¿Como se hacen los imanes de neodimio (Nd2Fe14B)?

Bien en este post te explicaremos los pasos que las grandes fabricas ocupan para la fabricación de los imanes de neodimio y así sabrás como se hacen los imanes de neodimio.

Lo primero es preparar los materiales para la fabricación de los imanes de neodimio

El compuesto básico para la mayoría de los imanes de neodimio es (Nd2Fe14B). Esta es la version simplificada pero en la práctica, la reacción química utilizada puede ser más complicada. Una reacción comúnmente usada es la siguiente:

57 Fe + 8 B + 10 Fe2O3 + 7.5 Nd2O3 + 52.5 Ca -> Nd15Fe77B8 + 52.5 CaO

Tengamos en cuenta que el polvo formado por esta reacción es ligeramente diferente a la relación Nd2Fe14B. Los imanes a menudo se hacen ricos en Nd y B, donde los imanes terminados típicamente contienen bits no magnéticos de Nd y B en el grano, dentro de los cuales se encuentran granos de Nd2Fe14B altamente magnéticos.

Para obtener la propiedad de un imán que soporte una mayor temperatura, se añaden elementos adicionales. Cuando pequeñas cantidades de Hierro (Fe) son reemplazadas por Cobalto (Co), las propiedades mejoran a temperaturas elevadas, pero la coercitividad intrínseca disminuye. Si pequeñas porciones de Neodimio (Nd) son reemplazadas por Disprosio (Dy), la coercitividad intrínseca mejora, pero el producto de máxima energía (BHmax, una buena medida de la fuerza de un imán) disminuye. Es común utilizar tanto (Co) como (Dy) juntos.

Nd2Fe14B
Nd2Fe14B

Fusión de materiales que componen al imán de neodimio.

La reacción química descrita anteriormente se produce en un horno de inducción al vacío. Los productos se calientan creando corrientes de Foucault eléctricas a través de ellos, todo en un vacío para mantener los contaminantes fuera de la reacción.

Fresado

La molienda por chorro convierte el material resultante en un polvo con un tamaño de partícula muy pequeño. El tamaño medio de las partículas es del orden de 3 micrómetros.

De Glenn McKechnie - Photograph taken by Glenn McKechnie, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=294427
De Glenn McKechnie – Photograph taken by Glenn McKechnie, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=294427

Prensado

Pasos de prensado
El polvo se presiona para formar un sólido que tiene una dirección de magnetización preferida. En una técnica conocida como “die-upsetting”, el polvo es prensado con un troquel en un sólido a temperaturas elevadas de aproximadamente 725°C. El sólido se coloca en un segundo troquel, donde se comprime a una forma más ancha que es aproximadamente la mitad de su altura original. Esto alinea la dirección preferida de magnetización paralela a la dirección de prensado. Para algunas formas, existen métodos que incluyen un dispositivo que genera un campo magnético durante el prensado para alinear las partículas.

Prensado die-upsetting
Prensado die-upsetting

Sinterización

La sinterización es un proceso común en la pulvimetalurgia. El material se comprime a temperaturas elevadas (hasta 1080°C) por debajo del punto de fusión del material, hasta que sus partículas se adhieren entre sí.

 

Mecanizado

Los imanes sinterizados se cortan a la forma deseada mediante un proceso de esmerilado. Con menos frecuencia, las formas complejas se realizan con mecanizado por descarga eléctrica (EDM). Debido al alto coste del material, las pérdidas de material debidas al mecanizado se mantienen al mínimo. Aun no se han desarrollado medios eficaces para reciclar los residuos.

Revestimiento

Los imanes individuales están galvanizados con tres capas: níquel, cobre y níquel. Esto es necesario porque los imanes de neodimio sin recubrimiento son altamente propensos a la corrosión y perderán rápidamente sus propiedades magnéticas en presencia de humedad.

Magnetización

En este punto, los imanes tienen una dirección “preferida” de magnetización, pero no están magnetizados. Se colocan en un accesorio que expondrá al imán a un campo magnético muy fuerte durante un breve momento. Es básicamente una gran bobina de alambre que rodea al imán o imanes. El equipo de magnetización utiliza bancos de condensadores y una tensión realmente enorme para obtener una corriente tan fuerte durante un breve instante.

Inspección

La calidad de los imanes resultantes es inspeccionada para una variedad de propiedades. Un proyector de medición digital verifica las dimensiones. Un sistema de medición del espesor del recubrimiento que utiliza la tecnología de fluorescencia de rayos X verifica el espesor del recubrimiento. Las pruebas periódicas en las pruebas de pulverización de sal y de cocción a presión también verifican el rendimiento de los recubrimientos. Una histéresis mide la curva BH de los imanes, lo que confirma que están completamente magnetizados como se espera para el grado del imán.

Conclusión y resumen de como se hacen los imanes de neodimio.

  1. Los imanes de neodimio están formados por métodos pulvimetalúrgicos. Sus propiedades mecánicas se asemejan más a una cerámica que a un metal. No son fáciles de mecanizar, y no recomendamos que se intente mecanizarlos.
  2. Los imanes de neodimio son muy duros y quebradizos. A pesar de la apariencia metálica de su niquelado, no son tan fuertes como el acero. Si se someten a impactos bruscos, como el de permitir que se golpeen entre sí, pueden agrietarse o romperse fácilmente. El cuidado y el manejo adecuado son importantes.
  3. No recomendamos el montaje a presión de imanes de neodimio. Los imanes a menudo se pegan en un bolsillo que es un poco más grande que el imán, en lugar de encajar a presión.
  4. No recomendamos el uso de imanes roscados. Aunque técnicamente es posible cortar los hilos de rosca, no se mantienen bien con el par de apriete.

Vídeo de como se hacen los imanes

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