Ímanes de alnico - Um guia completo

Se procura um recurso detalhado com todas as informações sobre os ímanes de alnico, leia este guia.

Encontrará tudo - desde a composição dos ímanes, processo de fabrico, utilizações, critérios de classificação, força magnética, testes de qualidade e muito mais.

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O que é um íman de alnico?

Os ímanes de alnico são fabricados a partir de uma liga de ferro especial - alnico. Além disso, são os primeiros ímanes permanentes.

O Alnico é distintamente conhecido por 3 elementos principais na sua composição:

• Alumínio
• Níquel
• Cobalto

História dos ímanes de alnico

Os Alnico são os ímanes permanentes mais antigos alguma vez inventados. A história remonta à década de 1930, quando foi feita uma liga com alumínio, níquel e cobalto.

Nessa altura, eram os melhores ímanes permanentes. Atualmente, temos ímanes de terras raras. Desde a década de 1970, substituíram o alnico em algumas aplicações.

Mais uma vez, a invenção do ímanes de ferrite também reduziu a procura de ímanes fabricados com a liga AL-NI-CO.

Além disso, é importante notar que a utilização de ímanes remonta a mais de 2500 anos. Inicialmente, pedras magnéticas eram uma escolha perfeita para a maioria das aplicações.

Mais recursos:

• História do Magnetismo - Fonte: University College London
• Alnico - Fonte: Wikipédia

Vantagens dos ímanes de alnico

• Elevada força magnética (embora os ímanes de terras raras sejam a alternativa perfeita)
• São fáceis de magnetizar
• Oferecem uma resistência superior à corrosão
• Estes ímanes podem suportar temperaturas extremamente elevadas, até 555 °C
• Durante o processo de fabrico, o custo das ferramentas é baixo

Por outro lado, mesmo que se opte por ímanes permanentes de alnico, é de salientar que estes são:

• Suscetível de desmagnetização devido a baixa coercividade
• De natureza frágil, o trabalho a frio não é recomendado durante o processo de fabrico
• Menos potente do que os metais de terras raras
• Preços flutuantes do cobalto e do níquel, os preços tendem a flutuar

Processo de fabrico de ímanes de alnico

Existem duas opções:

• Técnica de fundição
• Técnica de sinterização

Mesmo ao considerar qual o método a utilizar durante a produção de ímanes de alnico, é importante ter em conta o seguinte:

Seleção de matérias-primas

A principal composição da liga de alnico é:

• Alumínio
• Níquel
• Cobalto

Estes três elementos constituem os elementos principais destes ímanes. No entanto, nalgumas circunstâncias, é possível acrescentar outros elementos, tais como:

• Ferro
• Titânio
• Cobre

Idealmente, estes elementos ajudarão a melhorar a força magnética nos ímanes permanentes de alnico.

Fundição vs Sinterização - Qual é a melhor opção

No que diz respeito aos ímanes de fundição, é possível:

• Obter uma gama de propriedades magnéticas
• Fazer ímanes maiores
• Ter ímanes com formas, desenhos e configurações complexas

Quando se está a considerar uma produção em grande escala - a sinterização é uma alternativa perfeita. Além disso, a sinterização funciona bem com ímanes pequenos.

Fundição de ímanes de alnico

Se quiser fabricar estes ímanes através da técnica de fundição, deve seguir este processo simples:

Preparar o material para fazer ímanes

A composição do material magnético pode variar em função dos objectivos de desempenho específicos que se pretende atingir. Determina o grau do íman de alnico.

Um grau normal de alnico pode consistir em:

Por exemplo, se quiser fabricar um íman de Alnico 6, a composição do material será a seguinte (as percentagens são em peso):

• Alumínio - 8%
• Níquel - 16%
• Cobalto - 24%
• Cobre - 3%
• Titânio - 1%
• O montante remanescente será passado a ferro

Depois de ter todo o material pronto, mistura-se e aquece-se o material num forno de indução. A temperatura de aquecimento é de cerca de 1750°C.

Nesta fase, é necessário analisar a composição do material para garantir que as proporções são perfeitas. Máquinas como a espetrometria de raios X ajudam a determinar a composição do material em ímanes de grau alnico.

Íman de fundição

Primeiro, prepare um molde de concha.

Normalmente, a areia verde é a melhor para fazer o molde. Na maioria das circunstâncias, o desenho do molde deve ser ligeiramente maior do que o tamanho necessário para o íman.

Lembre-se que, ao fundir ímanes, as caraterísticas da areia determinam o acabamento final da superfície.

