Свойства и широкое применение неодимовых магнитов

Содержание

Примечания и ссылки

(fr) Эта статья частично или полностью взята из статьи в Википедии на английском языке под названием .

  1. (in) «  компания за компанией  »
  1. ↑ и (ru) Джейкоб Фрейден , Справочник по современным датчикам: физика, конструкции и приложения , США, Springer,2010 г., 4- е  изд. , стр.  73.
  2. (in) , По мнению GEEK , Conjecture Corp.,2011 г.(по состоянию на 12 октября 2012 г. ) .
  3. (in) , Блог Magnetic Matters , о магнитных продуктах Adams ,5 октября 2012 г.(по состоянию на 12 октября 2012 г. ) .
  4. (в) , Автостопом по магнетизму (доступ 2 марта 2014 г. )
  5. , стр.  56.
  6. (in) Питер Робисон и Гопал Ратнам, «  Пентагон теряет контроль над бомбами в пользу китайской металлургической монополии  » , Bloomberg News ,29 сентября 2010 г.
  7. (in) , ARPA-E (по состоянию на 23 апреля 2013 г. )
  8. (in) , Magnetics Conference 2013 , , 7-8 февраля 2013 г. (по состоянию на 28 ноября 2013 г. )
  9. , стр.  68.
  10. (in) , веб-сайт NdFeB-Info , e-Magnets UK (по состоянию на 28 ноября 2013 г. )
  11. ↑ и (ru) Джелле Х. Радемакер , Рене Клейн и Юнсян Ян , «  Переработка как стратегия против критичности редкоземельных элементов: системная оценка потенциального выхода переработки магнитов NdFeB  » , Наука об окружающей среде и технологии , том.  47, п о  18,17 сентября 2013 г., стр.  10129–10136
  12. (in) А. Уолтон , Хан Йи , Н. А. Роусон и Дж. Д. Спейт , «  Использование водорода для отделения и рециркуляции неодим-железо-борных магнитов из электронных отходов  » , Journal of Cleaner Production , Vol.  104,октябрь 2015, стр.  236–241

Переработка отходов

Переработка неодимовых магнитов станет важной проблемой из-за все более широкого использования неодима ( в частности, для электромобилей и энергии ветра ), а также важности неодима как ресурса (редкое сырье, сильно загрязняющая добыча, преобладающее предложение Китай).

Неодимовые магниты могут содержать, помимо самого неодима, до трех других металлов из семейства редкоземельных элементов  :

  • тербия (Tb)
  • празеодима (Pr)
  • диспрозия (Dy) , где требуется высокая рабочая температура.

Исторически рециклинг ограничивался отходами механической обработки, развитие рециклинга в конце жизненного цикла продукта не привело к появлению экономической модели.

Были испытаны методы, направленные на отделение постоянных магнитов (содержащихся, в частности, в жестких дисках ) от отработанного электрического и электронного оборудования .

Проблемы с коррозией

Эти неодимовые магниты сильно корродировали после пяти месяцев погодных условий.

Спеченный Nd2Fe14B, как правило, уязвим для коррозия, особенно вдоль границы зерен спеченного магнита. Этот тип коррозии может вызвать серьезное повреждение, включая превращение магнита в порошок из мелких магнитных частиц или скалывание поверхностного слоя.

Эта уязвимость устраняется во многих коммерческих продуктах путем добавления защитного покрытия, предотвращающего воздействие атмосферы. Никелирование или двухслойное медно-никелевое покрытие являются стандартными методами, хотя также используются покрытия другими металлами или полимерные и лаковые защитные покрытия.

Кольцевой неодимовый магнит

Эти типы неодимовых магнитов обычно покрыты никелированным защитным покрытием, которое дополнительно предназначено для предотвращения коррозии, ржавления и вредных внешних факторов. Он также защищает кожу и тело человека от вредного воздействия составляющих магнита. Сильные неодимовые кольцевые магниты обладают очень специфическими магнитными свойствами. У них направление намагничивания идет вдоль диаметра, поэтому полюса магнита равномерно распределены по половине его диаметра. Таким образом, одна половина диаметра имеет северный полюс (N), а другая половина диаметра — южный полюс (S).

