O que são ímãs NdFeB
De acordo com os processos de produção,Ímãs de neodímiopode ser dividido emNeodímio SinterizadoeNeodímio Ligado. O neodímio colado possui magnetismo em todas as direções e é resistente à corrosão; O neodímio sinterizado é propenso à corrosão e requerrevestimentoem sua superfície, geralmente incluindo zincagem, niquelagem, zincagem ecologicamente correta, niquelagem ecologicamente correta, niquelagem de cobre e níquel, niquelagem de cobre e níquel ecologicamente correta, etc.
Classificação de ímãs de neodímio
Dependendo do método de fabricação empregado, os materiais do ímã de neodímio podem ser divididos emNeodímio SinterizadoeNeodímio Ligado. O neodímio colado possui magnetismo em todas as direções e é resistente à corrosão; O neodímio sinterizado é propenso à corrosão e requerrevestimentoem sua superfície, geralmente incluindo zincagem, niquelagem, zincagem ecologicamente correta, niquelagem ecologicamente correta, niquelagem de cobre e níquel, niquelagem de cobre e níquel ecologicamente correta, etc.aplicaçõesem produtos contemporâneos que necessitam de ímãs permanentes poderosos, como motores elétricos em ferramentas sem fio, unidades de disco rígido e fixadores magnéticos, eles substituíram outros tipos de ímãs.
O tipo mais comum de ímã de terras raras é umÍmã de Neodímio, comumente chamado deNdFeB, NIB ou ímã Neo. Neodímio, Ferro e Boro foram combinados para criar a estrutura cristalina tetragonal Nd2Fe14B do ímã permanente. Os ímãs de neodímio são o tipo de ímã permanente mais forte atualmente no mercado. Eles foram desenvolvidos separadamente em 1984 pela General Motors e pela Sumitomo Special Metals.
Ímã de Neodímioé um material relativamente duro e quebradiço com baixa densidade, mas altas propriedades mecânicas, e seu custo de produção é menor do que outros materiais de ímã permanente de terras raras. Atualmente, com base na comparação horizontal da participação de mercado com materiais magnéticos permanentes de terras raras de terceira geração, os ímãs de neodímio têm a maior participação de mercado e produção anual, apenas inferior aos mais baratosÍmãs de ferrite.
Ímãs NdFeB sinterizadostêm as mais altas qualidades magnéticas e são usados em vários setores, incluindo travas de portas, motores, geradores e componentes industriais pesados.
Ímãs comprimidos coladossão mais fortes que os ímãs moldados por injeção.
Ímã plástico de injeção NdFeBé um material compósito de nova geração composto por pó magnético permanente e plástico, com extraordinárias qualidades magnéticas e plásticas, bem como alta precisão e resistência ao estresse.
Ímãs de neodímio sinterizado
Ímã de neodímio sinterizadoé um ímã forte contemporâneo, que não só possui excelentes características, como alta remanência, alta coercividade, produto de alta energia magnética e relação preço de alto desempenho, mas também é fácil de processar em vários formatos e tamanhos, especialmente adequado para alta potência e campos de campo magnético elevado, bem como vários produtos de substituição miniaturizados e leves.
Os ímãs de neodímio sinterizados são usados principalmente em automóveis (acionamento elétrico, direção assistida elétrica, sensores, etc.), geração de energia eólica, indústria da informação (unidades de disco rígido, unidades de disco óptico), eletrônicos de consumo (telefones celulares, câmeras digitais), uso doméstico eletrodomésticos (ar condicionado de frequência variável, geladeiras e máquinas de lavar), motores lineares de elevadores, máquinas de ressonância magnética nuclear, etc. Na fabricação inteligente, direção inteligente, representada por robôsAplicativosem áreas como serviços inteligentes estão aumentando.
Ímãs de neodímio colados
O ímã de neodímio ligado é um tipo de material magnético permanente composto feito pela combinação de pó magnético de boro de ferro neodímio nanocristalino rapidamente temperado com alto polímero (como resina epóxi termoendurecível, plásticos de engenharia termoplásticos, etc.) como um aglutinante, dividido emÍmãs comprimidos de neodímio coladoeÍmãs de injeção de neodímio colados. Possui precisão dimensional extremamente alta, boa uniformidade magnética e consistência, e pode ser transformado em formas complexas que são difíceis de obter em ímãs de neodímio sinterizados e é fácil de integrar com outros componentes metálicos ou plásticos para formação. Os ímãs de neodímio colados também possuem vários métodos de magnetização, baixa perda de corrente parasita e forte resistência à corrosão.
