Magneti al neodimio, noti anche come magneti NdFeB, sono potenti magneti permanenti realizzati con una lega di neodimio, ferro e boro. Sono il tipo più potente di magneti permanenti disponibile e vengono classificati in diversi gradi in base alle loro prestazioni magnetiche, come N35 e N42, N52, N54 e la N55. I numeri più elevati indicano proprietà magnetiche più intense. Questi gradi ne determinano l'idoneità per le diverse applicazioni. Grazie alle loro elevate prestazioni magnetiche, i magneti al neodimio trovano impiego in un'ampia gamma di applicazioni.

Applicazioni dei magneti al neodimio

Applicazioni dei magneti al neodimio nell'elettronica e negli apparecchi elettrici

Unità disco rigido (HDD)

I magneti al neodimio sono essenziali per il funzionamento delle unità HDD. Vengono utilizzati nelle testine di lettura/scrittura per archiviare e recuperare i dati in modo efficiente, garantendo un accesso rapido e un'elevata capacità di memorizzazione. La precisione e l'affidabilità offerte da questi magneti sono fondamentali per le prestazioni dei moderni sistemi informatici, consentendo di archiviare e recuperare rapidamente grandi quantità di dati.

Altoparlanti e microfoni

Nel settore audio, i magneti al neodimio sono preferiti per la loro capacità di produrre un suono di alta qualità. Vengono impiegati nella produzione di altoparlanti, microfoni e auricolari. Questi magneti contribuiscono a ottenere prestazioni audio superiori generando un intenso campo magnetico, che migliora il movimento del diaframma dell'altoparlante e consente una riproduzione sonora più chiara e precisa.

Telefoni cellulari

Diversi componenti dei telefoni cellulari, tra cui gli altoparlanti e i moduli di vibrazione, utilizzano magneti al neodimio per garantire prestazioni ottimali. Le dimensioni compatte e l'intenso campo magnetico li rendono ideali per il design sottile e leggero degli smartphone moderni, contribuendo a migliorare la qualità del suono e l'efficienza delle funzioni di vibrazione.

Magneti al neodimio nei motori e nei generatori

Motori elettrici

I magneti al neodimio sono fondamentali per lo sviluppo dei motori elettrici impiegati nei veicoli elettrici (EV), nei droni e nei macchinari industriali. I loro intensi campi magnetici migliorano l’efficienza e le prestazioni dei motori, aumentando l’efficienza energetica e riducendo i costi operativi. Nei veicoli elettrici, questi magneti consentono di realizzare motori più potenti ed efficienti, contribuendo ad aumentare l’autonomia e a migliorare le prestazioni complessive.

Turbine eoliche

Nelle turbine eoliche, i magneti al neodimio vengono impiegati nei generatori per aumentarne l’efficienza, contribuendo a una produzione energetica più sostenibile. Questi magneti permettono di convertire più efficacemente l’energia eolica in energia elettrica, rendendo l’energia eolica una fonte rinnovabile più praticabile ed economicamente conveniente.

Magneti al neodimio nelle applicazioni medicali

Le apparecchiature per risonanza magnetica utilizzano gli intensi campi magnetici dei magneti al neodimio per produrre immagini dettagliate delle strutture interne del corpo umano. Queste immagini sono fondamentali per diagnosticare e trattare con precisione diverse patologie. L’intensità e la stabilità dei magneti al neodimio garantiscono immagini ad alta risoluzione, consentendo di rilevare e analizzare meglio le anomalie all’interno del corpo.

Magneti al neodimio nelle applicazioni industriali

Separatori magnetici e magneti di sollevamento

I magneti al neodimio vengono impiegati nei separatori industriali per distinguere i materiali ferrosi da quelli non ferrosi nei settori del riciclo e minerario. Offrono un metodo affidabile ed efficiente per la separazione dei materiali, migliorando la qualità e la purezza dei materiali riciclati. Vengono inoltre utilizzati nei dispositivi di sollevamento per movimentare oggetti metallici pesanti, offrendo un metodo sicuro ed efficiente per spostare e trasportare elementi di grandi dimensioni e peso in ambito industriale.

