İster endüstriyel alanlarda isterseniz hobi amaçlı olarak ihtiyacınız olan güçlü bir mıknatıs ise size lazım olacak olan ürün neodyum (neodymium) mıknatıs olacaktır. Hemen hemen hayatımızın her alanında yer alan mıknatıslar bazen buzdolabı üzerine yapıştırdığımız bir magnette bazen oyuncak arabamızın motorunun içinde bazen de imalat sanayisinde güçlü bir parça tutucu olarak karşımıza çıkmakta…
Mıknatıslar günümüzde demir, kobalt, nikel gibi metalleri kendisine çekme özelliği olan doğal yada üretim yoluyla elde edilen maddelerdir. Teknolojik gelişmeler neticesinde elektro mıknatıs gibi farklı amaçlar için de mıknatıslar bulunmaktadır.
Her mıknatısın bir manyetik alanı bulunmakta ve Kuzey (N) ve Güney (S) olmak üzere iki kutuplu yapıdadırlar. Çekim güçleri sayesinde hayatımızda farklı şekillerde yer alan mıknatısların en güçlüsü olarak bilinen Neodyum mıknatısı endüstriyel alanlarda oldukça sık kullanılmaktadır.
Neodyum mıknatısları hobi ve endüstriyel amaçlı çok çeşitli şekillerde (silindir, pul, dikdörtgen, kare, küre…) ve boyutlarda üretilmektedir. Yine neodyum mıknatısların üzerleri kaplanarak dayanıklılığı arttırılmaktadır.
Neodymium Mıknatıslarının Tarihçesi
Neodyum mıknatısları ticari olarak kullanılabilen en güçlü manyetik alana sahip mıknatıslardır. Ferrit, alniko, samaryum-kobalt mıknatıslarla bile karşılaştırıldığında manyetik alan ve kalıcılık konusunda benzersiz derecede iyi performans gösterirler.
Bu kadar güçlü bir mıknatıs olan neodymium mıknatısları ilk olarak 1982 yılında General Motors ve Sumitomo Special Motors tarafından neodyumun yanı sıra demir ve bordan yapılan NdFeB alaşımının formülasyonu sonrasında geliştirildi.
Neodyum mıknatısların üretim amacı o zamana dek piyasada en güçlü mıknatıs olan samaryum-kobalt mıknatıslarının yüksek fiyatlarına karşılık olarak üretilmiş ve ekonomik ve yüksek performansı ile tercih edilmiştir.
İki firma ortak bir formülle neodyum mıknatısı üretmiş olmalarına rağmen ilerleyen yıllarda General Motors toz bağlı formda neodyum mıknatısı, Sumitomo Special Metals ise sinterleme yöntemini tercih ederek neodyum mıknatıslarının üretimlerini gerçekleştirmişlerdir.
Neredeyse ilk üretildiklerinden bugüne kadar 40 yılın dolmasına az bir süre kala, neodyum mıknatısları halen daha en güçlü mıknatıs türüdür ve gelişen teknoloji sayesinde elde edilen çok güçlü neodyum mıknatısları sayesinde bugün tıp cihazlarından, yenilebilir enerji programlarına, hobi oyuncaklarından gelişmiş elektrik motorlarına kadar bir çok alanda güvenle ve yüksek performansla kullanılmaktadır.
Nadir Toprak Mıknatısı
Neodyum mıknatısları bir diğer isimlendirme olarak nadir toprak mıknatısları olarakta isimlendirilir. Çünkü neodyum, nadir toprak elementlerinden biridir ve sanıldığı aksine isminde ki nadir kelimesinin mana olarak karşılığı az sayıda yerine yeryüzünde bolca bulunmaktadır.
Neodymium mıknatısları sadece neodyumdan yapılmaz, formülasyonun içine demir ve bor gibi diğer elementlerde katılır ve bu halleriyle korozyona eğilimli olabilir ve çok sert oldukları için kırılgan bir yapıda olabilirler. Bu yüzden neodyum mıknatıslarının içerisine disprosiyum elementi de katılarak kullanım için daha dayanıklı hale getirilir ve üzerleri kaplanarak kullanıma sunulur.