Os ímãs de neodímio colados são usados principalmente em indústrias de tecnologia da informação, como discos rígidos de computador e motores de eixo de unidade de disco óptico, motores de impressora/copiadora e rolos magnéticos, bem como componentes de acionamento e controle para eletrodomésticos e eletrônicos de consumo com economia de energia de frequência variável. A sua aplicação em motores e sensores micro e especiais de veículos de novas energias está gradualmente a tornar-se um mercado emergente.
Explicação da Força
O neodímio é um metal antiferromagnético que apresenta características magnéticas quando puro, mas apenas em temperaturas abaixo de 19 K (254,2 °C; 425,5 °F). Compostos de neodímio com metais de transição ferromagnéticos como o ferro, com temperaturas Curie muito acima da temperatura ambiente, são usados para criar ímãs de neodímio.
A força dos ímãs de neodímio é uma combinação de várias coisas. O mais significativo é a anisotropia magnetocristalina uniaxial extremamente alta da estrutura cristalina tetragonal Nd2Fe14B (HA 7 T - intensidade do campo magnético H em unidades de A/m contra o momento magnético em Am2). Isto indica que um cristal da substância magnetiza preferencialmente ao longo de um determinado eixo do cristal, mas é extremamente difícil magnetizar em outras direções. A liga do ímã de neodímio, como outros ímãs, é feita de grãos microcristalinos que durante a fabricação são alinhados em um campo magnético forte, de modo que todos os seus eixos magnéticos apontem na mesma direção. O composto tem uma coercividade extremamente alta, ou resistência à desmagnetização, devido à resistência da rede cristalina em mudar a direção do magnetismo.
Por conter quatro elétrons desemparelhados em sua estrutura eletrônica, em comparação com (em média) três no ferro, o átomo de neodímio é capaz de ter um momento dipolar magnético significativo. Os elétrons desemparelhados em um ímã que estão alinhados de modo que seus spins fiquem voltados na mesma direção produzem o campo magnético. Isto resulta em uma forte magnetização de saturação para a combinação Nd2Fe14B (Js 1,6 T ou 16 kG) e uma magnetização residual típica de 1,3 teslas. Como resultado, esta fase magnética tem capacidade de armazenar quantidades significativas de energia magnética (BHmax 512 kJ/m3 ou 64 MGOe), pois a maior densidade de energia é proporcional a Js2.
Este valor de energia magnética é cerca de 18 vezes em volume e 12 vezes em massa maior do que o "normal"ímãs de ferrite. Cobalto Samário (SmCo), o primeiro ímã de terras raras disponível comercialmente, possui um nível mais baixo dessa característica de energia magnética do que as ligas NdFeB. As características magnéticas dos ímãs de neodímio são realmente influenciadas pela microestrutura, processo de fabricação e composição da liga.
Átomos de ferro e uma combinação de neodímio-boro são encontrados em camadas alternadas dentro da estrutura cristalina Nd2Fe14B. Os átomos de boro diamagnéticos promovem a coesão através de fortes ligações covalentes, mas não contribuem diretamente para o magnetismo. Os ímãs de neodímio são mais baratos que os ímãs de samário-cobalto devido à concentração comparativamente baixa de terras raras (12% em volume, 26,7% em massa), bem como à disponibilidade relativa de neodímio e ferro em comparação com samário e cobalto.
Propriedades
Notas:
O produto energético máximo dos ímãs de neodímio – que corresponde à produção de fluxo magnético por unidade de volume – é usado para classificá-los. Ímãs mais fortes são indicados por valores mais altos. Existe uma categorização mundialmente aceita para ímãs NdFeB sinterizados. Seu valor varia de 28 a 52. O neodímio, ou ímãs NdFeB sinterizados, é indicado pelo N inicial antes dos valores. Os valores são seguidos por letras que denotam coercividade intrínseca e temperaturas máximas de operação, que estão correlacionadas positivamente com a temperatura Curie e variam do padrão (até 80 °C ou 176 °F) a TH (230 °C ou 446 °F) .
Classes de ímãs NdFeB sinterizados:
N30-N56, N30M-N52M, N30H-N52H, N30SH-N52SH, N28UH-N45UH, N28EH-N42EH, N30AH-N38AH
Entre as características importantes utilizadas para contrastar ímãs permanentes estão:
Remanência(Irmão),que quantifica a força do campo magnético.
Coercividade(Hci),resistência à desmagnetização do material.
Produto energético máximo(BHmáx),o maior valor da densidade de fluxo magnético (B) vezes
força do campo magnético, que mede a densidade da energia magnética (H).
Temperatura Curie (TC), o ponto em que uma substância deixa de ser magnética.