MRI o risonanza magnetica

È nota l’importanza degli esami MRI per numerose patologie. Un magnete potente, come quello al neodimio, rende possibile il processo agendo sugli elettroni degli atomi presenti nel nostro corpo. Ciò consente di ottenere immagini diagnostiche nitide dell’area interessata.

Chirurgia

Nella comune chirurgia non invasiva, i magneti sono il micromagnete, sono spesso utilizzati per collegare due strumenti durante un intervento chirurgico. Tuttavia, in tempo di guerra, a causa dell’elevato numero di feriti, nei corpi rimaneva generalmente un maggior numero di frammenti di ferro. I medici utilizzano magneti al neodimio-ferro-boro per rimuovere tali frammenti dai feriti o verificare, senza ricorrere a una radiografia, se ne siano rimasti nel corpo.

Generatori e motori

Anche in questi dispositivi i magneti svolgono un ruolo importante. I magneti permanenti contribuiscono a convertire l’energia elettrica in energia meccanica, consentendo il funzionamento del dispositivo.

Sollevamento di carichi

Non è un impiego insolito: i magneti al neodimio sono infatti utilizzati nell’industria per sollevare carichi pesanti. Grazie alla loro elevata forza magnetica, sono particolarmente efficaci in questo ambito.

Gioielli

Spesso si preferiscono chiusure pratiche da utilizzare. I piccoli magneti al neodimio consentono quindi di unire le estremità di collane e catenine. Permettono inoltre di indossare piercing finti, mantenendoli a contatto con la pelle mediante l’attrazione magnetica.

Fermaporta magnetici

Nessuno vuole essere colpito accidentalmente da una porta. Per questo vengono utilizzati i fermaporta magnetici, che trattengono efficacemente la porta e possono essere separati con facilità.

Giocattoli

Un magnete non è un giocattolo e può essere pericoloso. Non dare magneti molto potenti a neonati e bambini. Molti giocattoli, tuttavia, contengono magneti, come le tessere magnetiche e le tabelle in legno per bambini.

Confezioni

Molte confezioni regalo contengono magneti, che consentono di aprirle e chiuderle facilmente.

Arte

Effetti speciali magnetici realizzati con limatura di ferro e vernice. Quindi posizionare il magnete di grandi dimensioni dietro la tela e la vernice (mescolata con ferro) inizia a muoversi formando motivi vorticosi molto interessanti.

Questi sono alcuni importanti impieghi dei magneti al neodimio. Sono ampiamente utilizzati in diversi settori e sono in corso ulteriori attività per valutarne altre capacità. È quindi possibile che presto vengano impiegati in molte altre applicazioni.

Specifiche dei magneti al neodimio

• Coefficiente termico della rimanenza (Br): -0,09 – -0,11%/°C 
• Temperatura di Curie: 320 °C – 380 °C 
• Coefficiente di dilatazione termica (verticale): 1,0 – 3,0 × 10-6 °C-1 
• Coefficiente di dilatazione termica (parallela): +5,0 – +8,0 × 10-6 °C-1 
• Resistività: 120–160 O·cm 
• Densità: 7,4–7,8 g/cm3 
• Calore specifico: 0,12 Kcal (Kg, °C) 
• Conducibilità termica: 77 Kcal/(m.h°C) 
• Rigidità: 0,64 N/m2 
• Coefficiente di Poisson: 0,24 
• Durezza Vickers: 550–650 Hv 
• Modulo di Young: 150 – 170 kN·mm-2 
• Resistenza a flessione: 0,18 – 0,29 kN·mm-2 
• Resistenza a compressione: 0,8 – 1,0 kN·mm-2 
• Permeabilità relativa di rinculo: 1,05 
• Resistività elettrica: 1,5 × 10-4 Ω/cm 

Dimensioni dei magneti al neodimio personalizzati

I magneti al neodimio personalizzati possono avere diverse forme, tra cui barre, dischi, blocchi e molte altre geometrie irregolari. Le dimensioni vengono tuttavia indicate in modi diversi a seconda della forma. Queste convenzioni possono creare confusione per chi ha poca esperienza con i magneti.
Osenc è un fornitore di magneti al neodimio personalizzati e ha preparato un elenco che spiega come interpretarne le dimensioni. Queste indicazioni possono facilitare la comunicazione con i fornitori.

