Fuerza del imán de neodimio
Los imanes de neodimio se encuentran entre los imanes permanentes más potentes disponibles en el mercado. Están fabricados con una aleación de neodimio, hierro y boro (NdFeB). La fuerza de los imanes de neodimio se mide normalmente por su producto de energía máxima, que es una combinación de la fuerza de su campo magnético y el volumen de material del imán.
El producto energético máximo (BHmax) de los imanes de neodimio puede oscilar entre unos 33 MGOe (mega-Gauss-oersteds) para las calidades inferiores y más de 52 MGOe para las calidades superiores. MGOe significa Mega-Gauss-Oersteds, una unidad de producto de energía magnética.
Para ponerlo en perspectiva, la fuerza de los imanes de neodimio es varias veces superior a la de imanes tradicionales como los de ferrita o alnico. Tienen una amplia gama de aplicaciones, desde la electrónica de consumo hasta la maquinaria industrial, gracias a su excepcional relación fuerza/tamaño.
1.Magnético
Los experimentos demuestran que cualquier sustancia puede magnetizarse en mayor o menor medida en un campo magnético externo, pero el grado de magnetización es diferente. Según las características de las sustancias en los campos magnéticos externos, las sustancias pueden dividirse en cinco categorías: sustancias paramagnéticas fuerza del imán de neodimio, sustancias diamagnéticas, sustancias ferromagnéticas, sustancias ferrimagnéticas y sustancias antiferromagnéticas. Llamamos sustancias paramagnéticas y sustancias diamagnéticas a las sustancias magnéticas débiles, y sustancias ferromagnéticas y sustancias ferrimagnéticas a las sustancias magnéticas fuertes.
2. Materiales magnéticos
Material magnético blando: Es un material magnético con baja fuerza coercitiva y alta permeabilidad magnética que puede alcanzar la máxima intensidad de magnetización con el campo magnético externo más pequeño. Los materiales magnéticos blandos son fáciles de magnetizar y desmagnetizar la fuerza del imán de neodimio. Por ejemplo: ferrita blanda, aleación amorfa nanocristalina.Materiales magnéticos duros: también llamados materiales magnéticos permanentes, son materiales difíciles de magnetizar y difíciles de desmagnetizar una vez magnetizados. Su principal característica es la elevada fuerza coercitiva, entre los que se incluyen los materiales magnéticos permanentes de tierras raras, los materiales magnéticos permanentes metálicos y los imanes permanentes de ferrita. ...
Materiales magnéticos funcionales: incluyen principalmente materiales magnetostrictivos, materiales de grabación magnética, materiales de magnetorresistencia, materiales de burbuja magnética, materiales magneto-ópticos y materiales de película magnética, etc.
3. Material de imán permanente NdFeB
El material del imán permanente de NdFeB sinterizado utiliza un proceso pulvimetalúrgico. La aleación fundida se convierte en polvo y se prensa en un compacto en un campo magnético de fuerza de imán de neodimio. El compacto se sinteriza en un gas inerte o al vacío para lograr la densificación. Para mejorar la fuerza coercitiva del imán , suele ser necesario un tratamiento térmico de envejecimiento y, a continuación, un tratamiento posterior y superficial para obtener el producto acabado.
El NdFeB aglomerado está hecho de polvo de imán permanente mezclado con materiales aglomerantes como caucho con buena capacidad de enrollado o plásticos duros y ligeros y caucho con fuerza de imán de neodimio, y se forma directamente en componentes de imán permanente de diversas formas según los requisitos del usuario.
El NdFeB prensado en caliente puede alcanzar propiedades magnéticas similares a las del NdFeB sinterizado sin añadir elementos pesados de tierras raras. Tiene alta densidad, alta orientación, buena resistencia a la corrosión, alta coercitividad y forma casi de red. Tiene ventajas, pero sus propiedades mecánicas son deficientes y sus costes de transformación son más elevados debido al monopolio de patentes.
4.Remanencia Br
Se refiere a la intensidad de inducción magnética mostrada por el imán de NdFeB sinterizado cuando un imán es magnetizado por un campo magnético externo en un entorno de circuito cerrado hasta la saturación técnica y, a continuación, se retira el campo magnético externo. En términos sencillos, puede entenderse temporalmente como la fuerza magnética del imán tras la magnetización. Las unidades son Tesla (T) y Gauss (Gs), 1Gs=0,0001T.