O padrão de conceção do molde permite:

• Possíveis retracções e maquinagem para permitir um tamanho e um design precisos. Não esquecer que há aplicações que exigem tolerâncias apertadas.
• As corrediças e cavidades permitem que o material flua facilmente para o molde

Deita-se o material magnético fundido no molde.

À medida que o conteúdo é vertido no molde, este fará com que a casca do molde derreta ou se desintegre. Finalmente, deixará o conteúdo do molde arrefecer antes de o ejetar.

Não se esqueça de que pode utilizar um único molde para fundir mais do que um íman permanente de alnico. Nessas situações, o desenho do molde deve ter um portão. Estas portas permitirão que o material fundido flua para moldes individuais para cada íman.

Por fim, terá um material que se assemelha à estrutura do molde.

Processo de fixação

Aqui, irá remover o excesso de material da peça fundida. Ou seja, irá remover quaisquer portas de correr juntamente com outro material em excesso na superfície.

Normalmente, os moinhos funcionam bem neste processo. No entanto, vale a pena notar que o processo é delicado. Lembre-se que estes ímanes são frágeis.

Processo de tratamento térmico

O tratamento térmico é um processo crítico na fundição de ímanes. Introduz as caraterísticas magnéticas desejadas.

Além disso, o processo ajuda o alnico a adquirir excelentes caraterísticas de desempenho em termos de temperatura.

Entre os principais aspectos fundamentais a ter em conta durante o processo de tratamento térmico incluem-se

• A temperatura do tratamento térmico é de cerca de 1250°C
• O processo tem lugar em magnetizadores
• Arrefecer o íman num campo magnético forte
• Para estabilizar o campo magnético, os ímanes de alnico permanecerão num forno de têmpera durante vários dias

Operações de acabamento

Utilizar uma rebarbadora para moldar o íman a um tamanho e forma adequados. É possível obter tolerâncias muito apertadas, consoante os requisitos específicos únicos.

Nota: Lembre-se que, por vezes, as operações de acabamento podem não ser necessárias. Isto deve-se ao facto de alguns clientes poderem tratar eles próprios desta fase.

Claro que, depois disto, é necessário testar a qualidade, aplicar o revestimento (se possível) e magnetizar. Falaremos sobre isso mais adiante neste guia.

Primeiro, vamos ver como funciona o processo de sinterização.

Sinterização de ímanes de alnico

O processo envolve as seguintes etapas:

Preparação de materiais

Comece por triturar o material até obter um pó muito fino. Com o pó pronto, misturar todos os materiais na proporção correta.

Pó de compressão

Em primeiro lugar, começa-se por fazer um molde. A forma do molde será semelhante à forma ou ao desenho do íman.

Em segundo lugar, com o pó e a matriz prontos, verta o material e comprima-o sob pressão intensa. Como resultado, obterá um material embalado que se assemelha aos ímanes finais que deseja produzir.

Normalmente, a prensagem pode ser perpendicular ou paralela.

Processo de sinterização

O processo de sinterização ajudam a alinhar o eixo magnético.

Depois de pressionar o material em pó na matriz, colocá-lo num forno. A condição específica do forno para este processo deve ser:

• A temperatura deve ser de cerca de 1200°C num forno de proteção térmica
• A atmosfera do ambiente deve ter hidrogénio

O processo não derrete necessariamente o material. Ajuda a fundir as partículas de pó, formando um material sólido.

Alnico de arrefecimento

A fase de arrefecimento é um processo importante para determinar o tipo de ímanes de alnico. Normalmente, o processo de arrefecimento tem lugar na presença ou ausência de um campo magnético.

• A presença de um campo magnético produz ímanes anisotrópicos
• Na ausência de um campo magnético, obtêm-se ímanes isotrópicos

Tal como no processo de fundição, nesta altura, terá um material sólido pronto para as fases seguintes. Quer opte pela fundição ou pela sinterização, os outros processos partilham muitas semelhanças em cada fase.

Ensaio de ímanes de alnico

O teste é um processo importante no fabrico de ímanes de alnico. Ajuda a determinar a qualidade antes dos processos subsequentes.

Algumas das técnicas mais comuns de ensaio de ímanes são:

Íman para pintura ou revestimento

Por vezes, pode querer pintar ou revestir os ímanes. Na maioria dos casos, os ímanes são pintados com diferentes cores para identificar os pólos.

No caso do alnico, o revestimento ou a pintura podem não ser necessários. Oferecem uma melhor resistência à corrosão.

No entanto, uma determinada condição pode exigir tratamentos especiais. Pode incluir ambientes com:

• Ácidos inorgânicos
• Solução alcalina
• Água salgada

Como magnetizar ímanes de alnico

Magnetização ativa as caraterísticas magnéticas. De facto, antes da magnetização, são balas.