Neodyum mıknatısları her 100 yılda manyetizmazlarının yaklaşık %5‘ini kaybederler ve bu tür mıknatıslar için ifade edilebilen kalıcı manyetizma (permanent magnet) tabiri bir derece geçerli olmaktadır.
Neodyum Mıknatıs Kaplaması ve Yapıştırma
Neodyum mıknatısları çok serttirler ancak oldukça da kırılgandırlar. İçeriğindeki demir elementinden dolayı kaplanmamışsa korozyona yatkındırlar hatta o kadar yatkındırlar ki atmosferdeki nem bile neodyum mıknatısının paslanmasına neden olabilir. Bu sebepten ötürü bir mıknatıs aşınırsa zayıflar ve parçalanır.
Klasik olarak bir neodyum mıknatısının kaplanması üç tabakadan oluşur; ilk kat bir nikel tabakası ile kaplama, ikinci kat bakır tabakası ve son kat ise yine nikel tabakasından oluşmaktadır. Bunlara ek olarak neodyum mıknatısları bir çok farklı kaplama ile üretilmektedir, bunlar altın kaplama, kauçuk ve politetrafloroetilen (PTFE) olmak üzere bir çok farklı kaplama türü bulunmaktadır.
Neodyum mıknatısları kaplama sırasında ve öncesinde kaplama altında nem kalmaması için özenle kurutulur ve kaplama biteseye kadar aşırı ısı, radyasyon ve diğer manyetik alanların etkisinde kalmaması için özen gösterilerek üretilirler.
Neodyum mıknatıslarınızı harici bir yüzeye yapıştırmak için kullanabileceğiniz güçlü yapıştırma ürünleri Loctite Endüstriyel Mukavemetli Yapıştırıcılar veya Araldite Hızlı Yapıştırıcı ürünleri kullanılarak temiz ve gres (yağ) içermeyen mıknatıs yüzeylerini istediğiniz bir yüzeye güvenle yapıştırabilirsiniz.
Sıcaklık, Neodyum (Neodymium) Mıknatıslarını Nasıl Etkiler
Neodyum mıknatısları ile çalışma yapmadan önce sıcaklık sınıflarına bakılmasına gerek vardır. Neodyum mıknatısları en iyi performanslarını düşük sıcaklıklarda gösterirler hatta eksi 130 derece sıcaklıkta en güçlü hallerini sergilerler. Bazı neodyum mıknatıs sınıfları için belirli sıcaklık derecelerine kadar manyetizma özelliklerini kaybetmeden çalışabilirler.
Genel bir kural olarak her 1 santigrat derecelik sıcaklık artışında neodyum mıknatısları manyetizmalarının % 0.11′ini kaybederler. Bu küçük kayıp maksimum çalışma sıcaklığının aşılmaması durumunda soğutma sırasında tekrar geri kazanılabilir.
Maksimum çalışma sıcaklığı aşıldığında ise o küçük kayıplar sıcaklık farkına göre geri kazanılmayacak şekilde giderler ve sıcak – soğuk çalışma döngülerinde performans bazlı düşüklüklerinin gözlenmesi mümkün olacaktır.
Mıknatıs üreticileri, üretmiş oldukları mıknatısların sonuna bazı harfler koyarak çalışma sıcaklık aralıklarını belirlemişlerdir, bu çalışma sınırları içerisinde güvenle kullanılabilen mıknatıslar, genel olarak normal bir neodyum mıknatısı 80 santigrat derece sıcaklığa kadar en güçlü şekilde manyetizmalarını muhafaza edebilirler.<
Yine neodyum mıknatısları güçlü radyasyon alanlarından etkilenirler ve uygulama alanlarının ne olduğu ve nasıl bir sıcaklık altında çalışma göstereceğini iyi bilmek ve üretici firmaların katalog değerlerine göre neodyum mıknatısı seçmek mantıklı olacaktır.
Neodyum mıknatısları hızlı sıcak – soğuk geçişlerinden olumsuz şekilde etkilenmektedir, yaşanan bu termal şok durumunda neodyum mıknatısta kırılma ve çatlamalara neden olabilmektedir.
