뉴스 - 네오디뮴 자석이란 무엇입니까?

네오디뮴(Nd-Fe-B) 자석네오디뮴(Nd), 철(Fe), 붕소(B) 및 전이금속으로 구성된 일반적인 희토류 자석입니다.이 제품은 자기 유도 또는 자속 밀도의 단위인 1.4테슬라(T)의 강한 자기장으로 인해 응용 분야에서 탁월한 성능을 발휘합니다.

네오디뮴 자석은 제조 방법, 즉 소결 또는 접착 방법에 따라 분류됩니다.1984년 개발 이후 가장 널리 사용되는 자석이 되었습니다.

자연 상태에서 네오디뮴은 강자성을 띠며 극도로 낮은 온도에서만 자화될 수 있습니다.철과 같은 다른 금속과 결합하면 실온에서 자화될 수 있습니다.

네오디뮴 자석의 자기 능력은 오른쪽 이미지에서 볼 수 있습니다.

희토류 자석에는 네오디뮴과 사마륨 코발트의 두 가지 유형이 있습니다.네오디뮴 자석이 발견되기 전에는 사마륨 코발트 자석이 가장 일반적으로 사용되었지만 사마륨 코발트 자석 제조 비용으로 인해 네오디뮴 자석으로 대체되었습니다.

네오디뮴 자석의 특성은 무엇입니까?

네오디뮴 자석의 주요 특징은 크기에 비해 강한 것입니다.네오디뮴 자석의 자기장은 자기장이 가해지고 원자 쌍극자가 정렬될 때 발생하는데, 이것이 자기 히스테리시스 루프입니다.자기장이 제거되면 정렬의 일부가 자화된 네오디뮴에 남아 있습니다.

네오디뮴 자석의 등급은 자기 강도를 나타냅니다.등급 번호가 높을수록 자석의 힘이 강해집니다.숫자는 BH 곡선의 가장 강력한 점인 메가 가우스 에르스테드(MGOe)로 표현되는 속성에서 나옵니다.

"N" 등급 척도는 N30에서 시작하여 N52까지 진행되지만 N52 자석은 거의 사용되지 않거나 특별한 경우에만 사용됩니다."N" 숫자 뒤에는 자석의 보자력(Hc)을 나타내는 SH와 같은 두 글자가 올 수 있습니다.Hc가 높을수록 네오 자석이 출력을 잃기 전에 견딜 수 있는 온도가 높아집니다.

아래 차트에는 현재 사용되는 가장 일반적인 네오디뮴 자석 등급이 나열되어 있습니다.

네오디뮴 자석의 특성

잔류성:

네오디뮴이 자기장에 놓이면 원자 쌍극자가 정렬됩니다.자기장에서 제거된 후에도 정렬의 일부가 남아 자화 네오디뮴을 생성합니다.잔류자속(Remanence)은 외부 자기장이 포화 값에서 0(잔류 자화)으로 돌아올 때 남아 있는 자속 밀도입니다.잔류성이 높을수록 자속밀도는 높아집니다.네오디뮴 자석의 자속 밀도는 1.0~1.4T입니다.

네오디뮴 자석의 잔류성은 제작 방법에 따라 달라집니다.소결 네오디뮴 자석의 T는 1.0~1.4입니다.접착 네오디뮴 자석의 크기는 0.6~0.7T입니다.

보자력:

네오디뮴은 자화되면 0의 자화로 돌아가지 않습니다.자화를 0으로 되돌리려면 보자력이라고 하는 반대 방향의 자기장에 의해 다시 구동되어야 합니다.자석의 이러한 특성은 자기가 없어지지 않고 외부 자기력의 영향을 견딜 수 있는 능력입니다.보자력은 자석의 자화를 0으로 되돌리거나 자석의 저항을 줄이기 위해 자기장에서 필요한 강도를 측정한 것입니다.

보자력은 Hc로 표시된 에르스텟 또는 암페어 단위로 측정됩니다.네오디뮴 자석의 보자력은 제조 방법에 따라 다릅니다.소결 네오디뮴 자석의 보자력은 750Hc~2000Hc인 반면, 접착 네오디뮴 자석의 보자력은 600Hc~1200Hc입니다.

