1. NdFeB – Neodyum Mıknatıs Nedir? Demir Bor Mıknatısların Genel Özellikleri
Neodyum mıknatıs olan Demir Bor (NdFeB) veya neodimyum mıknatıslar sektörde en fazla manyetik alan gücüne sahip mıknatıslardır. En eski tarihi 1983 yılına dayanmaktadır. NdFeB Neodyum mıknatısların en yayın kimyasal kompozisyonu Nd2Fe14B olarak geçmektedir. Sektörde birçok farklı şekilde, ölçüde ve kalite bulunmaktadır.
2. Neodyum mıknatısların kullanım alanları
Mıknatısın günlük hayatta kullanım alanları ile ilgili milattan önceki Çin ve Hintli kaynaklarda mıknatıslı terapi ile ilgili bilgiler yer almakta. Yunanlılar ise mıknatıslara “Canlı Taş” olarak isimlendirmişlerdi. Günümüzde manyetikler sırt ağrısı giderici bantlar olarak kullanılmaktadır. Kan akışını yavaşlattığı gibi ameliyatlarda kullanmak için teknoloji araştırılmaktadır. Neodyum mıknatıslar manyetik gücü fazla olduğundan çok fazla sektörde kullanılmaktadır. İşte bu sektörlerden bazıları;
- Cep telefonları
- Buzdolapları
- Televizyon
- Kulaklık
- Radyo
- Performans motorları,
- Fırçasız DC motorlar,
- Manyetik seperatörler,
- Manyetik resonans görüntüleme,
- Sensörler
- Hoparlör
- Çeşitli beyaz ev eşyaları
- Gıda, plastik firmalarında metal ayırıcı
- Metal hurda taşıma ekipmanları
- Hastanelerde MR cihazları benzeri birçok alanda Neodimyum mıknatıslar kullanılır.
3. Neodimyum Mıknatısların Şekilleri
Neodimyum mıknatısları standart olarak silindir, disk, ark, küre, yay, çubuk, blok vb. şekillerde olabilir. Özel projelerde ihtiyaç duyulan farklı ölçüler için teknik çizim ile birlikte fiyat ve maliyet çalışması yapılabilir. Ayrıca manyetik seperatör olarak farklı şekillerde ve boyutlarda özel üretim yapılmaktadır.
Aşağıdaki tabloda verilen Brmax (Residual Induction) diğer adıyla “Residual Flux Density” manyetik malzemenin üretimi esnasında uygulanan enerjinin kaldırıldığında yüzeyde görülen maksimum manyetik indüksiyon miktarıdır. Bu değer 0 hava basıncında ölçülür bu sebeple pratikte elden edilen gauss değerlerinden farklıdır.
4. Neodyum mıknatısların özellikleri
Neodimyum mıknatısların manyetik özellikleri, mıknatısın üretim aşasındaki preslenme yönü, ölçüsü ve şekline göre değişiklik göstermektedir. Aşağıda yer alan Neodimyum mıknatısların Brmax (Residual Induction), Coercive Force (Hc), BHmax (Maximum Energy Product) ve Intrinsic Coercive Force (Hci) değerleri karşılaştırılmıştır.
a. Manyetik akı yoğunlukları
Sinterlenmiş Neodimyum mıknatısların en yüksek manyetik alan yoğunlukları (BH max value) sinterlenmiş 300 Oksit – Kömür mıknatıslara göre 5-15 kat daha yüksektir. Hcj değerleri ise Sinterlenmiş 300 Oksit- Kömür mıknatıslardan ve AlNiCo mıknatıslardan 5 ile 10 kat kadar daha yüksektir. Sahip oldukları potansiyel manyetik özellikleri çok yüksektir. Teorik olarak BH max değeleri 530 kJ/m³(66MGOe)’a kadar çıkabilmektedir. Hatta neodimyum mıknatıslar ağırlığı kendilerinden 640 kat daha fazla olan nesneleri bile çekebilirler.
