Tehnologia Magneților Permanenți

1.Introducere

Magneţii permanenţi (MP) sau materialele magnetice dure sunt caracterizate printr-o rezistenţă mare la demagnetizare, odată ce acestea au fost magnetizate. MP reprezintă una dintre cele mai importante direcţii ale cercetării ştiinţifice contemporane, asemănătoare cu materialele radioactive. Utilizând tehnici experimentale tot mai avansate, de o remarcabilă fineţe şi putere de pătrundere, câmpul cercetărilor în domeniu a fost considerabil lărgit. Studiului materialelor cristaline masive i s-au adaugat, rând pe rând, studiul magnetismului esantioanelor cu geometrie specială (straturile subtiri si multistraturile, particulele fine, firele si fibrele), cel al magnetismului sistemelor dezordonate si amorfe, al nanostructurilor, al moleculelor organice si al lichidelor magnetice, fiecare din ele cu un câmp enorm de aplicaţii posibile. Adesea “ignoraţi” deoarece în echipamentele în care sunt introduşi, rolul lor este pus puţin în evidenţă, magneţii permanenţi s-au afirmat în prezent drept componente indispensabile în cele mai diverse domenii ale tehnicii şi activităţii sociale.

Calitatea esenţială a unui magnet permanent este proprietatea sa de a stoca cu pierderi neglijabile energia magnetică. În consecinţă MP va genera un câmp magnetic propriu, fapt ce conferă independenţă energetică dispozitivelor şi inpendenţă energetică dispozitivelor şi instalaţiilor dotate cu asemenea elemente şi se mai dovedeşte util atunci când restricţii de spaţiu interzic folosirea electromagneţilor. Energia necesară menţinerii câmpului este înmagazinată în magnet în decursul procesului magnetizării sale iniţiale, într-un câmp exterior foarte puternic, dupa înlăturarea căruia magnetul păstrează o importantă magnetizaţie (sau inducţie) remanentă Mr. O asemenea remanenţă presupune, evident, si o magnetizaţie (sau inducţie) de saturaţie ridicată, MS. Magneţii permanenţi (MP) artificiali au un proces de fabricaţie complex, care include mai multe faze (de ex. amestecul pulberii, sinterizarea, încălzirea şi răcirea controlată în câmp magnetic) care pot fi realizate numai în intreprinderi de profil. Fabrici de producere a MP s-au dezvoltat în toată lumea inclusiv America, Europa, China, Japonia. Materialele magnetice dure sunt caracterizate printr-o rezistenţă mare la demagnetizare, odată ce acestea au fost magnetizate, deci pot fi transpostate scoase din circuitul magnetic până la beneficiar. Materialele magnetice din pământuri rare (de ex. neodim-fier-bohr) sunt magnetizate în faza finală a procesului de fabricaţie. În schimb magneţii din ferită, care au energii interne mai mici pot fi magnetizaţi în instalaţii la beneficiar. Complexitatea instalaţiei de magnetizare depinde de direcţia de magnetizare şi de numărul perechilor de poli.

2. Propietăţile MP. Tendinţe actuale în fabricaţie

2.1. Proprietăţile fizico-chimice ale MP

Actualmente se produc 4 grupe mari de magneţi permenenţi artificiali:

• Magneţi NdFeB (Neodimium Fier Boron)- sinterizat

• Magneţi SmCo (Samarium Cobalt)-sinterizat

• Magneţi din ferită -sinterizat

• Magneţi Alnico (Aluminium Nichel Cobalt)-sinterizat

• Magneţi cei de mai sus –turnati prin topire, sau folosind răsini

2.1.1. Magneţi NeFeB

Sunt magneţi ce înmagazinează cea mai mare cantitate de energie pe unitatea de volum la ora actuală de odinul a 450 kJ/m3 poate şi mai mult. Inducţii magnetice de 1,5T şi intensitatea câmpului magnetic de 1200 kA/m.

Sunt de 10-15 ori mai peternici decât feritele.

În tabelul următor se dau valori infomative ale mărimilor caracteristice ale magneţilor produşi de VAC Germania:

Tabel 2.1

Materia Mărime magnetică

Inducţia remanentă

Br min- Br max [T] Câmp magnetic

coercitiv

Hc min- Hc max [kA/m] Densitatea de energie

(BH)max [kJ/m3]

NdFeB 1,08-1,47 830-1090 225-415

Magneţi permanenţi NdFeB se obţin prin sinterizare din pulberi de pământuri rare şi răciţi în câmp magnetic intens. MP NdFeB se utilizează la temperaturi de 180-300°C

Elementele constituente ale magneţilor NdFeB sunt:

- Borul se găseşte numai sub formă de compuşi. Este un element rar. În scoarţa Pămîntului se găsesc 1,6•10 −3 % (după masă).

Borul cristalin pur este de culoare cenuşie-neagră, deosebit de dur, este un semiconductor bun. Are densitatea 2,33 g/cm 3, se topeşte la +2300ºC, temperatura de fierbere +2550ºC.