Максимальная рабочая температура этого типа магнита обычно составляет 80 градусов по Цельсию, если он не усилен дополнительным защитным покрытием. Неодимовые кольцевые магниты имеют цилиндрическую форму с отверстием в центре, дисковую или другие аналогичные формы с отверстием. Они идеально подходят там, где лучше всего закрепить этот тип магнита винтом.

Что такое неодимовый магнит?

Неодимовые магниты – самые мощные магниты. Сплав Nd2Fe14B представляет собой тетрагональную кристаллическую структуру, обладающую высокой мощностью притяжения и устойчивостью к размагничиванию. На вопрос о том, какой неодимовый магнит внешне, можно ответить: серый на изломах и с металлическим блеском по всей поверхности.

Что такое магниты в физиотерапии?

Альтернативная медицина предлагает группу методик воздействия на организм при помощи магнитных полей. Называется такое вмешательство магнитотерапией. Процедура оказывает лечебный и профилактический эффект. Зачастую неодимовые магниты диски используют для лечения остеохондроза, суставов и переломов различной степени тяжести. Применяется метод в гинекологии для притупления болевых ощущений и рассасывания опухолей.

Как и у любой другой терапии, здесь имеется ряд противопоказаний:

  • нарушение свертываемости крови;
  • тромбоз, в период обострения;
  • нарушения в работе сердечной мышцы;
  • наличие кардиостимулятора;
  • психические заболевания;
  • онкология;
  • беременность;
  • младший детский возраст.

Неодимовый магнит – в чем отличие от обычного?

Неодимовый магнит для лечения используется повсеместно и имеет ряд особенностей. Первое, чем отличается данный вид от обычного – это его сила сцепления. Она гораздо выше потому, что значения характеристик такого сплава в разы превышают показатели обычных магнитов. Чтобы убедиться, что перед вами неодимовый магнит, необходимо попробовать отцепить его от железной поверхности. Обычный, легко поддастся давлению и окажется в руках за секунду. Неодимовый же – будет крепко держаться за поверхность, и чтобы его снять, потребуются усилия.

Основные отличия неодимового магнита от обычного:

  1. Срок службы. Обычные представители служат порядка 10 лет, неодимовые – бессрочны.
  2. Форма. Сильные магниты выпускаются в различных формах, обыкновенные – лишь в форме подковы.
  3. Цена. Стоимость обычного магнита в разы ниже его «вечного» собрата.

Производство

Существует два основных метода производства неодимовых магнитов:

  • Классическая порошковая металлургия или процесс спеченного

    Спеченные неодимовые магниты получают путем плавления сырья в печи, заливки в форму и охлаждения для формирования слитков. Слитки измельчаются и размалываются; затем порошок спекается в плотные блоки. Затем блоки подвергаются термообработке, нарезке по форме, поверхностной обработке и намагничиванию.

    магнита

  • Быстрое затвердевание или процесс приклеивания магнита

В 2015 году японская корпорация Nitto Denko объявила о разработке нового метода спекания неодимового магнитного материала. В этом методе используется «органическая / неорганическая гибридная технология» для образования глиноподобной смеси, которой можно придавать различные формы для спекания

Наиболее важно то, что можно контролировать неоднородную ориентацию магнитного поля в спеченном материале для локальной концентрации поля, например, для улучшения характеристик электродвигателей. Серийное производство запланировано на 2017 год.

По состоянию на 2012 год в Китае ежегодно официально производилось 50 000 тонн неодимовых магнитов, а в 2013 году производилось 80 000 тонн в рамках наращивания «компания за компанией». Китай производит более 95% редкоземельных элементов и производит около 76 % всех редкоземельных магнитов в мире, а также большая часть неодима в мире.

