Materiales magnéticos permanentes
Los materiales magnéticos permanentes son sustancias que pueden conservar su magnetización después de ser imantadas. Se utilizan mucho en motores eléctricos, generadores, dispositivos de almacenamiento magnético y diversas aplicaciones industriales.
Tipos de materiales magnéticos permanentes
Neodimio Hierro Boro (NdFeB)
Propiedades: Máxima fuerza magnética, frágil, susceptible a la corrosión.
Ventajas: Imán más fuerte disponible en el mercado, tamaño compacto, alta densidad de energía.
Desventajas: Poca resistencia a la temperatura, requiere revestimiento para su protección.
Aplicaciones: Motores eléctricos, auriculares, discos duros, dispositivos médicos.
Cobalto de samario (SmCo)
Propiedades: Estabilidad a altas temperaturas, resistente a la corrosión, quebradizo.
Ventajas: Funciona a temperaturas de hasta 350°C, fuertes propiedades magnéticas.
Desventajas: Caro, menor fuerza magnética que el neodimio.
Aplicaciones: Aeroespacial, militar, motores de alto rendimiento.
Alnico (Aluminio-Níquel-Cobalto)
Propiedades: Estabilidad a altas temperaturas, fuerza magnética moderada.
Ventajas: Soporta temperaturas de hasta 500°C, mecánicamente resistente.
Desventajas: Menor fuerza magnética, caro.
Aplicaciones: Sensores, altavoces, industria automovilística y aeroespacial.
Imanes de ferrita (cerámica)
Propiedades: Bajo coste, buena resistencia a la corrosión, resistencia moderada.
Ventajas: Asequible, ampliamente disponible, adecuado para uso en exteriores.
Desventajas: Menor densidad energética en comparación con los imanes de tierras raras.
Aplicaciones: Altavoces, imanes de nevera, motores pequeños.
Comparación de materiales magnéticos permanentes
| Material | Fuerza magnética | Resistencia a la temperatura | Resistencia a la corrosión | Coste | Aplicaciones comunes |
|---|---|---|---|---|---|
| NdFeB | Muy alta | Hasta 200°C | Bajo (necesita revestimiento) | Alta | Motores, electrónica |
| SmCo | Alta | Hasta 350°C | Alta | Muy alta | Aeroespacial, militar |
(1) Aleación de imán permanente de aluminio, níquel y cobalto
Se compone principalmente de hierro, níquel y aluminio, y también contiene cobre, cobalto, titanio y otros elementos. Tiene alta remanencia y bajo coeficiente de temperatura, y sus propiedades magnéticas son estables. Existen dos tipos: aleación fundida y aleación sinterizada en polvo. De los años 30 a los 60, se utilizó ampliamente en la industria de la instrumentación para fabricar instrumentos magnetoeléctricos, caudalímetros, micromotores, relés, etc.
(2) Aleación de imán permanente de hierro, cromo y cobalto
Se compone principalmente de hierro, cromo y cobalto, y también contiene molibdeno y una pequeña cantidad de titanio y silicio. Tiene buena maquinabilidad y puede someterse a deformación plástica en frío y en caliente. Sus propiedades magnéticas son similares a las de la aleación de imán permanente de aluminio-níquel-cobalto, y sus propiedades magnéticas pueden mejorarse mediante deformación plástica y tratamiento térmico. Se utiliza para fabricar varios imanes pequeños con secciones transversales pequeñas y formas complejas.
(3) Imán permanente de ferrita
Incluye principalmente ferrita de bario y ferrita de estroncio. Tienen una alta resistividad y coercitividad, y pueden utilizarse eficazmente en circuitos magnéticos de entrehierro atmosférico. Son especialmente adecuadas para imanes permanentes de pequeños generadores y motores. La ferrita permanente no contiene metales preciosos como el níquel y el cobalto. Tiene abundantes materias primas, un proceso sencillo y un bajo coste. Puede sustituir a sistemas magnéticos permanentes como el aluminio, el níquel y el cobalto para fabricar separadores magnéticos, cojinetes magnéticos de empuje, altavoces, dispositivos de microondas, etc. Sin embargo, tiene un producto de energía magnética máxima baja, poca estabilidad a la temperatura, textura quebradiza, fácil de romper y no es resistente a los impactos y las vibraciones. No es adecuado para su uso como instrumento de medición o dispositivo magnético con requisitos de precisión.
(4) Materiales de tierras raras
Principalmente, materiales magnéticos permanentes de tierras raras de cobalto y materiales magnéticos permanentes de neodimio, hierro y boro. Los primeros son un compuesto intermetálico formado por elementos de tierras raras como cerio, praseodimio, lantano y neodimio y cobalto. Su producto de energía magnética puede alcanzar 150 veces el del acero al carbono, de 3 a 5 veces el de los materiales magnéticos permanentes de aluminio, níquel y cobalto, y de 8 a 10 veces el de la ferrita permanente. Tiene un bajo coeficiente de temperatura, una estabilidad magnética estable y una fuerza coercitiva de hasta 800 kA/m.
Se utiliza principalmente en motores de par de baja velocidad, motores de arranque, sensores y sistemas magnéticos de cojinetes magnéticos. El material de imán permanente NdFeB es la tercera generación de material de imán permanente de tierras raras. Su remanencia, fuerza coercitiva y producto máximo de energía magnética son superiores a los anteriores. No es fácil de romper y tiene buenas propiedades mecánicas. La densidad de la aleación es pequeña, lo que favorece la ligereza, delgadez, pequeñez y ultraminiaturización de los componentes magnéticos. Sin embargo, su elevado coeficiente de temperatura magnética limita su aplicación.
(5) Material compuesto
Se compone de polvo de material magnético permanente y material plástico utilizado como aglutinante. Debido a que contiene una cierta proporción de aglutinante, sus propiedades magnéticas son significativamente inferiores a las del material magnético correspondiente sin aglutinante. A excepción de los materiales magnéticos permanentes compuestos de metal, otros materiales magnéticos permanentes compuestos están limitados por la resistencia al calor del aglutinante y tienen una temperatura de funcionamiento baja, generalmente no superior a 150°C. Sin embargo, los materiales magnéticos permanentes compuestos tienen una gran precisión dimensional, buenas propiedades mecánicas, buena uniformidad de rendimiento de cada parte del imán, y son fáciles de llevar a cabo la orientación radial y la magnetización multipolar del imán. Se utiliza principalmente en la fabricación de instrumentos y contadores, equipos de comunicación, maquinaria rotativa, equipos de magnetoterapia y equipos deportivos.
