Estamos a traduzir a nossa loja para português!
Mas como temos muitos produtos e páginas, vai demorar algum tempo. Entretanto, o nosso catálogo de produtos estará em inglês. Obrigado pela sua paciência!
Ímanes de neodímio: Funcionalidades especiais, produção e utilizações
Os ímanes de neodímio são os ímanes permanentes mais fortes disponíveis e podem produzir campos magnéticos muito fortes nos espaços mais pequenos. Esta propriedade permite que sejam integrados numa variedade de dispositivos e aplicações, mesmo quando o espaço é limitado.
O que torna os ímanes de neodímio tão fortes, que aplicações estão disponíveis, como são fabricados e o que considerar ao utilizá-los é discutido neste artigo.
O que é o neodímio?
O neodímio é um elemento químico pertencente ao grupo de lantanoides. É um metal de terras raras e na sua forma natural encontra-se apenas em compostos químicos e na presença de outros lantanoides, especialmente nos minerais monácitos e bastneários. O neodímio é relativamente comum na crosta terrestre, mas a concentração do elemento é normalmente tão baixa que a mineração económica não é possível. Por conseguinte, é frequentemente obtida como subproduto ao extrair minérios mais concentrados. Com mais de 90% da produção anual mundial de neodímio, a China é de longe o fornecedor mais importante deste metal (2023).
O neodímio é um metal muito reativo e oxida no ar. Por si só, tem uma força magnética relativamente fraca, mas obtém uma capacidade magnetizante muito elevada quando combinada com ferro e boro.
O que é um íman de neodímio?
Os ímanes de neodímio são uma liga de boro de ferro de neodímio, também abreviada como NdFeB. Estes compostos são caracterizados pela sua força magnética forte e são atualmente o material disponível com a força magnética mais elevada. Por vezes, são adicionados elementos adicionais à liga para afetar as propriedades do íman subsequente. A força magnética dos respetivos ímanes de neodímio depende muito da sua qualidade e composição. A MISUMI normalmente diferencia entre ímanes de neodímio fortes, ímanes de neodímio e ímanes de neodímio resistentes ao calor. Para os vários ímanes e tipos de ímanes oferecidos na nossa loja, pode encontrar a respetiva densidade de fluxo de superfície magnética em Gauss (G) ou Tesla e a sua força de atração magnética em N numa forma de mesa claramente estruturada.
Produção de ímanes de neodímio
Os ímanes de neodímio são produzidos através da liga de neodímio, ferro e boro, enquanto controlam cuidadosamente a composição exata. A produção é, por exemplo, dividida nos seguintes passos:
| Passo | Descrição |
|---|---|
| Seleção de material | No primeiro passo, os materiais necessários boro, ferro e neodímio e possivelmente outros componentes de liga são fundidos separadamente e formados em barras redondas. |
| Ligação | Os metais para a liga são selecionados e liquefeitos num forno de fundição. O processo de fusão faz com que os átomos se misturem ao nível atómico. A mistura é realizada mexendo ou vertendo, por exemplo. Os átomos dos vários metais combinam-se para formar uma liga homogénea. Cada íman de neodímio tem uma composição diferente, por exemplo Nd2Fe14B. |
| Moldagem de tiras | Durante a fundição de tiras, os materiais são colocados numa grande máquina de fundição. Nesta máquina, a liga quente até 1450 °C é fundida num forno de indução a vácuo, orientada sob pressão para um tambor de arrefecimento e arrefecida muito rapidamente. O arrefecimento rápido cria pequenas plaquetas, que constituem a base para mais etapas de processamento. |
| Decrepação de hidrogênio (fragilidade) | O material é agora sujeito a um tratamento com hidrogénio. A perfusão de hidrogénio leva ao enfraquecimento e redução adicional da liga sob a influência da atmosfera de hidrogénio. Isto facilita o processamento do material durante o processo de fresagem. |
| Processo de fresagem | A mistura é então moída sob uma atmosfera protetora num pó muito fino e homogêneo e encaminhada para o dispositivo de prensagem. |
