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تنطوي على درجات حرارة مرتفعة.
الدقة والثبات
الثبات المغناطيسي مع مرور الوقت لمغناطيس Neo رائع. وهذه الخاصية ضرورية للأجهزة التي تتطلب مجالات مغناطيسية دقيقة ومتسقة. كما يضمن انخفاض معدل اضمحلال مجالها المغناطيسي الموثوقية على المدى الطويل.
قوة مغناطيسية فائقة
مغناطيسات النيوديميوم هي أقوى المغناطيسات الدائمة المتاحة تجارياً. يسمح لها منتج الطاقة المغناطيسية العالية للغاية بتوليد مجالات مغناطيسية قوية.
مجموعة واسعة من التطبيقات
ينتشر استخدام المغناطيسات الجديدة في العديد من الصناعات والتقنيات. تُستخدم هذه المغناطيسات الدائمة في مكونات السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية والآلات الصناعية والأجهزة الطبية.
عملية تصنيع مغناطيس النيوديميوم النيوديميوم
ال تصنيع مغناطيسات نيو تتضمن عدة خطوات، من تحضير المواد الخام إلى عملية المغنطة. والطريقة الأساسية المستخدمة لتصنيع مغناطيس النيوديميوم هي عملية التلبيد التي قد تختلف حسب الدرجة المطلوبة.
فيما يلي نظرة عامة على عملية التلبيد:
تحضير المواد الخام
ينطوي إعداد المواد الخام لمغناطيس النيوديميوم على التحكم الدقيق في التركيب الكيميائي وخصائص المسحوق. وهذا يضمن إنتاج مغناطيسات عالية الجودة ذات خصائص مغناطيسية متسقة وموثوقة.
تنطوي هذه الخطوة على الحصول على العناصر الأساسية من النيوديميوم والحديد والبورون ومعالجتها لتكوين أكاسيد كل منها. أكسيد النيوديميوم (Nd2O3) هو المصدر الرئيسي للنيوديميوم المشتق من الرواسب المعدنية الأرضية النادرة مثل الباستناسيت أو المونازيت.
أكسيد الحديد (Fe2O3) هو مصدر الحديد الذي يتم الحصول عليه بسهولة من المصادر الطبيعية مثل الهيماتيت أو المغنتيت أو رواسب خام الحديد. أكسيد البورون (B2O3) يُستخدم لاستخلاص البورون ويوجد في معادن البورون أو في شكل البوراكس.
يتم وزن الأكاسيد الفردية وخلطها بنسب متكافئة دقيقة بناءً على تركيبة المغناطيس المطلوبة. ويضمن الخليط الصحيح تكوين أطوار بلورية من النيوديميوم والحديد والبورون (NdFeB) أثناء عملية التلبيد، وهي المسؤولة عن خصائصه المغناطيسية القوية.
1. الطحن والتجانس
ثم يتم بعد ذلك طحن الأكاسيد المختلطة طحنًا دقيقًا للحصول على مسحوق متجانس وموحد. وتعد هذه الخطوة ضرورية لضمان اتساق الخصائص المغناطيسية والميكانيكية في المغناطيس النهائي من النيوديميوم الأرضي النادر.
يمكن استخدام خطوة إضافية تسمى التقلص الهيدروجيني لتحسين تجانس المسحوق وخصائصه المغناطيسية. وهنا، يتم هدرجة المساحيق المختلطة قبل تبريدها بسرعة إلى درجة حرارة الغرفة لتحفيز عملية التناقص.
2. الضغط على
تنطوي عملية الضغط على ضغط مسحوق مغناطيس النيوديميوم إلى الشكل والحجم المطلوبين قبل التلبيد. تخلق هذه العملية المغناطيس “الأخضر”، وهو عبارة عن شكل أولي هش ومسامي يخضع لمزيد من التحول أثناء التلبيد.
