6 تا از تفاوت‌ های آهنربای نئودیمیوم و سرامیکی

از پرکاربردترین نوع آهنرباهای دائمی می‌توان به آهنرباهای نئودیمیوم و سرامیکی اشاره کرد که با توجه به ویژگی‌های متفاوت آن‌ها، در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بررسی تفاوت های آهنرباهای نئودیمیوم و سرامیکی، از جمله مهم‌ترین مراحل خرید این نوع از سنگ‌های مغناطیسی است و حتما باید با در نظر گرفتن مشخصات و تفاوت ‌آن‌ها با یکدیگر، اقدام به خرید آهنربا کنید. در این مطلب ما به بررسی این تفاوت‌ها پرداخته و مشخصات کلی آهنرباهای نئودیمیوم و سرامیکی را معرفی می‌کنیم.

مواد تشکیل‌دهنده آهنربای نئودیمیوم و سرامیکی

• آهنربا نئودیمیوم: این آهنربا از ترکیب نئودیمیوم (Nd)، آهن (Fe) و بور (B) ساخته می‌شود و به آن آهنربا NdFeB نیز گفته می‌شود. عامل اصلی قدرت مغناطیسی این آهنربا، در عنصر نئودیمیوم است که حدود 25 تا 35 درصد ترکیب آن را تشکیل می‌دهد. آهن موجود نیز که بیشترین مقدار را در ترکیب آهنربا نئودیمیوم دارد، باعث تقویت میدان مغناطیسی شده و با تثبیت کریستالی، مقاومت آهنربا را افزایش می‌دهد.

• آهنربا سرامیکی: آهنربا سرامیکی که با نام آهنربا «فریت» هم شناخته می‌شود، عمدتا از ترکیب اکسید آهن (Fe₂O₃) و اکسیدهای باریم (BaO) یا استرانسیم (SrO) ساخته می‌شود. اکسید آهن که حدود 50 درصد ترکیب آهنربا سرامیکی را تشکیل می‌دهد، بخش اصلی خاصیت مغناطیسی این آهنربا را تامین می‌کند. اکسید باریم یا اکسید استرانسیم نیز که باقی ترکیب آن را تشکیل می‌دهند، به‌عنوان ماده‌ای برای افزایش پایداری و ساختار سرامیکی حضور دارند.

 تفاوت قدرت مغناطیسی

• آهنربا نئودیمیوم: این آهنربا به‌دلیل ساختار مولکولی و خاصیت مغناطیسی بالای مواد تشکیل‌دهنده، دارای قدرت مغناطیس بسیار زیادی است و می‌تواند میدان مغناطیسی بسیار قوی ایجاد کند. به‌طور معمولی، شدت میدان مغناطیسی آن می‌تواند بین 1 تا 1.4 تسلا باشد که در مقایسه با آهنرباهای دائمی دیگر مانند سرامیکی، به‌مراتب قوی‌تر است. این آهنربا، به‌عنوان قوی‌ترین سنگ مغناطیسی در میان آهنرباهای دائمی شناخته می‌شود.
• آهنربا سرامیکی: آهنربا سرامیکی نسبت به آهنرباهای نئودیمیوم دارای قدرت مغناطیسی کمتری است و میدان مغناطیسی آن‌ها به حدود 0.2 تا 0.5 تسلا می‌رسد که آن‌ها را ضعیف‌تر از آهنربا نئودیمیوم می‌سازد.

مقاومت در برابر دما

• آهنربا نئودیمیوم: این آهنرباها نسبت به دما حساس هستند و با افزایش دما، خاصیت مغناطیسی آن‌ها کاهش می‌یابد. به‌طور معمول، آهنربا نئودیمیوم استاندارد می‌تواند تا 80 درجه سانتی‌گراد را تحمل کند و در دمای بالاتر از این، به‌تدریج خاصیت مغناطیسی خود را از دست می‌دهد و اگر در چنین وضعیت ثابتی بماند، ممکن است به‌طور دائمی ضعیف شده و با برگشت دما هم خاصیت مغناطیسی خود را به‌دست نیاورد.
• آهنربا سرامیکی: آهنرباهای سرامیکی یا فریتی نسبت به آهنربا نئودیمیوم، مقاومت حرارتی بالاتری دارند و در دماهای بالا، خاصیت مغناطیسی خود را بهتر حفظ می‌کنند. این آهنرباها معمولا می‌توانند بدون این‌که خاصیت مغناطیسی خود را به‌طور دائمی از دست بدهند، دماهایی تا حدود 250 تا 300 درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند.