Neodimyum Mıknatıs Kalite Türü | Manyetik Alan Yoğunluğu (Br) | Manyetik Alan Yoğunluğu (Br) | Coercive Force (Hc) | Intrinsic Coercive Force (Hci) | Max.Energy Product (BH)max |
N33 | 11,500 Gauss | 11.3-11.7 KGs | >10.5 KOe | >12 KOe | 31-33 MGOe |
N35 | 12,100 Gauss | 11.7-12.1 KGs | >11.0 KOe | >12 KOe | 33-35 MGOe |
N38 | 12,600 Gauss | 12.2-12.6 KGs | >11.0 KOe | >12 KOe | 36-38 MGOe |
N40 | 12,850 Gauss | 12.6-12.9 KGs | >11.0 KOe | >12 KOe | 38-40 MGOe |
N42 | 13,150 Gauss | 13.0-13.2 KGs | >11.0 KOe | >12 KOe | 40-42 MGOe |
N45 | 13,500 Gauss | 13.3-13.7 KGs | >11.0 KOe | >12 KOe | 43-45 MGOe |
N48 | 14,000 Gauss | 13.8-14.2 KGs | >11.0 KOe | >12 KOe | 45-48 MGOe |
N50 | 14,250 Gauss | 14.1-14.5 KGs | >11.0 KOe | >11 KOe | 48-50 MGOe |
N52 | 14,500 Gauss | 14.5-14.8 KGs | >11.2 KOe | >11 KOe | 49.5-52 MGOe |
N35M | 12,100 Gauss | 11.7-12.1 KGs | >11.4 KOe | >14 KOe | 33-35 MGOe |
N38M | 12,600 Gauss | 12.2-12.6 KGs | >11.4 KOe | >14 KOe | 36-38 MGOe |
N40M | 12,850 Gauss | 12.6-12.9 KGs | >11.4 KOe | >14 KOe | 38-40 MGOe |
N42M | 13,150 Gauss | 13.0-13.3 KGs | >11.4 KOe | >14 KOe | 40-42 MGOe |
N45M | 13,500 Gauss | 13.3-13.7 KGs | >11.4 KOe | >14 KOe | 42-45 MGOe |
N48M | 14,000 Gauss | 13.6-14.2 KGs | >11.4 KOe | >14 KOe | 45-48 MGOe |
N50M | 14,150 Gauss | 14.1-14.5 KGs | >11.4 KOe | >14 KOe | 48-50 MGOe |
N52M | 14,450 Gauss | 14.3-14.8 KGs | >12.5 KOe | >13 KOe | 49-52 MGOe |
N33H | 12,100 Gauss | 11.4-11.7 KGs | >10.3 KOe | >17 KOe | 31-33 MGOe |
N35H | 12,600 Gauss | 11.7-12.1 KGs | >10.8 KOe | >17 KOe | 33-35 MGOe |
N38H | 12,600 Gauss | 12.2-12.6 KGs | >11.4 KOe | >17 KOe | 36-38 MGOe |
N40H | 12,850 Gauss | 12.6-12.9 KGs | >11.4 KOe | >17 KOe | 38-40 MGOe |
N42H | 13,000 Gauss | 13.0-13.3 KGs | >11.4 KOe | >17 KOe | 40-42 MGOe |
N45H | 13,500 Gauss | 13.3-13.7 KGs | >11.4 KOe | >17 KOe | 42-45 MGOe |
N48H | 13,900 Gauss | 13.6-14.2 KGs | >11.4 KOe | >16 KOe | 45-48 MGOe |
N35SH | 12,100 Gauss | 11.7-12.1 KGs | >10.8 KOe | >20 KOe | 33-35 MGOe |
N38SH | 12,600 Gauss | 12.2-12.6 KGs | >11.4 KOe | >20 KOe | 36-38 MGOe |
N40SH | 12,850 Gauss | 12.6-12.9 KGs | >11.4 KOe | >20 KOe | 38-40 MGOe |
N42SH | 13,100 Gauss | 13.0-13.3 KGs | >11.4 KOe | >20 KOe | 40-42 MGOe |
N45SH | 13,500 Gauss | 13.3-13.7 KGs | >11.4 KOe | >19 KOe | 43-45 MGOe |
N30UH | 11,250 Gauss | 10.8-11.2 KGs | >10.1 KOe | >25 KOe | 28-30 MGOe |
N33UH | 11,750 Gauss | 11.4-11.7 KGs | >10.3 KOe | >25 KOe | 31-33 MGOe |
N35UH | 12,100 Gauss | 11.7-12.1 KGs | >10.8 KOe | >25 KOe | 33-35 MGOe |
N38UH | 12,600 Gauss | 12.2-12.6 KGs | >11.4 KOe | >25 KOe | 36-38 MGOe |
N40UH | 12,850 Gauss | 12.6-12.9 KGs | >11.4 KOe | >25 KOe | 38-40 MGOe |
N30EH | 11,250 Gauss | 10.8-11.2 KGs | >10.1 KOe | >30 KOe | 28-30 MGOe |
N33EH | 11,650 Gauss | 11.4-11.7 KGs | >10.3 KOe | >30 KOe | 31-33 MGOe |
N35EH | 12,000 Gauss | 11.7-12.1 KGs | >10.8 KOe | >30 KOe | 33-35 MGOe |
N38EH | 12,350 Gauss | 12.2-12.6 KGs | >10.8 KOe | >30 KOe | 36-38 MGOe |
N30AH | 11,200 Gauss | 10.8-11.2 KGs | >10.1 KOe | >34 KOe | 28-30 MGOe |
N33AH | 11,400 Gauss | 11.4-11.7 KGs | >10.2 KOe | >34 KOe | 31-33 MGOe |
N35AH | 11,950 Gauss | 11.7-12.1 KGs | >11.0 KOe | >34 KOe | 33-35 MGOe |
b. Neodyum mıknatısların çalışma sıcaklığı
Neodyum mıknatıs kullanım sıcaklığı sınıflarına göre değişmektedir. Aşağıdaki tabloda görüldüğü gibi mıknatısların üretim yöntemine ve ihtiva eden element dağılımına göre 80°C – 230°C arasında kullanılmaktadır.