1. Magneti al neodimio tondi e cilindrici

La notazione per i magneti al neodimio tondi e cilindrici è: D10 × 2 mm
Se un magnete tondo o cilindrico ha dimensioni D10 × 2 mm, significa che il diametro è di 10 mm e lo spessore è di 2 mm. 

Nota:

• Oggi la maggior parte delle persone usa D anziché Φ, perché è più facile da digitare su computer e telefoni cellulari

2. Magneti al neodimio ad anello / circolari

La notazione per i magneti al neodimio ad anello / circolari è simile.

• D (o OD) per il diametro esterno
• d (o ID) per il diametro interno
• H per lo spessore (altezza)

Se un magnete al neodimio ad anello/circolare ha dimensioni D10 × d7 × 3 mm, significa che:

• Il diametro esterno è di 10 mm, il diametro interno è di 5 mm e lo spessore è di 2 mm.

I magneti al neodimio ad anello possono avere due tipi di foro: diritto e svasato.

• I fori diritti sono praticati verticalmente nei magneti
• I fori svasati (detti anche fori per viti) comprendono un foro primario e un foro maggiore.

Per i magneti al neodimio ad anello o circolari con foro svasato:

• D per il diametro esterno
• M per il diametro del foro maggiore

Se un magnete ad anello ha dimensioni D10 × M7 × 2 mm, significa che:

• Il diametro esterno è di 10 mm, il diametro del foro maggiore è di 5 mm e lo spessore è di 2 mm.
• Oltre alle dimensioni, è sempre consigliabile indicare l'angolo di svasatura.

3. Magneti al neodimio a blocco

Dimensioni dei magneti al neodimio a blocco:

• Lunghezza × larghezza × altezza
• Di norma, l'indicazione delle dimensioni inizia con la lettera maiuscola F

Se un magnete al neodimio a blocco ha dimensioni F8 × 4 × 2 mm, significa che:

• la lunghezza è 8 mm, la larghezza è 4 mm e l’altezza è 2 mm.

Magneti a blocco: lunghezza × larghezza × altezza (ad esempio, 10 × 10 × 10 mm)

Magneti a blocco con foro: lunghezza × larghezza × altezza × diametro del foro (ad esempio, 10 × 10 × 10 × D5 mm)

Magnete a blocco con foro svasato: lunghezza × larghezza × altezza × diametro maggiore del foro (ad esempio, 10 × 10 × 10 × M5 mm)

Per impostazione predefinita, l’ultima quota indica la direzione di magnetizzazione del magnete.

• Pertanto, la direzione di magnetizzazione corrisponde alla quota di 2 mm, ossia alla direzione dello spessore.
• Le superfici N e S sono invece le due facce più grandi, ossia quelle da 8 × 4 mm.
  Una faccia corrisponde al polo N e l’altra al polo S.

4. Magneti al neodimio ad arco

Le dimensioni dei magneti al neodimio ad arco devono includere:

• Raggio esterno (R1)
• Raggio interno (R2)
• Angolo in radianti
• Larghezza

Di default, le superfici magnetiche sono quella interna e quella esterna dell'arco.

Nota:

• Per definire chiaramente la geometria dei magneti al neodimio ad arco, occorre indicare un maggior numero di valori.
• La formula dimensionale riportata sopra è stata semplificata per facilitarne la comprensione.
• È preferibile utilizzare disegni tecnici per indicare tutte le quote.

5. Magneti sferici al neodimio

In confronto, la definizione dimensionale dei magneti sferici al neodimio è la più semplice:

• D indica il diametro

Ad esempio, se un magnete sferico ha una dimensione D5 mm, significa che il suo diametro è di 5 mm.

