На что способен неодимовый магнит в быту — выдаем все секреты. Как делают магниты? Как сделать магнит на руках

Ученые давно пытаются создавать сверхсильные магниты на основе различных сплавов. Но в большинстве разработок приходилось использовать материалы, которые могли представлять опасность для человека. Наконец удалось получить состав на основе неодима. Этот не представляет потенциальной угрозы для здоровья. Познакомившись с уникальными свойствами такого материала, многие задумываются, можно ли изготовить неодимовые магниты своими руками. По идеи - это сложный в технологическом плане процесс. А может можно это сделать из переработанного вторичного сырья?

Неодимовые магниты: что это за материал?

Как утверждают ученые, на эту разработку ушло около 20 лет исследований и испытаний. При выборе материалов учитывались многие факторы: доступность, технологичность, безопасность, высокие магнетические свойства, стойкость к условиям окружающей среды. Перспективным направлением ученые посчитали использование редкоземельных металлов. И неодим для этих целей подошел как раз идеально.

Магниты на его основе обладают удивительной силой сцепления. Даже небольшой объем материала позволяет удерживать вес во много раз, превышающий свою массу. Магнетические свойства сохраняются долго (теряют не более 2% за 10 лет использования). Сейчас неодимовые магниты можно приобрести в специализированных магазинах. Цены на них доступны практически любому желающему.

Состав

Магниты на основе этого редкоземельного металла обозначаются формулой Nd2Fe14B. В состав входит неодим (Nd), железо (Fe), бор (B). Особенность технологии заключается в том, что этот редкоземельный металл в чистом виде сложно выделить. Процесс спекания с остальными компонентами в порошкообразном виде должен проходить в условиях инертной среды. В противном случае происходит его быстрое окисление с потерей свойств.

Технология для обычных условий сложная, поэтому пытаться изготовить неодимовые нецелесообразно. Изделия при производстве маркируются. Число после буквы N (25, 30, 45) обозначает код. Чем выше показатель, тем сильнее материала. От числа также зависит максимальная рабочая температура магнита.

Особенности

Для предотвращения от воздействия условий среды магниты покрываются защитным составом. Обычно это два слоя никеля или улучшенный вариант с промежуточным дополнительным слоем меди. Другая важная особенность - неодимовые магниты при температуре свыше 70 °C начинают размагничиваться. Превышение предельных показателей может привести к полной потере свойств и превращения сплава просто в кусок металла.

Специфика материала предполагает особые меры безопасности при работе. Так, неодимовые магниты 50х30 мм обладают силой сцепления 100 - 115 кг, а 70х50 мм до 300 кг. При неосторожном обращении они могут причинить вред: прищемить пальцы, поранить кожные покровы, повредить кость. При неконтролируемом столкновении двух магнитов возможно крошение материала с образование острых осколков, способных поранить глаза.

Применение

Традиционно они используются в электронных приборах и устройствах, где нужно создавать постоянное магнитное поле. Свойства материала дают возможность с успехом применять их при поиске и подъеме металлических предметов со дна водоемов. Такие конструкции кроме проушины для крепления троса оборудуются рым-болтом, который просто необходим, так как при ввинчивании позволяет рассоединить две сильно сцепленные поверхности.

Магниты выпускаются с размерами от 1 до 120 мм в диаметре и разной толщины и формы. Самые тонкие из них находят широкое применение в кожгалантерейной и мебельной промышленности. Их можно встретить в забавных игрушках и приспособлениях для подвешивания различной утвари. Мощные магниты незаменимы при фильтрации сыпучих и жидких материалов. Их используют для улавливания в конвейерном потоке металлических примесей и посторонних предметов.

Высокая сила сцепления побуждает людей использовать их и для получения «экономии» при пользовании водой и газом. Приобретая неодимовые магниты для счетчиков, они, таким образом, пытаются добиться остановки или замедления вращения их механизма. Такая возможность теоретически имеется в устройствах, где внутри применяется стальные элементы. Мощный магнит, установленный в определенном месте на корпусе, может замедлить вращение крыльчатки.

Можно ли изготовить неодимовые магниты своими руками?

Промышленная технология, кроме спекания массы в сплав, предполагает еще сложный и недоступный для домашних условий процесс намагничивания полученного вещества. Для этого используются очень мощные силовые поля. Если велико желание самим добыть неодимовые магниты, своими руками это можно сделать, разобрав «отжившую» свой век электронику.

В некоторых старых винчестерах можно найти внутри один - два небольших элемента. Пытаться сверлить или дробить такие магниты нецелесообразно. Поверхностный защитный слой повреждается, материал вступает в реакцию со средой и теряет свойства. Кроме того, как уверяют специалисты, стружка обладает большой возгораемостью и может воспламенить окружающие поверхности.