В нескольких словах скажем о том, что такое неодимовый магнит и где применяется

Магнитные свойства неодима были открыты сравнительно недавно, а первая продукция из него появилась лишь в 1982 году. Несмотря на это, она тут же стала набирать популярность. Причина в потрясающих характеристиках сплава, способного притягивать железные предметы в сотни раз больше собственного веса и в десятки раз сильнее, чем ферромагнитные устройства. Благодаря этому, техника, где применяются неодимовые магниты, стала меньше по размерам, но при этом гораздо эффективнее.

В составе сплава, помимо неодима, содержится железо и бор. Чтобы получить нужное изделие, эти вещества в виде порошка не расплавляют, а спекают, что приводит к одному существенному недостатку – хрупкости. Избавиться от сколов и коррозии помогает слой медно-никелевого сплава, благодаря которому, получается продукт готовый для полноценного использования.

Производство

Существует два основных метода производства неодимовых магнитов: спеканием и закалкой в ​​круге .

Магниты, сконструированные путем спекания, создаются из сырья, вводимого в печь , помещенного в форму и охлаждаемого для получения слитков . Затем они измельчаются на мелкие частицы и спекаются в процессе, заставляющем порошок магнитно ориентироваться в плотных блоках. Затем блоки подвергаются термообработке, резке, поверхностной обработке и намагничиванию .

По состоянию на 2012 год в Китае ежегодно официально производится 45 000  тонн неодимовых магнитов . В 2013 году предприятиями было произведено 72 тысячи тонн. Китай производит около 76% редкоземельных магнитов на планете.

Магниты, изготовленные методом формования из расплава, в свою очередь, образуют тонкую ленту  (en) NdFeB. Последний состоит из нанометровых зерен Nd 2 Fe 14 B.случайно ориентированный. Затем ленту измельчают на мелкие частицы, которые смешивают с полимером и затем подвергают прессованию или литью под давлением . Эти магниты имеют меньший магнитный поток, чем магниты, полученные спеканием, но они более пластичны и могут быть сформированы разными способами, например магнитами Хальбаха .

Ежегодно будет производиться около 5000 тонн неодимовых магнитов этого типа.

Держатели

Рассказывая о сферах, где применяются неодимовые магниты в быту, упомянем о разного рода фиксаторах. С их помощью Вы можете подвешивать на вертикальных поверхностях любые железосодержащие предметы: кухонные или слесарные принадлежности, садовый и любой другой инструмент. Просто закрепите пластинки из неодима на стенде в определенном порядке и при необходимости прикрепляйте к ним, например ножи или отвертки.

Применение неодимового магнита в быту возможно и для подвешивания не железных предметов: картин, зеркал, полочек, антимоскитных сеток и т.д. Для этого зафиксируйте на вещи магнитную пластину, а на поверхность, куда планируете её крепить небольшой лист железа.

Опасность и риски

Из-за своего сильного магнитного поля неодимовые магниты также представляют большую опасность; они могут необратимо повредить определенные устройства и объекты:

  • электрические и электронные компоненты, путем изменения индукции в катушках, а также путем изменения внутренних характеристик определенных компонентов;
  • определенные механические части, придавая им необратимую намагниченность.

С точки зрения здоровья неодимовые магниты могут нанести вред нормальному функционированию кардиостимуляторов и быть опасными для здоровья людей, жизнь которых зависит от электронного или механического устройства.

Когда два неодимовых магнита притягиваются друг к другу, их магнитное поле настолько велико, что они могут лопнуть при ударе.

Маркировка неодимовых магнитов:

Неодимовые магниты имеют маркировку, которая означает класс, к которому относится магнит по определенным свойствам. Магниты разной формы и назначения можно посмотреть на сайте https://rosmagnit.ru/. Основным различием между ними является  допустимая рабочая температура, после повышения которой магнит начнет терять свои свойства (обозначается буквой), и магнитная энергия, измеряемая в килоДжоулях на кубический метр (обозначается числовым индексом, в котором, чем больше цифра, тем больше нужно приложить сил для его отрыва от поверхности).