5. Fuerza coercitiva Hcb
Cuando el imán se magnetiza en sentido inverso, el valor de la intensidad del campo magnético inverso necesario para reducir a cero la intensidad de la inducción magnética se denomina intensidad del imán de neodimio de coercitividad por inducción magnética. Sin embargo, la intensidad de magnetización del imán no es cero en ese momento, sino que el campo magnético inverso aplicado y la intensidad de magnetización del imán se anulan mutuamente. Si se elimina el campo magnético externo en este momento, el imán sigue teniendo ciertas propiedades magnéticas. La unidad es Oersted (Oe) o A/m (A/m), 1A/m=79,6Oe.
6.Fuerza coercitiva intrínseca Hcj
La fuerza del campo magnético inverso necesaria para reducir la magnetización de un imán a cero se denomina fuerza coercitiva intrínseca fuerza del imán de neodimio. La clasificación de los grados de material magnético se basa en la magnitud de su fuerza coercitiva intrínseca. Baja coercitividad N, media coercitividad M, alta coercitividad H, ultra alta coercitividad UH, extremadamente alta coercitividad EH y máxima coercitividad TH.
7. Producto de energía magnética máxima (BH)max
Representa la densidad de energía magnética establecida en los dos espacios polares magnéticos del imán, es decir, la energía magnética estática por unidad de volumen del entrehierro. Es el valor máximo del producto de la fuerza del imán de neodimio Br y Hcj. Su tamaño indica directamente el rendimiento del imán. En las mismas condiciones, es decir, el mismo tamaño, el mismo número de polos y la misma tensión de magnetización, las piezas magnéticas con productos de alta energía magnética también tienen un alto magnetismo superficial, pero al mismo valor (BH)max, el nivel de Br y Hcj Tiene los siguientes efectos sobre la magnetización:
Alto Br, bajo Hcj: bajo la misma tensión de magnetización, se puede obtener un magnetismo superficial más elevado;
Br bajo, Hcj alto: Para obtener el mismo magnetismo superficial, se requiere una tensión de magnetización más elevada.
8.Sistema SI y sistema CGS
Es decir, el Sistema Internacional de Unidades y el Sistema de Unidades de Gauss son como la diferencia entre "metro" y "milla" en la unidad de longitud. Existe una cierta relación de conversión compleja entre el Sistema Internacional de Unidades y el Sistema de Unidades de Gauss.
9. Temperatura Curie
Es la temperatura a la que los materiales magnéticos pasan de ferromagnéticos a paramagnéticos. Cuando el material es inferior a la temperatura de Curie, se convierte en un ferromagneto fuerza del imán de neodimio. En este momento, el campo magnético relacionado con el material es difícil de cambiar. Cuando la temperatura es superior a la temperatura de Curie, el material se convierte en un paramagneto, y el campo magnético del imán cambia fácilmente con los cambios en el campo magnético circundante.
La temperatura de Curie representa el límite teórico de temperatura de funcionamiento de los materiales magnéticos. La temperatura Curie del NdFeB es de unos 320-380 grados Celsius. El nivel del punto de Curie está relacionado con la estructura cristalina formada por la sinterización del imán. Si la temperatura alcanza la temperatura de Curie fuerza del imán de neodimio, las moléculas del interior del imán se moverán violentamente y se desmagnetizarán, lo que es irreversible. El imán puede volver a magnetizarse después de la desmagnetización, pero la fuerza magnética disminuirá considerablemente y sólo podrá alcanzar unos 50% del valor original.
10.Temperatura de funcionamiento
La temperatura máxima de funcionamiento del NdFeB sinterizado es muy inferior a su temperatura de Curie. A medida que la temperatura aumenta dentro de la temperatura de funcionamiento, la fuerza magnética disminuirá, pero la mayor parte de la fuerza magnética se recuperará tras el enfriamiento.
La relación entre la temperatura de trabajo y la temperatura de Curie: cuanto mayor sea la temperatura de Curie, mayor será la temperatura de trabajo de los materiales magnéticos y mejor será la estabilidad térmica de la fuerza del imán de neodimio. La adición de elementos como cobalto, terbio y disprosio a las materias primas NdFeB sinterizadas puede aumentar su temperatura de Curie. Por ello, los productos de alta coercitividad (H, SH,...) suelen contener disprosio añadido.
La temperatura máxima de funcionamiento del NdFeB sinterizado depende de sus propias propiedades magnéticas y de la selección del punto de trabajo. Para un mismo imán de NdFeB sinterizado, cuanto más cerca esté el circuito magnético de trabajo de la fuerza del imán de neodimio, mayor será la temperatura máxima de funcionamiento del imán y más estable será su rendimiento. Por lo tanto, la temperatura máxima de funcionamiento del imán no es un valor definido, sino que cambia con el grado de cierre del circuito magnético.
