Força do íman de neodímio
A força dos ímanes de neodímio está entre os ímanes permanentes mais fortes disponíveis comercialmente. São fabricados a partir de uma liga de neodímio, ferro e boro (NdFeB). A força dos ímanes de neodímio é normalmente medida pelo seu produto energético máximo, que é uma combinação da força do campo magnético e do volume do material magnético.
O produto energético máximo (BHmax) para os ímanes de neodímio pode variar entre cerca de 33 MGOe (mega-Gauss-oersteds) para os graus mais baixos e mais de 52 MGOe para os graus mais elevados. MGOe significa Mega-Gauss-Oersteds, uma unidade de produto de energia magnética.
Para colocar isto em perspetiva, a força dos ímanes de neodímio é várias vezes superior à dos ímanes tradicionais, como os ímanes de ferrite ou de alnico. Têm uma vasta gama de aplicações, desde a eletrónica de consumo à maquinaria industrial, devido à sua excecional relação resistência/tamanho.
1.Magnético
As experiências mostram que qualquer substância pode ser magnetizada, em maior ou menor grau, num campo magnético externo, mas o grau de magnetização é diferente. De acordo com as características das substâncias em campos magnéticos externos, as substâncias podem ser divididas em cinco categorias: substâncias paramagnéticas, força do íman de neodímio, substâncias diamagnéticas, substâncias ferromagnéticas, substâncias ferrimagnéticas e substâncias antiferromagnéticas. Às substâncias paramagnéticas e diamagnéticas chamamos substâncias magnéticas fracas e às substâncias ferromagnéticas e ferrimagnéticas chamamos substâncias magnéticas fortes.
2. Materiais magnéticos
Material magnético macio: É um material magnético com baixa força coerciva e alta permeabilidade magnética que pode atingir a intensidade máxima de magnetização com o menor campo magnético externo. Os materiais magnéticos macios são fáceis de magnetizar e desmagnetizar a força do íman de neodímio. Materiais magnéticos duros: também designados por materiais magnéticos permanentes, são materiais difíceis de magnetizar e de desmagnetizar uma vez magnetizados. A sua principal caraterística é a elevada força coerciva, incluindo materiais magnéticos permanentes de terras raras, materiais magnéticos permanentes de metal e ímanes permanentes de ferrite.
Materiais magnéticos funcionais: incluem principalmente materiais magnetostrictivos, materiais de registo magnético, materiais de magnetorresistência, materiais de bolha magnética, materiais magneto-ópticos e materiais de película magnética, etc.
3. Material magnético permanente NdFeB
O material magnético permanente NdFeB sinterizado utiliza um processo de metalurgia do pó. A liga fundida é transformada em pó e prensada num compacto num campo magnético de força magnética de neodímio. O compacto é sinterizado num gás inerte ou no vácuo para obter a densificação. Para melhorar a força coerciva do íman, é normalmente necessário um tratamento térmico de envelhecimento e, em seguida, um pós-processamento e um tratamento de superfície para obter o produto acabado.
O NdFeB ligado é feito de pó de íman permanente misturado com materiais de ligação, tais como borracha com boa capacidade de enrolamento ou plásticos duros e leves e força de íman de neodímio de borracha, e é diretamente formado em componentes de ímanes permanentes de várias formas, de acordo com os requisitos do utilizador.
O NdFeB prensado a quente pode atingir propriedades magnéticas semelhantes às do NdFeB sinterizado sem adicionar elementos pesados de terras raras. Tem alta densidade, alta orientação, boa resistência à corrosão, alta coercividade e forma quase líquida. Vantagens, mas propriedades mecânicas fracas e custos de processamento mais elevados devido ao monopólio de patentes.
4.Remanescência Br
Refere-se à intensidade da indução magnética exibida pelo íman NdFeB sinterizado quando um íman é magnetizado por um campo magnético externo num ambiente de circuito fechado até à saturação técnica e, em seguida, o campo magnético externo é removido. Em termos leigos, pode ser temporariamente entendida como a força magnética do íman após a magnetização. As unidades são Tesla (T) e Gauss (Gs), 1Gs=0,0001T.
5. Força coerciva Hcb
Quando o íman é magnetizado reversamente, o valor da intensidade do campo magnético reverso necessário para reduzir a intensidade da indução magnética a zero é chamado de força do íman de neodímio de coercividade de indução magnética. No entanto, a intensidade de magnetização do íman não é zero neste momento, mas o campo magnético inverso aplicado e a intensidade de magnetização do íman anulam-se mutuamente. Se o campo magnético externo for removido neste momento, o íman continua a ter certas propriedades magnéticas. A unidade é Oersted (Oe) ou A/m (A/m), 1A/m=79,6Oe.