| Processo de moldagem | O processo de moldagem pressiona o pó para a forma inicial áspera (por exemplo, bloco, cilindro). É assegurado que o oxigénio não se mistura novamente._x000D_ Neste passo, é aplicado um campo magnético forte para o primeiro alinhamento das partículas na direção do campo magnético subsequentemente desejado._x000D_ Num processo de prensagem adicional, o material é ainda compactado e as formas finais são criadas a uma pressão de até 1000 bar. Uma prensa a óleo comprime ainda mais as formas até 1600 bar._x000D_ Os seguintes métodos de pressão existem:_x000D_ Axial: O material está localizado numa cavidade de ferramenta, onde é comprimido por punções penetrantes. O campo de alinhamento magnético é aplicado antes da compressão, paralelo à direção de compressão. Durante a pressão cruzada, o campo de alinhamento é perpendicular à direção de compressão._x000D_ Isostático: O campo de alinhamento é aplicado num recipiente flexível cheio de pó. O recipiente é então inserido na prensa isostática, onde a pressão é aplicada a partir do exterior, por exemplo, pela água. Como resultado, o material compacta-se uniformemente em todos os lados._x000D_ |
| Sinterização | Durante a sinterização, os cartões são agora colocados num forno e são sinterizados durante várias horas a temperaturas de 250 °C - 900 °C. Este processo pode demorar cerca de 20 horas para ímanes de grau N35 e até 36 horas para ímanes de grau N52._x000D_ Quase toda a força magnética é perdida durante a sinterização, mas o alinhamento é mantido._x000D_ O arrefecimento rápido após a sinterização evita a formação indesejada de fases e reduz o stress no material por temperamento. |
| Processo de moldagem | Após a sinterização, os espaços em branco são colocados na sua forma final. Por exemplo, os cilindros são aterrados até terem o diâmetro desejado. Os blocos são colocados na forma correta nas rodas abrasivas e a superfície é aterrada para um acabamento suave._x000D_ Os blocos são muito duros e são necessárias ferramentas especiais para a maquinação. As aparas e o pó também devem ser arrefecidos com fluido de refrigeração para evitar a ignição espontânea._x000D_ Os ímanes podem ser produzidos numa variedade de variantes:_x000D_ Íman de neodímio com orifício_x000D_ Íman de neodímio em borracha_x000D_ Ímanes retangulares, redondos e cilíndricos_x000D_ Ímanes de neodímio autoadesivos_x000D_ Ímanes de neodímio pequenos e grandes_x000D_ |
| Revestimento | Segue-se um revestimento que protege o íman contra oxidação futura. O revestimento pode, por exemplo, ser feito de níquel ou epóxi e dá ao íman a sua aparência típica. |
| Magnetização | O íman é finalmente magnetizado no último passo. Neste ponto, não restam propriedades magnéticas devido ao tratamento térmico. Para a magnetização, o íman de neodímio é exposto a um campo magnético extremamente forte e alinhado propositadamente. |
Após a magnetização, os ímanes estão prontos a utilizar:
Propriedades dos ímanes de neodímio
Os ímanes de neodímio têm várias propriedades benéficas:
- Alta força magnética: Os ímanes de neodímio são extremamente fortes.
- Tamanho compacto: Em comparação com outros ímanes, podem ser fabricados para serem muito leves e compactos devido à sua elevada força magnética.
- Miniaturização: O seu tamanho pequeno com a mesma força magnética influencia os dispositivos nos quais estão instalados. Como resultado, os dispositivos eletrónicos e outros dispositivos podem ser construídos muito mais pequenos.
- Conversão de energia eficiente: São, por exemplo, utilizados em turbinas eólicas onde aumentam a eficiência dos motores elétricos devido à sua maior força magnética e à capacidade de reduzir a massa inerte, contribuindo assim para a produção de energia limpa.
- Durabilidade: Os ímanes de neodímio retêm as suas propriedades magnéticas durante muito tempo.
No entanto, também são quebradiços, tornando-os suscetíveis à fragmentação. A sinterização torna-os muito difíceis de maquinar. Os ímanes de neodímio são sensíveis a choques e são suscetíveis a corrosão sem revestimento. Deve também ser prestada atenção a campos magnéticos estranhos quando os utilizar. Campos magnéticos estranhos, orientados de forma diferente podem resultar na perda parcial a total de propriedades magnéticas para ímanes de neodímio.