مقاومت در برابر شرایط محیطی

• آهنربا نئودیمیوم: آهنربا نئودیمیوم در برابر شرایط محیطی مانند رطوبت، آب و خوردگی مقاومت پایینی دارند. به‌دلیل وجود آهن در ترکیب ساختاری آن‌ها، این آهنرباها به‌ویژه در مناطق مرطوب، مستعد زنگ‌زدگی هستند. برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی، معمولا یک لایه پوششی از جنس نیکل، مس، طلا یا رزین را روی سطح آهنربا نئودیمیوم اعمال می‌کنند. این پوشش از زنگ‌زدگی و تخریب ساختار آهن‌ربا جلوگیری می‌کند، اما باز هم در طول زمان یا تحت شرایط خاص، دچار ساییدگی و خوردگی خواهد شد.
• آهنربا سرامیکی: آهنرباهای فریتی، به‌دلیل جنس و ترکیب خاص خود از مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی سخت برخوردار هستند. این آهن‌رباها در برابر رطوبت، زنگ‌زدگی و خوردگی مقاوم هستند و برخلاف آهن‌رباهای نئودیمیوم، به پوشش‌های محافظتی نیاز ندارند. به‌همین دلیل، آهن‌رباهای سرامیکی برای استفاده در محیط‌های بیرونی و شرایط محیطی مرطوب بسیار مناسب هستند.

 تفاوت قیمت آهنربای نئودیمیوم و سرامیکی

• آهنربا نئودیمیوم: به‌طور کلی، قیمت آهن‌ربا نئودیمیوم به عوامل مختلفی از جمله اندازه، شکل، گرید (قدرت مغناطیسی) و پوشش محافظ بستگی دارد، اما چون فرآیند ساخت آهنربا نئودیمیوم، پیچیده بوده و در آن اکثرا از مواد کمیاب استفاده می‌شود، در نتیجه قیمت بالاتری نسبت به آهن‌رباهای سرامیکی دارد. همچنین، پوشش‌های خاص مانند طلا یا رزین که مقاومت آهن‌ربا نئودیمیوم را در برابر خوردگی تا حد زیادی افزایش می‌دهد نیز می‌تواند در روند افزایش قیمت آن موثر باشد.
• آهنربا سرامیکی: آهنرباهای فریتی معمولا قیمت پایین‌تری نسبت به آهنرباهای نئودیمیوم دارند. این آهنرباها که از ترکیب اکسید آهن و دیگر عناصر سرامیکی ساخته می‌شوند، فرآیند تولید ساده‌تر و کم‌هزینه‌تری نسبت به آهنرباهای نئودیمیوم دارد. به‌طور کلی، به‌دلیل هزینه‌های کمتر تولید و مواد اولیه نسبتا ارزان در آهنر‌باهای سرامیکی، آن‌ها را برای کاربردهای عمومی و صنعتی بسیار مناسب می‌کند.

کاربردها

به‌طور کلی، هر دو نوع آهنربا از جمله پراستفاده‌ترین آهنرباها در صنعت و زندگی روزمره هستند و ویژگی‌های خاص و متفاوت آن‌ها باعث شده تا هر کدام، بخش خاصی از این کاربرد قابل‌توجه را در دست داشته باشند. همان‌طور که اشاره کردیم، آهنربا نئودیمیوم با قدرت مغناطیسی بالای خود در کاربردهایی که نیاز به قدرت و تولید انرژی بیشتری دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما هیچ‌گاه نمی‌تواند به مقاومت و پایداری آهنربا سرامیکی برسد. آهنربا سرامیکی هم با توان بالای خود در حفظ پایداری در برابر شرایط مختلف می‌تواند بهترین گزینه برای استفاده در محیط‌های چالش‌برانگیز باشد.