Come utilizzare in sicurezza i magneti al neodimio

1) I magneti al neodimio sono fragili e soggetti a scheggiarsi. 

I magneti al neodimio hanno l'aspetto dei metalli, ma in realtà non sono metalli. Di solito, sulla loro superficie è presente un rivestimento in zinco o un rivestimento in nichel, che conferisce loro un aspetto identico a quello dei metalli. 

Sono effettivamente fragili e possono rompersi o frantumarsi in caso di caduta o se sottoposti a una forza eccessiva.  

Per utilizzarli correttamente, è importante maneggiarli con cura ed evitare di farli cadere o di sottoporli a urti. 

2) I magneti al neodimio si smagnetizzano alle alte temperature. 

I magneti al neodimio perdono il magnetismo se vengono utilizzati in un ambiente di lavoro riscaldato fino alla loro temperatura di Curie, che per la maggior parte dei magneti al neodimio è compresa tra circa 310-370 °C (590-700 °F).  

Una volta raffreddato, il magnete può recuperare parte del proprio magnetismo, ma probabilmente non avrà la stessa forza che aveva prima di essere riscaldato. Se occorre utilizzare un magnete al neodimio in un'applicazione ad alta temperatura, è possibile valutare alcune opzioni: 

• Utilizzare un altro tipo di magnete

Alcuni magneti, come quelli al samario-cobalto, sono più resistenti alla smagnetizzazione alle alte temperature.

• Utilizzare un sistema di raffreddamento

Se si utilizzano magneti al neodimio in un ambiente ad alta temperatura, potrebbe essere possibile impiegare un sistema di raffreddamento, come una ventola o una camicia di raffreddamento, per mantenere il magnete a una temperatura inferiore.

• Ridurre la temperatura

Se possibile, cercare un modo per abbassare la temperatura nell'ambiente in cui verrà utilizzato il magnete. A tale scopo si possono impiegare materiali isolanti o adottare altre misure di controllo della temperatura.

È importante osservare che, anche se non perde completamente il proprio magnetismo, un magnete può comunque indebolirsi alle alte temperature. Quando si sceglie un magnete per una determinata applicazione, occorre valutarne attentamente la tolleranza alla temperatura. 

3) I magneti al neodimio possono corrodersi. 

I magneti al neodimio sono realizzati con una lega di neodimio, ferro e boro. Di norma presentano uno strato di rivestimento in nichel o altri materiali che li protegge dalla corrosione.  

Tuttavia, il rivestimento può usurarsi nel tempo, soprattutto se i magneti sono sottoposti ad azioni abrasive o ad ambienti gravosi. Quando il rivestimento è danneggiato, i magneti possono iniziare a corrodersi, con conseguente indebolimento e riduzione della durata utile. 

Per prevenire la corrosione e proteggere i magneti al neodimio è possibile adottare alcune misure: 

• Conservare correttamente i magneti:

Avoid storing the magnets in damp or humid conditions, as moisture can accelerate corrosion. If you need to store the magnets for an extended period of time, you can wrap them in a protective material, such as plastic wrap or a plastic bag, to keep them dry.

• Use a better protective coating:

If the magnets will be used in a harsh environment, you can apply a better protective coating, such as PTFE or Parylene. They are more durable to help prevent corrosion.

• Handle the magnets carefully:

Be careful not to drop or knock the magnets, as this can damage the coating and expose the surface to the elements.

By following these precautions, you can help to ensure that your neodymium magnets remain in good condition and continue to perform effectively. 

Neodymium Magnets Production Techniques

Generally speaking, neodymium magnets have 2 types of popular production techniques – sintered neodymium magnets and bonded neodymium magnets. The difference between them is mainly in the forming processes.  

Bonded neodymium magnets are made by adding neodymium powder to the binder. The bonding process is essentially the same as injection molding. 

Meanwhile, sintering is vacuuming and high-temperature heating. Sintered neodymium magnets use powder metallurgy technology. The molten alloy is made into a powder and pressed in a magnetic field to form a briquette.  