에너지 제품:

자기 에너지의 밀도는 자속 밀도의 최대값에 자기장 강도를 곱한 값, 즉 단위 표면적당 자속의 양으로 특징지어집니다.단위는 SI 단위의 경우 테슬라로 측정되며 자속 밀도의 기호는 B인 가우스입니다. 자속 밀도는 SI 단위의 외부 자기장 H와 자성체 자기 분극 J의 합입니다.

영구 자석은 코어와 주변에 B 자기장이 있습니다.B 자기장의 세기 방향은 자석 내부와 외부의 지점에 따라 결정됩니다.자석의 B 자기장에 있는 나침반 바늘은 자기장 방향을 가리킵니다.

자성 형상의 자속 밀도를 계산하는 간단한 방법은 없습니다.계산을 할 수 있는 컴퓨터 프로그램이 있습니다.덜 복잡한 형상에는 간단한 공식을 사용할 수 있습니다.

자기장의 강도는 가우스 또는 테슬라로 측정되며 자기장의 밀도를 측정하는 자석 강도의 일반적인 측정입니다.가우스 미터는 자석의 자속 밀도를 측정하는 데 사용됩니다.네오디뮴 자석의 자속 밀도는 직선 감자 곡선을 갖기 때문에 6000가우스 이하입니다.

퀴리 온도:

퀴리 온도 또는 퀴리점은 자성 물질이 자기 특성을 변화시켜 상자성을 띠게 되는 온도입니다.자성 금속에서는 자성 원자가 같은 방향으로 정렬되어 서로의 자기장을 강화합니다.퀴리 온도를 높이면 원자 배열이 변경됩니다.

보자력은 온도가 증가함에 따라 증가합니다.네오디뮴 자석은 실온에서 보자력이 높지만 온도가 올라가면 퀴리 온도(약 320°C 또는 608°F)에 도달할 때까지 보자력이 감소합니다.

네오디뮴 자석이 얼마나 강한지에 관계없이 극한의 온도는 자석의 원자를 변화시킬 수 있습니다.고온에 장기간 노출되면 80°C 또는 176°F에서 시작되는 자기 특성을 완전히 잃을 수 있습니다.

네오디뮴 자석은 어떻게 만들어지나요?

네오디뮴 자석을 제조하는 데 사용되는 두 가지 공정은 소결과 접착입니다.완성된 자석의 특성은 두 가지 방법 중 가장 좋은 방법인 소결을 통해 생산 방법에 따라 달라집니다.

네오디뮴 자석이 만들어지는 방법

소결

녹는:

네오디뮴, 철, 붕소를 측정하고 진공 유도로에 넣어 합금을 형성합니다.내식성을 돕기 위해 코발트, 구리, 가돌리늄, 디스프로슘과 같은 특정 등급에 다른 원소가 추가됩니다.가열은 오염 물질을 차단하기 위해 진공 상태에서 전기 와전류에 의해 생성됩니다.네오합금 혼합물은 네오디뮴 자석의 제조사와 등급에 따라 다릅니다.
분말화:

용융된 합금은 냉각되어 잉곳으로 형성됩니다.잉곳은 질소 및 아르곤 분위기에서 제트 밀링되어 미크론 크기의 분말을 생성합니다.네오디뮴 분말을 호퍼에 넣어 압착합니다.
누르기:

분말은 약 725°C의 온도에서 업세팅(upsetting)이라고 알려진 공정을 통해 원하는 모양보다 약간 더 큰 다이로 압축됩니다. 다이의 더 큰 모양은 소결 공정 중에 수축을 허용합니다.누르는 동안 재료는 자기장에 노출됩니다.두 번째 다이에 배치되어 더 넓은 모양으로 가압되어 자화를 가압 방향과 평행하게 정렬합니다.일부 방법에는 입자를 정렬하기 위해 누르는 동안 자기장을 생성하는 고정 장치가 포함됩니다.

압축된 자석이 풀려나기 전에 탈자 펄스를 받아 탈자 상태를 유지하여 녹색 자석을 생성합니다. 이 자석은 쉽게 부서지고 자기 특성이 좋지 않습니다.
소결:

소결 또는 프리타지는 녹는점 이하의 열을 사용하여 녹색 자석을 압축하고 형성하여 최종 자기 특성을 부여합니다.공정은 불활성, 무산소 분위기에서 주의 깊게 모니터링됩니다.산화물은 네오디뮴 자석의 성능을 파괴할 수 있습니다.입자가 서로 접착되도록 하기 위해 1080°C에 도달하지만 녹는점보다 낮은 온도에서 압축됩니다.