Çalışma sıcaklığı aşılan mıknatıslar tekrar soğutulduklarında manyetiklik özelliklerini geri kazanırlar lakin aşılan her derece sıcaklık geri gelmeyecek manyetik alan anlamına gelmektedir. Çok yüksek sıcaklıklarda kullanılmak üzere mıknatıs ihtiyaçlarınız için samaryum-kobalt mıknatıs veya yüksek sıcaklık neodim mıknatısı tercih edebilirsiniz.
Neodyum Mıknatısları Nasıl Üretilir
Neodyum mıknatısları gerçek manada teknolojik bir harikadır ve nasıl imal edildiklerini herkesin anlayabileceği tarzda anlatmak Teknikürünler.com sitesinin ana görevlerinden biridir…
Standart bir neodyum mıknatısı içerik olarak neodyum, demir ve bor elementlerinden oluşur, kesin formülasyon üretilecek olan mıknatısın kullanım alanına ve çalışma sıcaklığına bağlı olarak değişiklik göstermektedir.
Son yıllarda kimyasal formülün içine disprosiyum da eklenerek, tüm elementlerin en yüksek manyetik alan gücüne sahip olması sağlanmaktadır. Eklenen bu son element ile demanyetizasyon ve aşınmaya karşı koruyuculukta arttırılmış olmaktadır.
Üretim
Neodyum mıknatısı üretimi için ilk olarak tüm elementler vakumlu bir indüksiyon fırınına yerleştirilir ve tüm elementler eriyerek homojen bir karışım haline gelir daha sonrasında küçük taneler olarak öğütülmeden önce külçe haline getirilir ve soğumaya bırakılır.
Her biri sadece üç mikron boyutunda olan bu taneler süper ince toz olarak bir kalıba alınır ve kalıpta preslenir. Basım sırasında manyetik enerji uygulanır ve manyetizma yönü kilitlenir. Mıknatısın parçacık yapısı manyetizma yönüyle eşleştiğinde buna anizotropik mıknatıs denir.
Bir diğer üretim yöntemi olan sinterleme işleminde ise, toz parçaçıkları neredeyse erime noktasına kadar ısıtılır ki burada manyetik parçacıkların birbiriyle kaynaşması sağlanır. Bu aşamada manyetikliği giden mıknatıs ilerleyen aşamada tekrar manyetize edilir ve sonrasında hızlı bir soğuma işlemi ile soğutulur. Hızlı soğutma sırasında zayıf manyetik alanlar giderilir ve performans en üst düzeye getirilmiş olur.
Malzemenin son olarak tekrar manyetiklenmesinden önceki aşama olan kaplama aşaması oldukça önemlidir. Bu aşamada genel olarak bir kat nikel, bir kat bakır ve tekrar nikel kaplama işlemi yapılır ve böylelikle kırılma ve ufalanmaya karşı ayrıca nemin korozyon etkisinden uzak kalınmış olunur.
Son olarak kaplanan malzeme tekrar manyetik alan içerisinden geçirilir ve bu çok güçlü bir manyetik alandır, o kadar güçlüdür ki eğer bu aşamada malzeme sabit tutulmaz ise bir mermi gibi uzağa fırlayabilir.
Yukarıda ki adımlar sonrasında ister hobi amaçlı ister endüstriyel amaçlı neodyum mıknatısları üretilmiş olmaktadır.
Neodyum Mıknatıslarının Tehlikeleri
Neodyum mıknatısları hem endüstriyel hem de hobi amaçlı kullanıldığı için geniş bir müşteri ağına sahiptir. Bu kadar güçlü mıknatısların elbette bazı tehlikeleri bulunmaktadır, bu tehlikeleri şu şekilde sıralayabiliriz;
-Kırılma ve Parçalanma Tehlikesi
İki adet neodyum mıknatısı elinize aldığınızda birbirlerini çok güçlü bir şekilde çektiklerini görürsünüz. Bu çekim gücü mıknatıs boyutları ile de orantılıdır ve eğer eliniz de ki neodyum mıknatıslarını sıkıca tutmaz iseniz, bu güçlü çekim kuvveti iki mıknatısı birbirine hızlıca ve sert bir şekilde çarpıştıracaktır ve bu çarpışma sonrasında parmaklarınızın yaralanması ve çarpışma sonrasında talaş adı verilen küçük mıknatıs parçalarının gözüne gelmesi gibi büyük ve ciddi riskler bulunmaktadır. Bu yüzden neodymium mıknatısları ile çalışırken çok dikkatli olunması gerekmektedir.