يتم استخدام قالب مصنوع من مادة صلبة، ومصمم لإنشاء شكل المغناطيس المطلوب في عملية الكبس. يتوافق تجويف القالب عادةً مع الشكل النهائي للمغناطيس.
يُستخدم الكبس الجاف عادةً لضغط مسحوق النيوديميوم المغناطيسي. هنا، يتم سكب المسحوق في تجويف القالب قبل أن تمارس المثقاب ضغطًا على المسحوق لضغطه.
يمكن أن يكون الكبس الجاف أحادي المحور أو متساوي المحور. يطبق الكبس أحادي المحور الضغط في اتجاه واحد بينما يطبق الكبس المتساوي الضغط بشكل موحد من جميع الاتجاهات. يُفضل الكبس المتساوي المحور للأشكال الأكثر تعقيدًا أو عند الحاجة إلى توحيد الكثافة بشكل أكبر.
يشار إلى مسحوق المغناطيس المضغوط على شكل المغناطيس المطلوب باسم المغناطيس “الأخضر”. لا يزال هذا المغناطيس هشًا ومساميًا ويتطلب مزيدًا من المعالجة ليصبح مغناطيسًا كثيفًا وصلبًا. يتم إخراجه بعناية من القالب باستخدام دبابيس القاذف لمنع التلف.
3. التلبيد
ينطوي التلبيد على تسخين المغناطيس الأخضر في درجات حرارة عالية لدمج الجسيمات معًا لتكوين مغناطيس كثيف وصلب. توضع المغناطيسات الخضراء في فرن التلبيد على صواني أو تركيبات لضمان التسخين المتساوي.
يتم تسخين الفرن إلى درجات حرارة تتراوح بين 1000 درجة مئوية إلى 1100 درجة مئوية أو أعلى حسب التركيبة المحددة والخصائص المرغوبة. ويتم ذلك لفترة مكوث محددة، مما يسمح بترابط الجسيمات وتكثيفها اللازمين.
يمكن إجراء عملية التلبيد في جو مفرغ من الهواء أو في جو محكوم بالنيتروجين أو الأرجون، لمنع أكسدة المواد المغناطيسية. يساعد الجو المتحكم فيه على الحفاظ على التركيب المرغوب فيه ويمنع تكوين أطوار غير مرغوب فيها يمكن أن تعيق الخواص المغناطيسية.
بعد اكتمال دورة التلبيد، يتم تبريد الفرن تدريجياً إلى درجة حرارة الغرفة. يساعد التبريد البطيء على منع الإجهادات الحرارية التي يمكن أن تؤدي إلى تشقق أو تشوه المغناطيس.
4. التلدين
تعمل عملية التلدين على تحسين الخواص المغناطيسية لمغناطيسات NIB لتحسين بنيتها المجهرية. عملية التلدين هي عملية معالجة حرارية تُخضع المغناطيس لدرجات حرارة عالية يتبعها تبريد متحكم فيه.
يتم وضع المغناطيسات الملبدة في فرن، حيث يتم رفع درجة الحرارة إلى درجة حرارة التلدين، وعادة ما تكون أقل من درجة حرارة كوري. يتم الاحتفاظ بالمغناطيسات عند درجة الحرارة هذه لفترة معينة مما يسمح للهيكل بالخضوع لإعادة التبلور والتجانس.
وبعد ذلك، يتم تبريد الفرن تدريجيًا مع التحكم الدقيق لمنع الصدمات الحرارية وضمان التبريد المنتظم. تعمل عملية التلدين على تعزيز نمو الحبيبات مما ينتج عنه حبيبات بلورية أكبر وأكثر اتساقًا مما يحسّن من الخصائص المغناطيسية.
5. التصنيع والمعالجة السطحية
تساعد عملية المعالجة الآلية والمعالجة السطحية على تحقيق الشكل والحجم والخصائص السطحية النهائية المرغوبة للمغناطيسات. قد لا يكون لمغناطيسات النيوديميوم أثناء وجودها في شكلها النهائي الممغنط الشكل أو الأبعاد المطلوبة بالضبط. وعلى هذا النحو، يتم قطعها وطحنها أولاً.