자석을 빠르게 냉각하고 자기 특성이 낮은 합금의 변형인 위상을 최소화하기 위해 담금질이 적용됩니다.
가공:

소결 자석은 올바른 공차로 모양을 만들기 위해 다이아몬드 또는 와이어 절단 도구를 사용하여 연마됩니다.
도금 및 코팅:

네오디뮴은 빠르게 산화되고 부식되기 쉬우므로 자기 특성이 제거될 수 있습니다.보호를 위해 플라스틱, 니켈, 구리, 아연, 주석 또는 기타 형태의 코팅으로 코팅됩니다.
자화:

자석에는 자화 방향이 있지만 자화되지 않으며 자석을 둘러싸는 와이어 코일인 강한 자기장에 잠시 노출되어야 합니다.자화에는 강한 전류를 생성하기 위한 커패시터와 고전압이 포함됩니다.
최종 검사:

디지털 측정 프로젝터는 치수를 확인하고 X선 형광 기술은 도금 두께를 확인합니다.코팅은 품질과 강도를 보장하기 위해 다른 방법으로 테스트됩니다.BH 곡선은 히스테리시스 그래프로 테스트되어 전체 배율을 확인합니다.

본딩

접착 또는 압축 접착은 네오디뮴 분말과 에폭시 결합제의 혼합물을 사용하는 다이 프레싱 공정입니다.혼합물은 자성 재료 97%와 에폭시 3%입니다.

에폭시와 네오디뮴 혼합물은 프레스에서 압축되거나 오븐에서 압출 및 경화됩니다.혼합물을 다이에 밀어 넣거나 압출 성형하기 때문에 자석을 복잡한 모양과 구성으로 성형할 수 있습니다.압축 결합 공정은 공차가 엄격한 자석을 생산하며 2차 작업이 필요하지 않습니다.

압축 결합 자석은 등방성이며 다극 구성을 포함하여 모든 방향으로 자화될 수 있습니다.에폭시 결합은 자석을 밀링하거나 선반 가공할 수 있을 만큼 강력하게 만들지만 드릴링이나 태핑 작업은 할 수 없습니다.

방사형 소결

방사형 네오디뮴 자석은 자석 시장의 최신 자석입니다.방사형 정렬 자석을 생산하는 공정은 수년 동안 알려져 왔지만 비용 효율적이지 않았습니다.최근 기술 개발로 인해 제조 공정이 간소화되어 방사형 자석을 더 쉽게 생산할 수 있게 되었습니다.

방사형 정렬 네오디뮴 자석을 제조하는 세 가지 공정은 이방성 압력 성형, 열간 압착 후방 압출 및 방사형 회전 필드 정렬입니다.

소결 공정은 자석 구조에 약한 부분이 없도록 보장합니다.

방사형으로 정렬된 자석의 독특한 품질은 자석 주변으로 확장되는 자기장의 방향입니다.자석의 남극은 고리 내부에 있고 북극은 고리 둘레에 있습니다.

방사형 네오디뮴 자석은 이방성이며 링 내부에서 외부로 자화됩니다.방사형 자화는 링 자력을 증가시키고 여러 패턴으로 형성될 수 있습니다.

방사형 네오디뮴 링 자석은 자동차, 컴퓨터, 전자 및 통신 산업의 동기식 모터, 스테핑 모터 및 DC 브러시리스 모터에 사용할 수 있습니다.

네오디뮴 자석의 응용

자기 분리 컨베이어:

아래 시연에서는 컨베이어 벨트가 네오디뮴 자석으로 덮여 있습니다.자석은 교번 극이 바깥쪽을 향하도록 배열되어 있어 강력한 자기 유지력을 제공합니다.자석에 끌리지 않는 물질은 떨어져 나가고, 강자성 물질은 수집 용기에 떨어집니다.

하드 디스크 드라이브:

하드 드라이브에는 자기 셀이 있는 트랙과 섹터가 있습니다.데이터가 드라이브에 기록되면 셀이 자화됩니다.

