Ímanes permanentes - um guia definitivo

Se procura informações sobre ímanes permanentes, encontra-as aqui.

Quer pretenda saber mais sobre as propriedades, o material, o processo de fabrico ou os critérios de classificação - este guia explora tudo sobre ímanes permanentes.

O que é um íman permanente?

Os ímanes permanentes são objectos que, para além de exibirem capacidades magnéticas, mantêm persistentemente essas capacidades mesmo na ausência de campos magnéticos externos. Isto é facilitado pela disposição dos domínios magnéticos no interior do íman.

Como funcionam os ímanes permanentes

Analisamos os principais princípios utilizados pelos ímanes permanentes e a forma como mantêm as suas propriedades magnéticas.

Estrutura atómica e spin do eletrão

No coração de um íman permanente encontram-se átomos e estruturas subatómicas constituídas por protões, neutrões e electrões. Os protões e os neutrões são mantidos no núcleo do átomo e são orbitados por electrões, que têm um momento angular. Este momento leva frequentemente à rotação, o que gera um momento magnético. E como os ímanes permanentes são feitos de materiais únicos como o cobalto e o ferro, o alinhamento de numerosos momentos leva a momentos magnéticos abrangentes.

Formação de domínios

Após a obtenção de momentos magnéticos líquidos nos átomos do íman, formam-se regiões microscópicas. Estas regiões são designadas por domínios magnéticos e são essencialmente um conjunto de toneladas de átomos com momentos magnéticos. Nos ímanes permanentes, estes momentos estão alinhados numa direção harmoniosa.

Geração de um campo magnético

Com os domínios magnéticos no lugar e os momentos magnéticos alinhados, é criado um campo magnético. O campo cobre a área em redor do íman permanente e a sua força é determinada pelo material magnético e pelo nível de alinhamento dos domínios.

Interação com outros objectos

Em geral, os ímanes interagem com outros objectos de duas formas: atração ou repulsão. Com o campo magnético funcional, aproximar um objeto ferromagnético resulta numa atração instantânea. No entanto, a aproximação de objectos diamagnéticos dentro do campo magnético resultará em repulsão imediata.

O que é um íman electro-permanente?

Frequentemente abreviado como EPM, um íman electro-permanente é um objeto magnético distinto que depende de um sistema de controlo elétrico para ligar e desligar o seu estado magnético. O íman apresenta inúmeras propriedades que são sinónimos de electroímanes, bem como de ímanes permanentes. Para uma compreensão mais clara, eis uma espreitadela aos seus princípios de funcionamento:

Magnetização inicial

No centro de um íman electro-permanente está um íman permanente com capacidades magnéticas robustas. E, tal como um íman permanente típico, este íman contém domínios magnéticos especialmente alinhados, que facilitam o funcionamento ininterrupto.

Ativação

Os ímanes electro-permanentes diferenciam-se dos ímanes permanentes pela sua capacidade distinta de ativar ou desativar a funcionalidade. Isto é normalmente conseguido através de um impulso elétrico que desliga ou liga o funcionamento do íman. A ativação ocorre quando os domínios magnéticos alinhados são temporariamente perturbados.

Desativação

Este processo é também designado por neutralização e envolve a regulação do impulso elétrico no fio que envolve o íman permanente. Os ímanes permanentes, no entanto, apresentam um comportamento de histerese, o que significa que podem continuar a demonstrar capacidades magnéticas apesar da ausência de energia eléctrica.

Vantagens dos ímanes permanentes

Os ímanes permanentes são tremendamente explorados e venerados em várias indústrias graças às suas capacidades únicas. Aqui estão algumas das suas mais surpreendentes recompensas.

Permanência

Tal como o seu nome sugere, os ímanes permanentes são capazes de o servir continuamente de forma diligente. Isto porque não necessitam de energia eléctrica para preservar as suas propriedades magnéticas. Por exemplo, se o seu frigorífico estiver equipado com um íman permanente, pode ter a certeza de que todos os seus bens essenciais serão conservados de forma adequada e eficaz.

Eficiência energética

Uma caraterística fundamental dos ímanes permanentes é a sua independência ou ausência de dependência de uma fonte de alimentação eléctrica externa. Quase não necessitam de eletricidade para exibir ou manter a sua magnetização. Isto traduz-se em contas de eletricidade mais baixas, bem como em numerosas recompensas para o ecossistema.

