معرفی تخصصی انواع آهنربای دائمی (نئودیمیوم – فریت – سرامیکی)

انواع آهنربا ها را بشناسید

این مقاله به عنوان یک راهنمای اساسی و بیسیک در مورد خرید مگنت دایم و مواد مغناطیسی و آهنربایی تنظیم شده است. سعی شده است با شرح خواص آنها، و سایر خصوصیات مربوطه؛ به مصرف کننده کمک می کند تا انتخاب مناسبی را با توجه به نیاز خود انجام دهد. آهنرباها امروزه در صنعت و تکنولوژی های برتر مقام والایی را به خود اختصاص داده اند.

تصور این مطلب که آهنربا و محصولاتش در کارهای روزمره و صنعت حذف شوند، کاری بس دشوار است. ماشین های الکتریکی صدها آهنربا از موتور تا سنسور را در خود دارند. در الکترونیک از آنها برای تولید فیلم و صدا و ضبط کردن استفاده می شود. جداکننده مغناطیسی دائم اتوماتیک (Permanent Magnetic Self Cleaning) در صنایع سنگین و معدنی برای جداسازی مواد آهنی و غیر آهنی از یکدیگر استفاده می شود و بسیاری دیگر از موارد ریز و درشت که شاهد آنها هستیم.

اصلی ترین هدف استفاده از آهنرباها، تبدیل انرژی است که انجام می دهند :

مکانیکی به الکتریکی : ژنراتور ها ، سنسور ها ، میکروفون ها

الکتریکی به مکانیکی : موتورها ، راه اندازها ، بلندگوهای بزرگ

مکانیکی به مکانیکی : کوپلینگ ها ، یاتاقان ها ، نگهدارنده ها ، جدا کننده ها

با توجه به اهمیت و پیچیدگی کاربرد آنها در دستگاه ها، آنها دارای تقسیم بندی ساده ی زیر می باشند. این تقسیم بندی بر اساس آلیاژ و عناصر موجود در آنها انجام شده است :

NdFeBr : نئودیمیم

SmCo : ساماریم کبالت

SrFe2O3 :فریت سخت یا سرامیکی

AlNiCo : آلنیکو

همچنین ۴ خصوصیت اصلی عمکردی ( ۴ پارامتر اصلی ) برای آنها تعریف می شود که عبارتند از :

Br (پسماند مغناطیسی) : شار مغناطیسی است که به طور دایم در یک آهنربا باقی مانده است .

Hc یا Hci (وادارندگی) : میزان مقاومت و حساسیت برای جلوگیری از مغناطیس زدایی در آهنربا .

BHmax (انرژی تولیدی) : انرژی کلی است که در آهنربا ذخیره شده است . ( Br*Hc )

T (پایداری حرارتی) : بیشترین دمای عملکرد

معرفی ۴ گروه آهنرباها

حال به توضیح ۴ گروه آهنرباها به طور خلاصه می پردازیم:

فریت ها : فریت ها تحت عنوان آهنرباهای سرامیکی نیز شناخته می شوند و از سال ۱۹۵۰ تا کنون تولید می شوند. اساسا از اکسید آهن ( FeO ) و استرانسیوم ( Sr ) و باریم ( Ba ) ساخته می شود. این نوع آهنرباها ، ارزان ترین و رایج ترین نوع آهنرباها می باشند. ۳ گرید اصلی برای آنها C۸ C۵C۱ می باشد که عمدتا در موتورها و سنسورها مورد استفاده قرار می گیرد.

آلنیکو : جزو یکی از قدیمی ترین و آهنرباهای صنعتی می باشند و پیشرفت آنها از آهنرباهای فولادی آغاز شد. اجزای اصلی آنها آلومینیوم ( Al ) و نیکل ( Ni ) و کوبالت ( Co ) می باشد. اگرچه آنها پسماند القایی بالایی دارند ولی به خاطر ضد مغناطیس شدن راحت آنها، به همان نسبت قدرت مغناطیسی کمتری دارند. خصوصیت بارز این آهنرباها مقاومت دمایی بالای آنهاست. کارایی مشترک انها در اندازه گیری های وسایل مختلف و تحمل دماهای بالا ( مانند نگهداری قطعات در کوره ) است.

ساماریم کبالت : عناصر سازنده آلیاژ این آهنربا ساماریوم ( Sm) و کبالت ( Co ) می باشد که ترکیب این عناصر آهنربایی با خصوصیات مغناطیسی قابل قبولی را ارایه کرده است. نسبت به سایر آهنرباها گران تر می باشند. به صورت معمول دو آلیاژ پر مصرف آنها SmCo۵ و Sm۲Co۱۷ می باشد. بیشترین کاربرد صنعتی آنها در سفینه های فضایی، ارتش و صنعت دندانپزشکی است.