일렉트릭 기타 픽업:

일렉트릭 기타 픽업은 진동하는 현을 감지하고 신호를 약한 전류로 변환하여 앰프와 스피커로 보냅니다.일렉트릭 기타는 현 아래의 빈 상자에서 소리를 증폭시키는 어쿠스틱 기타와 다릅니다.일렉트릭 기타는 소리가 전자적으로 증폭되는 단단한 금속이나 목재일 수 있습니다.

물 처리:

네오디뮴 자석은 경수의 스케일링을 줄이기 위해 수처리에 사용됩니다.경수에는 칼슘과 마그네슘의 미네랄 함량이 높습니다.자기 수처리를 사용하면 물이 자기장을 통과하여 스케일링을 포착합니다.이 기술은 효과적인 것으로 완전히 받아들여지지 않았습니다.고무적인 결과가 나타났습니다.

리드 스위치:

리드 스위치는 자기장에 의해 작동되는 전기 스위치입니다.유리 봉투에 두 개의 접점과 금속 리드가 있습니다.스위치의 접점은 자석에 의해 활성화될 때까지 열려 있습니다.

리드 스위치는 기계 시스템에서 도난 경보 시스템 및 변조 방지를 위한 문과 창문의 근접 센서로 사용됩니다.노트북에서는 리드 스위치가 덮개를 닫으면 노트북을 절전 모드로 전환합니다.파이프 오르간용 페달 키보드는 접촉부를 먼지, 먼지 및 이물질로부터 보호하기 위해 유리 인클로저에 있는 리드 스위치를 사용합니다.

봉제 자석:

자석의 네오디뮴 봉제는 지갑, 의류, 폴더 또는 바인더의 자석 걸쇠에 사용됩니다.재봉용 자석은 한 쌍으로 판매되며 한 자석은 a+이고 다른 자석은 a-입니다.

틀니 자석:

틀니는 환자의 턱에 내장된 자석으로 고정될 수 있습니다.자석은 스테인레스 스틸 도금으로 타액으로 인한 부식으로부터 보호됩니다.마모를 방지하고 니켈 노출을 줄이기 위해 세라믹 티타늄 질화물이 적용되었습니다.

자석 도어스톱:

자석 도어스톱은 도어를 열어두는 기계적 스톱 장치입니다.문이 열리며 자석에 닿고 문이 자석에서 당겨질 때까지 열린 상태를 유지합니다.

보석 걸쇠:

자석 주얼리 걸쇠는 두 개의 반쪽이 함께 제공되며 한 쌍으로 판매됩니다.절반 부분에는 비자성 재질의 하우징에 자석이 있습니다.끝에 있는 금속 고리는 팔찌나 목걸이의 체인을 연결합니다.자석 하우징은 서로 내부에 끼워져 있어 자석 사이에서 좌우로 움직이거나 전단되는 움직임을 방지하여 견고한 고정력을 제공합니다.

스피커:

스피커는 전기 에너지를 기계적 에너지나 운동으로 변환합니다.기계적 에너지는 공기를 압축하고 운동을 소리 에너지 또는 음압 수준으로 변환합니다.와이어 코일을 통해 전달되는 전류는 스피커에 부착된 자석에 자기장을 생성합니다.보이스 코일은 영구자석에 의해 끌어당겨 반발하고, 이로 인해 보이스 코일이 부착된 콘이 앞뒤로 움직입니다.원뿔의 움직임은 소리로 들리는 압력파를 생성합니다.

잠금 방지 브레이크 센서:

잠김 방지 브레이크에서는 네오디뮴 자석이 브레이크 센서의 구리 코일 내부에 감겨 있습니다.잠김 방지 브레이크 시스템은 브레이크에 적용되는 라인 압력을 조절하여 휠의 가속 및 감속 속도를 제어합니다.컨트롤러에 의해 생성되어 브레이크 압력 조절 장치에 적용되는 제어 신호는 휠 속도 센서에서 가져옵니다.

센서 링의 톱니가 자기 센서를 지나 회전하여 축의 각속도에 주파수 신호를 보내는 자기장의 극성이 반전됩니다.신호의 차별화는 바퀴의 가속도입니다.

네오디뮴 자석 고려 사항

지구상에서 가장 강력하고 강한 자석인 네오디뮴 자석은 해로운 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.발생할 수 있는 피해를 고려하여 적절하게 취급하는 것이 중요합니다.다음은 네오디뮴 자석의 일부 부정적인 영향에 대한 설명입니다.