قد يكون الحفر ضروريًا للمغناطيسات الدائرية أو الحلقية الشكل أو لاستيعاب براغي التثبيت أو المكونات الأخرى. في التصنيع الآلي، يعد التصنيع الآلي الدقيق أمرًا بالغ الأهمية لتلبية التفاوتات الضيقة المطلوبة في بعض التطبيقات.
يتم إجراء تلميع السطح أو الصقل السطحي للتخلص من الأسطح الخشنة أو غير المستوية وتحقيق تشطيب أكثر سلاسة. نظرًا لأن مغناطيسات النيوديميوم الأرضية النادرة عرضة للتآكل، فإنها تخضع لطلاء السطح باستخدام مواد مثل النيكل والإيبوكسي.
يمكن أيضًا استخدام التخميل لتعزيز مقاومة مغناطيس النيوديميوم للتآكل. وينطوي ذلك على غمرها في محلول كيميائي لتكوين طبقة رقيقة من الأكسيد الواقي فوق السطح.
6. المغنطة
تتضمن عملية المغنطة تعريض مغناطيس النيوديميوم لمجال مغناطيسي خارجي قوي. ويؤدي هذا المجال إلى محاذاة المجالات المغناطيسية داخل المادة مما يضفي مجالاً مغناطيسياً دائماً.
يتم استخدام معدات متخصصة مثل المغناطيسات الكهربائية أو المغناطيسات النبضية أو المغناطيسات الدائمة اعتمادًا على الحجم والشكل والقوة المطلوبة. يتم تكوين معدات المغنطة لإنشاء اتجاه المجال المغناطيسي المطلوب (محوري أو شعاعي أو قطري أو متعدد الأقطاب).
بعد وضع المغناطيسات في موضعها، تولد معدات المغنطة مجالاً مغناطيسياً قوياً يتم تطبيقه لمدة محددة. يستحث هذا المجال تغييرًا في محاذاة المجالات المغناطيسية داخل مادة النيوديميوم.
وهذا يخلق مجالاً مغناطيسيًا موحدًا وقويًا داخل مغناطيسات النيوديميوم مما يمنحها خصائص مغناطيسية دائمة.
حدود مغناطيس NdFeB
على الرغم من أن مغناطيسات NIB لها العديد من الفوائد، إلا أن هناك بعض القيود التي يجب عليك مراعاتها قبل استخدامها. وتشمل هذه القيود ما يلي:
- البراعة
تعتبر مغناطيسات النيوديميوم هشة نسبيًا مقارنةً بالمغناطيسات الدائمة الأخرى التي تتشقق بسهولة إذا تعرضت لصدمات أو ضغوط ميكانيكية. ولذلك فإن المناولة الدقيقة ضرورية لمنع التلف أثناء التجميع و/أو الاستخدام.
- قابلية التآكل
إن وجود الحديد يجعل مغناطيس النيوديميوم عرضة للتآكل، خاصةً في البيئات الرطبة أو الرطبة. يساعد طلاء هذه المغناطيسات الدائمة بمواد مثل النيكل أو الزنك أو الإيبوكسي في الحماية من التآكل.
- التكلفة
بالمقارنة مع المغناطيسات التقليدية الأخرى، فإن مغناطيسات النيوديميوم الأرضية النادرة أغلى بكثير. قد تكون التكلفة الأعلى عاملاً مقيدًا لبعض التطبيقات، خاصةً عندما تكون القوة المغناطيسية المنخفضة كافية.
- الشواغل البيئية
ينطوي إنتاج هذه المغناطيسات الدائمة على استخراج العناصر الأرضية النادرة، والتي يمكن أن يكون لها آثار بيئية سلبية إذا ما تمت إدارتها بشكل سيئ. يمكن أن يؤدي تعدين ومعالجة المعادن الأرضية النادرة إلى تلوث التربة والمياه.