Compacto

Para operar em aplicações que requerem propriedades magnéticas mais fortes, não é necessariamente necessário um íman permanente relativamente grande. Isto deve-se ao facto de os ímanes permanentes serem capazes de gerar campos magnéticos robustos, independentemente do tamanho. Esta propriedade torna-os essenciais para aplicações com espaços limitados. Por exemplo, são largamente utilizados em aparelhos médicos e equipamento eletrónico devido à sua compacidade.

Custo-eficácia

Independentemente da operação, o custo é frequentemente uma grande preocupação para muitos. No entanto, com um íman permanente, não é necessário preocupar-se demasiado com as implicações gerais dos custos. Isto deve-se ao facto de estes ímanes serem especialmente concebidos para garantir a eficiência operacional, o que se traduz frequentemente numa eficiência de custos global a longo prazo.

Elevada potência magnética

Os ímanes permanentes são predominantemente concebidos para demonstrar capacidades magnéticas robustas. Quer se trate de atração ou repulsão, pode confiar num íman permanente para fazer o trabalho com competência. Isto é particularmente importante para aplicações que consideram fortes propriedades magnéticas como um componente absoluto. Por exemplo, geradores e motores.

Sustentabilidade

Numa tentativa de evitar os efeitos adversos das alterações climáticas, o mundo está continuamente a adotar tecnologias sustentáveis. Os ímanes permanentes contribuem consideravelmente para a sustentabilidade e a sua aplicação para facilitar a sustentabilidade vai desde os veículos eléctricos aos motores eléctricos. Ajudam a minimizar as emissões de carbono, reduzindo a dependência dos combustíveis fósseis.

Interferência electromagnética zero

Os electroímanes são frequentemente susceptíveis a interferências electromagnéticas (EMI), ao contrário dos ímanes permanentes. Isto torna os ímanes permanentes ideais para utilização em equipamento sensível, como equipamento médico.

Versatilidade

Devido à sua interferência electromagnética nula, potência magnética robusta, compacidade e sustentabilidade, entre outras vantagens, os ímanes permanentes são úteis em múltiplas áreas. A sua gama de aplicações abrange desde turbinas eólicas a dispositivos médicos. Além disso, são receptivos à personalização, o que torna a sua gama de aplicações praticamente ilimitada.

Desvantagens dos ímanes permanentes

Os ímanes permanentes tiveram, sem dúvida, uma profunda implicação numa multiplicidade de dispositivos e aplicações. No entanto, apesar de todas as suas grandes vantagens, eles têm apresentado algumas limitações. Felizmente, estas limitações não são pesadas e são largamente ultrapassadas pelas suas vantagens.

Força de afrouxamento ao longo do tempo

Já estabelecemos que os ímanes permanentes são bem vistos e caracterizados pela sua durabilidade. No entanto, isto não significa que mantenham as suas propriedades magnéticas óptimas para sempre. Após uma utilização contínua, os ímanes permanentes podem sofrer uma condição frequentemente designada por deterioração magnética.

Este fenómeno é normalmente provocado por tensões mecânicas e temperaturas extremamente elevadas. Isto pode ser exemplificado pelos ímanes permanentes que se encontram nos altifalantes. Devido à exposição constante ao calor, os ímanes podem perder a sua força magnética, o que leva ao enfraquecimento da qualidade de som do altifalante.

Tolerância de temperatura limitada

As temperaturas elevadas tendem frequentemente a interferir com os campos magnéticos, o que pode ter um grande impacto na potência de um íman permanente. Além disso, alguns dos materiais utilizados no fabrico de ímanes permanentes enfraquecem quando expostos a temperaturas quentes, o que resulta numa redução da eficácia.

Por exemplo, um motor elétrico utilizado num ambiente industrial pode demonstrar uma menor eficiência devido ao desgaste dos ímanes permanentes inerentes causado pelo calor excessivo.

Fragilidade

Quando expostos a uma pressão física grande ou moderada, a maioria dos ímanes permanentes tende a partir-se ou a lascar-se. Isto deve-se principalmente ao facto de serem frequentemente fabricados com materiais frágeis como o neodímio.

Esta desvantagem limita a sua utilização em dispositivos ou ambientes com vibrações substanciais, tais como maquinaria pesada. Além disso, o equipamento com ímanes permanentes deve ser manuseado com cuidado para evitar quebras que podem resultar em reparações dispendiosas.

Dificuldades de eliminação

Apesar de ser extremamente durável, quando um íman permanente se parte ou atinge o seu ciclo de vida ideal, a eliminação pode revelar-se uma dor de cabeça. Isto deve-se ao facto de os ímanes conterem materiais nocivos que, se forem eliminados de forma incorrecta, podem causar danos a um ecossistema e aos seus habitantes.

