Ímanes de neodímio de disco pequeno
A estabilidade do desempenho do material magnético permanente é um indicador importante dos materiais magnéticos permanentes. A estabilidade refere-se principalmente ao processo de alteração das propriedades magnéticas sob a influência de factores internos e externos após a magnetização, e é normalmente expressa pela taxa de alteração dos indicadores de desempenho dos ímanes de neodímio de disco pequeno. As causas comuns das alterações das propriedades magnéticas incluem a temperatura, o tempo, o campo eletromagnético, a radiação, a vibração mecânica e o impacto, etc.
Na última edição da Understand Magnetics, apresentámos a estabilidade térmica dos materiais magnéticos permanentes (coeficiente de temperatura do magnetismo remanente, coeficiente de temperatura da força coerciva, coeficiente de temperatura reversível, clique para saber mais). Nesta edição, vamos aprender sobre a estabilidade temporal dos materiais magnéticos permanentes.
Quando o íman funciona durante muito tempo ou é colocado durante muito tempo, o ambiente circundante (como a temperatura, a humidade, o líquido corrosivo, etc.) pode provocar a alteração das propriedades físicas e químicas do íman. Depois de os ímanes permanentes de neodímio de disco pequeno serem magnetizados, a maior parte da área é magnetizada numa direção específica, mas ainda existem alguns pequenos domínios magnéticos cuja direção de magnetização é caótica (denominada núcleo de magnetização inversa).
Sob a influência de vários factores ambientais, o núcleo de magnetização inversa original crescerá e será gerado um novo núcleo de magnetização inversa, o que fará com que as propriedades magnéticas dos ímanes permanentes de neodímio de disco pequeno decaia. Esta mudança é geralmente uma mudança lenta e irreversível do exterior para o interior, que afecta diretamente os principais parâmetros de desempenho do íman, como a remanência, a coercividade intrínseca, a força coerciva ou o produto de energia magnética máxima, e até faz com que o íman falhe completamente.
Esta perda de propriedades magnéticas é irreversível. Mesmo que os ímanes de neodímio de disco pequeno sejam novamente magnetizados, não é possível restaurar o nível anterior à colocação a longo prazo. Nos últimos anos, com a aplicação generalizada dos ímanes permanentes de neodímio de disco pequeno NdFeB na indústria aeroespacial, nos veículos eléctricos, na produção de energia eólica de alta potência e noutros domínios com requisitos de longa duração, os designers de aplicações têm prestado cada vez mais atenção à estabilidade temporal dos ímanes permanentes NdFeB.
Estabilidade a longo prazo à temperatura ambiente
Um estudo publicado por académicos finlandeses em 2013 demonstrou que os ímanes NdFeB sinterizados (HcJ=15,6kOe) colocados à temperatura ambiente durante 1 ano (10 000 horas) não apresentaram qualquer perda de magnetização percetível para amostras com diferentes valores de Pc (Pc=-0,33, -1,1, -3,3). O Instituto de Investigação de Sanhuan também efectuou um estudo de medição semelhante, que durou mais de 12 anos (4441 dias). A força coerciva intrínseca dos ímanes NdFeB sinterizados utilizados na experiência foi HcJ=18kOe. A amostra era um cubo não revestido com um comprimento lateral de 10,2 mm e um coeficiente de permeabilidade magnética de Pc=-2 (clique em Momento Magnético, Fluxo Magnético e Remanência para saber o que é o valor de Pc).
O número de amostras foi de 8, que foram diretamente expostas ao ambiente atmosférico do laboratório a uma temperatura entre 22℃ e 28℃. As observações e medições foram realizadas uma vez por ano durante 12 anos.
A partir dos dados acima, pode verificar-se que a perda de fluxo relativa medida nos primeiros 6 anos não é basicamente grande, e existe um ponto de inflexão perto de 2208 dias (cerca de 6 anos). Pelo aspeto, podem ver-se manchas de ferrugem na superfície do íman de folha preta depois de ter sido colocado durante 6 anos, o que significa que a superfície e o interior dos ímanes de neodímio de disco pequeno começaram a oxidar e a corroer. Com o passar do tempo, o âmbito da oxidação ou da corrosão continuará a expandir-se e a taxa de degradação do desempenho também acelerará significativamente.