Manyetik alan çizgileri N kutpundan S kutpuna doğru hareket eder bunun sonucunda bir mıknatıs her zaman iki kutuplu olur. Eğer SH grubu bir mıknatıs 120°C nin üzerinde kullanılırsa, mıknatısın molekülleri kararsız durumu geçer. Sıcaklık artığı zaman mıknatısın kutupları arası yönlenen dipoller artık belli bir yönde yönelmezler. Ortam sıcaklığı max. kullanım sıcaklığının üzerine çıktıkça kütlece kararsız duruma geçerle ve manyetik özelliklerini kayıp ederler.
Bu durumda mıknatıs soğutulup tekrar oda sıcaklığına dönse dahi manyetik özelliklerini kaybetmiş olurlar.
Neodimyum Mıknatıs Sınıfı | Max. Çalışma sıcaklığı | Curie Sıcaklığı |
N | 80°C | 310°C |
M | 100°C | 340°C |
H | 120°C | 340°C |
SH | 150°C | 340°C |
UH | 180°C | 350°C |
EH | 200°C | 350°C |
AH | 230°C | 350°C |
c. Karakterizasyon ve Sembolleri
Sektörde Neodimyum mıknatıslar kullanım yerine göre ayrı özelliklere sahip olarak bulunabilirler. Neodimyum mıknatısların karakterizasyon özellikleri üretim aşamasında belirlenir. Üretim aşamasında karar verilen yönteme göre farklı kalitelerde ki mıknatıslar farklı özellikler gösterir. Bunlardan bazıları; Kapama şekline göre korozyon direncinin kullanım yerine göre yüksek olması. 200 °C sıcaklıkta kullanılacak mıknatısın Curie sıcaklığının belirlenmesi. Mıknatıs çelik vb. malzemeler ile karşılaştırınca tokluk değerleri düşüktür, içerisinde yer alan elementel kompoziyona bağlı olarak tokluk değerinin mümkün olduğunca yüksek olması sağlanabilir. Örnek olarak N35 kalite bir mıknatısın Br(Residual Flux Density) değeri 11,500 Gauss ve maksimum kullanım sıcaklığı 80 °C iken, N40UH bir mıknatısın 12500 Gauss ve 120 °C olarak üretilir.
d. Fiziksel özellikleri
Aşağıdaki tablodan mıknatıs fiziksel özelliklerini detaylıca inceleyebilirsiniz.
Yoğunluk (Density), Vickers Sertlik( Vickers Hardness) , Dayanım Mukavemeti(Compression Strength) , Isıl Genleşme Katsayısı (Coefficient of Thermal Expansion), Elektrik Direnci( Electrical Resistivity), Sıcaklık Direnç Katsayısı ( Temperature Coefficient of Resistivity), Elektrik İletkenliği( Electrical Conductivity), Termal İletkenliği (Thermal Conductivity), Spesifik Isı Kapasitesi(Specific Heat Capacity), Çekme Mukavemet(Tensile Strength), Young Modulu(Young’s Modulus), Bükülme Mukavemeti(Flexural Strength), Fiziksel Sıkıştırılabilirlik Özelliği ( Compressibility), Esneklik Özelliği (Rigidity), Poisson’s Oranın ( Poisson’s Ratio), Curie Sıcaklığı (Curie Temperature Tc) fiziksel özellikleri ve karşılıkları detaylıca verilmiştir.