Буквы, применяемые для маркировки по допустимой рабочей температуре:

  • N (Normal) – до +80 °C,
  • M (Medium) – до +100 °C,
  • H (High) – до +120 °C,
  • SH (Super High) – до +150 °C,
  • UH (Ultra High) – до +180 °C,
  • EH (Extra High) – до +200 °C.

Уход за поисковым магнитом

Чтобы пользоваться поисковым магнитом долго, важно правильно за ним ухаживать. Особых требований к обработке покрытия нет, но нужно ее протирать сухой тряпочкой и очищать от мелких налипших металлических частичек. . Магнит довольно надежный инструмент, срок его службы зависит от особенностей эксплуатации

За десятилетие он теряет не более 1% мощности. 

Магнит довольно надежный инструмент, срок его службы зависит от особенностей эксплуатации. За десятилетие он теряет не более 1% мощности. 

Запрещено прибор ударять и нагревать. Под воздействием температуры свыше 80 °С он потеряет свои магнитные свойства и превратится в бесполезный кусок металла. 

Важно! Конструкция негативно сказывается на работе электроники, радиус поражения зависит от мощности. При поиске артефактов следует держать смартфоны и ноутбуки на безопасном расстоянии, а хранить поисковые магниты лучше в специальных сумках (подробней ниже). 

Размагничивание поисковых магнитов

Даже самые мощные магниты теряют свои свойства с течением времени. Ферритовые изделия прослужат несколько десятилетий, а вот неодимовые – 200-300 лет. 

Причины непроизвольного размагничивания:

  1. Высокая температура. При нагреве свыше 80 ⁰C магнит полностью утратит свою силу притяжения. Лишь некоторые модели обладают повышенной устойчивостью к температурным изменениям и выдерживают до 200 ⁰C.
  2. Сильные удары. Механические воздействия на магнит (удар, падение с высоты) лишают его своей ценности.
  3. Ошибки при резке и сверлении. Сильное давление при обработке магнита болгаркой может привести к потере характеристик.   
  4. Воздействие внешних факторов. При попадании в магнитное поле с индукцией около 3-4 Тесла можно размагнитить магнит.

Вернуть утерянные свойства получится только в условиях широкомасштабного производства с помощью промышленной намагничивающей установки.

Неодимовый магнит, маркировка, изготовление, применение.

Неодимовый магнит – это изделие с высокими магнитными свойствами, в состав которого входят химические элементы: неодим, бор и железо. Сплав из таких элементов имеет тетрагональную кристаллическую структуру, которая обозначается формулой: Nd2Fe14B.

От обычного постоянного магнита, неодимовый отличается повышенной силой притяжения, а так же имеет более длительный срок размагничивания (потери составляют примерно от 0.1% до 2 % намагниченности в течение 10 лет).

Неодимовые магниты могут отличаться размерами, формой (шар, куб, диск, кольцо, пруток и пр.), магнитной силой и допустимыми рабочими температурами.

Библиография

 : документ, использованный в качестве источника для этой статьи.

  • (ru) К. Х. Юрген Бушоу , Материалы с постоянными магнитами и их применение , Uetikon-Zuerich, Switzerland Enfield, NH, Trans Tech Publications, колл.  «Научные основы материалы» ( п O  5),1998 г., 82  с. ( ISBN  978-0-878-49796-6 , OCLC   )
  • (ru) Питер Кэмпбелл , Материалы с постоянными магнитами и их применение , Нью-Йорк, Cambridge University Press,1994 г.( ISBN  0-521-24996-1 )
  • (ru) Стивен Чу , Стратегия критических материалов , Министерство энергетики США ,декабрь 2011, 196  с. .
  • (en) Эдвард П. Фурлани , Постоянный магнит и электромеханические устройства: материалы, анализ и применение , Лондон, Academic Press,2001 г.( ISBN  0-12-269951-3 )
  • (ru) Д. Браун , Бао-Мин Ма и Чжунмин Чен , «  Развитие технологий обработки и свойств постоянных магнитов типа NdFeB  » , Journal of Magnetism and Magnetic Materials , vol.  248, п о  3,2002 г., стр.  432–440 ( DOI   , Bibcode   )
  • (Доступ 7 ноября 2014 г. ) .