11. Orientación del campo magnético
Los materiales magnéticos se dividen en dos categorías: imanes isótropos e imanes anisótropos. Las propiedades magnéticas de los imanes isótropos son las mismas en cualquier dirección y pueden atraerse a voluntad; las propiedades magnéticas de los imanes anisótropos serán diferentes en las distintas direcciones fuerza del imán de neodimio. La dirección en la que puede obtener las mejores propiedades magnéticas se denomina dirección de orientación del imán.
Para un imán cuadrado de NdFeB sinterizado, sólo la dirección de orientación tiene la mayor intensidad de campo magnético, y las otras dos direcciones tienen una intensidad de campo magnético mucho menor. Si el material magnético tiene un proceso de orientación durante el proceso de producción, se trata de un imán anisótropo. El NdFeB sinterizado suele moldearse y prensarse con orientación del campo magnético, por lo que es anisótropo. Por lo tanto, es necesario determinar la dirección de orientación antes de la producción, es decir, la futura dirección de magnetización. . La orientación del campo magnético del polvo es una de las tecnologías clave para la fabricación de NdFeB de alto rendimiento. (El NdFeB adherido puede ser isótropo o anisótropo).
12. Magnetismo de superficie
Se refiere a la intensidad de la inducción magnética en un punto determinado de la superficie del imán (el magnetismo superficial en el centro y en el borde del imán es diferente). Es un valor medido por el contacto entre un gaussímetro y una determinada superficie del imán, no el rendimiento magnético global de la fuerza del imán de neodimio.
13.Flujo magnético
Supongamos que en un campo magnético uniforme con una intensidad de inducción magnética B, existe un plano con un área S y perpendicular a la dirección del campo magnético. El producto de la intensidad de inducción magnética B y el área S se denomina flujo magnético que atraviesa este plano, denominado flujo magnético, símbolo "Φ" cuya unidad es Weber (Wb). El flujo magnético es una magnitud física que representa la distribución de un campo magnético. Es una cantidad escalar, pero tiene valores positivos y negativos. Los valores positivos y negativos sólo representan su dirección. Φ=B-S, cuando hay un ángulo θ entre el plano vertical de S y B, Φ=B-S-cosθ.
14.Galvanoplastia
El material magnético permanente NdFeB sinterizado se produce mediante un proceso pulvimetalúrgico. Es un material en polvo muy activo químicamente. Hay pequeños poros y cavidades en el interior, que son fácilmente corroídos y oxidados en la fuerza del imán de neodimio aire. Por lo tanto, antes de su uso debe realizarse un estricto tratamiento de la superficie. Como método maduro de tratamiento de superficies metálicas, se utiliza ampliamente la galvanoplastia.
Los revestimientos más utilizados para los imanes potentes de NdFeB son el cincado y el niquelado. Tienen diferencias evidentes en cuanto a aspecto, resistencia a la corrosión, vida útil, precio, etc:
Diferencia en la capacidad de pulido: El niquelado es superior al zincado en términos de pulido, y la apariencia es más brillante. Aquellos con altos requisitos en la apariencia del producto generalmente eligen niquelado fuerza del imán de neodimio, mientras que algunos imanes no están expuestos, y aquellos con requisitos relativamente más bajos en la apariencia del producto son generalmente galvanizado.
Diferencia en la resistencia a la corrosión: El zinc es un metal activo y puede reaccionar con los ácidos, por lo que su resistencia a la corrosión es pobre; tras el tratamiento superficial de niquelado, su resistencia a la corrosión es mayor.
Diferencia en la vida útil: Debido a la diferente resistencia a la corrosión, la vida útil del cincado es inferior a la del niquelado. Esto se refleja principalmente en el hecho de que el revestimiento de la superficie se cae fácilmente después de ser utilizado durante mucho tiempo la fuerza del imán de neodimio, haciendo que el imán se oxide, lo que afecta el rendimiento magnético.
Diferencia de dureza: El niquelado es superior al cincado. Durante el uso, puede evitar en gran medida las colisiones y otras situaciones, haciendo que los imanes NdFeB potentes caigan de las esquinas y se rompan.
Diferencia de precio: El galvanizado es extremadamente ventajoso en este sentido. Los precios de menor a mayor son el galvanizado, el niquelado, la resina epoxi, etc.
15.Imán de una cara
Los imanes tienen dos polos, pero en algunas posiciones de trabajo se requieren imanes de una sola cara, por lo que es necesario envolver una cara del imán con una lámina de hierro para que el magnetismo de la cara cubierta por la lámina de hierro quede apantallado fuerza del imán de neodimio. Tales imanes se denominan colectivamente imanes de una sola cara. O imán de una sola cara. No existe un verdadero imán de una sola cara.