Возможно вам, также как и мне, понадобился неодимовый магнит. Не торопитесь его покупать. Есть несколько мест где можно взять их бесплатно. Помимо разных самоделок неодимовые магниты используют для остановки различных счетчиков, но сейчас производители уже научились ставить защиту на приборы учета и подобная практика может стоить вам больших неприятностей. Возможная «экономия», точно будет меньше, чем размер штрафа.

Если же ваши желания приобрести неодимовые магниты экологичны и не затрагивают интересы третьих лиц и организаций, то нет смысла их покупать. Есть несколько мест, где вы гарантированно найдете неодимовый магнит дешево или бесплатно.

Старые наушники от телефона или плеера.
Старые жесткие диски от компьютера.
Старые CD и DVD приводы для компьютера.
Шаговые двигатели от старых принтеров или сканеров.

Применив малость усердия и обычные инструменты они все легко добываются. Это вам может сэкономить до нескольких тысяч рублей, поскольку, допустим, в шаговых двигателях попадаются достаточно крупные экземпляры неодимовых магнитов.

Привожу видео разборки всех перечисленных выше устройств. Самому оно очень помогло.

Два проекта самодельных велотренажеров своими руками (0)
Жизнь часто ставит нас перед необходимостью решать задачи по улучшению как состояния здоровья, так и улучшению своего внешнего вида в части […]
Как сделать лазер. Делаем лазер гравер своими руками. (0)
Все уже наверное слышали, что из пишущего DVD привода можно добыть полупроводниковый лазер и зажигать им спички и прожигать тонкую […]
Что можно сделать из старого DVD плеера? Шикарную зарядку для смартфонов, например. (0)
Как летит время. Уже DVD видеоплееры устаревают и девать их некуда. Из очередной уходящей натуры можно еще много чего полезного […]
Что можно сделать из коробки из под CD дисков? Мощную воздуходувку! (0)
Искал тут "раздувало" для камина и нашел интересный вариант. Автор правда не указал такой способ применения для своей поделки, но я думаю […]
Жидкое мыло становится удобным. Доработка сантехники своими руками. (0)
Интересно, только меня бесят бутылки с жидким мылом? Они занимают место. Они убегают при попытки набрать мыло. Обычно на раковине […]
Оригинальная идея отопления дома. Теплый пол-потолок из лампочек (0)
Такая необычная идея отопления пришла в голову внезапно и по началу была отброшена как бредовая. Но дальнейшие рассуждения все более убеждали, […]

Уникальные свойства некоторых веществ, всегда удивляли людей своею необычностью. Особое внимание привлекла способность некоторых металлов и камней – отталкиваться или притягиваться друг к другу. На протяжении всех эпох это вызвало интерес мудрецов и огромное удивление простых обывателей.

Начиная с 12 – 13 веков его начали активно применять в производстве компасов и других инновационных изобретений. Сегодня можно увидеть распространённость и разнообразие магнитов во всех сферах нашей жизни. Каждый раз, когда мы встречам очередное изделие из магнита, мы часто задаёмся вопросом: «Так как же делают магниты?»

Виды магнитов

Существует несколько видов магнитов:

Постоянный;
Временный;
Электромагнит;

Отличие первых двух магнитов заключается в их степени намагниченности и времени удержания поля внутри себя. В зависимости от состава, магнитное поле будет слабее или сильнее и более устойчивым к воздействию внешних полей. Электромагнит не является настоящим магнитом, это всего лишь эффект электричества, которое создает магнитное поле вокруг металлического сердечника.

Интересный факт : впервые исследования об этом веществе были произведены нашим отечественным ученым Петром Перегрином. В 1269 году им была выпущена «Книга о магните», в которой описывались уникальные свойства вещества и его взаимодействия с окружающим миром.

Из чего делают магниты?

Для производства постоянных и временных магнитов используют железо, неодим, бор, кобальт, самарий, альнико и ферриты. Они в несколько этапов измельчаются и вместе плавятся, пекутся или спрессовываются до получения постоянного или временного магнитного поля. В зависимости от вида магнитов и требуемых характеристик, меняется состав и пропорции компонентов.

Материалы по теме:

Как и из чего делают цемент?

Такое производство позволяет получить три вида магнитов:

Прессованные;
Литые;
Спеченные;

Изготовление магнитов

Электромагниты производятся с помощью обмотки проволоки вокруг металлического сердечника. Меняя размеры сердечника и длину проволоки меняют мощность поля, количество употребляемого электричества и размеры устройства.

Выбор компонентов

Постоянные и временные магниты производятся с разной силой полей и устойчивостью к окружающим воздействиям. Перед началом производства, заказчик определяет состав и форму будущих изделий в зависимости от места применения и дороговизны производства. С точностью до грамма подбираются все компоненты и отправляются на первый этап производства.