Além disso, a experiência também extrapola a perda de fluxo dos 4441 dias atualmente medidos (12 anos e 2 meses) para 30-50 anos. Prevê-se que a perda de fluxo seja inferior a 1% em 30 anos, cerca de 1,3% em 50 anos e 2% corresponde a cerca de 150 anos. (Pontos ocos na figura acima)
Este resultado mostra que, se a vida útil do íman for definida como o tempo correspondente à taxa de perda de fluxo igual a 5%, mesmo que o íman esteja na superfície sem revestimento resistente à corrosão, os ímanes de neodímio de disco pequeno de NdFeB sinterizado atualmente medidos ainda têm uma vida útil muito longa, estimada de forma conservadora em 30-50 anos.
Normalmente, a maior perda de fluxo provém da oxidação ou corrosão da superfície do íman, que é uma perda irreversível. Entre todos os tipos de materiais magnéticos permanentes de terras raras, esta perda de NdFeB sinterizado é a mais grave. No entanto, após a otimização dos componentes e o tratamento de proteção da superfície, a resistência à oxidação e a resistência à corrosão dos ímanes de neodímio de disco pequeno NdFeB sinterizados melhoraram consideravelmente. Por conseguinte, se a superfície do íman estiver bem protegida, para NdFeB sinterizado com HcJ suficientemente elevado, a vida útil pode exceder 30-50 anos. (Isto é sob a condição de não exceder a temperatura de funcionamento~)
Estabilidade a longo prazo a altas temperaturas
A figura seguinte mostra a variação da perda de fluxo relativo ao longo do tempo para ímanes com diferentes valores de Pc e HcJ=20,1 kOe a 80℃, 120℃ e 150℃.
A partir da figura acima, não é difícil constatar que, com o mesmo valor de Pc, quanto mais elevada for a temperatura de armazenamento dos ímanes de neodímio de disco pequeno, mais rapidamente diminui a perda de fluxo magnético relativo. A perda de magnetização inicial e a perda de magnetização a longo prazo dos ímanes de neodímio de disco pequeno com um valor absoluto de Pc mais baixo são significativamente maiores do que as do íman com um Pc mais elevado, e ambos os tipos de perdas aumentam significativamente com o aumento da temperatura. Quando HcJ não pode ser aumentado devido a razões técnicas e de custo, o aumento do valor absoluto de Pc pode efetivamente suprimir a perda de magnetização.
A partir da figura acima, não é difícil constatar que, com o mesmo valor de Pc, quanto mais elevada for a temperatura de armazenamento dos ímanes de neodímio de disco pequeno, mais rapidamente diminui a perda de fluxo magnético relativo. A perda de magnetização inicial e a perda de magnetização a longo prazo do íman com um valor absoluto mais baixo de Pc são significativamente maiores do que as do íman com um Pc mais elevado, e ambos os tipos de perdas aumentam significativamente com o aumento da temperatura. Quando HcJ não pode ser aumentado devido a razões técnicas e de custo, o aumento do valor absoluto de Pc pode efetivamente suprimir a perda de magnetização.
A vida útil dos ímanes de neodímio de disco pequeno (ímanes NdFeB) pode variar em função de vários factores, incluindo o ambiente em que são utilizados, a forma como são manuseados e a sua aplicação específica. Eis alguns dos principais factores que influenciam a vida útil dos ímanes de neodímio de disco pequeno NdFeB:
1. **Resistência à corrosão**: Os ímanes de neodímio de disco pequeno NdFeB são propensos à corrosão, especialmente quando expostos à humidade ou a ambientes ácidos. Para melhorar a sua longevidade, são frequentemente revestidos com uma camada protetora (como o níquel, o zinco ou o epóxi) para evitar a corrosão. O tipo e a qualidade deste revestimento podem afetar significativamente o tempo que o íman mantém as suas propriedades magnéticas.
