В середине 2000-х в туристических, спортивных магазинах стали появляться поисковые магниты. Именно этот период является отправной точкой в развитии оригинального хобби. Обычные рыбаки, отправляясь к водоему, вооружаются удочками, блеснами, крючками, прикормками, рассчитывая выловить трофейных щук и сазанов. Их “магнитные” коллеги – магнитом, хорошей веревкой, плотными перчатками. Трофеи в данном случае – различные металлические предметы с ферромагнитными свойствами. Возможно, “улов” ограничится ржавой арматурой, но есть вероятность вытащить и что-то более ценное – инструмент, кошелек с монетами.
Сложно сказать, кому именно пришла в голову идея создания поисковых магнитов. Однозначно одно – их производство стало возможным, благодаря развитию технологий, обеспечивающих их удобство, эффективность, приспособленность к жестким эксплуатационным условиям, предполагающим регулярный контакт с водой. В чем именно заключаются эти технологии?
Уникальная комбинация
Основа поискового устройства – неодимовый магнит, размещенный внутри стального корпуса. Именно он обладает силой, достаточной для удержания и извлечения даже громоздких металлических деталей. Без неодима производство оказалось бы невозможным, ведь предшествующие альтернативы были или слишком слабыми, или слишком дорогими.
Развитие технологии постоянных магнитов выглядит следующим образом:
- Магнетит. Железная руда с соответствующими свойствами. Природный материал, известный человечеству уже несколько тысячелетий. Именно он, например, стал основой для компаса, навигационного прибора, давшего старт эпохе мореплавания и великих географических открытий.
- Альнико. Разработка, датированная 20-ми годами прошлого века. Более половины общей массы составляет железо, также присутствует алюминий, никель и кобальт. Мощность высока, чего нельзя сказать о долговечности. По сопротивлению размагничиванию комбинация в 10, а то и 15 раз уступает неодиму.
- Феррит. Комбинация магнетита и оксида кобальта в порошковых формах. Главный плюс – дешевизна. Магниты можно делать, по сути, из отходов металлургического производства. Для жестких эксплуатационных условий феррит не подойдет, однако, до сих пор активно встречается в электронных устройствах, электроприводах, не находящихся под большими нагрузками.
- Самарий-кобальт. Комбинация, открытая американскими специалистами в 60-х годах прошедшего столетия. Сила, долговечность, стойкость к химическим и температурным нагрузкам на высочайшем уровне, однако, цена слишком высока.
Именно дороговизна заставила ученых продолжать разработки, искать новые, более доступные, технологии. Требовался металл, более распространенный, в сравнении с самарием, дешевый – кобальтом. К 80-м годам решение было найдено японскими и американскими специалистами, проводящими независимые исследования. Всеми нужными свойствами обладал редкоземельный металл неодим.
Особенности технологии
Нужно отметить, что неодим – лишь один из компонентов магнита. Заслуга ученых – не только в его обнаружении, но и в раскрытии свойств. Для этого были проведены десятки опытов. Один из них – показал, что раскрыть потенциал неодима можно, комбинируя его расплав с железом и быстро охлаждая, за счет чего формируется стабильная кристаллическая решетка с особой структурой.
Минусом комбинации оказалась слабость перед термическими нагрузками. Даже небольшой нагрев приводил к потере базовых характеристик. Справиться с проблемой удалось добавлением бора. Итог разработок – магнит, по мощности, надежности, стабильности сопоставимый с самарий-кобальтовым, однако, в разы более дешевый.
Именно неодимовый магнит стал технологией-основой для поискового устройства. Максимально компактный, способный притянуть и удержать металлический объект с напорядки большей массой. Для активных работ, однако, он нуждался в защите от механических нагрузок и влаги. Воздействие первых приводило к разрушению, второй – коррозии, что ухудшало исходные параметры. Специалистам удалось решить и эти задачи.
