Imanes de Neodimio - SDM Magnetics

En 1984, Sagawa y Croat descubrieron de forma independiente los imanes de neodimio prácticamente al mismo tiempo. La fase principal de los imanes de neodimio es Nd₂Fe₁₄B y los productos de energía máx. alcanzaron 280 kJ/m³ en aquel momento. El exitoso desarrollo de los imanes de neodimio anunció el nacimiento de los imanes permanentes de tierras raras de tercera generación. Los imanes de neodimio también se denominan Imanes Neodimio-Hierro-Boro porque están compuestos principalmente por neodimio, hierro y boro. Los imanes de neodimio pueden clasificarse en imanes de neodimio sinterizados, imanes neodimio plásticos e imanes neodimio prensados en caliente, según el proceso de fabricación detallado. Los imanes de neodimio sinterizados siguen ofreciendo la mayor potencia magnética en la actualidad y se han venido utilizando ampliamente en numerosos tipos de aplicaciones, como son los motores permanentes de alto rendimiento, los motores CC sin escobillas, los separadores magnéticos, las imágenes por resonancia magnética, los sensores, los altavoces, la electrónica de consumo y la energía verde.

Categorías de formas de imanes de neodimio

Anillos Magnéticos de Neodimio

Barras Magnéticas de Neodimio

Bloques magnéticos de Neodimio

Cilindros Magnéticos de Neodimio

Discos Magnéticos de Neodimio

Esferas Magnéticas de Neodimio

Imanes de Neodimio con Agujero

Segmentos de Neodimio

Proceso de fabricación de los imanes de neodimio

Introducción al proceso de fabricación

Los imanes de neodimio se preparan fundiendo las materias primas al vacío o en una atmósfera de gas inerte en un horno de fusión por inducción y se procesan en la máquina de fundición a presión y se enfrían para formar bandas de aleación. Las bandas se trituran y pulverizan para formar un polvo fino con un tamaño de partícula de entre 3 y 7 micras. Posteriormente, el polvo se compacta en un campo de alineación y se sinteriza en cuerpos densos. A continuación, las piezas en bruto se mecanizan con las formas específicas, y las superficies se tratan y se magnetizan.

Pasos del proceso de los imanes de neodimio

Pesaje

Fundición & colada en bandas

Decrepitación de hidrógeno

Pulverización de chorro

Compactación

Sinterización

Mecanizado

Tratamiento de superficies

Magnetización

Embalaje y envío

Propiedades magnéticas de los imanes de neodimio

Grado de los imanes de neodimio

Los grados de los imanes de neodimio generalmente se especifican con la letra N + número + letra. La letra N es la abreviatura de Neodimio. El número que sigue representa el producto de energía máxima del imán en la unidad CGS “Mega-Gauss Oersted” (MGOe). Hay una o dos letras etiquetadas al final que determinan la coercitividad intrínseca y la temperatura de operación máx. de los imanes de neodimio. La coercitividad intrínseca de grado M (medio), H (alto), SH (súper alto), UH (ultra alto), EH (extremadamente alto) y AH (anormalmente alto) es superior a 14, 17, 20, 25, 30, 35 kOe, respectivamente. [Acrónimos y sus términos correspondientes en el idioma inglés: M = middle, H = high, SH = super high, UH = ultra high, EH = extreme high y AH = abnormal high]. Entonces, su temperatura máxima de funcionamiento puede alcanzar los 100, 120, 150, 180, 200 y 230 grados centígrados por separado. Cabe señalar que existen algunos grados sin últimas letras, especialmente los más conocidos N35 y N52. La coercitividad intrínseca de estos grados es superior a 12 kOe y la temperatura máxima de funcionamiento debe ser inferior a 80 grados centígrados.

