Os ímãs são onipresentes, desde os pequenos encontrados em smartphones até os grandes usados em aparelhos de ressonância magnética. As pessoas, no entanto, tendem a agrupar todos os ímãs de terras raras depois de ouvirem o termo sem discernimento. Isso não é exato. Todo ímã de neodímio se qualifica como um ímã de terras raras; no entanto, nem todo ímã de terras raras se qualifica como um ímã de neodímio.
Todos os ímãs de terras raras, por exemplo, se enquadram em uma determinada definição? Vamos encerrar esta discussão.
Em nossas vidas diárias, a tecnologia emprega o uso de ímãs, desde os recursos chamativos de nossos telefones até os ímãs gigantes das máquinas de ressonância magnética, e nem percebemos isso. Isso ainda levanta uma questão para um ímã de neodímio: os ímãs de neodímio são considerados ímãs de terras raras? Em outras palavras, esta questão ainda é revelada mesmo depois de tentar obter todas as informações surpreendentemente enigmáticas.
Para esclarecer, os ímãs de neodímio são um subconjunto de ímãs de terras raras, que também incluem ímãs de samário-cobalto.
Existe uma confusão subjacente com outros tipos de ímãs, como ferrite e alnico, levando a esta suposição comum.
Tudo neste artigo será desembaraçado dos mitos e serão apresentados os fatos que cercam o neodímio ou os ímãs de terras raras.
Se você é proprietário de uma empresa, um entusiasta do faça você mesmo ou alguém interessado em entender o tópico ímãs de neodímio versus terras raras, este blog é para você.
Ímãs de terras raras – detalhando o básico
Os ímãs de terras raras recebem o nome dos elementos de terras raras usados em seu processo de fabricação. Esses elementos foram originalmente encontrados em minerais raros como o gadolínio, principalmente lantanídeos. Embora sejam chamados de “terras raras”, elementos como o neodímio são bastante abundantes na crosta terrestre. A sua "raridade" reflecte-se principalmente na dificuldade de mineração e processamento - estes elementos requerem tecnologia especial de extracção e refinação, resultando em custos de produção mais elevados, razão pela qual os ímanes de terras raras são mais caros do que outros tipos de ímanes.
Quais são os outros sub{0}}tipos de ímãs de terras raras?
Existem dois tipos principais de ímãs de terras raras.
●Ímãs NdFeB: Os ímãs de neodímio são os ímãs de terras raras de alto{0}} desempenho mais comumente usados com excelente força magnética, mas seu desempenho em alta temperatura é ruim (geralmente temperatura operacional menor ou igual a 150 graus), que pode ser melhorado adicionando disprósio (Dy) ou térbio (Tb). Devido à sua suscetibilidade à corrosão, geralmente são protegidos por revestimentos (como níquel, zinco, resina epóxi, etc.). As aplicações típicas incluem unidades de disco rígido, equipamentos de ressonância magnética e turbinas eólicas.
●Ímãs SmCo: embora não sejam tão fortes quanto os ímãs de neodímio, eles têm excelente estabilidade-em altas temperaturas e resistência à corrosão. Eles são divididos em dois tipos: SmCo5 de primeira{2}}geração e Sm2Co17 de segunda{4}}geração (mais comum). Esses ímãs são altamente resistentes à desmagnetização e são particularmente adequados para aplicações de alta temperatura, como aeroespacial ou militar, e podem operar em temperaturas de até 250-350 graus.
Quais são os outros tipos de comparações entre ímãs e terras raras?
●Ímãs de alnico: Entre os tipos de ímãs que estudamos, os ímãs de Alnico estão na extremidade inferior do espectro (mas não os mais fracos; os ímãs de ferrite são mais fracos). Esta liga de ferro-alumínio contendo níquel e cobalto tem alta remanência e é conhecida por sua resistência a altas temperaturas (até 500 graus) e resistência à desmagnetização, mas também é relativamente frágil e tem baixa resistência mecânica.
●Ímãs flexíveis: É o mais fraco de todos os ímãs, mas é frequentemente usado em produtos como adesivos publicitários e brinquedos porque é fácil de manusear. Na verdade, é feito de pó de ferrita misturado com borracha ou plástico.
Os ímãs raros são mais potentes que os outros tipos porque seu tamanho pequeno os torna leves e fáceis de manusear. Esse é um fator benéfico em cenários de alto-desempenho onde o espaço é limitado.
Embora os ímãs de alnico e flexíveis tenham usos específicos, os ímãs de terras raras dominam as aplicações que exigem altas relações de resistência-por{1}}tamanho.
Fenômeno do ímã de neodímio: por que é a estrela
Esses ímãs são muito populares porque são pequenos, mas poderosos. O neodímio tem uma resistência incomparável e é usado em quase tudo para permitir a miniaturização – desde carros elétricos até minúsculos fones de ouvido, por exemplo. Pequenos ímãs nos fones de ouvido produzem um som potente, enquanto os motores de carros elétricos os utilizam para produzir alto torque em designs compactos. Isso ajuda consumidores e empresas. As indústrias adoram-nos porque são fáceis de utilizar e os consumidores beneficiam da sua potência compacta.
Como são feitos os ímãs de neodímio?
A produção de ímãs de neodímio envolve uma combinação precisa de metalurgia e engenharia:
●Mineração e refinamento: As matérias-primas (neodímio, ferro e boro) são extraídas e purificadas quimicamente.
●Formação de liga: Os elementos são fundidos em um ambiente de vácuo ou gás inerte para formar uma liga, que é resfriada em lingotes.
●Pulverização e prensagem: Os lingotes são pulverizados em pó fino e depois compactados sob alta pressão em atmosfera de nitrogênio.
