Imant de neodimi

De Viquipèdia
Salta a: navegació, cerca
Imant de neodimi amb xapa de níquel component d'un hard drive.
Cubs d'imants de neodimi niquelats

Un imant de neodimi (també conegut com a NdFeB, NIB o, en anglès:Neo magnet), és actualment el tipus d'imant més usat[1] entre els que pertanyen als imants d'elements de les terres rares. És un imant permanent fabricat d'un aliatge de neodimi, ferro i bor per tal de formar Nd2Fe14B que té una estructura cristal·lina tetraèdrica.[2] Va ser desenvolupat l'any 1982 per les companyies General Motors i Sumitomo Special Metals, els imants de neodimi són el tipus més potent d'imant que es pot trobar en el comerç.[2][3] Han substituït altres tipus d'imants en moltes aplicacions en productes moderns que requereixin imants permanents forts, com són els motors d'eines sense cable elèctric, discs durs dels ordinadors i les fixacions magnètiques.


Producció[modifica]

Hi ha dos sistemes principals de fabricació d'imants de neodimi:

  • Metal·lúrgia en pols clàssica o sinterització
  • Solidificació ràpida

Els imants de neodimi sinteritzats es preparen fonent els materials de partides en un for, col·locat en un motlle i refredat per a formar lingots. Aquests lingots es polvoritzen i es molturen per a formar petites partícules les quals experimenten un procés de sinterització en fase líquida en la qual la pols s'alinea magnèticament en blocs densos. Aquests blocs es tracten amb calor, es tallen i es magnetitzen.

l'any 2012 es van produir, oficialment, 50.000 tones d'imants de neodimi a la Xina.[4] La Xina produeix més del 95% dels elements de terres rares del món i produeix vora el 76% dels imants de terres rares del món.[5]

Els imants de neodimi que es fabriquen pel procés de solidificació ràpida es preparen aplicant el procediment de melt spinning a una fina banda de l'aliatge NdFeB. Aquesta banda es polvoritza mesclades amb un polímer i per compressió o injecció es posa en imants enllaçats (en anglès:bonded magnets). Els imants enllaçats ofereixen menor intensitat de flux que els imants sinteritzats, però se'ls pot donar formes intricades que són molt útils en alguns casos,[6] i no pateixen pèrdues de corrent eddy significativa.

Propietats magnètiques[modifica]

Algunes importants propietats utilitzades per a comparar imants permanents són: la romanència (Br), la coercitivitat (Hci), el producte energia (BHmax), la densitat de l'energia magnètica i la temperatura de Curie (TC). Els imants de neodimi tenen alta romanència, encara més alta coercitivitat i producte energia, però sovint una temperatura de Curie més baixa que altres tipus d'imants. Es fa un aliatge de neodimi amb el terbi i el disprosi per tal de conservar les seves propietats magnètiques a altes temperatures.[7] La taula de sota compara el rendiment magnètic dels imants de neodimi respecte altres tipus d'imants permanents.

Imant Br (T) Hci (kA/m) BHmax (kJ/m3) TC (°C)
Nd2Fe14B (sinteritzat) 1.0–1.4 750–2000 200–440 310–400
Nd2Fe14B (enllaçat) 0.6–0.7 600–1200 60–100 310–400
SmCo5 (sinteritzat) 0.8–1.1 600–2000 120–200 720
Sm(Co, Fe, Cu, Zr)7 (sinteritzat) 0.9–1.15 450–1300 150–240 800
Alnico (sinteritzat) 0.6–1.4 275 10–88 700–860
Sr-ferrita (sinteritzat) 0.2–0.4 100–300 10–40 450


Comparació de propietats físiques del neodimi sinteritzat i imants de Sm-Co[8]
Propietat Neodimi Sm-Co
Romanència (T) 1–1.3 0.82–1.16
Coercitivitat (MA/m) 0.875–1.99 0.493–1.59
Permeabilitat relativa 1.05 1.05
Coeficient de temperatura de romanència (%/K) −0.12 −0.03
Coeficient de temperatura de coercitivitat (%/K) −0.55..–0.65 −0.15..–0.30
Temperatura de Curie (°C) 320 800
Densitat (g/cm3) 7.3–7.5 8.2–8.4
CTE,en direcció magnetitzant (1/K) 5.2×10−6 5.2×10−6
CTE, en direcció magnetitzant normal (1/K) −0.8×10−6 11×10−6
Tensió flexiva (N/mm2) 250 150
Tensió de compressió (N/mm2) 1100 800
Tensió tensora (N/mm2) 75 35
Duresa de Vickers (HV) 550–650 500–550
Resistivitat elèctrica (Ω·cm) (110–170)×10−6 86×10−6

Problemes de corrosió[modifica]

El Nd2Fe14B sinteritzat tendeix a ser vulnerable a la corrosió. Per això en molts productes comercials s'afegeix una capa protectora, per exemple de níquel.[9]

Perills[modifica]

La gran força exercida per imants de terres rares té alguns perills, per exemple poden arribar a trencar els ossos humans.[10]

Si aquests imants arriben a trencar-se les partícules poden fer mal. Si s'ingereixen els imants causen problemes gàstrics o fins i tot la mort.[11] El fort camp magnètic que creen aquests imants poden desmagnetitzar la banda magnètica de les targetes de crèdit i espatllar altres aparells electrònics.

Referències[modifica]

  1. «What is a Strong Magnet?». The Magnetic Matters Blog. Adams Magnetic Products, 05-10-2012. [Consulta: 12 octubre 2012].
  2. 2,0 2,1 Fraden, Jacob. Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications, 4th Ed.. USA: Springer, 2010, p. 73. ISBN 1441964657. 
  3. «What are neodymium magnets?». wiseGEEK website. Conjecture Corp., 2011. [Consulta: 12 octubre 2012].
  4. «The Permanent Magnet Market - 2015» (PDF). Magnetics 2013 Conference. Magnetics 2013 Conference, February, 7-8, 2013. [Consulta: 28 novembre 2013].
  5. Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; no s'ha proporcionat text per les refs amb l'etiqueta doeRem
  6. «An Introduction to Neodymium Magnets». NdFeB-Info website. e-Magnets UK. [Consulta: 28 novembre 2013].
  7. As hybrid cars gobble rare metals, shortage looms, Reuters, August 31, 2009.
  8. Juha Pyrhönen, Tapani Jokinen, Valéria Hrabovcová. Design of Rotating Electrical Machines. John Wiley and Sons, 2009, p. 232. ISBN 0-470-69516-1. 
  9. Drak, M.; Dobrzanski, L.A. «Corrosion of Nd-Fe-B permanent magnets». Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 20, 1–2, 2007.
  10. Swain, Frank. «How to remove a finger with two super magnets». The Sciencepunk Blog. Seed Media Group LLC, 06-03-2009. [Consulta: 28 juny 2009].
  11. «CPSC Safety Alert: Ingested Magnets Can Cause Serious Intestinal Injuries». U.S. Consumer Product Safety Commission. [Consulta: 13 desembre 2012].

Bibliografia[modifica]

Enllaços externs[modifica]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Imant de neodimi Modifica l'enllaç a Wikidata