Como é feito o Ímã de Neodímio?

Conheça abaixo o processo de fabricação dos Imãs de Neodímio.

1. Preparando o material para a reação

A composição básica para a maioria dos ímãs de neodímio é Nd2Fe14B. Na prática, a reação química real utilizada pode ser mais complexa. A reação é geralmente utilizada é:


57 Fe + B + 8 + 10 Fe2O3 7,5 Nd2O3 + 52,5 Ca -> Nd15Fe77B8 + 52,5 CaO

 

Note-se que o pó formado por esta reação é ligeiramente diferente do que a relação Nd2Fe14B.

Os ímãs são muitas vezes feitos tanto de neodímio (Nd) como Boro (Bo), ambos enriquecidos, onde ímãs acabados normalmente contêm pedaços não magnéticos de Nd e B nas particulas, dentro do qual são grãos Nd2Fe14B altamente magnético.

Para suportarem maiores temperaturas, alguns outros elementos são adicionados a composição. Quando uma pequena quantidade de ferro (Fe) é substituída por cobalto (Co), as propriedades magnéticas melhoram em elevadas temperaturas, porém as forças Coercitiva e Intrínseca, diminuem.

Se pequenas porções de Neodímio (Nd) é substituída por disprósio (Dy), as forças coercitiva e intrínseca aumentam, porém o produto de energia Máxima (BHmax, que mede a força magnética) diminui. É comum utilizar o Co e Dy juntos.


2. Fusão

A reação química descrita acima, ocorre em um forno de indução a vácuo. Os produtos são aquecidos através da criação de corrente elétrica de Foucault a qual percorre os produtos lá colocados, tudo isso em um ambiente a vácuo, para evitar a contaminação.



3. Moagem

Moagem por jato, transforma o material resultante em um fino pó com partículas muito pequenas, sendo que o tamanho médio das partículas é de 3 micrometros.



4. Prensagem

O pó é prensado para formar uma peça solida. Em uma técnica conhecida como “die-upsetting”, o pó é prensado à uma temperatura de aproximadamente 125ºC. A peça formada é então colocada numa segunda prensa, que possui uma largura de aproximadamente o dobro da altura original. Isso faz a com que a direção do campo magnético desejado fique paralelo a direção da prensagem. Para alguns formatos, é utilizado um dispositivo que gera o um campo magnético durante a prensagem para fazer o alinhamento das partículas.


5. Sinterização
Sinterização e um processo comum na indústria de metalurgia do pó, bastante utilizado em indústria cerâmica, por exemplo. O material é comprimido em elevadas temperaturas, que podem chegar até 1080ºC, mais que ficam abaixo do ponto de fusão do material, até que as partículas se unam umas às outras.


6. Usinagem
Os Imãs sinterizados são então cortados no formato desejado utilizando um processo de esmerilhamento. Por causa do alto custo destes materiais, a perca neste processo são mantidas ao mínimo. Até o momento, não existe nenhuma forma de reciclar este material perdido.


7. Galvanização
Para o acabamento, é utilizado um processo de galvanização com 3 camadas: Níquel, Cobre e Níquel. Este acabamento é necessário pois os ímãs sem a galvanização, estão sujeitos a um alto nível de corrosão, e podem perder suas características magnéticas mais rapidamente na presença de umidade.


8. Magnetização
Até o momento, os imãs tem apenas uma direção de magnetização desejada, porém não estão magnetizados. As peças são colocadas em um magnetizador que as submeterá a um forte campo magnético por um breve momento.

O magnetizador é basicamente uma grande bobina de fios, com vários capacitores e uma tensão elétrica muito alta, para poder gerar um campo magnético muito forte por alguns instantes.


9. Inspeção final
Na inspeção final dos imãs já prontos são checados diversos detalhes. Utilizando um projetor de medidas digital, é feita uma verificação nas medidas para confirmar, se estão dentro da tolerância desejada. Através de uma tecnologia chamada de fluorescência de raios-x, é feita a verificação da espessura do acabamento da galvanização. Testes periódicos com spray de sal e panela de pressão, também verificam a qualidade e resistência do acabamento galvanizado.

Um sistema de histerese magnética é utilizado para medir a curva histerese (BH) dos ímãs, que identificará se os ímãs estão totalmente magnetizados de acordo com a grade desejada, conforme esperado.


O que isso tudo significa?

  • Imãs de neodímio são fabricados utilizando métodos de metalurgia do pó. Suas propriedades mecânicas são mais semelhantes a cerâmica do que metal. Eles não são facilmente cortados e não é recomendado a tentativa de corta-los.

  • Os imãs de neodímio são muito duros e frágeis. Apesar da aparência metálica do acabamento de níquel, eles não são fortes como o aço. Se forem submetidos a fortes impactos, como deixar eles baterem um com os outros, podem facilmente trincar ou até quebrar.

  • Não é recomendado fixa-los através de prensagem, o ideal é coloca-los em um orifício um pouco maior que a medida dos imas e utilizar cola para a fixação.

  • Estes imãs não podem ser fabricados em formatos muito complexos como aço ou alumínio. O melhor nestes casos é desenvolver a peça complexa em outros matérias e alojar os imãs nestas peças.


Assista abaixo um video mostrando o processo de fabricação (inglês).


Fonte: kjmagnetics.com