Além disso, devido à natureza única dos materiais utilizados para fabricar os ímanes, a sua reciclagem também pode constituir um problema grave. No entanto, é possível adotar práticas de eliminação seguras e recomendadas para minimizar a ameaça de poluição ambiental.

Electroímanes e ímanes permanentes

Um eletroíman é um objeto especializado constituído por material magnético com um fio sobreposto responsável pelo transporte de um impulso elétrico para magnetizar o objeto.

Ao contrário dos ímanes permanentes, que podem ser funcionais mesmo na ausência de eletricidade, os electroímanes têm o seu magnetismo limitado. Abaixo, dissecamos estes dois tipos distintos de ímanes com o objetivo de melhorar a sua compreensão.

Geração de campo magnético

Os electroímanes criam geralmente um campo eletromagnético através da passagem de corrente contínua sobre um núcleo magnético. Este campo magnético pode ser ativado e desativado facilmente ligando ou desligando o impulso elétrico.

Os ímanes permanentes, pelo contrário, funcionam utilizando um campo magnético natural que lhes é proporcionado pelo alinhamento das suas esferas magnéticas. Este campo magnético não pode ser ligado e desligado à vontade.

Controlo da força magnética

É possível regular facilmente a potência do campo elétrico de um eletroíman aumentando ou diminuindo a quantidade de corrente no fio circundante. Diminuir o impulso elétrico na bobina resultaria num campo magnético menos robusto, enquanto que amplificar a corrente resultaria num campo mais robusto.

Quanto aos ímanes permanentes, a sua força é em grande parte constante e só pode ser determinada pelo material de construção. São bastante difíceis de modificar após a produção, o que torna os seus campos de aplicação, de certa forma, limitados.

Permanência

Os electroímanes dependem principalmente de impulsos eléctricos para gerar campos magnéticos. Estes campos podem ser desligados, o que torna os electroímanes perfeitos para aplicações impermanentes. No entanto, não são adequados para aplicações permanentes ou aplicações que necessitem de eficiência energética.

Os ímanes permanentes, por outro lado, são auto-suficientes. Raramente necessitam de um suporte externo para criar um campo magnético. Como tal, são extremamente duradouros e podem ser utilizados em ambientes que necessitem de campos magnéticos constantes e robustos.

Consumo de energia

Como o nome indica, os electroímanes dependem da energia. Isto significa que necessitam de uma forma de energia eléctrica para funcionar, o que pode aumentar as contas de eletricidade.

Em contrapartida, os ímanes permanentes criam e mantêm um campo magnético por si só. Eles quase não consomem energia, o que os torna perfeitos para aplicações que consomem muita energia e que desejam economizar.

Aplicações

Devido às suas caraterísticas únicas, os electroímanes são mais bem utilizados em determinadas aplicações. Por exemplo, em travões electromagnéticos, solenóides, motores eléctricos e máquinas de ressonância magnética.

Os ímanes permanentes, pelo contrário, são amplamente explorados em altifalantes, geradores, frigoríficos, motores e discos rígidos.

Diferenças entre ímanes permanentes e temporários

Os ímanes permanentes e temporários são os dois tipos de ímanes dominantes atualmente em uso. No entanto, estas duas variedades apresentam uma série de distinções que vão desde a vida útil à composição e às aplicações principais.

Eis uma perspetiva das principais diferenças entre ímanes temporários e ímanes permanentes.

Ímanes permanentes	Ímanes temporários
Nos ímanes permanentes, as propriedades magnéticas são internas. Ou seja, os domínios magnéticos individuais alinham-se de forma única para gerar campos magnéticos duradouros.	Nos ímanes temporários, é impossível criar um campo magnético de forma autossuficiente. É necessário utilizar um campo magnético externo para despertar as propriedades magnéticas do íman temporário.
A magnetização de um íman permanente só pode ser realizada no ponto de fabrico. Isto é feito utilizando ímanes permanentes mais fortes ou campos magnéticos externos mais potentes.	Os ímanes temporários podem ser magnetizados em qualquer lugar e a qualquer momento, desde que exista um campo magnético externo. A extração do campo magnético externo resulta em desmagnetização.
Quando um íman permanente é magnetizado, é improvável que perca as suas propriedades magnéticas.	Os ímanes temporários podem ganhar, perder e recuperar magnetismo em função da exposição a campos magnéticos externos.
Os átomos de um íman permanente estão dispostos numa direção uniforme.	Os átomos de um íman temporário só se alinham quando existe um poderoso campo magnético no seu interior.
Os ímanes permanentes são estáveis e duradouros. Como tal, são utilizados em aplicações que valorizam a longevidade, como a eletrónica e os altifalantes de áudio.	Os ímanes temporários são feitos à medida para aplicações que necessitam de campos magnéticos momentâneos, como os electroímanes.

