Imanes de Álnico - Guía completa

Si busca un recurso detallado con toda la información sobre los imanes de álnico, lea esta guía.

Lo encontrará todo: desde la composición de los imanes, su proceso de fabricación, usos, criterios de clasificación, fuerza magnética, pruebas de calidad y mucho más.

Siga leyendo.

¿Qué es el imán de álnico?

Los imanes de álnico se fabrican a partir de una aleación especial de hierro: el álnico. Además, son los primeros imanes permanentes.

El alnico se distingue por 3 elementos principales en su composición:

• Aluminio
• Níquel
• Cobalto

Historia de los imanes de álnico

Los alnico son los imanes permanentes más antiguos que se han inventado. Su historia se remonta a la década de 1930, cuando se fabricó una aleación con aluminio, níquel y cobalto.

Por aquel entonces, eran los mejores imanes permanentes. Hoy, tenemos imanes de tierras raras. Desde la década de 1970, han sustituido al alnico en algunas aplicaciones.

De nuevo, la invención de imanes de ferrita también redujo la demanda de imanes fabricados con la aleación AL-NI-CO.

Además, es importante señalar que el uso de imanes se remonta a hace más de 2500 años. Inicialmente, lodestones magnéticos eran una opción perfecta para la mayoría de las aplicaciones.

Más recursos:

• Historia del magnetismo - Fuente: University College de Londres
• Alnico - Fuente: Wikipedia

Ventajas de los imanes de álnico

• Gran fuerza magnética (aunque los imanes de tierras raras ofrecen la alternativa perfecta)
• Son fáciles de magnetizar
• Ofrecen una resistencia superior a la corrosión
• Estos imanes pueden soportar temperaturas extremadamente altas, de hasta 555 °C.
• Durante el proceso de fabricación, el coste del utillaje es bajo

Por otra parte, incluso si elige imanes permanentes de alnico, cabe señalar que son:

• Susceptible de desmagnetización debido a baja coercitividad
• De naturaleza quebradiza, por lo que no se recomienda trabajar en frío durante el proceso de fabricación.
• Menos potentes que los metales de tierras raras
• Precios fluctuantes del cobalto y el níquel, los precios tienden a fluctuar

Proceso de fabricación de imanes de álnico

Hay dos opciones:

• Técnica de colado
• Técnica de sinterización

Incluso al contemplar qué método utilizar durante la producción de imanes de álnico, es importante tener en cuenta lo siguiente:

Selección de materias primas

La principal composición de la aleación de alnico es:

• Aluminio
• Níquel
• Cobalto

Los tres constituyen los elementos principales de estos imanes. Sin embargo, en algunas circunstancias, puede añadir otros elementos como:

• Hierro
• Titanio
• Cobre

Idealmente, estos elementos ayudarán a mejorar la fuerza magnética en los imanes permanentes de alnico.

Fundición frente a sinterización: ¿cuál es la mejor opción?

Cuando se trata de imanes de fundición, se puede:

• Conseguir una gama de propiedades magnéticas
• Hacer imanes más grandes
• Disponer de imanes con formas, diseños y configuraciones complejas

Si está pensando en una producción a gran escala, el sinterizado es una alternativa perfecta. Además, el sinterizado funciona bien con imanes pequeños.

Fundición de imanes de álnico

Si quieres fabricar estos imanes mediante la técnica de fundición, sigue este sencillo proceso:

Preparar el material para fabricar imanes

La composición del material del imán puede variar en función de los objetivos específicos de rendimiento que desee alcanzar. Determina el grado del imán de álnico.

Un grado normal de alnico puede consistir en:

Por ejemplo, si desea fabricar un imán Alnico 6, la composición del material será la siguiente (los porcentajes son en peso):

• Aluminio - 8%
• Níquel - 16%
• Cobalto - 24%
• Cobre - 3%
• Titanio - 1%
• La cantidad restante será de hierro

Una vez que tenga todo el material listo, lo mezclará y calentará en un horno de inducción. La temperatura de calentamiento es de unos 1750 °C.

En esta fase, debe analizar la composición del material para asegurarse de que son proporciones perfectas. Máquinas como la espectrometría de rayos X ayudan a determinar la composición del material en los imanes de grado alnico.

Imán de fundición

En primer lugar, prepare un molde de concha.

Normalmente, la arena verde es la que mejor funciona para hacer el molde. En la mayoría de los casos, el diseño del molde debe ser ligeramente mayor que el tamaño requerido del imán.

Recuerde que, al fundir imanes, las características de la arena determinarán el acabado final de la superficie.

