La produzione dei magneti al neodimio e le particolarità dei supermagneti

Tralasciando gli elettromagneti, i magneti al neodimio sono i più forti al mondo. Il potere di tenuta o adesione è molto elevato anche con versioni piccole e non deve mai essere sottovalutato. I magneti in ferrite non si avvicinano nemmeno ad eguagliarli in termini di forza del magnete. Ma cosa sono i magneti al neodimio e come funziona esattamente la produzione di magneti? Lo chiariamo di seguito.

Come sono fatti i magneti al neodimio?

La produzione di potenti magneti al neodimio avviene in più fasi consecutive. Come suggerisce il nome, sono costituiti, tra l'altro, da neodimio. Questa sostanza appartiene alle cosiddette terre rare ed è assegnata ai lantanidi. In natura, il metallo si trova solo in composti chimici, per lo più insieme a minerali. Per promuovere la sostanza durante la produzione del magnete e separarla dalle altre sostanze associate, è necessaria l'estrazione, ad esempio in un forno di elettrolisi. Il neodimio ottenuto è uno dei tre materiali di base per la fabbricazione di magneti al neodimio.

Il passo successivo è creare una lega di neodimio, ferro e boro (chimica: NdFeB). I tessuti vengono pesati e poi posti in un forno ad induzione sottovuoto. Ogni produttore di magneti giura sulla propria ricetta e aggiunge altri elementi come il cobalto o il rame ai materiali di base. Con queste aggiunte, i magneti possono finire per acquisire proprietà aggiuntive come la resistenza alla corrosione. Le sostanze miscelate vengono fuse insieme nel forno. La lega risultante viene quindi posta negli stampi. A seconda della composizione, la qualità dei magneti al neodimio varia dopo la produzione.

Le forme risultanti vengono poi direttamente macinate nuovamente o infragilite e portate ad una granulometria di circa tre micrometri. La polvere fine è stata quindi già pressata e compattata più volte con tecniche diverse. Alla fine, rimane il cosiddetto corpo verde, che ha solo un leggero effetto magnetico e ha una consistenza friabile.

La fase di produzione finale nella produzione di magneti è la sinterizzazione. Questa parte del processo di produzione prevede la compattazione e la cottura della lega sia ad alta pressione che ad alte temperature. Questo crea la forma finale dei magneti. Dopo questo processo, i pezzi grezzi vengono finalmente raffreddati lentamente. Varie reazioni chimiche assicurano che nel magnete si crei una speciale struttura cristallina, particolarmente vantaggiosa per la successiva magnetizzazione.

Come è fatto un magnete? Il trattamento superficiale determina la qualità

I magneti raffreddati sono tecnicamente finiti dopo la sinterizzazione, ma non sembrano ancora di alta qualità. Sono quindi necessarie due fasi aggiuntive per rifinire le superfici dei magneti al neodimio dopo la produzione. In primo luogo, vengono levigati per rimuovere punti ruvidi e protuberanze. Secondo le tolleranze specificate, il materiale può ancora essere tagliato alla dimensione desiderata.

Se il magnete ha le giuste dimensioni, le superfici devono essere sigillate con uno strato protettivo. Per questa fase, il materiale deve essere accuratamente pulito e asciutto. Esistono molti rivestimenti magnetici diversi per la produzione di magneti al neodimio. La placcatura più comunemente usata è una placcatura Ni-Cu-Ni, che è una composizione di nichel-rame-nichel.
Altri possibili rivestimenti sono:

• Doratura (Ni-Cu-Ni-Au)
• Cromo (Ni-Cu-Ni-Cr)
• Rame (Ni-Cu)
• Resina epossidica (Ni-Cu-Ni-Epoxy)
• Zinco (Zn)

Ora manca solo l'effettivo processo di magnetizzazione. Questo processo di produzione di magneti al neodimio è implementato con una bobina magnetica la cui forza magnetica è almeno tre volte superiore alla forza desiderata dei nuovi magneti. La carica con i magneti deve essere fissata molto prima dell'inizio del processo, altrimenti si respingeranno o si attrarranno immediatamente dopo la magnetizzazione. La bobina fornisce un impulso magnetizzante ai magneti grezzi, provocando il riallineamento dei cristalli all'interno. Da questo momento in poi, i pezzi grezzi sono permanentemente magnetizzati: ecco come funziona la produzione di magneti permanenti.

Differenze nella produzione dei magneti: Perché i magneti al neodimio sono così potenti?

I magneti al neodimio sono spesso indicati anche come supermagneti. Rispetto ai magneti in ferrite, sono molto più attraenti. Alcuni di loro reggono seicento volte il proprio peso. La densità energetica è espressa in kilojoule per metro cubo (kJ/m3). Un esempio numerico può essere utilizzato per mostrare la differenza tra magneti in ferrite e magneti al neodimio: I magneti in ferrite hanno normalmente una densità di energia di circa 30 kJ/m3. I magneti al neodimio, invece, hanno una densità energetica massima quasi venti volte superiore, pari a circa 500 kJ/m3.

Tipo di magnete
	Ferrite	Neodimio
Densità energetica	30 kJ/m³	500 kJ/m³
Campo di applicazione	Area privata, Domestico	Industria

Questi ultimi di solito non vengono utilizzati nel settore privato, ma preferibilmente nell'industria o in aree di lavoro simili. La ragione del loro enorme potere adesivo risiede nel composto chimico e nella struttura cristallina. Questo ha una grande anisotropia e allo stesso tempo intensità di campo coercitive estremamente elevate.

Quanto sono pericolosi i supermagneti al neodimio?

L'uso dei magneti al neodimio dovrebbe essere sempre ben ponderato. La loro forza adesiva estremamente elevata può portare a gravi contusioni, contusioni o persino ossa rotte se maneggiate con noncuranza. I metalli hanno spesso bordi duri che possono ferire la pelle se maneggiati in modo errato. Pertanto, dovresti indossare guanti imbottiti per tutte le applicazioni del magnete.

Quando avvicini due magneti, dovresti anche considerare che si attraggono a vicenda da una certa distanza e possono verificarsi situazioni pericolose inaspettate. La lega di neodimio è fragile in questo stato. A causa delle forze elevate, i trucioli di metallo possono staccarsi dai magneti e ferire la pelle in caso di impatto del materiale.

Creare i vostri magneti: Ecco come fare

del materiale Se volete creare voi stessi un magnete a casa, un semplice esperimento vi aiuterà. Tutto ciò di cui avete bisogno è un chiodo di ferro e un magnete di ferro per magnetizzare il primo. Posizionare prima il chiodo su una superficie neutra, ad esempio un piatto di legno o di plastica. Quindi accarezzare il chiodo di ferro circa 50 volte con il magnete. Assicuratevi di attenersi ad una direzione.
Il chiodo è ora magnetizzato! Potrete facilmente verificarlo, ad esempio, posizionando il chiodo vicino ad una graffetta o qualcosa di simile. Quest'ultimo è ora attratto dal chiodo di ferro.