- القابلية للاشتعال
مغناطيسات نيو قابلة للاشتعال، وفي ظروف معينة، يمكن أن تشتعل أو تشتعل فيها النيران. لهذا السبب، يجب عدم تعريضها للنيران المكشوفة أو درجات الحرارة المرتفعة للغاية.
- المخاطر الصحية
يمكن أن تشكل قوة مغناطيس NdFeB مخاطر صحية عند إساءة التعامل معها. يمكن أن تسبب هذه المغناطيسات إصابات إذا تم ابتلاعها أو عندما تنفصل بقوة مما يعرض أجزاء الجسم مثل الأصابع للضغط.
- حساسية درجة الحرارة
يُظهر مغناطيس النيوديميوم أداءً مغناطيسيًا منخفضًا في درجات الحرارة المرتفعة. ومع ارتفاع درجة الحرارة، تبدأ خواصها المغناطيسية في الانخفاض ويمكن أن تؤدي إلى فقدان المغنطة.
مخاطر المغناطيسات الجديدة وأخطارها
مغناطيسات النيوديميوم هي مغناطيسات دائمة قوية وبالتالي يمكن أن تشكل بعض المخاطر والأخطار إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح. تتضمن بعض المخاطر التي تشكلها هذه المغناطيسات الأرضية النادرة الدائمة ما يلي:
i. مخاطر التآكل والطلاء: مغناطيسات Neo غير المطلية معرضة للتآكل، خاصةً في البيئات الرطبة أو المسببة للتآكل. عند التعامل مع المغناطيسات المتآكلة، تجنب ملامسة الجلد والعينين أو استنشاق الجسيمات المسببة للتآكل.
ب. المخاطر الكهربائية: يمكن أن يؤدي تعريض مغناطيسات NdFeB للحركة السريعة أو فصلها إلى تكوين تيارات دوامة في المواد الموصلة القريبة، مما يولد حرارة. إذا لم يتم التحكم في هذه الحرارة، فقد تتسبب هذه الحرارة في حدوث إصابات وقد تؤدي إلى نشوب حريق.
ثالثاً. خطر الابتلاع: بعض مغناطيسات NIB صغيرة جداً ويمكن للأطفال الصغار ابتلاعها بسهولة. في حالة ابتلاع عدة مغناطيسات مغناطيسية متعددة، يمكن أن تتسبب القوة المغناطيسية العالية في حدوث مشاكل صحية خطيرة من خلال الجذب. يمكن أن يؤدي مثل هذا الحدث إلى حدوث ثقب و/أو انسداد معوي قد يكون مميتاً.
iv. الجذب المغناطيسي وخطر القرص: يمكن أن يؤدي المجال القوي الناتج عن المغناطيسات الجديدة إلى إصابات قرص شديدة. عندما يلتصق زوج من المغناطيسات أو مغناطيس إلى جانب جسم مغناطيسي معاً، يمكن أن تكون القوة قوية جداً. وفي المقابل، يمكن أن يتسبب ذلك في قرص الجلد أو حتى سحق الكتائب.
v. الهشاشة الميكانيكية: إن الطبيعة الهشة للمغناطيسات الجديدة تجعلها عرضة للتقطيع أو التشقق عند تعرضها للإجهاد الميكانيكي أو الصدمات. يمكن أن ينتج عن القطع المكسورة حواف حادة يمكن أن تؤدي إلى جروح.
vi. الإلكترونيات الحساسة: يمكن للقوة المغناطيسية القوية الناتجة عن مغناطيسات النيوديميوم أن تؤثر على الأجهزة الإلكترونية الحساسة الموجودة بالقرب منها أو تتلفها. أجهزة مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب، والأقراص الصلبة، وبطاقات الائتمان، وبعض المعدات الطبية الإلكترونية معرضة لهذه القوة.