Выплавка

Оператор загружает в электрическую вакуумную печь все компоненты будущего магнита. После проверки оборудования и соответствия количества материала, печь закрывают. С помощью насоса из камеры откачивают весь воздух и запускают процесс плавки. Воздух из камеры извлекают для того, чтобы предотвратить окисление железа и возможную потерю мощности полей. Расплавленная смесь самостоятельно выливается в форму, а оператор ожидает ее полного остывания. В результате получается брикет, уже имеющий магнитные свойства.

Ещё в Древнем Китае обратили внимание на свойство некоторых металлов притягивать. Это физическое явление получило название магнетизм, а материалы, обладающие этой способностью, назвали магнитами. Сейчас это свойство активно используется в радиолектронике и промышленности, а особо мощные магниты используют, в том числе и для поднятия и транспортировки больших объёмов металла. Применяются свойства этих материалов и в быту – многим известны магнитные открытки и буквы для обучения детей. Какие магниты бывают, где их используют, что такое неодимовый, об этом расскажет этот текст.

Виды магнитов

В современном мире их классифицируют по трём основным категориям по типу создаваемого ими магнитного поля:

постоянные, состоящие из природного материала, обладающего этими физическими свойствами, например, неодимовые;
временные, обладающие этими свойствами во время нахождения в поле действия магнитного поля;
электромагниты – это витки провода на сердечнике, создающие электромагнитное поле при прохождении энергии по проводнику.

В свою очередь, наиболее распространённые постоянные магниты подразделяются на пять основных классов, по своему химическому составу:

ферромагниты на основе железа и его сплавов с барием и стронцием;
неодимовые магниты, имеющие в своём составе редкоземельный металл неодим, в сплаве с железом и бором (Nd-Fe-B, NdFeB, NIB);
самариево-кобальтовые сплавы, имеющие сравнимые с неодимовым магнитные характеристики, но в тоже время более широкий температурный диапазон применения (SmCo);
сплав Альнико, он же ЮНДК, этот сплав отличается высокой коррозионной устойчивостью и высоким температурным пределом;
магнитопласты, представляющие собой смесь магнитного сплава со связующим, это позволяет создать изделия различных форм и размеров.

Сплавы магнитных металлов хрупкие и достаточно дешёвые изделия, обладающие средними качествами. Обычно это сплав оксида железа с ферритами стронция и бария. Температурный диапазон стабильной работы магнита не выше 250-270°C. Технические характеристики:

коэрцитивная сила – около 200 кА/м;
остаточная индукция – до 0,4 Тесла;
средний срок службы – 20-30 лет.

Что такое неодимовые магниты

Это наиболее мощные из постоянных, но в тоже время достаточно хрупкие и нестойкие к коррозии, в основе этих сплавов лежит редкоземельный минерал – неодим. Это самый сильный магнит из постоянных.

Характеристики:

коэрцитивная сила – около 1000 кА/м;
остаточная индукция – до 1,1 Тесла;
средний срок службы – до 50 лет.

Их применение ограничивает только низкий предел температурного диапазона, для наиболее термостойких марок неодимового магнита это 140°C, в то время как менее стойкие разрушаются при температуре свыше 80 градусов.

Самариевокобальтовые сплавы

Обладающие высокими техническими характеристиками, но в тоже время очень дорогие сплавы.

Характеристики:

коэрцитивная сила – около 700 кА/м;
остаточная индукция – до 0,8-1,0 Тесла;
средний срок службы – 15-20 лет.

Они используются для сложных условий работы: высокие температуры, агрессивные среды и большая нагрузка. Из-за сравнительно высокой стоимости их применение несколько ограничено.

Альнико

Порошковый сплав из кобальта (37-40%) с добавлением алюминия и никеля также обладает хорошими эксплуатационными характеристиками, кроме того способностью сохранять свои магнитные свойства при температурах до 550°C. Их технические характеристики ниже, чем у ферромагнитных сплавов и составляют:

коэрцитивная сила – около 50 кА/м;
остаточная индукция – до 0,7 Тесла;
средний срок службы – 10-20 лет.

Но, несмотря на это, именно этот сплав наиболее интересен для применения в научной сфере. Кроме того, добавление в сплав титана и ниобия способствует повышению коэрцетивной силы сплава до 145-150 кА/м.

Магнитопласты

Используются в основном в быту для изготовления магнитных открыток, календарей и прочих мелочей, характеристики магнитного поля незначительно падают из-за меньшей концентрации магнитного состава.

Это основные типы постоянных магнитов. Электромагнит по принципу действия и применению несколько отличается от таких сплавов.

Интересно. Неодимовые магниты используются практически повсеместно, в том числе и в дизайне для создания парящих конструкций, и в культуре для этих же целей.