El patrón de diseño del molde permite:

• Posibles contracciones y mecanizados para permitir un tamaño y diseño precisos. Recuerde que hay aplicaciones que requieren tolerancias estrictas.
• Los canales y cavidades permiten que el material fluya fácilmente hacia el molde

Verterá material magnético fundido en el molde.

A medida que vierta el contenido en el molde, hará que la cáscara del molde se derrita o se desintegre. Por último, dejará que el contenido del molde se enfríe antes de expulsarlo.

Recuerde que puede utilizar un mismo molde para fundir más de un imán permanente de álnico. En tales situaciones, el diseño del molde debe tener una compuerta. Estas compuertas permitirán que el material fundido fluya a moldes individuales para cada imán.

Finalmente, tendrá material parecido a la estructura del molde.

Proceso de incubación

Aquí eliminará el exceso de material de la pieza fundida. Es decir, eliminará cualquier compuerta de rodadura junto con otro exceso de material en la superficie.

Normalmente, las picadoras funcionan bien en este proceso. Sin embargo, cabe señalar que el proceso es delicado. Recuerde que estos imanes son frágiles.

Proceso de tratamiento térmico

El tratamiento térmico es un proceso crítico en la fundición de imanes. Introduce las características magnéticas deseadas.

Además, el proceso ayuda a que el alnico adquiera unas excelentes características de rendimiento a temperatura.

Entre los aspectos fundamentales que hay que tener en cuenta durante el proceso de tratamiento térmico figuran:

• La temperatura de tratamiento térmico es de unos 1250°C
• El proceso tiene lugar en magnetizadores
• Enfriar el imán en un campo magnético intenso
• Para estabilizar el campo magnético, los imanes de álnico permanecerán varios días en un horno de templado.

Operaciones de acabado

Utilice una amoladora para dar al imán el tamaño y la forma adecuados. Puede conseguir tolerancias muy ajustadas en función de los requisitos específicos.

Nota: Recuerde que, a veces, las operaciones de acabado pueden no ser necesarias. Esto se debe a que algunos clientes pueden encargarse ellos mismos de esta etapa.

Por supuesto, después de esto, es necesario probar la calidad, aplicar el recubrimiento (cuando sea posible), y magnetizar. Hablaremos de ello más adelante.

En primer lugar, veamos cómo funciona el proceso de sinterización.

Sinterización de imanes de álnico

El proceso consta de las siguientes etapas:

Preparación de materiales

Comience por moler el material hasta obtener un polvo muy fino. Con el polvo listo, mezcle todos los materiales en la proporción adecuada.

Polvo de compresión

En primer lugar, hay que empezar por hacer un molde. La forma del molde se asemejará a la forma o el diseño del imán.

En segundo lugar, con el polvo y la matriz listos, vierta el material y, a continuación, comprímalo a una presión intensa. Como resultado, obtendrá un material empaquetado parecido a los imanes finales que desea producir.

Normalmente, el prensado puede ser perpendicular o paralelo.

Proceso de sinterización

El proceso de sinterización ayudan a alinear el eje magnético.

Después de prensar el material en polvo en la matriz, colóquelo en un horno. La condición específica del horno para este proceso debe ser:

• La temperatura debe ser de unos 1200°C en un horno de blindaje térmico
• La atmósfera dentro del entorno debe tener hidrógeno

El proceso no funde necesariamente el material. Ayuda a fusionar las partículas de polvo formando un material sólido.

Refrigeración Alnico

El enfriamiento es un proceso importante para determinar el tipo de imán de álnico. Normalmente, el proceso de enfriamiento tiene lugar en presencia o ausencia de un campo magnético.

• La presencia de un campo magnético produce imanes anisótropos
• En ausencia de campo magnético se obtienen imanes isótropos

Al igual que en el proceso de fundición, en este punto dispondrá de material sólido listo para las siguientes etapas. Tanto si opta por la fundición como por la sinterización, los otros procesos comparten muchas similitudes en cada etapa.

Prueba de imanes de álnico

Las pruebas son un proceso importante a la hora de fabricar imanes de álnico. Ayuda a determinar la calidad antes de los procesos posteriores.

Algunas de las técnicas de prueba de imanes más comunes son:

Pintura o revestimiento Imán

A veces, puede que desee pintar o recubrir los imanes. En la mayoría de los casos, se imanes con diferentes pinturas para identificar los polos.

En el caso del alnico, el revestimiento o la pintura pueden no ser necesarios. Ofrecen mayor resistencia a la corrosión.

Sin embargo, una determinada afección puede requerir tratamientos especiales. Puede incluir entornos con:

• Ácidos inorgánicos
• Solución alcalina
• Agua salada

Cómo magnetizar imanes de álnico

Magnetización activa las características magnéticas. De hecho, antes de la magnetización, son babosas.