استخدامات مغناطيس النيوديميوم
باعتباره أقوى مغناطيس دائم في العالم، هناك استخدامات متعددة لمغناطيس النيوديميوم في مختلف الصناعات. ويرى منتجها العالي الطاقة والقدرة على الاسترجاع أنها تستخدم في التطبيقات التالية:
المحركات والمولدات الكهربائية
تسمح المجالات المغناطيسية القوية التي يولدها مغناطيس النيوديميوم بكثافة عزم دوران عالية، مما يزيد من كفاءة المحركات الكهربائية في السيارات الكهربائية. وبالمثل، عند استخدامها في المحركات الصناعية مثل المحركات المؤازرة ومحركات السائر، فإنها تسمح بالتشغيل بسرعة عالية توفر وظائف تحكم دقيقة.
في أنظمة توليد الطاقة مثل توربينات الرياح، تضمن مجالاتها المغناطيسية القوية تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بكفاءة.
الإلكترونيات الاستهلاكية
وتستخدم العديد من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، مثل المراوح الكهربائية والأدوات الكهربائية هذه المغناطيسات لصغر حجمها وقوتها المغناطيسية العالية. وعند استخدامها في الأجهزة المنزلية مثل المكانس الكهربائية ومكيفات الهواء والغسالات، فإنها توفر كفاءة محرك معززة واستهلاكاً أقل للطاقة.
الفواصل المغناطيسية
تُستخدم مغناطيسات NIB في جهود التعدين وإعادة التدوير وإدارة النفايات في الفواصل المغناطيسية لفصل المواد الحديدية عن المواد غير الحديدية. كما يمكن استخدامها لإزالة الشوائب في الخامات المعدنية وشظايا أنابيب النفط من جزيئات الطعام والأدوية.
معدات الصوت
تقوم المعدات الصوتية مثل مكبرات الصوت وسماعات الرأس بتحويل الطاقة الكهربائية إلى صوت عن طريق استخدام مغناطيسات نيو. وتسمح القدرة على تصميمها بأحجام صغيرة إلى جانب قوتها المغناطيسية العالية بتصميم أجهزة صوتية مدمجة وقوية.
تستخدم الميكروفونات الديناميكية مغناطيسات النيوديميوم لتوليد إشارة كهربائية تتفاعل مع حركة الحجاب الحاجز التي تحدثها الموجات الصوتية. بالإضافة إلى ذلك، يتم تنفيذ هذه المغناطيسات في مشغلات السماعات داخل الأذن وشاشات الاستوديو لتوفير صوت دقيق وواضح.
محركات الأقراص الصلبة للكمبيوتر
تُستخدم مغناطيسات النيوديميوم في محركات الأقراص الصلبة للكمبيوتر لقراءة وكتابة البيانات على وسائط التخزين المغناطيسية. وقد ساهم استخدامها في زيادة كثافة التخزين وسرعة الوصول إلى البيانات في محركات الأقراص الحديثة.
يتم استخدام هذه المغناطيسات في مجموعة المشغل لوضع رؤوس القراءة/الكتابة بدقة فوق اللوحات الدوارة. يتفاعل المجال المغناطيسي القوي الذي تولده مع الملفات لتوفير عزم الدوران اللازم لتدوير الألواح.
الوصلات المغناطيسية
عند استخدامها في أدوات التوصيل المغناطيسية، تنقل مغناطيسات النيوديميوم عزم الدوران بين المكونات الدوارة دون تلامس ميكانيكي مباشر. وهذا يسمح بإحكام الإغلاق المحكم مما يقلل من خطر التسرب في المضخات وأنظمة السوائل.
يمكن العثور على أنظمة الاقتران هذه في المضخات والضواغط والخلاطات والمحرضات المستخدمة في الصناعات الكيميائية والصيدلانية. عند استخدامها في الأنظمة الهيدروليكية الوصلات التي تحتوي على مغناطيسات NIB تنقل عزم الدوران بين المكونات الدافعة والمكونات المدفوعة بدون عمود.
أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي
تستخدم معدات التصوير الطبي، مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) مغناطيسات NdFeB لتوليد مجالات مغناطيسية قوية ومستقرة لأغراض التصوير. تقوم مغناطيسات النيوديميوم بتوليد المجال المغناطيسي الساكن الرئيسي الذي يعمل على محاذاة البروتونات في أنسجة الجسم.
بالإضافة إلى ذلك، تستخدم لفائف التدرج هذه المغناطيسات لإنشاء مجالات مغناطيسية متفاوتة ترميز المعلومات المكانية عند تركيبها على المجال المغناطيسي الرئيسي. وعلاوة على ذلك، تسمح مغناطيسات نيو بالتزويق، مما يجعل التعديلات الطفيفة على المجال المغناطيسي للتوحيد الذي يؤثر على جودة الصورة.
قطارات ماجليف (الرفع المغناطيسي)
تستخدم قطارات ماغليف مجالات مغناطيسية قوية لصد القطار عن المسار، مما يؤدي إلى دفع القطار إلى الأمام دون احتكاك. هنا، يؤدي التفاعل بين مغناطيسات النيوديميوم الموجودة على متن القطار والملفات المغناطيسية للمسار إلى تعليق القطار ودفعه.
وعلى هذا النحو، تساهم مغناطيسات النيوديميوم في الاستقرار الجانبي لقطار ماجليف مما يمنع إمكانية خروج القطار عن مساره. كما أن المحركات الحثية الخطية في هذه القطارات تحتوي على هذه المغناطيسات الدائمة لإنشاء مجالات مغناطيسية متناوبة تدفع القطار.
المستشعرات المغناطيسية
تستخدم الحساسات المغناطيسية مثل مفاتيح القصب وحساسات القرب وحساسات تأثير هول مغناطيسات النيوديميوم لاكتشاف التغيرات في المجالات المغناطيسية. في مستشعرات القرب المستخدمة في الأتمتة الصناعية والمركبات وأنظمة الأمن، تكتشف وجود أو عدم وجود جسم قريب.
تقيس حساسات تأثير القاعة شدة المجال المغناطيسي وقطبيته باستخدام مغناطيسات النيوديميوم لتحديد الاستشعار الدقيق للموضع واكتشاف الزاوية. عند استخدامها في حساسات السرعة، تستخدم مغناطيسات النيوديميوم مجالاً مغناطيسيًا متغيرًا لقياس سرعة دوران العمود/المعدات الدوارة.
تطبيقات السيارات
تعتمد العديد من جوانب وظائف السيارات على مغناطيسات النيوديميوم مثل نظام التوجيه الكهربائي وأنظمة منع انغلاق المكابح. تساعد هذه المغناطيسات في أنظمة التوجيه الكهربائي في تدوير العجلات من حيث الاستجابة والكفاءة.
تستخدم أنظمة المكابح المانعة للانغلاق (ABS) مغناطيسات NIB في مستشعرات السرعة للكشف عن دوران كل عجلة. وبهذه الطريقة، يمكن للنظام منع انغلاق العجلات أثناء الكبح مما يعزز السلامة.
وتدخل مغناطيسات النيوديميوم أيضاً في محركات بدء التشغيل ومولدات محركات الاحتراق الداخلي في السيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي بالإضافة إلى المضخات الكهربائية والمراوح. وتعتمد مشغلات أقفال الأبواب على هذه المغناطيسات التي توفر أيضاً تخميداً متحكماً ومتكيفاً في أنظمة التعليق من أجل قيادة أكثر سلاسة.
عند تصنيف مغناطيسات النيوديميوم وفقًا لقوتها المغناطيسية، تظهر الدرجات. هناك ثماني درجات قياسية لهذه المغناطيسات الأرضية النادرة الدائمة. يتم تعيينها بالقيم 35 و38 و40 و42 و45 و48 و50 و52 مع بادئة بحروف N (نيوديميوم).
من الناحية المثالية، تمثل القيم الحد الأقصى لناتج الطاقة القصوى. لاحظ أنه كلما زادت القيم زادت قوة الدرجة.