6. força coerciva intrínseca Hcj
A força do campo magnético inverso necessária para reduzir a zero a magnetização de um íman é designada por força coerciva intrínseca do íman de neodímio. A classificação dos tipos de materiais magnéticos baseia-se no tamanho da sua força coerciva intrínseca. Coercividade baixa N, coercividade média M, coercividade alta H, coercividade ultra-alta UH, coercividade extremamente alta EH e coercividade mais alta TH.
7. Produto de energia magnética máxima (BH)max
Representa a densidade de energia magnética estabelecida nos dois espaços dos pólos magnéticos do íman, ou seja, a energia magnética estática por unidade de volume do espaço de ar. É o valor máximo do produto da força do íman de neodímio Br e Hcj. A sua dimensão indica diretamente o desempenho do íman. Sob as mesmas condições, ou seja, o mesmo tamanho, o mesmo número de pólos e a mesma tensão de magnetização, as peças magnéticas com produtos de alta energia magnética também têm alto magnetismo de superfície, mas no mesmo valor (BH) máximo, o nível de Br e Hcj Tem os seguintes efeitos na magnetização:
Br elevado, Hcj baixo: sob a mesma tensão de magnetização, é possível obter um magnetismo de superfície mais elevado;
Br baixo, Hcj alto: Para obter o mesmo magnetismo de superfície, é necessária uma tensão de magnetização mais elevada.
8. sistema SI e sistema CGS
Ou seja, o Sistema Internacional de Unidades e o Sistema Gaussiano de Unidades são como a diferença entre "metro" e "milha" na unidade de comprimento. Existe uma certa relação de conversão complexa entre o Sistema Internacional de Unidades e o Sistema Gaussiano de Unidades.
9. Temperatura de Curie
É a temperatura à qual os materiais magnéticos mudam entre ferromagnéticos e paramagnéticos. Quando o material é inferior à temperatura de Curie, torna-se um íman de neodímio ferromagnético. Nesta altura, o campo magnético relacionado com o material é difícil de alterar. Quando a temperatura é superior à temperatura de Curie, o material torna-se um paramagneto, e o campo magnético do íman muda facilmente com as alterações do campo magnético circundante.
A temperatura de Curie representa o limite teórico da temperatura de funcionamento dos materiais magnéticos. A temperatura de Curie do NdFeB é de cerca de 320-380 graus Celsius. O nível do ponto de Curie está relacionado com a estrutura cristalina formada pela sinterização do íman. Se a temperatura atingir a temperatura de Curie da força do íman de neodímio, as moléculas no interior do íman mover-se-ão violentamente e desmagnetizarão, o que é irreversível. O íman pode ser magnetizado novamente após a desmagnetização, mas a força magnética cairá significativamente e só pode atingir cerca de 50% do valor original.
10. temperatura de funcionamento
A temperatura máxima de funcionamento do NdFeB sinterizado é muito inferior à sua temperatura de Curie. À medida que a temperatura aumenta dentro da temperatura de funcionamento, a força magnética diminui, mas a maior parte da força magnética recupera após o arrefecimento.
A relação entre a temperatura de trabalho e a temperatura de Curie: quanto mais elevada for a temperatura de Curie, mais elevada será a temperatura de trabalho dos materiais magnéticos e melhor será a resistência do íman de neodímio à estabilidade térmica. A adição de elementos como o cobalto, o térbio e o disprósio às matérias-primas de NdFeB sinterizado pode aumentar a sua temperatura de Curie. Por conseguinte, os produtos de elevada coercividade (H, SH,...) contêm geralmente disprósio adicionado.
A temperatura máxima de funcionamento do NdFeB sinterizado depende das suas próprias propriedades magnéticas e da seleção do ponto de trabalho. Para o mesmo íman NdFeB sinterizado, quanto mais próximo o circuito magnético de trabalho estiver da força do íman de neodímio, mais elevada é a temperatura máxima de funcionamento do íman e mais estável é o desempenho do íman. Por conseguinte, a temperatura máxima de funcionamento do íman não é um valor definitivo, mas muda com o grau de fecho do circuito magnético.