Приложения

Существующие магнитные приложения

Кольцевые магниты

Большинство жестких дисков имеют сильные магниты.

В этом фонарике с ручным приводом используется неодимовый магнит для выработки электроэнергии.

Неодимовые магниты заменили алнико и ферритовые магниты во многих из множества применений в современной технологии, где требуются сильные постоянные магниты, потому что их большая сила позволяет использовать меньшие и более легкие магниты для данного приложения. Вот несколько примеров:

  • Головные приводы для компьютера жесткие диски
  • Механический электронная сигарета пусковые переключатели
  • Замки для дверей
  • Музыкальные колонки и наушники
  • Магнитные подшипники и муфты
  • Настольные ЯМР-спектрометры
  • Электродвигатели: (Использование неодимовых магнитов в электродвигателях может снизить потребление энергии вдвое.)
    • Аккумуляторные инструменты
    • Серводвигатели
    • Подъем и компрессор моторы
    • Синхронные двигатели
    • Шпиндель и шаговые двигатели
    • Электрические усилитель руля
    • Приводные двигатели для гибридный и электрические транспортные средства. Электродвигатели каждого Toyota Prius требуется один килограмм (2,2 фунта) неодима.
    • Приводы
  • Электрические генераторы за Ветряные турбины (только с возбуждением постоянным магнитом)
  • Звуковая катушка
  • Разъединители корпусов для розничных медиа[требуется разъяснение]
  • В обрабатывающей промышленности мощные неодимовые магниты используются для улавливания инородных тел и защиты продукции и процессов.

Новые приложения

Сферы из неодимового магнита в форме куба

Большая сила неодимовых магнитов вдохновила на новые применения в тех областях, где магниты раньше не использовались, например, магнитные застежки для ювелирных изделий, детские магнитные конструкторы (и другие игрушки с неодимовым магнитом) и в составе закрывающего механизма современного спортивного парашютного снаряжения. Они являются основным металлом в ранее популярных магнитах для настольных игрушек «Buckyballs» и «Buckycubes», хотя некоторые розничные продавцы в США решили не продавать их из соображений безопасности детей. и они были запрещены в Канаде по той же причине.

Однородность напряженности и магнитного поля на неодимовых магнитах также открыла новые области применения в медицине с появлением открытых магнитно-резонансная томография (МРТ) сканеры, используемые для визуализации тела в радиологических отделениях в качестве альтернативы сверхпроводящим магнитам, в которых для создания магнитного поля используется катушка из сверхпроводящего провода.

Неодимовые магниты используются в качестве хирургически установленной антирефлюксной системы, которая представляет собой полосу магнитов. хирургически имплантированный вокруг нижний сфинктер пищевода лечить гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь (ГЭРБ). Они также были имплантирован в кончики пальцев для того, чтобы предоставить чувственное восприятие магнитных полей, хотя это экспериментальная процедура, популярная только среди биохакеров и шлифовальные машины.

Кольцевой неодимовый магнит

Эти типы неодимовых магнитов обычно покрыты никелированным защитным покрытием, которое дополнительно предназначено для предотвращения коррозии, ржавления и вредных внешних факторов. Он также защищает кожу и тело человека от вредного воздействия составляющих магнита. Сильные неодимовые кольцевые магниты обладают очень специфическими магнитными свойствами. У них направление намагничивания идет вдоль диаметра, поэтому полюса магнита равномерно распределены по половине его диаметра. Таким образом, одна половина диаметра имеет северный полюс (N), а другая половина диаметра — южный полюс (S).