Neodimyum Mıknatıs Karakterizasyonu ve Sembolleri | |||
Karakteristik Sembol Adı | Sembol | Unit | Değer |
Yoğunluk | D | g/cc | 7.5 |
Vickers Sertlik | Hv | D.P.N | 570 |
Dayanım Mukavemeti | C.S | N/mm2 | 780 |
Isıl Genleşme Katsayısı | C// | 10-6/°C | 3.4 |
C^ | 10-6/°C | -4.8 | |
Elektrik Direnci | r | µ Ω.cm | 150 |
Sıcaklık Direnç Katsayısı | a | 10-4/°C | 2 |
Elektrik İletkenliği | s | 106S/m | 0.667 |
Termal İletkenliği | k | kCal/(m.h.°C) | 7.7 |
Spesifik Isı Kapasitesi | c | kCal/(kg.°C) | 0.12 |
Çekme Mukavemeti | σUTS, or SU | kg/mm2 | 8 |
Young Modulu | l / E | 1011N/m2 | 1.6 |
Bükülme Mukavemeti | b | 10-12m2/N | 9.8 |
Sıkıştırılabilirlik Özelliği | s | 10-12m2/N | 9.8 |
Esneklik Özelliği | E.I | N/m2 | 0.64 |
Poisson’s Oranı | n | 0.24 | |
Curie Sıcaklığı | Tc | °C | 310 |
d. Neodyum Mıknatıs Kaplama Çeşitlerinin Özellikleri
Neodimyum mıknatıslar yapısı gereği serttir fakat çok kırılgandırlar. Neodimyum Mıknatıs Kaplama Çeşitlerinin Özellikleri olarak bir kötü özelliği daha ise yapılarında Demir ihtiva ederler bu yüzden yüzeyleri korozyona dayanıklı bir malzeme ile kaplanmaz ise paslanmaya başlarlar. Oda sıcaklığında, hava içinde bulunan nem dahi Noedimyum mıknatısları zaman geçtikçe paslandırır. Eğer mıknatıs korozyona uğrarsa, gücü zayıflar ve kırılgan hale gelir.
Bu yüzden Magneteksan Makine ARGE olarak, yıllardır yaptığımız Mıknatıs ARGE çalışmalarımız sonucu birçok farklı kaplama ile çalışma fırsatımız oldu. Standart olarak mıknatısların yüzeyinde bir kat olarak Nikel sonrasında Bakır ve en son Nikel tekrar kaplanarak oluşturulur. Piyasada müşterilerimizin talepleri doğrultusunda; Kauçuk, Altın, Plastik, PTFE vb. malzemeler kaplanabilir. Uygulanacak olan kaplama çeşidi mıknatısın üretim aşamasında kullanılacak ortama göre seçilmeli ve mıknatıs ona göre üretim aşamalarından geçmelidir. Korozyon etkisini en aza indirebilmek için mıknatısın kullanıldığı ortamı çok iyi bilmek gerekir.
Neodimyum Kaplama Çeşitleri | |
Nikel-Bakır- Nikel ( Ni- Cu – Ni) | Kalay (Sn) |
Plastik | Titanyum (Ti) |
Nikel (Ni) | Titanyum Nitride( TiN) |
Çinko ( Zn) | Parilen – Parylene C |
Krom | PTFE |
Gold (Au) | Everlube Kaplama |
Nikel-Bakır- Nikel ( Ni- Cu – Ni) üzerine Kauçuk | Çinko ( Zn) üzerine Kauçuk |
e. Neodyum mıknatıs kutuplarının özellikleri
Dünyanın manyetik alanından etkilenen mıknatıslar doğada North (N) ve South (S) kutuplu olarak bulunurlar. Manyetik alan çizgileri mıknatısın N kutup bölgesinden çıkarak S kutup bölgesine doğru hareket eder. Neodimyum mıknatıslar aşağıdaki şekillerde kutup yönlenmelerine sahip olabilirler.
- Neodyum mıknatısların etrafında göz ile gözükmeyen ama ferromanyetik malzemelere tepki veren manyetik alan çizgileri vardır.
- N-N kutupları ile S-S kutupları karşılıklı geldikleri zaman birbirlerini iterler. N-S ve S-N zıt kutuplar ise birbirini çekerler.
- Manyetik alan çizgileri daima N kutpundan çıkar ve S kutpuna ilerler.
- Pusulalar dünyanın manyetik alanından faydalanarak icat edilmişlerdir.
- Neodimyum mıknatıslar Br:11200-12000 Gauss manyetik alan şiddetine sahip oldukları için elektronik cihazlar, banka kartları ve hardisk gibi aletleri bozarlar.
f. Özetlemek gerekirse neodyum mıknatıs özellikleri
- 3 farklı kaplama stili vardır. Bunlar: Nikel Kaplama, Zn Kaplama, Siyah/Gri Epoksi Kaplama,
- Ferrit mıknatıslara göre çok daha güçlüdür,
- Yüksek basınca karşı duyarlıdır,
- Yüksek sıcaklığa karşı dayanıklıdır,
- Küçük ebatta çok kuvvetli üretilebilirler,
- Manyetik enerji alanı çok yüksektir,
- 10 yıl içinde manyetik özelliğin sadece %1’i kaybolur