-Çocukların yutmalarına karşı dikkatli olun
Neodymium mıknatısları çok farklı şekillerde ve boyutlarda üretilmektedirler. Bazen 45x20x10 mm ölçülerinde olabilirken bazen de çok daha küçük boyutlarda olabilmektedir. Ufak boyutlu mıknatısların küçük çocuklar tarafından yutulması sonrasında birbirini çekmeye çalışan iki küçük mıknatıs bağırsak duvarlarından birbirlerini çekme sonrasında büyük tahribatlara yol açabilir. Bu yüzden küçük çocukların mutlak surette gözetim altında olduklarına emin olunuz.
-Manyetik alandan etkilenecek ürünleri uzaklaştırın
Neodyum mıknatısları sıradan mıknatıslara göre 10 kat daha güçlü mıknatıslardır. Bu yüzden neodyum mıknatıslarınızın etrafında kredi kartı, dijital saat, disket, video kaset, monitör, televizyon gibi elektronik cihazlarınızı bulundurmamanız önemle rica olunur.
Kalp pili olanların ise mutlak surette neodyum mıknatıslarından uzak durması gerekmektedir. Kalp pillerinin içerisinde var olan mıknatısların belirli bir düzen için dizayn edilmesini, neodyum mıknatısları bozabilir ve buda istenmeyen durumların yaşanmasını sağlayabilir.
-Alerjik Reaksiyon
Neodyum mıknatıslarının üzerinde nikel kaplama bulunmaktadır, eğer bir kişinin nikele karşı alerjisi var ise bu durumda çok fazla temas sonrasında alerjik reaksiyonların görünmesi muhtemeldir. Bu yüzden alerjik reaksiyonlara karşı tedbirli olunması rica olunur.
Neodyum Mıknatıs Sınıfları
Neodyum mıknatıslarının sınıflarını belirtmek için “N” harfinden yani Neodim’in N’sinden yararlanılır. Aşağıda yer alan tabloda yer alan bir başka değer ise Mega-Gauss Oersteds’tir. Bu mıknatısın maksimum enerji gücünü temsil eder. Basitçe (MGOe) değeri ne kadar yüksek ise mıknatısın belirli bir uygulamada üreteceği manyetik alan o kadar büyük olur.
Genellikle satın alınabilen neodyum mıknatısları, düşük kaliteler artık üretilmediği için N30 ve N52 sınıfları arasında yer almaktadır.
Neodyum mıknatıslarının manyetik alanlarını ufak bir kıyas yapmak istersek N42 sınıfı N35 sınıfı mıknatıslardan %20 daha yüksek manyetik alana sahiptir. N42 sınıfı genellikle ekonomik ve yüksek performans sağlayan bir mıknatıs türüdür. Lakin N52 sınıfı neodyum mıknatıslarının manyetik alanları N42 sınıfı mıknatıslara oranla %20 daha yüksek olmasına karşın fiyat olarak iki katı kadar pahalı olması bir diğer negatif yön olarak neodyum mıknatısları için belirtebiliriz.
Neodyum mıknatıslarının kalite sınıflarını belirtirken bazen de yanlarında harfler bulunur, bu harfler ise mıknatısın dayanabileceği maksimum çalışma sıcaklığı belirtmek için ifade edilir.
Üreticiden üreticiye değişse de genel olarak neodyum mıknatıs sınıfları şu şekilde olmaktadır;
Projelerinizde yada hobi amaçlı kullanımlarınız için ihtiyacınız olan Alnico, samaryum-kobalt, neodyum mıknatısları dikdörtgen, pot, çubuk, pul, içten dişli, pimli gibi birbirinden farklı kalıcı mıknatıs ürünlerimizi incelemek için sitemizin Neodyum Mıknatıslar bölümüzü ziyaret etmeyi unutmayınız.