 

Tipos de ímanes permanentes

Devido à abundância de cenários de utilização e de dispositivos que dependem de ímanes permanentes, os fabricantes diversificaram as suas linhas de produção.

Atualmente, o mercado dos ímanes está inundado com dezenas de ímanes permanentes distintos, diferenciados pelo material de fabrico, força magnética e forma. Segue-se uma breve explicação dos vários tipos de ímanes permanentes que o mercado atual tem para oferecer.

Ímanes permanentes de neodímio

Neodímio são caracterizados e reconhecidos pela sua robustez em termos de força magnética. Como tal, estabeleceram-se como alguns dos principais ímanes permanentes do mundo, resultando em rácios de aplicação comercial e industrial extremamente elevados. A sua composição inclui ferro e boro, para além do neodímio. São perfeitos para aplicações industriais que exigem propriedades magnéticas excecionalmente fortes.

Ímanes permanentes SmCo

Quando expandido, Ímanes SmCo significa samário-cobalto e é um material normalmente utilizado para fabricar ímanes permanentes. A utilização destes materiais no fabrico de ímanes permanentes resulta em ímanes excepcionais capazes de suportar temperaturas elevadas. Os ímanes são também tolerantes à corrosão, pelo que são largamente utilizados em aplicações aeroespaciais. Dividem-se ainda em SmCo5 e SmCo17.

Ímanes permanentes de ferrite

Ímanes de ferrite diferenciam-se de outros tipos de ímanes pela sua composição: óxido de ferro. São também designados por ímanes de cerâmica e alguns dos seus principais pontos fortes incluem uma potência extrema e uma excelente durabilidade.

Por este motivo, são amplamente utilizados em altifalantes. São igualmente económicos e a sua durabilidade traduz-se numa qualidade de áudio consistentemente boa. Os ímanes de ferrite existem em duas variações, nomeadamente;

Ímanes de ferrite de estrôncio

São designados por ímanes permanentes de ferrite de estrôncio porque o carbonato de estrôncio é o principal ingrediente utilizado no seu fabrico. No entanto, incluem óxido de ferro, o que os torna relativamente amigos do bolso. Embora a sua potência magnética seja inferior à de outros ímanes permanentes, são resistentes à desmagnetização.

Ímanes de ferrite de bário

Em vez de utilizarem carbonato de estrôncio, estes ímanes permanentes incorporam carbonato de bário para além do óxido de ferro. Como tal, tendem a superar os ímanes de ferrite de estrôncio no que diz respeito à força magnética, bem como à fiabilidade. Por este motivo, são muito procurados em aplicações que são marcadas por temperaturas elevadas, como dispositivos de micro-ondas e motores eléctricos.

Ímanes permanentes de alnico

O alnico é um material proeminente para o fabrico de ímanes de alnico e o nome é essencialmente uma abreviatura de alumínio, níquel e cobalto. Estas substâncias são frequentemente acompanhadas por outros elementos, como o ferro. Os ímanes permanentes de Alnico estão disponíveis em formas variadas e nascem graças a procedimentos de sinterização ou fundição. Caracterizam-se por uma elevada estabilidade térmica, o que faz com que sejam amplamente utilizados em aplicações de alta temperatura.

Ímanes flexíveis

Os ímanes flexíveis apreciam mais as formas únicas e podem ser facilmente torcidos e virados. São fabricados combinando o material típico de construção de ímanes, como o neodímio, com aglutinantes de polímeros. O resultado final é uma substância flexível que pode ser utilizada para criar ímanes de sinalização e tiras magnéticas flexíveis.

Ímanes permanentes com base na forma

Para além de serem classificados de acordo com os respectivos materiais de construção, os ímanes permanentes também são classificados com base nas suas formas correspondentes. Abaixo, damos uma vista de olhos a algumas das variações de forma mais conhecidas dos ímanes permanentes.

Ímanes em barra

Os ímanes em barra são, sem dúvida, a forma de íman permanente mais comum e identificável. Têm uma forma retangular, o que lhes confere um aspeto semelhante ao de uma barra, daí o nome ímanes em barra. Em cada extremidade da barra encontra-se um pólo oposto (Norte e Sul), o que lhes permite criar fortes campos magnéticos.