Para a magnetização, pode escolher:

• Método estático - uma técnica adequada para pequenos campos magnéticos
• Método de impulsos - uma escolha perfeita para ímanes de alnico com campos potentes

Utiliza-se um magnetizador.

Mais recursos:

Material Alnico - Fonte: Science Diret

Factos sobre os ímanes permanentes de alnico - Fonte: Diretório IQS

Processo de fabrico de ímanes - Fonte: BE Magnet

Como é fabricado o íman - Fonte: Made How

Ímanes de alnico vs Ímanes de neodímio

O neodímio é um íman permanente popular feito de material de terras raras. Desde a sua invenção, substituíram os ímanes permanentes de alnico em muitas aplicações.

Mas, quando é que se deve decidir entre ímanes de alnico ou de neodímio?

Mais recursos:

Íman de neodímio - Fonte: Bemagnet

Neodímio - Fonte: Wikipédia

Ímanes de alnico vs ímanes de cerâmica

Por vezes, torna-se difícil decidir se deve escolher ímanes de alnico ou de cerâmica. Vejamos alguns factos essenciais:

Mais recursos:

Ímanes de neodímio vs. ímanes de ferrite - Fonte: Bemagnet

Ímanes de cerâmica - Fonte: Diretório IQS

Tipos de ímanes de alnico

Nesta secção, centrar-nos-emos nos principais critérios de classificação:

Ímanes de alnico isotrópicos vs. anisotrópicos

Classificar os ímanes permanentes de alnico com base na forma

A inserção de imagens combina todos os ímanes:

Classificação por graus

A composição química variável produz diferentes graus de ímanes de alnico. Ainda assim, outras variáveis que desempenham um papel integral neste critério de classificação incluem;

• Indução residual
• Força coerciva
• Temperatura de funcionamento
• Energia máxima

Alguns graus comuns incluem:

Segurança dos ímanes - Manuseamento de ímanes feitos de material de alnico

Sempre que estiver a manusear ímanes permanentes feitos de alnico, deve estar ciente dos perigos ou possíveis implicações negativas. Lembre-se, a utilização segura de ímanes é uma prática comum em todo o lado.

Eis algumas preocupações de segurança que deve ter em conta:

• Cuidado com as lascas dos ímanes - o forte campo magnético pode fazer com que os ímanes “voem”, causando ferimentos. Por conseguinte, é aconselhável usar equipamento de proteção ao manusear ímanes de alnico.
• A ingestão de ímanes pode provocar asfixia e obstrução do sistema digestivo. Isto é perigoso, especialmente para as crianças.
• Mantenha sempre os artigos magneticamente sensíveis afastados dos ímanes de alnico. Estes podem afetar o funcionamento normal de alguns artigos
• Considerar o equipamento de segurança necessário ao cortar ímanes. Isso ajudará a evitar danos desnecessários ou a quebra de ímanes.

Em suma, deve prestar atenção a todos os regulamentos e instruções de segurança do fabricante dos ímanes de alnico.

Como a temperatura afecta os ímanes permanentes de alnico

O seu desempenho a temperaturas extremas é melhor do que o dos ímanes cerâmicos ou dos ímanes de terras raras.

Veja-se, por exemplo:

• A temperaturas extremas de cerca de 550 °C, podem manter-se estáveis e em boas condições de funcionamento.
• Mesmo a baixas temperaturas -70 °C a -100 °C, estes ímanes não perdem o seu magnetismo.

Embora o aumento da temperatura possa levar à perda de magnetismo, no caso do alnico, não é assim tão significativo. A perda de magnetismo dependerá do tamanho e da forma do íman.

Mas mesmo com a excelente resistência a altas temperaturas, o campo magnético externo pode causar desmagnetização.

Regra geral, esta é a temperatura máxima de funcionamento dos ímanes de alnico.

Nota: As temperaturas podem variar ligeiramente em função do grau do íman.

Utilização de ímanes de alnico

Mesmo com a invenção das terras raras, estes ímanes continuam a desempenhar um papel fundamental no fabrico:

• Sensores
• Altifalantes
• Captadores de guitarra
• Relés
• Ímanes de elevação
• Objectos domésticos
• Ímanes electropermanentes
• Altifalantes
• Tubos de ondas viajantes
• Microfones
• Motores

Entre as principais indústrias que beneficiaram de ímanes feitos de alnico incluem-se a aeroespacial, a eletrónica, a militar e outras aplicações de engenharia.

Conclusão

Como se pode ver, os ímanes permanentes de Alnico têm as melhores propriedades de temperatura. Além disso, têm uma vasta gama de propriedades e processos de fabrico que determinam os preços dos ímanes de alnico.

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