The briquettes are sintered in an inert gas or vacuum to achieve densification. To improve the coercivity of the magnets, an aging heat treatment is usually required. 

Neodymium Magnet coating

Electroplating coating

Electroplating is a kind of technique that use electricity to make metal ions adhere to the surfaces of neodymium magnets, generating a protective layer of coating. This coating technique began to use on neodymium magnets during the years 1985 – 1995. After years of development and optimization, it has been an optimum choice for neodymium magnets. Now it is time for continuous innovation of this coating technique.

Currently, the major options available in the market include zinc plating, nickel plating, nickel-zinc alloy plating, and other composite coating layers of different alloys.

Chemical plating coating

The chemical plating technique doesn’t use electricity to generate coatings for neodymium magnets. It generates a layer of coating for the magnets by accumulating metal ions in the chemical solution on the surface of the substrate, based on the redox reaction.

This technique has some important features, which include: the autocatalytic phenomenon of the substrate itself, the densities and uniformities of the coating layers, low porosities, and relatively simple application facilities.

Thanks to these features, chemical plating has become the most widely adopted coating technique for neodymium magnets. It has been a fundamental production procedure to provide a protective film for neodymium magnets against corrosion and wear.

Nowadays, the main chemical coatings for neodymium magnets include:

nickel-phosphorus, nickel-copper-phosphorus, nickel-tungsten-phosphorus, nickel-copper-phosphorus, etc.

The plating solution used for chemical plating can be divided into 2 types – acidic and alkaline.

In an acidic environment, it tends to produce high phosphorus non-magnetic coating; in an alkaline environment, it tends to produce low phosphorus magnetic coating and has certain magnetic shielding properties.

However, the acidic plating solution has an obvious hydrogen absorbing effect, which seriously affects the surface quality of the neodymium magnets. Therefore, the alkaline plating solution is mostly used in production.

Organic coating

This technique is one of the most widely used methods for protecting metals. Resin and organic polymer materials are the main organic coatings for sintered neodymium magnets, and epoxy resin is used more often. This is because epoxy resin has excellent water resistance, chemical corrosion resistance, bonding capability, and enough hardness.

Add an additional layer of epoxy resin coating to the neodymium magnets that already have a layer of zinc or nickel coating. The magnets will have enhanced antirust performance, which greatly exceeds that of conventional zinc and nickel plating.

In addition to epoxy resin, other resin materials – polyacrylate, polyamide, polyimide, etc. – also use mixtures of two or more of these resins as coatings. Meanwhile, we can also add rust-proof coatings, such as minium, chromium oxide, etc.

Physical vapor deposition coating

Physical vapor deposition is a new coating technology that is different from electroplating and chemical plating.

The coating applied by this method has better bonding quality with the substrates. Such coating layers have higher densities, better smoothness, and fewer porosities.

Meanwhile, this technique can eliminate the residue of electrolytes in the coating layer during electroplating, avoiding secondary damage to the coating layer caused by the residual liquid. And it can reduce the possibility of brittle cracking of the coating, which is caused by the hydrogen gas generated by the magnetic field reaction during chemical plating.

Common physical vapor deposition methods include vacuum evaporation coating, magnetron sputtering coating, multi-arc ion coating, etc.

Common materials include Al, Ti/Al, Al/Al2O3, TiN, Ti, etc.

The coatings generated with this technique has excellent bonding quality with substrates, excellent anti-corrosion performance, and have no waste liquid and other pollution.

For these reasons, this technique is the development direction for neodymium magnets’ anti-corrosion technologies.

The roughness of Neodymium Magnet Solution

Surface roughness refers to the small spacing and the unevenness of small peaks and valleys on the machined surface. The distance (wave distance) between the two peaks or two troughs is very small (below 1mm), which belongs to the microscopic geometric shape error. The smaller the surface roughness, the smoother the surface
Increasing the surface roughness of NdFeB can increase the adhesive area and adhesive depth to improve the bonding force between the magnetic steel and the supporting parts, and ensure the reliability and service life of the product.