●Sinterização: O pó comprimido é aquecido próximo ao ponto de fusão em um forno a vácuo, fundindo as partículas em um bloco sólido.
●Usinagem e revestimento: O bloco sinterizado é cortado/moldado nas dimensões finais e polido. Uma camada protetora (por exemplo, níquel) é aplicada para evitar corrosão.
●Magnetização: O bloco acabado é exposto a um poderoso campo magnético para alinhar seus domínios, ativando suas propriedades magnéticas.
O ímã mais forte, mas a que custo?
Embora sejam os materiais magnéticos mais poderosos e possivelmente os melhores, os ímãs de neodímio têm algumas desvantagens:
●Fragilidade: Embora poderosos, eles são muito frágeis e podem quebrar se caírem.
●Sensibilidade à temperatura: As razões são as mesmas do caso dos ímãs de terras raras- diferentemente dos ímãs de samário-cobalto, eles perdem seu magnetismo em altas temperaturas.
●Problemas de corrosão: Sem o revestimento adequado, eles enferrujam, corroem e deterioram com o tempo.
Ímãs de terras raras versus neodímio: são iguais?
Aqui, explicaremos a principal diferença entre terras raras e neodímio:
Equívoco comum
É prática comum usar ímãs de neodímio e de terras{0}}raras de forma intercambiável, o que não é verdade. É claro que os raros ímãs de neodímio são um tipo de ímã terrestre, mas isso não significa que todos os ímãs terrestres sejam de neodímio. Reconheço que isso pode ser difícil de entender, mas às vezes as coisas são como são.
Aviso: Ímãs grandes de neodímio podem causar ferimentos graves (por exemplo, pinçamento da pele ou fraturas ósseas) se manuseados incorretamente. Mantenha-os longe de marca-passos e dispositivos eletrônicos.
Aqui está uma maneira de tornar mais fácil para você entender:
Principais diferenças
|
Recurso |
Ímãs de neodímio |
Ímãs de samário-cobalto |
|
Força |
Mais forte |
Resistente, mas menos que o neodímio |
|
Durabilidade |
Frágil |
Mais resistente a rachaduras |
|
Resistência à temperatura |
Enfraquece em altas temperaturas |
Funciona bem em altas temperaturas |
|
Custo |
Mais acessível |
Caro |
Quando se deve considerar Samário Cobalto
●Ao enfrentar temperaturas severas, como aquelas em motores a jato ou aplicações aeroespaciais.
●Ao avaliar danos-relacionados à corrosão, mas não pode usar revestimentos de superfície.
●Quando a resiliência ou vida útil geral de um objeto é mais significativa do que a força extrema.
Desmascarando mitos comuns sobre ímãs de terras raras
Vamos desvendar alguns mal-entendidos:
Mito nº 1: “Ímãs de terras raras são raros”.
Realidade: Embora sejam desafiadores para a mineração, eles não são precisamente escassos.
Mito nº 2: “Todos os ímãs de terras raras são igualmente fortes”.
Realidade: O neodímio é muito mais forte que o samário-cobalto.
Mito nº 3: “Eles são perigosos de usar”.
Realidade: Os ímãs são seguros quando manuseados corretamente, mas podem prender os dedos ou danificar os componentes eletrônicos.
Mito nº 4: “Eles duram para sempre”.
Realidade: Podem ocorrer danos ao longo do tempo devido ao calor, impactos físicos, erosão química e corrosão.
Para que são usados os ímãs de terras raras?
Aqui está uma rápida olhada em para que os ímãs raros são usados:
Aplicações diárias
●Eletrônicos de consumo: fones de ouvido, alto-falantes, discos rígidos e outros dispositivos eletrônicos.
●Dispositivos médicos: dispositivos de ressonância magnética e dispositivos protéticos. Em projetos de equipamentos médicos compactos,chicotes de fios médicosgeralmente são integrados junto com ímãs de neodímio em caixas ou estruturas de montagem para oferecer suporte ao roteamento organizado de cabos, posicionamento e estabilidade-de longo prazo.
●Produtos de consumo: brinquedos, fechos de joias e suportes magnéticos para telefones.
Aplicações Industriais e Militares
●Aplicações aeroespaciais e militares: sistemas de propulsão a jato e guiados por mísseis-, bem como tecnologia de radar.
●Fontes renováveis de energia: Veículos elétricos e turbinas eólicas.
Escolhendo o ímã correto para o trabalho
Pontos a serem observados
●Força: Requer força bruta? Opte pelo neodímio.
●Resistência à temperatura: Operando em temperaturas muito altas? Samário cobalto será a solução.
●Custo: O neodímio é mais barato, mas requer revestimentos adicionais.
Conclusão
Nem todos os termos relacionados a ímãs de terras raras-são sinônimos, pois há diferenças significativas entre ímãs de neodímio e samário-cobalto. Em ambientes corrosivos ou de alta temperatura, os ímãs de samário-cobalto geralmente superam os ímãs de neodímio- além de serem um dos ímãs de terras raras mais fortes, eles também são mais estáveis. Compreender essas diferenças é fundamental para projetos pessoais, necessidades corporativas e planos de negócios. Por exemplo, ao projetar uma turbina-de alta temperatura, a resistência ao calor do samário-cobalto pode ser o fator decisivo, enquanto os produtos eletrônicos de consumo podem preferir o ímã-de neodímio de custo mais baixo.
Na próxima vez que alguém generalizar “ímãs de terras raras”, você poderá apontar que a resistência, a estabilidade e o custo variam de material para material, e a escolha certa depende da aplicação específica. O seu mal-entendido ignora esta lógica fundamental.