Tabla de las propiedades magnéticas de los imanes de neodimio

Grado	Remanencia Br		Coercitividad Hcb		Coercitividad intrínseca Hcj		Producto de energía máx. (BH)max		Temperatura de operación máx.
Grado	T	kGs	kA/m	kOe	kA/m	kOe	kJ/m³	MGOe	℃
N30	1.08-1.13	10.8-11.3	≥798	≥10.0	≥955	≥12	223-247	28-31	80
N33	1.13-1.17	11.3-11.7	≥836	≥10.5	≥955	≥12	247-271	31-34	80
N35	1.17-1.22	11.7-12.2	≥868	≥10.9	≥955	≥12	263-287	33-36	80
N38	1.22-1.25	12.2-12.5	≥899	≥11.3	≥955	≥12	287-310	36-39	80
N40	1.25-1.28	12.5-12.8	≥907	≥11.4	≥955	≥12	302-326	38-41	80
N42	1.28-1.32	12.8-13.2	≥915	≥11.5	≥955	≥12	318-342	40-43	80
N45	1.32-1.38	13.2-13.8	≥923	≥11.6	≥955	≥12	342-366	43-46	80
N48	1.38-1.42	13.8-14.2	≥923	≥11.6	≥955	≥12	366-390	46-49	80
N50	1.40-1.45	14.0-14.5	≥796	≥10.0	≥876	≥11	382-406	48-51	80
N52	1.43-1.48	14.3-14.8	≥796	≥10.0	≥876	≥11	398-422	50-53	80
N55	1.46-1.52	14.6-15.2	≥796	≥10.0	≥876	≥11	414-430	52-54	80
N35M	1.17-1.22	11.7-12.2	≥868	≥10.9	≥1114	≥14	263-287	33-36	100
N38M	1.22-1.25	12.2-12.5	≥899	≥11.3	≥1114	≥14	287-310	36-39	100
N40M	1.25-1.28	12.5-12.8	≥923	≥11.6	≥1114	≥14	302-326	38-41	100
N42M	1.28-1.32	12.8-13.2	≥955	≥12.0	≥1114	≥14	318-342	40-43	100
N45M	1.32-1.38	13.2-13.8	≥995	≥12.5	≥1114	≥14	342-366	43-46	100
N48M	1.37-1.43	13.7-14.3	≥1027	≥12.9	≥1114	≥14	366-390	46-49	100
N50M	1.40-1.45	14.0-14.5	≥1033	≥13.0	≥1114	≥14	382-406	48-51	100
N52M	1.43-1.48	14.3-14.8	≥1050	≥13.2	≥1114	≥14	398-422	50-53	100
N54M	1.45-1.50	14.5-15.0	≥1051	≥13.2	≥1114	≥14	414-438	52-55	100
N35H	1.17-1.22	11.7-12.2	≥868	≥10.9	≥1353	≥17	263-287	33-36	120
N38H	1.22-1.25	12.2-12.5	≥899	≥11.3	≥1353	≥17	287-310	36-39	120
N40H	1.25-1.28	12.5-12.8	≥923	≥11.6	≥1353	≥17	302-326	38-41	120
N42H	1.28-1.32	12.8-13.2	≥955	≥12.0	≥1353	≥17	318-342	40-43	120
N45H	1.32-1.36	13.2-13.6	≥963	≥12.1	≥1353	≥17	342-366	43-46	120
N48H	1.37-1.43	13.7-14.3	≥995	≥12.5	≥1353	≥17	366-390	46-49	120
N50H	1.40-1.45	14.0-14.5	≥1011	≥12.7	≥1353	≥17	382-406	48-51	120
N52H	1.43-1.48	14.3-14.8	≥1027	≥12.9	≥1353	≥17	398-422	50-53	120
N35SH	1.17-1.22	11.7-12.2	≥876	≥11.0	≥1592	≥20	263-287	33-36	150
N38SH	1.22-1.25	12.2-12.5	≥907	≥11.4	≥1592	≥20	287-310	36-39	150
N40SH	1.25-1.28	12.5-12.8	≥939	≥11.8	≥1592	≥20	302-326	38-41	150
N42SH	1.28-1.32	12.8-13.2	≥987	≥12.4	≥1592	≥20	318-342	40-43	150
N45SH	1.32-1.38	13.2-13.8	≥1003	≥12.6	≥1592	≥20	342-366	43-46	150
N48SH	1.37-1.43	13.7-14.3	≥1027	≥12.9	≥1592	≥20	366-390	46-49	150
N50SH	1.40-1.45	14.0-14.5	≥1003	≥12.6	≥1592	≥20	382-406	48-51	150
N28UH	1.04-1.08	10.4-10.8	≥764	≥9.6	≥1990	≥25	207-231	26-29	180
N30UH	1.08-1.13	10.8-11.3	≥812	≥10.2	≥1990	≥25	223-247	28-31	180
N33UH	1.13-1.17	11.3-11.7	≥852	≥10.7	≥1990	≥25	247-271	31-34	180
N35UH	1.17-1.22	11.7-12.2	≥860	≥10.8	≥1990	≥25	263-287	33-36	180
N38UH	1.22-1.25	12.2-12.5	≥876	≥11.0	≥1990	≥25	287-310	36-39	180
N40UH	1.25-1.28	12.5-12.8	≥899	≥11.3	≥1990	≥25	302-326	38-41	180
N42UH	1.28-1.32	12.8-13.2	≥899	≥11.3	≥1990	≥25	318-342	40-43	180
N45UH	1.32-1.36	13.2-13.6	≥908	≥11.4	≥1990	≥25	342-366	43-46	180
N48UH	1.37-1.43	13.7-14.3	≥908	≥11.4	≥1990	≥25	366-390	46-49	180
N28EH	1.04-1.08	10.4-10.8	≥780	≥9.8	≥2388	≥30	207-231	26-29	200
N30EH	1.08-1.13	10.8-11.3	≥812	≥10.2	≥2388	≥30	223-247	28-31	200
N33EH	1.13-1.17	11.3-11.7	≥836	≥10.5	≥2388	≥30	247-271	31-34	200
N35EH	1.17-1.22	11.7-12.2	≥876	≥11.0	≥2388	≥30	263-287	33-36	200
N38EH	1.22-1.25	12.2-12.5	≥899	≥11.3	≥2388	≥30	287-310	36-39	200
N40EH	1.25-1.28	12.5-12.8	≥899	≥11.3	≥2388	≥30	302-326	38-41	200
N42EH	1.28-1.32	12.8-13.2	≥899	≥11.3	≥2388	≥30	318-342	40-43	200
N45EH	1.32-1.36	13.2-13.6	≥899	≥11.3	≥2388	≥30	342-366	43-46	200
N28AH	1.04-1.08	10.4-10.8	≥787	≥9.9	≥2786	≥35	207-231	26-29	230
N30AH	1.08-1.13	10.8-11.3	≥819	≥10.3	≥2786	≥35	223-247	28-31	230
N33AH	1.13-1.17	11.3-11.7	≥843	≥10.6	≥2786	≥35	247-271	31-34	230
N35AH	1.17-1.22	11.7-12.2	≥876	≥11.0	≥2786	≥35	263-287	33-36	230
N38AH	1.22-1.25	12.2-12.5	≥899	≥11.3	≥2786	≥35	287-310	36-39	230
Los datos antes mencionados de las propiedades magnéticas se dan a temperatura ambiente. La temperatura máxima de trabajo del imán es variable debido a la relación longitud-diámetro, el espesor del recubrimiento y otros factores ambientales.