Instruções de utilização
Aplicam-se as seguintes precauções ao instalar ímanes:
- São muito frágeis, ou seja, não estão disponíveis mais opções de maquinação.
- O íman é sensível a choques e deve ser instalado com cuidado.
- A radiação magnética pode ter um efeito negativo nos seguintes itens: dispositivos elétricos, como telemóveis, PC, relógios e dispositivos médicos, como pacemakers.
- A temperaturas acima da temperatura máxima de funcionamento, a força magnética pode diminuir.
- Choques graves ou alterações nos ímanes podem reduzir a força magnética. Deve ser mantida uma distância de 0,1 ~ 0,3 mm do corpo da base para evitar o impacto direto dos ímanes.
Instruções de instalação dos ímanes de neodímio
- 1 – peça de trabalho
- 2 – encaixe
- 3 - íman de neodímio
Por conseguinte, deve planear-se cuidadosamente em que ambiente o íman de neodímio é utilizado e em que grupos de pessoas pode ser permitido trabalhar perto do íman de neodímio.
Os seguintes intervalos de temperatura são considerados como referência para os vários ímanes:
Intervalos de temperatura de diferentes composições de ímanes
- 1 – Versão de alta resistência – Íman de neodímio
- 2 – Íman de neodímio
- 3 – Íman de neodímio resistente ao calor
- 4 – Íman de cobalto-samário
- 5 – Íman de ferrite
- 6 – Íman AlNiCo (AlNiCo)
Manutenção do íman de neodímio
A manutenção e o cuidado dos ímanes de neodímio são importantes para maximizar a sua vida útil e para garantir que mantêm as suas propriedades magnéticas. As seguintes medidas prolongam a vida útil dos ímanes de neodímio:
- Proteção contra choques e stress mecânico: Devido à sua estrutura frágil, os ímanes de neodímio podem partir-se facilmente. Evite sujeitá-los a impactos difíceis ou deixá-los cair.
- Proteção contra corrosão: A corrosão pode causar a degradação do desempenho dos ímanes de neodímio. Isto pode ser evitado por um revestimento adequado. Também devem ser armazenados num local seco.
- Proteção contra temperaturas excessivas: Temperaturas elevadas podem causar perda de propriedades magnéticas. Por conseguinte, os limites de temperatura devem ser sempre observados. Devem ser armazenados num local fresco.
- Desmagnetização: Os ímanes de neodímio podem ser desmagnetizados na proximidade de outros campos magnéticos fortes. Por conseguinte, devem ser utilizados ou armazenados fora do intervalo de tais campos magnéticos.
Utilização de ímanes de neodímio
Os ímanes de neodímio são, por exemplo, utilizados em rotores de íman permanentes (por exemplo, motores passo a passo e servo) ou motores lineares para eixos de posicionamento, como em aplicações CNC. Alguns exemplos são explicados mais detalhadamente abaixo.
Ímanes de neodímio em motores lineares
Os ímanes de neodímio são, por exemplo, utilizados em rotores de motor linear. Produzem um campo magnético extremamente forte ali. Por outro lado, é gerado um campo magnético no estator através da corrente elétrica (bobinas). O rotor move-se agora ao longo da linha induzida pela interação entre os dois campos magnéticos. Dependendo do design do motor linear, os ímanes permanentes também podem ser colocados no estator e o rotor pode ser equipado com bobinas. Este princípio é geralmente utilizado em muitos motores ou mesmo geradores. Uma seleção de motores também pode ser encontrada na nossa loja MISUMI.
Ímanes de neodímio em acoplamentos e travões
Por exemplo, um campo magnético transfere torque sem contacto mecânico direto entre peças rotativas e estacionárias. Os travões e acoplamentos magnéticos consistem num rotor e num estator. Aqui também, o rotor está equipado com um íman de neodímio. A interação magnética entre os campos magnéticos do rotor e do estator leva a reações diferentes: num acoplamento , o rotor é ligado ao estator, num travão, o rotor pressiona contra o estator.
A MISUMI permite-lhe escolher entre uma vasta gama de ímanes de neodímio, bem como outros ímanes.