네오디뮴 자석의 부정적인 영향

신체 부상:

네오디뮴 자석이 함께 튀어 피부를 찔리거나 심각한 부상을 초래할 수 있습니다.그들은 몇 인치에서 몇 피트 떨어진 곳에서 함께 도약하거나 부딪힐 수 있습니다.손가락이 방해가 되면 부러지거나 심각한 부상을 입을 수 있습니다.네오디뮴 자석은 다른 종류의 자석보다 강력합니다.그들 사이의 믿을 수 없을 정도로 강력한 힘은 종종 놀랄 수 있습니다.

자석 파손:

네오디뮴 자석은 부서지기 쉬우며 함께 부딪히면 벗겨지거나 부서지거나 갈라지거나 부서질 수 있으며, 이로 인해 작고 날카로운 금속 조각이 빠른 속도로 날아갑니다.네오디뮴 자석은 단단하고 부서지기 쉬운 재료로 만들어졌습니다.금속으로 만들어져 있고, 반짝이는 금속성 외관을 갖고 있음에도 불구하고 내구성이 좋지 않습니다.취급 시 보안경을 착용해야 합니다.

어린이의 손이 닿지 않는 곳에 보관:

네오디뮴 자석은 장난감이 아닙니다.아이들이 그것을 다루도록 허용되어서는 안됩니다.작은 것은 질식의 위험이 있습니다.여러 개의 자석을 삼키면 장벽을 통해 서로 달라붙어 심각한 건강 문제를 일으키고 즉각적인 응급 수술이 필요합니다.

심장박동기에 대한 위험:

심장 박동기나 제세동기 근처의 10가우스 전계 강도는 이식된 장치와 상호 작용할 수 있습니다.네오디뮴 자석은 강력한 자기장을 생성하여 심박 조율기, ICD 및 이식형 의료 기기를 방해할 수 있습니다.많은 이식 장치는 자기장 근처에 있을 때 비활성화됩니다.

자기 미디어:

네오디뮴 자석의 강한 자기장은 플로피 디스크, 신용 카드, 자기 ID 카드, 카세트 테이프, 비디오 테이프와 같은 자기 매체를 손상시키고 구형 TV, VCR, 컴퓨터 모니터 및 CRT 디스플레이를 손상시킬 수 있습니다.전자제품 근처에 두어서는 안 됩니다.

GPS 및 스마트폰:

자기장은 나침반이나 자력계, 스마트폰 및 GPS 장치의 내부 나침반을 방해합니다.국제항공운송협회(International Air Transport Association)와 미국 연방 규칙 및 규정은 자석 운송에 적용됩니다.

니켈 알레르기:

니켈 알레르기가 있는 경우 면역 체계는 니켈을 위험한 침입자로 착각하고 이에 대항하기 위해 화학 물질을 생성합니다.니켈에 대한 알레르기 반응은 발적과 피부 발진입니다.니켈 알레르기는 여성과 소녀에게 더 흔합니다.18세 미만 여성 중 약 36%가 니켈 알레르기를 갖고 있습니다.니켈 알레르기를 피하는 방법은 니켈 코팅 네오디뮴 자석을 피하는 것입니다.

감자:

네오디뮴 자석은 최대 80°C 또는 175°F까지 효과를 유지합니다. 효과가 사라지기 시작하는 온도는 등급, 모양 및 적용 분야에 따라 다릅니다.

가연성:

네오디뮴 자석은 구멍을 뚫거나 기계로 가공해서는 안 됩니다.분쇄로 인해 생성된 먼지와 분말은 가연성이 있습니다.

부식:

네오디뮴 자석은 외부 요소로부터 보호하기 위해 코팅이나 도금으로 마감 처리되어 있습니다.방수 기능이 없으며 젖거나 습한 환경에 놓으면 녹이 슬거나 부식됩니다.

네오디뮴 자석 사용에 대한 표준 및 규정

네오디뮴 자석은 강한 자기장을 갖고 있지만 매우 부서지기 쉬우므로 특별한 취급이 필요합니다.여러 산업 모니터링 기관에서는 네오디뮴 자석의 취급, 제조 및 배송에 관한 규정을 개발했습니다.몇 가지 규정에 대한 간략한 설명은 다음과 같습니다.

