Neodimi vs imants de terres rares: fets i usos

Els imants són omnipresents, des dels petits que es troben als telèfons intel·ligents fins als grans que s'utilitzen a les màquines de ressonància magnètica. La gent, però, tendeix a agrupar tots els imants de terres rares un cop escoltat el terme sense discerniment. Això no és precís. Cada imant de neodimi es qualifica com a imant de terres rares, però no tots els imants de terres rares es qualifican com a imant de neodimi.

Tots els imants de terres rares, per exemple, tenen una definició determinada? Acabem aquesta discussió.

A la nostra vida diària, la tecnologia empra l'ús d'imants des de les característiques cridaneres dels nostres telèfons fins als imants de la màquina de ressonància magnètica gegant, i ni tan sols ens n'adonem. Això encara desxifra a un imant de neodimi una pregunta: els imants de neodimi es consideren imants de terres rares? En altres paraules, aquesta pregunta encara es revela fins i tot després d'intentar obtenir tota la informació sorprenentment desconcertant.

Per aclarir, els imants de neodimi són un subconjunt d'imants de terres rares, que també inclouen imants de samari cobalt.

Hi ha una confusió subjacent amb altres tipus d'imants com la ferrita i l'alnico, que porta a aquesta suposició comuna.

Tot en aquest article es desembolicarà dels mites i es presentaran els fets que envolten els imants de neodimi o de terres rares.

Si sou propietari d'un negoci, un entusiasta del bricolatge o algú interessat a entendre el tema dels imants de neodimi i les terres rares, aquest bloc és per a vosaltres.

Imants de terres rares: desglossant els conceptes bàsics

Els imants de terres rares reben el seu nom dels elements de terres rares utilitzats en el seu procés de fabricació. Aquests elements es van trobar originalment en minerals rars com el gadolini, principalment lantànids. Encara que s'anomenen "terres rares", elements com el neodimi són força abundants a l'escorça terrestre. La seva "raresa" es reflecteix principalment en la dificultat de la mineria i el processament - aquests elements requereixen una tecnologia especial d'extracció i refinament, la qual cosa comporta uns costos de producció més elevats, motiu pel qual els imants de terres rares són més cars que altres tipus d'imants.

Quins són els altres sub-tipus d'imants de terres rares?

Existeixen dos tipus principals d'imants de terres rares.

●Imants de NdFeB: els imants de neodimi són els -imants de terres rares d'alt rendiment més utilitzats amb una força magnètica excel·lent, però el seu rendiment a alta temperatura és deficient (normalment la temperatura de funcionament és inferior o igual a 150 graus), cosa que es pot millorar afegint disprosi (Dy) o terbi (Tb). A causa de la seva susceptibilitat a la corrosió, solen estar protegits per revestiment (com níquel, zinc, resina epoxi, etc.). Les aplicacions típiques inclouen unitats de disc dur, equips de ressonància magnètica i turbines eòliques.

●Imants SmCo: tot i que no són tan forts com els imants de neodimi, tenen una excel·lent estabilitat a -temperatura i resistència a la corrosió. Es divideixen en dos tipus: SmCo5 de primera-generació i Sm2Co17 de segona-generació (més comú). Aquests imants són molt resistents a la desmagnetització i són especialment adequats per a aplicacions d'alta temperatura com ara aeroespacial o militar, i poden funcionar a temperatures de fins a 250-350 graus.

Quins són els altres tipus de comparacions entre els imants i les terres rares?

●Imants d'alnico: Entre els tipus d'imants que hem estudiat, els imants d'Alnico es troben a l'extrem inferior de l'espectre (però no els més febles; els imants de ferrita són més febles). Aquest aliatge de ferro-alumini que conté níquel i cobalt té una gran remanència i és conegut per la seva resistència a les altes temperatures (fins a 500 graus) i la seva resistència a la desmagnetització, però també és relativament fràgil i té una resistència mecànica baixa.

●Imants flexibles: És el més feble de tots els imants, però s'utilitzen sovint en productes com adhesius publicitaris i joguines perquè són fàcils de manejar. En realitat està fet de pols de ferrita barrejada amb cautxú o plàstic.

Els imants rars són més potents que els altres tipus perquè la seva petita mida els fa lleugers i més fàcils de manejar. Aquest és un factor beneficiós en escenaris-d'alt rendiment on l'espai és limitat.

Tot i que els imants d'alnico i flexibles tenen usos nínxols, els imants de terres rares dominen les aplicacions que requereixen relacions de força-a-alta resistència.

Fenomen de l'imant de neodimi: per què és l'estrella

Aquests imants són molt populars perquè són petits però potents. El neodimi té una força inigualable i s'utilitza en gairebé tot per permetre la miniaturització, des de cotxes elèctrics fins a petits auriculars, per exemple. Els petits imants dels auriculars produeixen un so potent, mentre que els motors dels cotxes elèctrics els utilitzen per produir un parell elevat en dissenys compactes. Això ajuda tant als consumidors com a les empreses. Les indústries els estimen perquè són fàcils d'utilitzar i els consumidors es beneficien del seu poder compacte.

Com es fabriquen els imants de neodimi?

La producció d'imants de neodimi implica una combinació precisa de metal·lúrgia i enginyeria:

●Mineria i refinament: les matèries primeres (neodimi, ferro i bor) s'extreuen i es depuren químicament.