Максимальная рабочая температура этого типа магнита обычно составляет 80 градусов по Цельсию, если он не усилен дополнительным защитным покрытием. Неодимовые кольцевые магниты имеют цилиндрическую форму с отверстием в центре, дисковую или другие аналогичные формы с отверстием. Они идеально подходят там, где лучше всего закрепить этот тип магнита винтом.

Приложения

Существующие магнитные приложения

Кольцевые магниты

Большинство жестких дисков имеют сильные магниты.

В этом фонарике с ручным приводом используется неодимовый магнит для выработки электроэнергии.

Неодимовые магниты заменили алнико и ферритовые магниты во многих из множества применений в современной технологии, где требуются сильные постоянные магниты, потому что их большая сила позволяет использовать меньшие и более легкие магниты для данного приложения. Вот несколько примеров:

  • Головные приводы для компьютера жесткие диски
  • Механический электронная сигарета пусковые переключатели
  • Замки для дверей
  • Музыкальные колонки и наушники
  • Магнитные подшипники и муфты
  • Настольные ЯМР-спектрометры
  • Электродвигатели: (Использование неодимовых магнитов в электродвигателях может снизить потребление энергии вдвое.)
    • Аккумуляторные инструменты
    • Серводвигатели
    • Подъем и компрессор моторы
    • Синхронные двигатели
    • Шпиндель и шаговые двигатели
    • Электрические усилитель руля
    • Приводные двигатели для гибридный и электрические транспортные средства. Электродвигатели каждого Toyota Prius требуется один килограмм (2,2 фунта) неодима.
    • Приводы
  • Электрические генераторы за Ветряные турбины (только с возбуждением постоянным магнитом)
  • Звуковая катушка
  • Разъединители корпусов для розничных медиа[требуется разъяснение]
  • В обрабатывающей промышленности мощные неодимовые магниты используются для улавливания инородных тел и защиты продукции и процессов.

Новые приложения

Сферы из неодимового магнита в форме куба

Большая сила неодимовых магнитов вдохновила на новые применения в тех областях, где магниты раньше не использовались, например, магнитные застежки для ювелирных изделий, детские магнитные конструкторы (и другие игрушки с неодимовым магнитом) и в составе закрывающего механизма современного спортивного парашютного снаряжения. Они являются основным металлом в ранее популярных магнитах для настольных игрушек «Buckyballs» и «Buckycubes», хотя некоторые розничные продавцы в США решили не продавать их из соображений безопасности детей. и они были запрещены в Канаде по той же причине.

Однородность напряженности и магнитного поля на неодимовых магнитах также открыла новые области применения в медицине с появлением открытых магнитно-резонансная томография (МРТ) сканеры, используемые для визуализации тела в радиологических отделениях в качестве альтернативы сверхпроводящим магнитам, в которых для создания магнитного поля используется катушка из сверхпроводящего провода.

Неодимовые магниты используются в качестве хирургически установленной антирефлюксной системы, которая представляет собой полосу магнитов. хирургически имплантированный вокруг нижний сфинктер пищевода лечить гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь (ГЭРБ). Они также были имплантирован в кончики пальцев для того, чтобы предоставить чувственное восприятие магнитных полей, хотя это экспериментальная процедура, популярная только среди биохакеров и шлифовальные машины.

Проблемы с коррозией

Эти неодимовые магниты сильно корродировали после пяти месяцев погодных условий.

Спеченный Nd2Fe14B, как правило, уязвим для коррозия, особенно вдоль границы зерен спеченного магнита. Этот тип коррозии может вызвать серьезное повреждение, включая превращение магнита в порошок из мелких магнитных частиц или скалывание поверхностного слоя.