11. Orientação do campo magnético
Os materiais magnéticos dividem-se em duas categorias: ímanes isotrópicos e ímanes anisotrópicos. As propriedades magnéticas dos ímanes isotrópicos são as mesmas em qualquer direção e podem ser atraídas à vontade; as propriedades magnéticas dos ímanes anisotrópicos serão diferentes em diferentes direcções força do íman de neodímio. A direção em que pode obter as melhores propriedades magnéticas é designada por direção de orientação do íman.
Para um íman NdFeB sinterizado quadrado, apenas a direção de orientação tem a maior intensidade de campo magnético, e as outras duas direcções têm uma intensidade de campo magnético muito menor. Se o material magnético tiver um processo de orientação durante o processo de produção, trata-se de um íman anisotrópico. O NdFeB sinterizado é geralmente moldado e prensado com orientação de campo magnético, pelo que é anisotrópico. Por isso, é necessário determinar a direção de orientação antes da produção, ou seja, a futura direção de magnetização. . A orientação do campo magnético do pó é uma das tecnologias-chave para o fabrico de NdFeB de alto desempenho. (O NdFeB ligado pode ser isotrópico ou anisotrópico)
12. Magnetismo de superfície
Refere-se à intensidade da indução magnética num determinado ponto da superfície do íman (o magnetismo da superfície no centro e na extremidade do íman é diferente). É um valor medido pelo contacto entre um gaussímetro e uma determinada superfície do íman, e não o desempenho magnético global da força do íman de neodímio.
13. fluxo magnético
Suponha que, num campo magnético uniforme com uma intensidade de indução magnética B, existe um plano com uma área S e perpendicular à direção do campo magnético. O produto da intensidade de indução magnética B pela área S é o fluxo magnético que passa por esse plano, designado por fluxo magnético, de símbolo "Φ" e a unidade é Weber (Wb). O fluxo magnético é uma grandeza física que representa a distribuição de um campo magnético. É uma grandeza escalar, mas tem valores positivos e negativos. Os valores positivos e negativos representam apenas a sua direção. Φ=B-S, quando existe um ângulo θ entre o plano vertical de S e B, Φ=B-S-cosθ.
14. galvanoplastia
O material magnético permanente NdFeB sinterizado é produzido pelo processo de metalurgia do pó. É um material em pó muito ativo do ponto de vista químico. Existem pequenos poros e cavidades no interior, que são facilmente corroídos e oxidados na força do íman de neodímio do ar. Por conseguinte, deve ser efectuado um tratamento de superfície rigoroso antes da utilização. Como método de tratamento de superfície de metal maduro, a galvanoplastia é amplamente utilizada.
Os revestimentos mais utilizados para os ímanes potentes NdFeB são a zincagem e a niquelagem. Apresentam diferenças óbvias em termos de aparência, resistência à corrosão, vida útil, preço, etc:
Diferença na capacidade de polimento: O revestimento de níquel é superior ao revestimento de zinco em termos de polimento, e o aspeto é mais brilhante. As pessoas com elevados requisitos em termos de aparência do produto escolhem geralmente a niquelagem da força dos ímanes de neodímio, enquanto alguns ímanes não são expostos, e as pessoas com requisitos relativamente mais baixos em termos de aparência do produto são geralmente galvanizadas.
Diferença na resistência à corrosão: O zinco é um metal ativo e pode reagir com ácidos, pelo que a sua resistência à corrosão é fraca; após o tratamento de superfície com niquelagem, a sua resistência à corrosão é superior.
Diferença na vida útil: Devido à diferente resistência à corrosão, a vida útil do revestimento de zinco é inferior à do revestimento de níquel. Isto reflecte-se principalmente no facto de o revestimento da superfície cair facilmente após uma utilização prolongada da força do íman de neodímio, provocando a oxidação do íman e afectando assim o desempenho magnético.
Diferença de dureza: O revestimento de níquel é superior ao revestimento de zinco. Durante a utilização, pode evitar colisões e outras situações que façam com que os ímanes potentes NdFeB caiam dos cantos e se partam.
Diferença de preço: A galvanização é extremamente vantajosa neste domínio. Os preços, do mais baixo ao mais alto, são a galvanização, a niquelagem, a resina epoxídica, etc.
15. íman de uma face
Os ímanes têm dois pólos, mas em algumas posições de trabalho são necessários ímanes de uma só face, pelo que um dos lados do íman tem de ser envolvido por uma folha de ferro, de modo a que o magnetismo do lado coberto pela folha de ferro seja protegido pela força do íman de neodímio. Estes ímanes são designados coletivamente por ímanes de uma só face. Ou íman de uma só face. Não existe um verdadeiro íman de uma só face.