Ímanes cilíndricos

Os ímanes permanentes cilíndricos apresentam uma secção transversal cilíndrica e são carateristicamente compactos. Este facto é adequado para aplicações como sensores e motores, que exigem fortes propriedades magnéticas, bem como tamanhos reduzidos.

Ímanes de anel

Os ímanes de anel assemelham-se a uma forma circular com um orifício no centro, tal como um anel típico. Por este motivo, também são comparados a donuts e geram um campo magnético através do orifício no centro. Os ímanes em anel são frequentemente utilizados em altifalantes de áudio.

Ímanes de forma irregular

Para além dos ímanes permanentes de forma clássica, existem também ímanes de forma irregular. Estes ímanes são fabricados em formas personalizadas, o que os torna ideais para a utilização exacta que deles necessita. São entidades comuns na eletrónica e em dispositivos especializados.

Caraterísticas dos ímanes permanentes

Os ímanes permanentes desempenham papéis vitais na nossa vida diária e, na maioria das vezes, nem sequer reconhecemos a sua presença. Eles são capazes de desempenhar as funções que lhes são atribuídas graças aos atributos físicos únicos discutidos abaixo.

Campo magnético

Um campo magnético refere-se à área sob a influência magnética de um íman específico. Dentro deste campo, as forças magnéticas entram em ação, resultando em atração ou repulsão. Os ímanes permanentes iniciam os spins dos electrões de forma independente, levando à formação de um campo magnético. Embora a força do campo magnético formulado possa variar, pode ser medida e a unidade de medida padrão é o Tesla.

Domínios magnéticos

Um domínio magnético é uma área no objeto magnético responsável pela sincronização dos momentos magnéticos. Isto alinha estes momentos numa direção harmoniosa e um único material magnético pode ter mais do que um domínio magnético.

Material ferromagnético

Os ímanes permanentes são predominantemente construídos com material ferromagnético e este é o fenómeno que está por detrás da sua funcionalidade. Exemplos notáveis de materiais ferromagnéticos incluem o ferro e o cobalto. Nestes materiais, o spin dos electrões é iniciado naturalmente, resultando no alinhamento espontâneo dos momentos magnéticos.

Anisotropia

Os ímanes permanentes apresentam anisotropia em vez de isotropia. Este é um atributo que torna o íman dependente da direção e esta propriedade ajuda os fabricantes a adaptarem o comportamento do íman à aplicação pretendida.

Curva B-H (laço de histerese)

O Curva B-H é, idealmente, um ponteiro que indica as alterações subsequentes na densidade do fluxo magnético quando há uma alteração na força magnética. Também pode ser referido como o laço de histerese.

A densidade do fluxo magnético é representada pelo (B), enquanto o (H) representa a força magnética. Um aumento da força faz com que o campo magnético fique mais forte, mas demora algum tempo a ficar tão forte quanto possível. E uma diminuição da força faz com que o campo magnético enfraqueça, mas não enfraquece imediatamente. Este desfasamento é o que se designa por ciclo de histerese.

Temperatura de Curie

A temperatura curie é um limiar de temperatura que, quando ultrapassado, faz com que o íman permanente perca o seu magnetismo permanente. Isto é possível porque as temperaturas elevadas são capazes de perturbar o alinhamento dos momentos magnéticos e uma consequência comum deste facto é a perda de propriedades magnéticas.

No entanto, é essencial notar que a temperatura de curie de um íman permanente é determinada pelo material de fabrico.

Coercividade

Coercividade é um atributo normalmente associado aos ímanes permanentes. Esta propriedade é uma indicação da capacidade do íman para manter o seu magnetismo ou da sua relutância em aceitar a perda de propriedades magnéticas.

Os ímanes permanentes são também conhecidos por exibirem propriedades de remanência. Esta propriedade mostra o seu potencial para manter um campo magnético robusto mesmo após a remoção de um campo magnético periférico.

Determinação da força dos ímanes permanentes

Para garantir que o seu íman permanente cumpre a sua missão, é importante medir a sua força para verificar se está à altura da tarefa. A força de um íman pode ser determinada através de um número de técnicas verificadas e extremamente precisas. Aqui está uma descrição dos três parâmetros mais utilizados para medir a força do íman.

Medidor de Gauss

Um medidor de Gauss é utilizado principalmente em cenários em que o objetivo é estabelecer a força de um campo magnético num ponto específico vizinho da superfície do íman.