Os ímãs de neodímio superam outros tipos de ímãs em termos de remanência, coercividade e produto energético, mas frequentemente apresentam temperaturas Curie mais baixas. Térbio e disprósio são duas ligas especiais de ímã de neodímio que foram criadas com temperaturas Curie mais altas e maior tolerância a temperaturas. O desempenho magnético dos ímãs de neodímio é contrastado com o de outros tipos de ímãs permanentes na tabela abaixo.
| Ímã | irmão(T) | Hcj(kA/m) | BHmáxkJ/m3 | TC | |
| (℃) | (℉) | ||||
| Nd2Fe14B, sinterizado | 1,0-1,4 | 750-2000 | 200-440 | 310-400 | 590-752 |
| Nd2Fe14B, ligado | 0,6-0,7 | 600-1200 | 60-100 | 310-400 | 590-752 |
| SmCo5, sinterizado | 0,8-1,1 | 600-2000 | 120-200 | 720 | 1328 |
| Sm(Co, Fe, Cu, Zr)7 sinterizado | 0,9-1,15 | 450-1300 | 150-240 | 800 | 1472 |
| AlNiCi, sinterizado | 0,6-1,4 | 275 | 10-88 | 700-860 | 1292-1580 |
| Sr-Ferrita, sinterizada | 0,2-0,78 | 100-300 | 10-40 | 450 | 842 |
Problemas de corrosão
Os limites de grão de um ímã sinterizado são particularmente suscetíveis à corrosão em Nd2Fe14B sinterizado. Este tipo de corrosão pode resultar em danos significativos, como a fragmentação de uma camada superficial ou a fragmentação de um ímã em um pó de minúsculas partículas magnéticas.
Muitos bens comerciais abordam este risco incluindo uma cobertura protetora para impedir a exposição ao meio ambiente. Os revestimentos mais comuns são níquel, níquel-cobre-níquel e zinco, enquanto outros metais também podem ser usados, assim como polímeros e lacas protetoras.revestimentos.
Efeitos da temperatura
O neodímio tem coeficiente negativo, o que significa que quando a temperatura aumenta, tanto a coercividade quanto a densidade máxima de energia magnética (BHmax) caem. À temperatura ambiente, os ímãs de neodímio-ferro-boro apresentam alta coercividade; no entanto, quando a temperatura aumenta acima de 100 °C (212 °F), a coercividade cai rapidamente até atingir a temperatura Curie, que é de cerca de 320 °C ou 608 °F. Esta diminuição na coercividade restringe a eficácia do ímã em aplicações de alta temperatura, como turbinas eólicas, motores híbridos, etc. Para evitar que o desempenho caia devido a flutuações de temperatura, são adicionados térbio (Tb) ou disprósio (Dy), aumentando o custo do ímã.
Aplicativos
Porque sua maior resistência permite o uso de ímãs menores e mais leves para um determinadoaplicativo, os ímãs de neodímio suplantaram os ímãs de alnico e ferrite em muitas das inúmeras aplicações da tecnologia contemporânea onde são necessários ímãs permanentes fortes. Aqui estão vários exemplos:
Atuadores principais para discos rígidos de computador
Interruptores mecânicos de disparo de cigarro eletrônico
Fechaduras para portas
Fones de ouvido e alto-falantes
alto-falantes para celulares e atuadores de foco automático
Servomotores& Motores síncronos
Motores para elevação e compressores
Motores de fuso e passo
Motores de acionamento de carros híbridos e elétricos
Geradores elétricos para turbinas eólicas (com excitação por ímã permanente)
Desacopladores de caixa de mídia de varejo
Potentes ímãs de neodímio são utilizados em indústrias de processo para capturar corpos estranhos e proteger produtos e processos.
A maior resistência dos ímãs de neodímio inspirou novos usos, como fechos magnéticos para joias, conjuntos de construção magnéticos infantis (e outros tipos de neodímio).brinquedos magnéticos), e como parte do mecanismo de fechamento dos atuais equipamentos de pára-quedas esportivos. Eles são o principal metal nos outrora populares ímãs de brinquedos de mesa, conhecidos como "Buckyballs" e "Buckycubes". No entanto, algumas lojas nos Estados Unidos optaram por não vendê-los devido a questões de segurança infantil, e eles foram proibidos no Canadá pelo mesmo motivo.
Com o surgimento de scanners abertos de ressonância magnética (MRI) usados para visualizar o corpo em departamentos de radiologia como uma alternativa aos ímãs supercondutores, a força e a homogeneidade do campo magnético dos ímãs de neodímio também abriram novas possibilidades na indústria médica.
Os ímãs de neodímio são usados para tratar a doença do refluxo gastroesofágico como um sistema anti-refluxo implantado cirurgicamente, que é uma faixa de ímãs implantados cirurgicamente ao redor do esfíncter esofágico inferior (DRGE). Eles também foram implantados nos dedos para permitir uma sensação sensorial de campos magnéticos, embora esta seja uma operação experimental com a qual apenas biohackers e moedores estão familiarizados.
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