Электромагнит и демагнитизатор

Если электромагнит создаёт поле при прохождении через витки обмотки электроэнергии, то демагнитизатор, наоборот, снимает остаточное магнитное поле. Применять этот эффект можно в разных целях. Например, что можно сделать демагнитизатором? Ранее демагнитизатор использовался для размагничивания воспроизводящих головок магнитофонов, кинескопов телевизоров и выполнения иных функций подобного рода. Сегодня его зачастую применяют в несколько незаконных целях, для размагничивания счётчиков после применения на них магнитов. Кроме того это устройство можно и нужно применять для снятия остаточного магнитного поля с инструментов.

Состоит демагнитизатор обычно из обычной катушки, иначе говоря, по устройству этот прибор полностью повторяет собой электромагнит. На катушку подаётся переменное напряжение, после чего устройство, с которого мы снимаем остаточное поле, убирается из зоны действия демагнитизатора, после чего он отключается

Важно! Использование магнита для «подкрутки» счётчика незаконно и влечёт за собой штраф. Неправильное использование демагнитизатора может привести к полному размагничиванию прибора и его выходу из строя.

Самостоятельное изготовление магнита

Для этого достаточно найти металлический брусок из стали или другого ферросплава, можно использовать составной сердечник трансформатора, после чего сделать обмотку. Намотать на сердечник несколько витков медной обмоточной проволоки. Для безопасности стоит включить в схему плавкий предохранитель. Как сделать мощный магнит? Для этого нужно увеличивать силу тока в обмотке, чем она выше, тем больше магнитная сила устройства.

При включении устройства в сеть и подаче электроэнергии на обмотку, устройство будет притягивать металл, то есть фактически это самый настоящий электромагнит, пусть и несколько упрощённой конструкции.

В современном мире широко используется энергия магнитного поля. Как в промышленности, радиолектронике и электрике, так и в бытовых целях. Для генерации магнитного поля созданы десятки различных устройств, а также используются природные свойства минералов.

Наибольшее распространение среди постоянных получил неодимовый магнит. Его использование и широкое распространение связано как с его стоимостью, так и отличными техническими характеристиками. Его недостатками являются: склонность к коррозии и боязнь высоких температур. По этой причине в сложных условиях работы применяются другие типы, которые не обладают этими ограничениями.

Видео

Иногда спрашивают о том, как сделать неодимовый магнит своими руками. Попробуем разобраться, насколько это возможно, и что вообще представляет собой процесс производства подобной продукции.

Итак, продаваемые нами устройства состоят из сплава, который на 70% состоит из железа и практически на 30% - из бора. Только какие-то доли процентов в его составе приходятся на редкоземельный металл неодим, природные залежи которого крайне редки в природе. Большая часть их приходится на Китай, есть они еще всего в нескольких странах, в том числе, и в России.

Прежде чем сделать неодимовые магниты, производители создают формы для них из песка. Затем поднос с формами обдают газом и подвергают термической обработке, из-за чего песок твердеет и сохраняет на своей поверхности будущие очертания металлической заготовки. В эти формы позднее будет помещаться раскаленный металл, из которого, собственно и получится необходимая продукция.

Теперь непосредственно рассмотрим, как делают неодимовый магнит. В отличие от ферромагнитных изделий металл здесь не плавится, а спекается из порошковой смеси, помещенной в инертную или вакуумную среду. Затем полученный магнитопласт прессуется с одновременным воздействием на него электромагнитного поля определенной интенсивности. Как видим, даже на начальном этапе производства, заметно, что вопрос о том, как сделать неодимовые магниты в домашних условиях, звучит неуместно. Слишком сложны операции и используемое оборудование. Создание подобных условий на дому вряд ли возможно.

После того, как заготовки достают из форм, они подвергаются механической обработке - тщательно шлифуются, потом для улучшения коэрцитивной силы изделий выполняется их обжиг.

Наконец, мы подходим к последним этапам, которые помогут окончательно ответить на вопрос о том, как делают неодимовые магниты. Спеченный сплав NdFeB вновь подвергаются отделке на станке посредством специального инструмента. При работе применяют охлаждающую смазку, для исключения перегрева либо возгорания порошка.

На магниты наносится защитное покрытие. Это обусловлено, во-первых, тем что спеченные металлы достаточно хрупкие и их необходимо усилить, и, во-вторых, металл будет защищен от процессов коррозии и другого воздействия внешней среды. Так производители заблаговременно беспокоятся о том, как сделать неодимовый магнит более прочным и долговечным. Покрытие может быть медным, никелевым, цинковым. На последней фазе производственного процесса применяется намагничивание посредством сильного магнитного поля. Дальше - они направляются на склад, а оттуда покупателям.

Итак, после того, как мы более-менее подробно рассмотрели производственный процесс, стало ясно, что, наверное, не стоит всерьез задаваться вопросом «как сделать неодимовый магнит в домашних условиях». Ведь для этого требуется не только наличие определенных знаний, но множество сложнейших агрегатов.