Esta medição é também designada por medição da densidade do fluxo e o aparelho utilizado baseia-se num sensor Hall para detetar a potência do campo magnético. Para utilizar um medidor de Gauss, basta colocá-lo mais perto do íman e a força magnética será apresentada em unidades Gauss ou Tesla.

Magnetómetro

Ao contrário de um medidor de Gauss, o magnetómetro procura calcular a força global de um íman permanente. Mede os momentos magnéticos abrangentes do íman, calculando a intensidade do campo magnético e avaliando as dimensões físicas do íman.

Para utilizar um magnetómetro, é necessário primeiro suspender o íman para quantificar a força experimentada no campo magnético. Esta técnica fornece uma visão mais abrangente da força do íman.

Testador de tração

Um aparelho de teste de tração é utilizado principalmente para medir a capacidade de um íman para atrair ou repelir itens magnéticos, bem como a sua força adesiva. Para utilizar um aparelho de teste de tração, basta colocar um pólo do seu íman permanente no aparelho de teste e o pólo oposto noutro íman ou objeto magnético.

 

O aparelho de teste de tração inicia o desprendimento entre o íman e o outro objeto. Os resultados fornecidos destacam a força do íman em termos da sua capacidade de agarrar ou puxar outros objectos.

Factores que podem afetar a força de um íman permanente

A força de um íman permanente determina a sua adequação a aplicações específicas. No entanto, durante a utilização, podem registar-se flutuações da força do íman devido a uma série de factores, como explicado abaixo.

De facto, há uma série de factores que determinam a duração de um íman.

Material magnético

O material utilizado para fabricar um íman é, sem dúvida, a caraterística mais reveladora da força de um íman.

Os ímanes permanentes são fabricados com materiais robustos, como o neodímio, o que lhes confere uma maior potência magnética.

Muitas vezes, são compostos por numerosos elementos, que se combinam para gerar alinhamentos atómicos distintos, o que resulta em forças magnéticas mais elevadas.

Temperatura

As variações de temperatura podem ter implicações adversas num íman permanente. As temperaturas quentes podem, em especial, fazer com que um íman permanente perca o seu magnetismo ao perturbar os alinhamentos do domínio magnético.

Todos os ímanes têm uma temperatura de curie magnética e a ultrapassagem deste ponto resulta numa força magnética reduzida.

Impurezas e defeitos

A acumulação de sujidade e de outras substâncias estranhas no íman também pode afetar a força magnética. Do mesmo modo, os defeitos e as rupturas podem impedir a disposição dos domínios magnéticos, resultando em forças magnéticas mais fracas.

Campos magnéticos externos

É fundamental considerar cuidadosamente o ambiente circundante, porque os campos magnéticos externos podem ter um grande impacto no desempenho do íman.

Vimos que campos magnéticos externos potentes podem conferir propriedades magnéticas aos objectos, mas a presença de um campo oposto pode levar à desmagnetização.

Domínios magnéticos

Como mencionado anteriormente, as capacidades magnéticas dos ímanes permanentes são determinadas principalmente pelo alinhamento dos domínios magnéticos.

Um alinhamento mais organizado resultante de campos externos fortes traduz-se em ímanes mais robustos, ao passo que as perturbações nestes arranjos podem causar perda de força magnética.

Melhores materiais para ímanes permanentes

Os ímanes permanentes têm uma coisa em comum: são extremamente duráveis. No entanto, apresentam várias diferenças, sendo a principal delas a sua composição.

A sua composição influencia grandemente o seu desempenho, razão pela qual vamos discutir abaixo os 5 melhores materiais conhecidos para o fabrico de ímanes permanentes.

- Ferrite (Cerâmica)

Ferrite ou cerâmica é um dos materiais mais comuns para o fabrico de ímanes permanentes exemplares. A ferrite utilizada no fabrico de ímanes é constituída por óxido de ferro misturado com bário ou estrôncio para criar um composto magnético resistente à corrosão.

Apesar de a cerâmica apresentar uma força magnética comparativamente inferior, garante estabilidade a altas temperaturas. É relativamente barato e os ímanes de cerâmica são úteis em aplicações como componentes para automóveis e micro-ondas.

- Neodímio

Este é um material de terras raras conhecida por fabricar alguns dos melhores ímanes permanentes. No centro dos ímanes de neodímio encontra-se uma liga de ferro, boro e neodímio.

Ímanes feitos de neodímio apresentam as capacidades magnéticas mais fortes, mas a sua utilização está limitada a temperaturas inferiores a 300°F. São também vulneráveis à corrosão, mas a sua força inigualável torna-os adequados para utilização em equipamento médico e altifalantes.