Para la magnetización, puede elegir:

• Método estático - una técnica adecuada para campos magnéticos pequeños
• Método de impulsos - una elección perfecta para imanes de álnico con campos potentes

Utilizarás un magnetizador.

Más recursos:

Material Alnico - Fuente: Science Direct

Datos sobre los imanes permanentes de álnico - Fuente: Directorio IQS

Proceso de fabricación de imanes - Fuente: BE Magnet

Cómo se fabrica el imán - Fuente: Hecho Cómo

Imanes de alnico frente a imanes de neodimio

El neodimio es un popular imán permanente fabricado con material de tierras raras. Desde su invención, han sustituido a los imanes permanentes de alnico en muchas aplicaciones.

Pero, ¿cuándo debe decidir si elegir imanes de alnico o de neodimio?

Más recursos:

Imán de neodimio - Fuente: Bemagnet

Neodimio - Fuente: Wikipedia

Imanes de álnico frente a imanes cerámicos

A veces, resulta difícil decidir si debe elegir imanes de álnico o de cerámica. Veamos algunos hechos críticos:

Más recursos:

Imanes de neodimio y ferrita - Fuente: Bemagnet

Imanes cerámicos - Fuente: Directorio IQS

Tipos de imanes de álnico

En esta sección nos centraremos en los principales criterios de clasificación:

Imanes de álnico isótropos frente a anisótropos

Clasificación de los imanes permanentes de álnico según su forma

Insertar imágenes combina todos los imanes:

Clasificación por grados

La variación de la composición química produce diferentes grados de imanes de álnico. Sin embargo, otras variables que juegan un papel integral en este criterio de clasificación incluyen;

• Inducción residual
• Fuerza coercitiva
• Temperatura de funcionamiento
• Energía máxima

Algunos de los grados más comunes son:

Seguridad de los imanes: manipulación de imanes de álnico

Siempre que manipule imanes permanentes fabricados con alnico, debe ser consciente de los peligros o posibles implicaciones negativas. Recuerde que el uso seguro de los imanes es una práctica común en todas partes.

He aquí algunas cuestiones de seguridad que debes tener en cuenta:

• Tenga cuidado con el astillado de los imanes: el fuerte campo magnético puede hacer que los imanes “vuelen” causando lesiones. Por lo tanto, es aconsejable llevar equipo de protección al manipular imanes de álnico.
• Tragar imanes puede provocar asfixia y obstrucción del aparato digestivo. Esto es peligroso, sobre todo para los niños.
• Mantenga siempre los objetos magnéticamente sensibles alejados de los imanes de álnico. Pueden afectar al funcionamiento normal de algunos artículos
• Tenga en cuenta el equipo de seguridad necesario al cortar imanes. Ayudará a evitar daños o roturas innecesarias de los imanes.

En resumen, debe prestar atención a todas las normas de seguridad e instrucciones de su fabricante de imanes de álnico.

Cómo afecta la temperatura a los imanes permanentes de álnico

Su rendimiento a temperaturas extremas es mejor que el de los imanes cerámicos o los imanes de tierras raras.

Por ejemplo:

• A temperaturas extremas de unos 550 °C, pueden permanecer estables y en buenas condiciones de funcionamiento.
• Incluso a bajas temperaturas -70 °C a -100 °C, estos imanes no pierden su magnetismo.

Aunque el aumento de la temperatura puede provocar una pérdida de magnetismo, en el caso del alnico no es tan significativa. La pérdida de magnetismo dependerá del tamaño y la forma del imán.

Pero incluso con la excelente resistencia a las altas temperaturas, el campo magnético externo puede provocar la desmagnetización.

Por regla general, ésta es la temperatura máxima de funcionamiento de los imanes de álnico.

Nota: Las temperaturas pueden variar ligeramente en función del grado del imán.

Usos de los imanes de álnico

Incluso con la invención de las tierras raras, estos imanes siguen desempeñando un papel fundamental en la fabricación:

• Sensores
• Altavoces
• Pastillas de guitarra
• Relés
• Imanes elevadores
• Objetos domésticos
• Imanes electropermanentes
• Altavoces
• Tubos de ondas viajeras
• Micrófonos
• Motores

Entre las principales industrias que se han beneficiado de los imanes fabricados con alnico figuran la aeroespacial, la electrónica, la militar y otras aplicaciones de ingeniería.

Conclusión

Como puede ver, los imanes permanentes de álnico tienen las mejores propiedades térmicas. Además, tienen una amplia gama de propiedades y procesos de fabricación que determinan los precios de los imanes de alnico.

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