2. **Temperatura de funcionamento**: O desempenho dos ímanes de neodímio de disco pequeno NdFeB pode deteriorar-se a altas temperaturas. Acima de uma determinada temperatura (normalmente cerca de 80-150°C, dependendo do tipo), as propriedades magnéticas podem começar a degradar-se. Estão disponíveis graus especiais de alta temperatura para aplicações que exijam que os ímanes funcionem a temperaturas elevadas.
3. **Stress mecânico**: O stress mecânico excessivo, como o impacto ou a vibração, pode causar danos físicos nos ímanes de neodímio de disco pequeno ou no seu revestimento, reduzindo a sua eficácia ao longo do tempo.
4. **Desmagnetização**: Os ímanes de neodímio de disco pequeno NdFeB podem perder o seu magnetismo ao longo do tempo devido a factores como a exposição a fortes campos magnéticos opostos ou o manuseamento incorreto durante a instalação ou utilização.
5. **Ambiente de aplicação**: O ambiente em que o íman é utilizado desempenha um papel crucial. Por exemplo, os ímanes utilizados no exterior podem estar mais expostos a variações de humidade e temperatura do que os utilizados no interior.
6. **Qualidade de fabrico**: A qualidade do processo de fabrico e os materiais utilizados podem afetar a consistência e a durabilidade dos ímanes de neodímio de disco pequeno.
Geralmente, se os ímanes NdFeB forem manuseados corretamente, protegidos contra a corrosão e utilizados dentro dos limites ambientais e de temperatura especificados, podem ter uma longa vida útil. Para aplicações críticas, é aconselhável consultar os fornecedores de ímanes que podem recomendar o grau mais adequado e fornecer orientações para maximizar a longevidade dos ímanes de neodímio de disco pequeno.
Os ímanes de neodímio de disco pequeno são normalmente utilizados em várias aplicações devido às suas fortes propriedades magnéticas e ao seu tamanho compacto. Aqui estão alguns pontos-chave sobre eles:
1. **Material**: Os ímanes de neodímio são fabricados a partir de uma liga de neodímio, ferro e boro (NdFeB). São conhecidos pelo seu forte campo magnético.
2. **Forma**: A forma de disco refere-se a um íman redondo e plano com uma face circular.
3. **Tamanho**: Existem em vários tamanhos, variando normalmente entre alguns milímetros e alguns centímetros de diâmetro, e são frequentemente bastante finos em relação ao seu diâmetro.
4. **Força**: Apesar do seu pequeno tamanho, os ímanes de neodímio podem ter campos magnéticos muito fortes, capazes de levantar objectos muitas vezes superiores ao seu próprio peso.
5. **Aplicações**: Estes ímanes são utilizados numa vasta gama de aplicações, incluindo:
- Segurar objectos no lugar (por exemplo, fechos de portas ou armários).
- Fechos magnéticos para jóias.
- Sensores magnéticos.
- Projectos de passatempos e artesanato.
- Dispositivos de terapia magnética.
- Motores e geradores.
- Agitadores magnéticos em laboratórios.
- Separação magnética em processos industriais.
6. **Manuseamento**: Devido à sua forte força magnética, os ímanes de neodímio de disco pequeno devem ser manuseados com cuidado para evitar ferimentos ou danos em aparelhos electrónicos próximos (como cartões de crédito, pacemakers) e para evitar lesões por beliscões.
7. **Disponibilidade**: Estão amplamente disponíveis para compra online e em lojas especializadas em ferragens, muitas vezes vendidas em grandes quantidades ou em graus específicos, consoante a força magnética necessária.
Ao comprar estes ímanes, tenha em conta o tamanho específico, a resistência (frequentemente indicada pelo grau, como N35, N52, etc.) e a aplicação pretendida para garantir que satisfazem eficazmente as suas necessidades.