- Alnico

Os ímanes permanentes feitos de Alnico demonstram uma temperatura curie elevada (até 1000 °F) e uma resistência moderada no que diz respeito às propriedades magnéticas.

Alnico é essencialmente uma mistura de elementos distintos, entre os quais se destacam o alumínio, o níquel e o cobalto. Devido às caraterísticas únicas do Alnico, os ímanes fabricados com este material são amplamente utilizados em aplicações de alta temperatura.

- Cobalto samário

A combinação de samário e cobalto, bem como de outros elementos, cria um material magnético com elevada resistência à corrosão.

O material é carateristicamente frágil, mas pode suportar temperaturas não superiores a 500°F. As suas principais utilizações incluem sistemas de defesa e outras aplicações de alta temperatura.

- Material flexível

Os materiais flexíveis gerados pela mistura de pó magnético com aglutinantes flexíveis, como o vinil, são também materiais populares para o fabrico de ímanes.

No entanto, os ímanes resultantes apresentam propriedades magnéticas ligeiramente inferiores. O objetivo do fabrico de ímanes flexíveis é abrir oportunidades de personalização. Estes ímanes são utilizados popularmente em sinalização promocional e frigoríficos, entre outras utilizações.

Como fazer ímanes permanentes

O processo de fabrico de ímanes permanentes, especialmente a nível industrial, pode ser exigente, mas com a tecnologia e a competência certas, são garantidos excelentes resultados.

Idealmente, o processo pode demorar até 6 semanas, o que sublinha a complexidade dos processos envolvidos. Segue-se uma análise exaustiva das fases e dos processos realizados para criar ímanes permanentes.

 

Seleção e preparação das matérias-primas

Para iniciar o fabrico de ímanes Durante a viagem, os materiais necessários são reunidos e preparados para garantir que cumprem as normas de produção. As matérias-primas primárias para os ímanes permanentes são principalmente materiais magnéticos de terras raras, como o cobalto e o neodímio.

Podem ser adquiridos através da exploração mineira antes de serem transportados para uma instalação de fabrico. Nas instalações, são processados para garantir que cumprem as normas de pureza e composição.

Mistura de pós

As matérias-primas transformadas apresentam-se frequentemente sob a forma de pó. Em seguida, são misturadas rigorosamente, com especial atenção para a composição e as porções. Durante o processo de mistura, são referidas proporções pré-determinadas, o que é fundamental, uma vez que qualquer erro de cálculo pode conduzir a ímanes permanentes de baixa qualidade.

Compactação (Prensagem)

O pó perfeitamente misturado é depois compactado com compactadores mecânicos de alto nível. As prensas hidráulicas constituem frequentemente uma alternativa adequada.

Durante este processo, as propriedades magnéticas são incorporadas no material compactado. Isto é conseguido através da transmissão de corrente eléctrica através do molde prensado. Durante a compactação, a mistura em pó também é pressionada intensamente para assumir uma forma e tamanho desejáveis.

Sinterização

A substância compactada retirada da fase anterior é posteriormente submetida ao processo de sinterização. Este processo confere à substância propriedades magnéticas e envolve a sujeição da substância a temperaturas elevadas (superiores a 1200°C). Durante este processo, é produzido um material denso e sólido, uma vez que a mistura de pós é fundida. A sinterização deve ser efectuada numa atmosfera controlada.

Magnetização

Embora o produto resultante do processo de sinterização tenha sido dotado de propriedades magnéticas, o estado de magnetização é consideravelmente baixo.

Por conseguinte, o material é exposto a poderosos campos magnéticos, que alinham os seus domínios magnéticos numa direção uniforme. Isto resulta numa substância com uma força e capacidades magnéticas profundas.

Corte e modelação

Aqui, o material magnetizado é cortado e concebido em formas que reflectem a sua forma final. Os ímanes permanentes podem assumir várias formas, dependendo da utilização a que se destinam.

Algumas das formas de ímanes permanentes mais proeminentes atualmente são as formas de barra, anel, cilíndrica e tira. Para maior precisão, são empregues métodos de corte de nível superior. Estes incluem o corte a laser e a serragem de diamante.

Tratamento de superfície

Por fim, os ímanes são submetidos a várias práticas de pós-tratamento, como a limpeza e o revestimento. Estas práticas são concebidas para aumentar a longevidade do íman, evitar quebras e melhorar a sua resistência à corrosão.