●Formació d'aliatges: els elements es fonen en un ambient de buit o gas inert per formar un aliatge, que es refreda en lingots.

●Pols i premsat: els lingots es polveren en pols fina i després es compacten a alta pressió en una atmosfera de nitrogen.

●Sinterització: la pols comprimida s'escalfa prop del punt de fusió en un forn de buit, fusionant partícules en un bloc sòlid.

● Mecanitzat i recobriment: el bloc sinteritzat es talla/forma a les dimensions finals i es polit. S'aplica un recobriment protector (per exemple, níquel) per evitar la corrosió.

●Magnetització: El bloc acabat està exposat a un potent camp magnètic per alinear els seus dominis, activant les seves propietats magnètiques.

L'imant més fort, però a quin preu?

Tot i que els materials magnètics més potents i possiblement els millors, els imants de neodimi tenen alguns inconvenients:

●Fragilitat: encara que poderoses, són molt trencadisses i es poden trencar si cauen.

●Sensibilitat a la temperatura: els motius són els mateixos que en el cas dels imants de terres rares-, a diferència dels imants de samari cobalt, perden el seu magnetisme a altes temperatures.

●Problemes de corrosió: sense un recobriment adequat, s'oxidaran, es corroiran i s'arruïnaran amb el pas del temps.

Imants de terres rares vs neodimi: són els mateixos?

A continuació, explicarem la diferència principal entre les terres rares i el neodimi:

Concepció errònia comuna

És una pràctica habitual utilitzar imants de neodimi i de -terra rara de manera intercanviable, cosa que no és cert. Per descomptat, els imants de neodimi rars són un tipus d'imant de terra, però això no implica que tots els imants de terra siguin de neodimi. Reconec que això pot ser difícil d'entendre, però de vegades les coses són com estan.

Advertència: els imants de neodimi grans poden causar lesions greus (p. ex., pell pinçada o fractures òssies) si es manipulen malament. Mantingueu-los allunyats de marcapassos i dispositius electrònics.

Aquí teniu una manera de facilitar-vos la comprensió:

Diferències clau

Quan s'hauria de considerar Samarium Cobalt

●Quan s'enfronten a temperatures dures, com les dels motors a reacció o les aplicacions aeroespacials.

●Quan avalueu els danys relacionats amb la corrosió-, però no podeu utilitzar recobriments superficials.

●Quan la resistència global o la vida útil d'un objecte és més important que la força extrema.

Desmentir els mites comuns sobre els imants de terres rares

Desvelem alguns malentesos:

Mite núm. 1: "Els imants de terres rares són rars".

Realitat: tot i que són un repte per al meu, no són precisament escassos.

Mite núm. 2: "Tots els imants de terres rares són igual de forts".

Realitat: el neodimi és molt més fort que el samari cobalt.

Mite núm. 3: "Són perillosos d'utilitzar".

Realitat: els imants són segurs quan es manipulen correctament, però poden pessigar els dits o danyar l'electrònica.

Mite número 4: "Duren per sempre".

Realitat: es poden produir danys amb el pas del temps per calor, impactes físics, erosió química i corrosió.

Per a què serveixen els imants de terres rares?

Aquí teniu una ullada ràpida per a què s'utilitzen els imants rars:

Aplicacions quotidianes

●Electrònica de consum: auriculars, altaveus, discs durs i altres dispositius electrònics.

●Dispositius mèdics: aparells de ressonància magnètica i aparells protèsics. En dissenys d'equips mèdics compactes,arnes de cables mèdicsSovint s'integren al costat d'imants de neodimi dins de carcasses o estructures de muntatge per suportar l'encaminament organitzat dels cables, el posicionament i l'estabilitat-a llarg termini.

●Productes de consum: joguines, tancaments de joies i suports magnètics per a telèfons.

Aplicacions industrials i militars

●Aplicacions aeroespacials i militars: sistemes de propulsió a reacció i míssils{0}}guiats, així com tecnologia de radar.

●Fonts d'energia renovables: Vehicles elèctrics i aerogeneradors.

Escollir l'imant correcte per al treball

Punts a tenir en compte

●Força: requereix força nua? Aneu pel neodimi.

●Resistència a la temperatura: Funciona a temperatures molt altes? El cobalt samari serà la solució.

●Cost: el neodimi és menys car però requereix recobriments addicionals.

Conclusió

No tots els termes relacionats amb imants de terres rares-són sinònims, ja que hi ha diferències significatives entre els imants de neodimi i de samari cobalt. En entorns d'alta temperatura o corrosius, els imants de samari cobalt sovint superen els imants de neodimi- no només són un dels imants de terres rares més forts, sinó que també són més estables. Entendre aquestes diferències és fonamental per als projectes personals, les necessitats corporatives i els plans de negoci. Per exemple, quan es dissenya una-turbina d'alta temperatura, la resistència a la calor del samari cobalt pot ser el factor decisiu, mentre que l'electrònica de consum pot preferir l'imant de neodimi de menor cost-.

La propera vegada que algú generalitzi "imants de terres rares", podeu assenyalar que la força, l'estabilitat i el cost varien d'un material a un altre, i l'elecció correcta depèn de l'aplicació específica. El seu malentès passa a faltar aquesta lògica clau.