تُصنع المغناطيسات الأرضية النادرة الجديدة من الجمع بين النيوديميوم والحديد والبورون في الصيغة Nd2في14B. وينتج عن هذا التركيب بنية بلورية ذات تباين مغناطيسي عالٍ جدًّا يمكن أن تُعزى إليه قوة مغناطيس النيوديميوم.
فالعزوم المغناطيسية القوية الناتجة عن تكوينها الإلكتروني إلى جانب البنية الحبيبية الدقيقة تجعلها عرضة للمغنطة بشكل كبير. والنتيجة هي خلق مجال كبير من القدرة المغناطيسية مع محاذاة أحادية الاتجاه.
والنتيجة هي مغناطيس دائم ذو قدرة عالية للغاية على إعادة المغنطة بشكل استثنائي، مما يسمح لها بالاحتفاظ بمجال مغناطيسي قوي عند المغنطة. وبالإضافة إلى ذلك، تتمتع هذه المغناطيسات بقابلية إكراه عالية جدًا، مما يمنحها القدرة على مقاومة إزالة المغنطة والحفاظ على قوتها.
تحتوي مغناطيسات النيوديميوم على الحديد كعنصر إشابة أساسي إلى جانب النيوديميوم والبورون. ومن المعروف أن الحديد معدن معرض للصدأ عند تعرضه للرطوبة والأكسجين. على هذا النحو، يمكن أن يصدأ مغناطيس النيوديميوم إذا لم يتم وضع أي تخفيف مثل الطلاء أو المعالجة السطحية.
يقوم المصنعون عادةً بوضع طلاء أو طلاء واقي مثل الإيبوكسي أو النيكل أو الزنك فوق مغناطيس النيوديميوم. يحمي هذا الطلاء المغناطيس من الصدأ والتآكل مما يوفر فصلًا بين سطح المغناطيس وما يحيط به.
ومع ذلك، عند كسر الطلاء الواقي للكشف عن سطح المغناطيس، يمكن ملاحظة الآثار الوخيمة للصدأ. يجب تجنب الصدأ لأنه يضعف المغناطيس ويعيق خصائصه المغناطيسية.
لا يشير وصف مغناطيسات NIB بأنها مغناطيسات دائمة إلى أنها لا يمكن أن تفقد وضعها أبدًا. يمكن أن يحدث هذا في الواقع. نناقش أدناه بعض الطرق التي يمكنك من خلالها إزالة مغناطيسية مغناطيس النيوديميوم:
i. التعرض لدرجات حرارة عالية: يؤدي تعريض مغناطيس النيوديميوم لدرجات حرارة تتجاوز درجة حرارة كوري إلى تشتيت المجالات المغناطيسية مما يؤدي إلى فقدان المغناطيسية.
ب. المغنطة العكسية المغنطة العكسية: يمكن أن يؤدي تطبيق مجال مغناطيسي معاكس بقوة كبيرة على مغناطيس نيو إلى إزالة مغناطيسيته. ويعطل المجال المغناطيسي المعاكس بالمثل محاذاة المجالات المغناطيسية، مما يعوق قدرته المغناطيسية.
ثالثًا: الإجهاد الميكانيكي الإجهاد الميكانيكي: يمكن أن يؤدي تكرار تعريض مغناطيس النيوديميوم لصدمات ميكانيكية قوية إلى فقدان المغنطة. تتسبب الصدمة في حدوث اضطراب في محاذاة المجال المغناطيسي مما يؤثر على انخفاض في شدة المجال المغناطيسي الكلي.
iv. الشيخوخة: يمكن أن تفقد مغناطيسات النيوديميوم مغنطة النيوديميوم بشكل طبيعي بمرور الوقت في ظل ظروف مثل تقلبات درجات الحرارة والتعرض للمجالات المغناطيسية الخارجية.
Arabic 
English 
Spanish 
German 
French 
Portuguese