Normalmente, o níquel-epóxi é utilizado para revestir ímanes permanentes, mas também podem ser utilizados outros materiais. O tratamento da superfície é essencial, uma vez que também confere aos ímanes um acabamento suave.

Controlo de qualidade

O controlo de qualidade é um processo que é realizado ao longo de todo o processo de fabrico. Envolve o teste das matérias-primas, a medição das propriedades magnéticas instaladas e a inspeção das dimensões, entre outros.

Trata-se de um passo fundamental que garante que todos os ímanes fabricados têm o padrão necessário e cumprem as especificações estipuladas.

Inspeção e embalagem

Para além do controlo de qualidade, é realizada uma etapa de inspeção final para garantir que todos os ímanes são perfeitos. Esta é a fase de dupla verificação e elimina a probabilidade de ímanes com qualidade inferior, defeitos e especificações incorrectas. Após a inspeção e aprovação, os ímanes permanentes são embalados cuidadosamente, prontos para serem armazenados ou expedidos.

Aplicações dos ímanes permanentes

Em muitas tecnologias e dispositivos actuais, os ímanes permanentes são a base.

Desde a sua criação, os ímanes entraram nas nossas casas através dos frigoríficos e outros aparelhos, e nas nossas indústrias através dos motores eléctricos. A seguir, concentramos a nossa atenção na multiplicidade de aplicações que beneficiam atualmente dos ímanes permanentes.

• Motores eléctricos: Os motores eléctricos encontram-se em vários equipamentos, incluindo motores de automóveis, e todos eles possuem ímanes permanentes, que geram movimento de rotação.
• Geradores: Os geradores têm essencialmente por missão extrair eletricidade da energia mecânica, o que é frequentemente conseguido com a ajuda de ímanes permanentes.
• Máquinas de ressonância magnética: Os aparelhos de ressonância magnética (MRI) utilizam ímanes de alta qualidade com zero interferências electromagnéticas para gerar imagens das estruturas internas do corpo.
• Altifalantes: Nos equipamentos de áudio, os ímanes permanentes garantem a qualidade do som, produzindo o campo magnético necessário para gerar som.
• Separação magnética: Os ímanes permanentes são também ferramentas vitais na gestão de resíduos, uma vez que ajudam a separar os materiais ferrosos dos materiais não ferrosos.
• Rolamentos magnéticos: As chumaceiras magnéticas são indispensáveis nas máquinas rotativas que procuram evitar o atrito. Para criar estes rolamentos, os ímanes permanentes são fundamentais.
• Fechaduras magnéticas: O avanço da tecnologia permitiu a criação de fechaduras electromagnéticas (maglocks), que protegem as portas através da atração magnética. Isto é facilitado por ímanes permanentes.
• Agitadores magnéticos: Nos laboratórios modernos, os ímanes permanentes são utilizados em agitadores magnéticos para agitar os líquidos sem necessidade de contacto físico direto.
• Brinquedos magnéticos: Os brinquedos para crianças equipados com ímanes permanentes tendem a ter experiências de jogo mais imaginativas e interactivas.

FAQs

Qual é o íman permanente mais forte?

Os ímanes permanentes feitos de neodímio, que é um material de terras raras, são atualmente os ímanes mais robustos.

Têm propriedades magnéticas de nível de elite, podem criar campos magnéticos robustos e são extremamente duradouros. Seguem-se os ímanes SmCo, os ímanes Alnico, os ímanes de cerâmica e, por fim, os ímanes flexíveis, por esta ordem.

Os ímanes permanentes podem ser desmagnetizados?

A desmagnetização é simplesmente o oposto de magnetização e refere-se a um fenómeno em que um íman fica privado das suas capacidades magnéticas.

Embora os ímanes permanentes sejam extremamente duradouros, a sua sujeição a determinadas condições ou processos pode resultar em desmagnetização.

Os principais factores conhecidos como causadores da desmagnetização ou da perda de propriedades magnéticas incluem a exposição a temperaturas elevadas e a magnetização inversa. A magnetização inversa envolve a aplicação de campos magnéticos mais fortes, mas numa direção oposta.

Os ímanes permanentes duram para sempre?

Quando utilizados nos locais certos e sujeitos às condições perfeitas, os ímanes permanentes podem durar anos e anos.

Foi estabelecido que um íman permanente bem cuidado mantém 99% das suas capacidades magnéticas mesmo após 100 anos. No entanto, a exposição a condições extremas, tais como temperaturas para além do seu ponto de curie, pode reduzir muito a sua força magnética prematuramente.