نئودیمیم : که ND هم نامیده می شود قوی ترین و پرطرفدارترین نوع آهنرباست. به خاطر داشتن عناصری همچون نئودیمیوم ( Nd) و … به عنوان آهنرباهای معدنی شناخنه می شود. نئو با داشتن خصوصیات مغناطیسی بسیار برتر نسیبت به سایر موارد ذکر شده و قیمت معقول تر، بسیار مورد استقبال قرار گرفته است.

انواع آهنربا	اشکال پر مصرف و عمومی	ویژگی ها	معایب
نئودیمیوم	بلوکی، رینگی، دیسکی، کمانی و…	دارای بالاترین خواص مغناطیسی در مقایسه با سایرین	خوردگی، دمای کارکرد پایین، سخت مغناطیسه شدن
ساماریوم کبالت	بلوکی، رینگی، دیسکی کمانی شکل و…	خوردگی کم، ضریب دمایی پایین، پایداری	بسیار گران، اشکال ساده
آلنیکو	میله ای، u شکل، بلوکی و…	Br و T بالا، ضریب دمایی خوب	Hc پایین، قیمت بالا
فریت	لوله ای، رینگی، بلوکی، کمانی شکل	شار مورد قبول در قیاس با قیمت پایین، خوردگی کم، موارد استفاده زیاد	Br پایین، نیاز به ابزار خاص جهت تولید، اشکال ساده

مزایا و معایب آهنربای فریت (سرامیکی)

آهنرباهای فریت مانند جداکننده مغناطیسی دایم معلق دستی (Permanent Magnetic Separator Manual) در برابر خوردگی مقاوم هستند. می‌توان آن‌ها را در آب استفاده کرد، بدون اینکه دچار خوردگی شوند.

بررسی اجمالی آهنربای فریت (سرامیکی):

گرچه به اندازه آهنرباهای با عناصر کمیاب خاکی مغناطیسی قدرت ندارند ، اما مقاومت آنها در برابر دشارژ شدن و هزینه نسبتاً کم، آنها را برای استفاده در موتورها و موتورهای با درجه حرارت بالا ایده آل می کند. آهنربای فریت برای کاربردهای کم هزینه ایده آل است. آهنربای فریت عایق الکتریکی است. آهنربای فریت برای کار در دمای بالا عالی است اما در محیط های خیلی سرد ایده آل نیست.

مزایای آهنربای فریت:

• مقاومت بالا در برابر خوردگی در محیط های مرطوب
• قابل استفاده تا دمای 250 درجه سانتیگراد (482 درجه فارنهایت) و در شرایط خاص تا دمای 300 درجه سانتیگراد.
• مقاومت بالا در برابر دشارژ شدن که با افزایش دمای محیط، افزایش می یابد
• عایق الکتریکی
• قیمت پایین

معایب آهنربای فریت:

• به اندازه ی دیگر آهنرباها قوی نیست. به عنوان مثال قدرت کشش یک آهنربای نئودیمیوم با سایز مشابه، هفت برابر یک آهنربای فریت است.
• ساخت آن در شکل های پیچیده هزینه بر است
• در دماهای کمتر از منفی 20 درجه سانتیگراد، خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهد. (میزان دشارژ شدن به ابعاد و شکل هندسی آهنربا بستگی دارد)

برخی از کاربردهای معمول آهن ربای فریت عبارت است از استفاده در:

• کاربردهای دریایی
• کاربردهای دمای بالا.
• بستن و نگه داشتن اجسام
• بلندگوها
• لیفترها

آهنربای نئودیمیوم یا همان مگنت نئودیمیومی

آهنربای نئودیمیوم از گروه آهنربایی است که در ترکیب آن عنصر نئودیمیوم به کار رفته است. جالب است که بدانید این آهنربا دارای مغناطیس فوق العاده می باشد و جز قوی ترین آهنرباهای شناخته شده می باشد. نئودیمیوم یکی از عنصر های جدول تناوبی مندلیف با عدد اتمی 60 می باشد. نام اختصاری این عنصر Nd می باشد و برای بار نخست به وسیله یک شیمیدان بزرگ با نام Carl F. Auer von Welsbach در کشور اتریش کشف شد. امروزه بیشتر نئودیمیوم از طریق فرآیند جابجایی یونی شن مونازیت Ce,La,Th,Nd,Y) P04)که ماده‌ای سرشار ازعناصر خاکی کمیاب است و نیز با روش الکترولیز نمکهای هالید آن تهیه می‌شود.