Эта уязвимость устраняется во многих коммерческих продуктах путем добавления защитного покрытия, предотвращающего воздействие атмосферы. Никелирование или двухслойное медно-никелевое покрытие являются стандартными методами, хотя также используются покрытия другими металлами или полимерные и лаковые защитные покрытия.

Пластинчатые неодимовые магниты

Пластинчатые неодимовые магниты используются в различных отраслях промышленности и в повседневной жизни. Использование пластинчатых неодимовых магнитов позволило, помимо прочего, уменьшить размеры магнитных систем и их вес.

Кроме того, магниты этого типа также могут быть оснащены дополнительными защитными покрытиями, которые позволят им работать при гораздо более высоких температурах — до 200 градусов Цельсия. Тип намагничивания этого типа формы происходит по наименьшему измерению. Сильные пластинчатые неодимовые магниты в основном используются в моделях электродвигателей различного типа, для ручек шкафов и крышек мебели различного типа.

Характеристики

Физические свойства

Неодим, редкоземельный металл , присутствовал в классическом мишметалле в концентрации около 18%. Металлический неодим имеет яркий серебристый металлический блеск. Неодим обычно существует в двух аллотропных формах, причем преобразование из двойной гексагональной в объемно-центрированную кубическую структуру происходит при температуре около 863 ° C. Неодим парамагнитен при комнатной температуре и становится антиферромагнетиком при охлаждении до 20 К (-253,2 ° C). Для изготовления неодимовых магнитов его легируют железом , которое является ферромагнетиком .

Химические свойства

Металлический неодим быстро окисляется в условиях окружающей среды и легко горит при температуре около 150 ° C с образованием оксида неодима (III) ; оксид отслаивается, подвергая массивный металл дальнейшему окислению:

4Nd + 3O 2 → 2Nd 2 О 3

Неодим — довольно электроположительный элемент, он медленно реагирует с холодной водой, но довольно быстро с горячей водой с образованием гидроксида неодима (III):

2Нд (с) + 6Н 2 О (л) → 2Nd (ОН) 3 (водн.) + 3H 2 (грамм)

Металлический неодим бурно реагирует со всеми галогенами :

2Nd (s) + 3F 2 (г) → 2NdF 3 (s)
2Nd (тв) + 3Cl 2 (г) → 2NdCl 3 (s)
2Nd (s) + 3Br 2 (г) → 2NdBr 3 (s)
2Nd (s) + 3I 2 (г) → 2NdI 3 (s)

Неодим легко растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием растворов, содержащих лиловый ион Nd (III) . Они существуют в виде комплексов [Nd (OH 2 ) 9 ] 3+ :

2Нд (с) + 3Н 2 ТАК 4 (водн.) → 2Nd 3+ (водн.) + 3SO 2- 4 (водн.) + 3H 2 (грамм)

Соединения

Соединения неодима включают

  • галогениды: фторид неодима (III) ; (NdF 3 ); фторид неодима (IV); (NdF 4 ); хлорид неодима (III) (NdCl 3 ); бромид неодима (III) (NdBr 3 ); иодид неодима (III) (NdI 3 )
  • оксиды: оксид неодима (III) ( Nd 2 О 3 )
  • сульфиды: сульфид неодима (II) (NdS), сульфид неодима (III) ( Nd 2 S 3 )
  • нитриды: нитрид неодима (III) (NdN)
  • гидроксид: гидроксид неодима (III) ( Nd (OH) 3 )
  • фосфид: фосфид неодима (NdP)
  • карбид: карбид неодима ( NdC 2 )
  • нитрат: нитрат неодима (III) ( Nd (NO 3 ) 3 )
  • сульфат: сульфат неодима (III) ( Nd 2 (ТАК 4 ) 3 )

Сульфат неодима (III)

Некоторые соединения неодима имеют цвета, которые различаются в зависимости от типа освещения.