Защита от коррозии
Защита неодимового элемента от внешних нагрузок обеспечивается прочным стальным корпусом. Он выдерживает огромные механические нагрузки, однако, уязвим для влаги. Чтобы устройство прослужило долгие годы, на металл наносится покрытие, блокирующее окислительные процессы. Для этого также используются инновационные технологии, требующие подробного изучения.
Цинкование
Надежная при этом не слишком дорогая технология. Строится на погружении изделия в электролитический раствор с высокой концентрацией цинковых солей. Электроток заставляет ионы металла осаждаться на стальной поверхности, формировать прочное однородное покрытие. Для поисковых магнитов хорошего качества характерна достаточно большая толщина слоя, за счет чего достигается прочность.
Особенность цинкового покрытия – способность предотвращать коррозию основы даже при повреждениях. Именно оно входит в контакт с внешней средой, принимает на себя основные окислительные реакции.
Основной плюс цинкования – доступность, однако, для него характерны и некоторые недостатки. В первую очередь – невысокая механическая и химическая прочность. Если магнит регулярно подвергается механическим нагрузкам, ударяется о каменистое дно, поиски ведутся в загрязненных водоемов с повышенными концентрациями агрессивных веществ, рациональнее выбрать более надежное покрытие.
Никелирование
Более современная и дорогая технология, однако, цена компенсируется преимуществами. Принцип такой же, что и в предыдущем случае: деталь погружается в электролитический раствор с высоким содержанием солей цинка, которые осаждаются на ее поверхности при воздействии тока. Достоинства никелирования таковы:
- Механическая прочность. Покрытие устойчиво к появлению царапин, трещин, сколов и других дефектов, вызванных ударными и другими нагрузками.
- Химическая стойкость. Коррозия исключена даже при частых погружениях магнита в загрязненные водоемы, где зафиксированы высокие концентрации агрессивных веществ.
- Долговечность. Никелирование почти не подвержено естественному старению, так что период службы магнита исчисляется годами, а то и десятилетиями.
Корпус
Отдельных слов заслуживает и корпус магнита, выполняющий функцию главной защитной оболочки. Как правило, он изготовлен из стали марки Ст3. Разработана она в 30-х годах минувшего века в СССР, однако, в 2007 году был окончательно утвержден новый ГОСТ 380-2005, подразумевающий модернизацию производственной технологии.
Ст3 – не простая черная сталь, а технологичный сплав с повышенным содержанием легирующих добавок. Углерод, кремний, медь, фосфор – все они увеличивают исходную прочность, корпус выдерживает интенсивные ударные воздействия без появления царапин, сквозных и даже поверхностных трещин. Можно без лишних опасений забрасывать магнит в водоем. Стойкость к ржавчине у Ст3 невысока, однако, как сказано выше, эту проблему удалось решить технологичными антикоррозионными покрытиями.
Герметизация
Корпус поискового магнита должен быть не просто прочным и на 100% устойчивым к коррозии, но и герметичным, исключающим воздействие влаги на внутренний неодимовый элемент. Соединить металлические детали полностью без щелей невозможно, а вода “умеет” находить зазоры, ширина которых в десятки раз меньше миллиметра.
Для устранения этого недостатка используется технологичная композиция, эпоксидная смола. Первые опыты с материалом датированы началом XX столетия, а в 1939 – он был доработан и запатентован в Швейцарии. Первое время он использовался в стоматологии, для литья зубных протезов, впоследствии – проник в различные отрасли хозяйства, промышленности, производства. Именно эпоксидная смола – основа множества технологичных композитов, максимально прочная, выдерживая ударные воздействия, нагрузки на разрыв и сжатие.
Для поисковых магнитов особую ценность представляет абсолютная водонепроницаемость материала. Благодаря вязкости, он заполняет мельчайшие стыки и соединения, прочно сцепляется с металлической основой, герметизирует корпус, защищая неодимовый сердечник от коррозии.