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آهنربای نئودیمیوم

نئودیمیوم یک فلز خاکی کمیاب است که به مقدار18% در فلزخاکی کمیاب قابل اشتعال وجود دارد.این فلز دارای درخشش فلزی ورنگ آن نقره‌ای روشن بوده ویکی از واکنش پذیرترین فلزات خاکی کمیاب به حساب می‌آید؛ نئودیمیوم در معرض هوا به سرعت کدر شده و تولید اکسیدی می‌کند که باعث پوسته پوسته شدن این فلز می‌گردد. این امر موجب اکسیداسیون بیشتر این فلز می‌شود و به همین دلیل است که آهنربا های نئودیمیوم دارای پوشش های متفاوتی نظیر نیکل , نقره , طلا و … جهت جلوگیری از اکسیده شدن می باشد .نئودیمیوم در آهن رباهای دائمی بسیار قوی Nd2Fe14B بکار می‌رود. این نوع آهن رباها از انواع آهنرباهای کبالت – سماریوم ارزانتر هستند.

کاربرد آهنربای نئودیمیوم

عنصر نئودیمیوم به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی شود و در کنار ترکیبات و عناصر دیگر از کانی ها استخراج می شود. قدرت آهنربای نئودیمیوم به طور اعجاب انگیزی بالاست؛ از این رو می توان در ساخت آهنرباهای مختلف در ابعاد کوچک و بزرگ از این آهنربا استفاده نمود. برای جداسازی این آهنربا از سطوح فلزی به نیرویی معادل با 1800گرم نیاز است.

کاربرد آهنربای نئودیمیوم در صنایع

گفتنی است که نمی توان این دو آهنربای نئودیمیوم را به راحتی از هم جدا کرد. کاربرد آهنربای نئودیمیوم امروزه در اکثر صنایع متفاوتی چون ترانسفورماتور های تولید برق، اتومبیل های نوع هیبریدی و موتور های الکتریکی به چشم می خورد. فلز نئودیمیوم بسیار واکنش پذیر هستند و در اثر برخورد با هوا سریعا پوسته پوسته می شوند؛ به همین دلیل بایستی آن را پس از شکل دادن روکش نمایند. روکش های مورد استفاده معمولا به رنگ نقره ای است اما در صورت استفاده از اب طلا بایستی از ترکیباتی چون تفلون های خاص، نقره، روی و گاهی اپوکسی استفاده نمود.

مزایای استفاده از آهنربای نئودیمیم

کیفیت و قدرت بالا و همچنین مقرون به صرفه بودن آهنربای نئودیمیم نیز برای تمامی صنایع و معادن دارای اهمیت است. شرکت ایستا تجارت با فراهم نمودن این امکانات موفق به کسب بالا ترین میزان رضایتمندی در میان مشتریان گردیده است.

در چه مکان هایی میتوان از آهنربای نئودیمیوم می توان استفاده نمود؟

• اتصال لوازم مورد نیازدر کارگاه ها و کارخانجات به دیوار و سطوح فلزی

آویزان کردن وسایل مورد نیاز در آشپزخانه

• چسباندن عکس ها و تصاویر در سطوح مختلف مانند درب های یخچال و کابینت
• نصب پرده بدون نیاز به اتصال میل پرده به سقف یا دیوار
• اطمینان از اینکه ساختمان در برابر زلزله مقاوم باشد به کمک تشخیص وجود یا موجود نبودن بادبند در مابین ستون ها

دیگر مزیت های ای آهنربا

• تشخیص وجود لوله های آب فلزی در داخل ساختمان
• نظافت سطوح غیر قابل دسترس در مجتمع های مرتفع
• امکان نصب فضای لازم بر روی میز فلزی جهت قرارگیری خودکار و وسایل تحریر

امکان انجام کار های پزشکی برای از بین بردن سردرد های شدید

• کمک در تشخیص اصل بودن نقره جات غیر اصل در صورت آبکاری فلزات با روکش نقره ای

چه نکاتی را در رابطه با آهنربای نئودیمیوم بایستی رعایت کنیم؟

• از قرار دادن آهنربای نئودیمیوم در مقابل دستگاههای الکترونیکی به شدت خودداری نمایید . چون بعلت وجود میزان شدید میدان مغناطیسی در این آهنرباها، در عملکرد دستگاههای الکترونیکی مشکل رخ می دهد.
• اگر دو آهنربا در کنار هم قرار گرفت دقت کنید که انگشتتان در بینشان قرار نگیرد. در صورت رخداد ، ممکن است آسیب شدیدی به پوست یا انگشتتان وارد شود.
• از آهنربا نیز در زمینه پزشکی در سالیان دور در کشور چین استفاده می شد. از آهنربا ها برای کاهش سردرد و میگرن های شدید بهره گرفته می شود. نحوه کار با این آهنربا به گونه ای است که
• در برخی طب های حاشیه و طب چینی از آهن ربا برای کاهش سردرد نیز استفاده میشود که میتوان هنگام سردرد ، آنرا بروی پیشانی قرار داد و اثر احتمالی آنرا جویا شد. (میدان مغناطیسی آهنربا خون عبوری در زیر آنرا یونیزه نموده و جریان خون را در عروق روان تر میکند که میتواند سردرد هایی که علتش غلظت خون باشد را بهبود بخشد.