네오디뮴 자석에 대한 표준 및 규정

미국 기계공학회:

ASME(미국 기계공학회)에는 후크 아래 리프팅 장치에 대한 표준이 있습니다.표준 B30.20은 작업자가 자석을 부하에 배치하고 부하를 안내하는 리프팅 자석을 포함하는 리프팅 장치의 설치, 검사, 테스트, 유지 관리 및 작동에 적용됩니다.ASME 표준 BTH-1은 ASME B30.20과 함께 적용됩니다.

위해요소 분석 및 중요 관리점:

위해요소중점관리기준(HACCP)은 국제적으로 인정받는 예방적 위험 관리 시스템입니다.생산 과정의 특정 지점에서 위험을 식별하고 통제하도록 요구하여 생물학적, 화학적, 물리적 위험으로부터 식품 안전을 검사합니다.식품 시설에서 사용되는 장비에 대한 인증을 제공합니다.HACCP는 식품 산업에서 사용되는 특정 분리 자석을 식별하고 인증했습니다.

미국 농무부:

자기 분리 장비는 미국 농무부 농업 마케팅 서비스(Agricultural Marketing Service)의 승인을 받아 두 가지 식품 가공 프로그램에 사용할 수 있습니다.

유제품 장비 검토 프로그램
육류 및 가금류 장비 검토 프로그램

인증은 두 가지 표준 또는 지침을 기반으로 합니다.

유제품 가공 장비의 위생 설계 및 제작
NSF/ANSI/3-A SSI 14159-1-2014 위생 요구 사항을 충족하는 육류 및 가금류 가공 장비의 위생 설계 및 제작

유해물질 사용 제한:

유해 물질 사용 제한(RoHS) 규정은 전자 장비에서 납, 카드뮴, PBB(폴리브롬화 비페닐), 수은, 6가 크롬 및 PBDE(폴리브롬화 디페닐 에테르) 난연제의 사용을 제한합니다.네오디뮴 자석은 위험할 수 있으므로 RoHS에서는 취급 및 사용에 대한 표준을 개발했습니다.

국제민간항공기구:

자석은 미국 본토를 벗어나 국제 목적지로 배송할 때 위험물로 판단됩니다.항공으로 배송되는 모든 포장 재료는 포장 표면의 어느 지점에서든 7피트 거리에서 0.002가우스 이상의 자기장 강도를 가져야 합니다.

미국 연방 항공국:

항공으로 배송되는 자석이 포함된 패키지는 확립된 표준을 충족하도록 테스트를 거쳐야 합니다.자석 패키지는 패키지로부터 15피트 떨어진 곳에서 0.00525가우스 미만을 측정해야 합니다.강력하고 강한 자석은 어떤 형태로든 차폐 기능을 갖추어야 합니다.잠재적인 안전 위험으로 인해 자석을 항공으로 운송할 때 충족해야 할 수많은 규정과 요구 사항이 있습니다.

화학물질의 제한, 평가, 승인:

REACH(Restriction, Evaluation, and Authorization of Chemicals)는 유럽 연합에 속한 국제 조직입니다.위험 물질에 대한 표준을 규제하고 개발합니다.자석의 적절한 사용, 취급 및 제조를 지정하는 여러 문서가 있습니다.많은 문헌에서는 의료 기기 및 전자 부품에 자석을 사용하는 것에 대해 언급하고 있습니다.

결론

네오자석으로 알려진 네오디뮴(Nd-Fe-B) 자석은 네오디뮴(Nd), 철(Fe), 붕소(B) 및 전이 금속으로 구성된 일반적인 희토류 자석입니다.
네오디뮴 자석을 제조하는 데 사용되는 두 가지 공정은 소결과 접착입니다.
네오디뮴 자석은 다양한 종류의 자석 중에서 가장 널리 사용됩니다.
네오디뮴 자석의 자기장은 자기장이 가해지고 원자 쌍극자가 정렬될 때 발생하는데, 이것이 자기 히스테리시스 루프입니다.
네오디뮴 자석은 어떤 크기로든 생산할 수 있지만 초기 자기 강도를 유지합니다.

게시 시간: 2022년 7월 11일

네오디뮴 자석이란 무엇입니까?