آهنرباهای نئودیمیوم به‌دلیل قدرت مغناطیس بالا و ویژگی‌های خاص خود در بسیاری از صنایع و دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و آهنربا سرامیکی هم با توجه به مقاومت بالا در برابر شرایط محیطی مختلف، می‌تواند گزینه مناسب برای استفاده در محیط‌هایی باشد که مقاومت بالا و حفظ پایداری، نقشی اساسی در کاربرد دارد. در ادامه به چند مورد از این کاربردها اشاره می‌کنیم:

• در موتورهای الکتریکی و ژنراتورها: آهنربا نئودیمیوم به‌دلیل شدت میدان مغناطیسی بالا می‌تواند به افزایش کارایی موتورهای الکتریکی و ژنراتورها کمک کند. این به معنای تولید قدرت بیشتر با استفاده از حجم کمتری از مواد اولیه است. همچنین استفاده از این آهنربا باعث می‌شود تا حجم و اندازه موتورهای الکتریکی و ژنراتورها تا حد قابل‌توجهی پایین باشد تا بتوان در کاربردهای بیشتری مانند خودروهای الکتریکی از آن‌ها استفاده کرد. امکان طراحی موتورها با ویژگی‌های خاص و بهینه‌سازی عملکرد آن‌ها، یکی دیگر از مزایا استفاده از آهن‌رباهای نئودیمیوم در ساختار موتورهای الکتریکی است. بهبود کاراییی سیستم‌های الکتریکی و تولید انرژی بیشتر، از جمله مهم‌ترین کاربردهای آهنربا نئودیمیوم در صنعت شناخته می‌شود. آهنربا سرامیکی هم می‌تواند برای طراحی موتورهایی در شرایط خاص محیطی فعالیت خواهند کرد، فعالیت پایداری را تضمین کند که تحت هیچ‌شرایطی، افت عملکرد نخواهند داشت.
• تجیهزات پزشکی: خاصیت مغناطیسی بالا و اندازه کوچک‌تر باعث شده تا آهنربا نئودیمیوم در ساخت تجیهزات پزشکی نیز کاربرد داشته باشد. آهنربا نئودیمیوم به‌عنوان مغناطیس‌های قوی در هسته دستگاه‌های MRI استفاده می‌شوند و در تولید تصاویر باکیفیت از بافت‌ها و اعضای داخلی بدن نقش پررنگی دارد. همچنین از میدان مغناطیسی قوی ایجاد شده توسط آهنربا نئودیمیوم برای کاهش درد و تسریع بهبود بافت‌ها استفاده می‌شود که یک نوع روش درمانی برای شرایط دردناک و التهابی است. ایمپیلنت‌ها و پروتزهای پزشکی، از جمله دیگر کاربردهای آهنربا نئودیمیوم هستند که در آن‌ها از اتصال مغناطیسی برای عملکرد بهتر استفاده می‌شود.
• وسایل خانگی
• تجهیزات صوتی حرفه‌ای
• سیستم ترمز مغناطیسی: این نوع ترمزها معمولا در کاربردهای صنعتی و قطارهای سریع‌السیر استفاده می‌شوند و عملکرد اصلی آن‌ها وابسته به آهنربا نئودیمیوم است. ترمزهای مغناطیسی با استفاده از میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آهنربا نئودیمیوم می‌توانند به‌سرعت و به‌طور موثری، سرعت وسیله نقلیه را کاهش دهند. این ویژگی در کاربردهایی که نیاز به توقف سریع دارند، بسیار حیاتی است. سیستم‌های ترمز مغناطیسی از طریق ایجاد نیروی مغناطیسی عمل می‌کنند و نیاز به تماس فیزیکی قطعات را از بین می‌برند. در نتیجه، این امر باعث کاهش سایش و خرابی می‌شود و عمر سیستم را افزایش می‌دهد. آهنربا سرامیکی به‌دلیل قدرت پایداری بالا، می‌تواند در شرایط مختلف کارایی خود را حفظ کنند و این می‌تواند چالش سیستم‌های ترمز مورد استفاده در محیط‌های سخت را رفع کند. تولید گرما و آلودگی صوتی کمتر، از جلمه دیگر مزایا استفاده از آهنربا نئودیمیوم و سرامیکی در ساختار ترمزهای مغناطیسی است.
• سنسورهای دقیق
• تجهیزات الکترونیکی
• تجیزات امنیتی
• تجهیزات اندازه‌گیری

هر دو نوع آهنربا در کاربردهایی که برای قسمت قبل ذکر کردیم، مورد استفاده قرار می‌‌گیرند و این انتخاب کاربر است تا با توجه به شرایط مورد استفاده، بودجه در نظر گرفته شده و قدرت یا توان مورد نیاز، در نهایت تصمیم‌گیری کرده و اقدام به خرید آهن‌ربا نئودیمیوم یا سرامیکی بکند.