Изотопы

Встречающийся в природе неодим представляет собой смесь пяти стабильных изотопов , 142 Nd, 143 Nd, 145 Nd, 146 Nd и 148 Nd, причем 142 Nd является наиболее распространенным (27,2% от естественного содержания ), и двух радиоизотопов , 144 Nd и 150 Nd. Всего по состоянию на 2010 г. был обнаружен 31 радиоактивный изотоп неодима, причем наиболее стабильными изотопами были радиоизотопы природного происхождения: 144 Nd ( альфа-распад с периодом полураспада ( t 1/2 ) 2,29 × 10 15 лет) и 150 Nd ( двойной бета-распад , t 1/2 = 7 × 10 18 лет, приблизительно). Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее одиннадцати дней, а у большинства из них период полураспада менее 70 секунд. Неодим также имеет 13 известных мета-состояний , наиболее стабильным из которых является 139 m Nd ( t 1/2 = 5,5 часов), 135 m Nd ( t 1/2 = 5,5 минут) и 133 m 1 Nd ( t 1/2 ~ 70 секунд).

Первичные моды распада перед наиболее распространенным стабильным изотопом 142 Nd — это захват электронов и распад позитронов , а первичная мода после распада — бета-минус распад . Первичные продукты распада до 142 Nd — изотопы элемента Pr ( празеодим ), а первичные продукты после — изотопы элемента Pm ( прометий ).

Производство

Существует два основных метода производства неодимовых магнитов:

  • Классическая порошковая металлургия или спеченный магнитный процесс

    Спеченные неодимовые магниты получают путем плавления сырья в печи, заливки в форму и охлаждения для формирования слитков. Слитки измельчаются и размалываются; затем порошок спекается в плотные блоки. Затем блоки подвергаются термообработке, нарезке по форме, поверхностной обработке и намагничиванию.

  • Быстрое затвердевание или процесс приклеивания магнита

В 2015 г. Нитто Денко Корпорация Японии объявила о разработке нового метода спекания неодимового магнитного материала. В этом методе используется «органическая / неорганическая гибридная технология» для образования глиноподобной смеси, которой можно придать различные формы для спекания

Наиболее важно то, что можно контролировать неоднородную ориентацию магнитного поля в спеченном материале, чтобы локально концентрировать поле, например, для улучшения характеристик электродвигателей. Серийное производство запланировано на 2017 год

По состоянию на 2012 год 50 000тонны неодимовых магнитов официально производятся каждый год в Китае, и 80 000тонн за счет наращивания по каждой компании в 2013 году. Китай производит более 95% редкоземельных элементов и производит около 76% всех редкоземельных магнитов в мире, а также большую часть неодима в мире.

Опасности

Большие силы, проявляемые редкоземельными магнитами, создают опасности, которые могут не возникать с другими типами магнитов. Неодимовые магниты размером более нескольких кубических сантиметров достаточно сильны, чтобы причинить травмы частям тела, зажатым между двумя магнитами или магнитом и поверхностью черного металла, и даже вызвать переломы костей.

Магниты, которые подходят слишком близко друг к другу, могут удариться друг о друга с достаточной силой, чтобы сломать и разбить хрупкие магниты, а летящие стружки могут вызвать различные травмы, особенно травмы глаза. Были даже случаи, когда маленькие дети, проглотившие несколько магнитов, имели участки пищеварительный тракт зажат между двумя магнитами, что может привести к травме или смерти. Также это может быть серьезным риском для здоровья при работе с машинами, которые имеют магниты или прикреплены к ним. Более сильные магнитные поля могут быть опасны для механических и электронных устройств, так как они могут стирать магнитные носители, такие как дискеты и кредитные карты, и намагнитить часы и теневые маски из ЭЛТ типа мониторы на большем расстоянии, чем другие типы магнита. В некоторых случаях сколотые магниты могут стать причиной возгорания, поскольку они собираются вместе, посылая искры, летящие, как если бы это была зажигалка. кремень, потому что некоторые неодимовые магниты содержат ферроцерий.