How to express surface roughness

The mean arithmetical value “Ra” in μm for roughness measurements.

Why pay attention to the roughness?

As the rare earth permanent magnet with the best comprehensive performance, NdFeB has been widely used in consumer electronics, vibration motors in smartphones, speakers, voice coil motors, etc. High-performance NdFeB magnets are used. With electronic technology, and image-sensing technology With the continuous development of technology and computer technology, the optical sensor can recognize the bad surface of the product and the recognition technology of product characteristics is quickly applied to the production line. For the convenience of NdFe The boron products are accurately identified, and the automatic assembly process has no problem with the surface roughness of NdFeB products degrees have specific requirements.

What factors affect the roughness

There are many factors affecting the magnetic roughness, the nature of the processing material itself, the processing method, the abrasive material, the cutting process, etc., the cleaning process and the electroplating process will also affect the roughness of the magnet surface.

How to improve roughness

There 4 main ways to improve roughtess.

Grinding the magnet

For ordinary magnets, it can be polished. Make the surface smoother. But for tiny magnet it cannot be ground because that i too small to process.

Make a coating

Plating helps to improve roughness. Among all coatings, Teflon has the smallest roughness and the best performance. The performance of parylene is also very good, but different parylene has different roughness. As far as commonly used coatings are concerned, the surface roughness of galvanizing is better than that of nickel plating.

New cutting process

Laser cutting is a new technology, but this technology is still unstable. 

Acid washing process

This process is suitable for all sizes of NdFeB. According to the conclusion of the study “Effect of Nitric Acid Pickling Process on Surface Roughness Ra of Sintered Nd-Fe-B Products”, the pickling process helps to improve the roughness.

FAQ

Why neodymium magnets need chamfers?

Neodymium magnets are widely used in various fields, thanks to their high magnetic energy, remanent magnetism, and cost-effectiveness.
However, they are fragile and easy to break, so it is easy for them to be bumped during the production or application processes, which leads to broken edges and corners, etc. For this reason, neodymium magnets are usually chamfered.

Which Magnet Is Stronger Than The Neodymium Magnet?

In over 10 years, a lot of experimental work has been done on Iron and Nitrogen in order to combine for manufacturing a much stronger iron nitride magnet. In the beginning, experiments produced only thin films or powders which were not appropriate and suitable for many applications.

But, when the fabrication process was employed and it produced the magnet in the bulk form that can be used in a number of applications. Moreover, the fabrication process is very compatible with the existing mass-production techniques. Nitrogen and iron inputs are comparatively low cost, hence enabling extremely cheap permanent magnets which exceed the performance of the rare earth magnets.

how to demagnetize neodymium magnets

Neodymium magnets will gradually lose their magnetism (demagnetize) when they are heated to exceed its maximum working temperature. 

Their magnetism will disappear completely when they are heated to exceed their Curie temperatures, then they will be transformed into paramagnetic materials. 

And they will recover to ferromagnetic materials when their temperatures drop below their Curie temperatures.  

Temperatures  to demagnetize neodymium magnets

Working temperature 80℃ – 240℃ (176°F – 464°F) 

Curie temperature 310℃-350℃ (590°F – 662°F) 

N: Maximum working temperature 80℃ (176°F), Curie temperature 310℃ (590°F) 

M: Maximum working temperature 100℃ (212°F), Curie temperature 340℃ (644°F) 

H: Maximum working temperature 120℃ (248°F), Curie temperature 340℃ (644°F) 

SH: Maximum working temperature 150℃ (302°F), Curie temperature 340℃ (644°F) 

UH: Maximum working temperature 180℃ (356°F), Curie temperature 350℃ (662°F) 

EH: Maximum working temperature 200℃ (392°F), Curie temperature 350℃ (662°F) 

AH: Maximum working temperature 230℃ (446°F), Curie temperature 350℃ (662°F) 

Vedi: Neodymium magnet wiki