Otras propiedades magnéticas de los imanes de neodimio

Propiedad	Unidad	Valor
Coeficiente de temperatura de Br / α(Br)	%/℃	-0.08 ~ -0.13
Coeficiente de temperatura de Hcj / β(Hcj)	%/℃	-0.35 ~ -0.80
Temperatura de Curie / T_c	℃	310-380
Permeabilidad de retroceso / μ_rec	–	1.05

Propiedades físicas de los imanes de neodimio

Introducción a las propiedades físicas

Además de las propiedades magnéticas permanentes y de la resistencia a la corrosión, la estabilidad de trabajo de los imanes de neodimio está fuertemente ligada a sus propias propiedades físicas. Además de la densidad y dureza regulares, las propiedades físicas de los imanes de neodimio también cubren las propiedades mecánicas, las propiedades eléctricas y las propiedades térmicas. Las propiedades mecánicas se miden principalmente por la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción y la resistencia a la flexión. Estas tres métricas tienen una influencia considerable en la maquinabilidad y el rendimiento a largo plazo de los imanes de neodimio. Las propiedades eléctricas del material metálico se miden por la resistividad eléctrica. Los imanes de neodimio poseen una resistividad eléctrica relativamente más baja y son vulnerables a la pérdida por corrientes de Foucault cuando se aplican a maquinaria rotativa. Las propiedades térmicas de los imanes de neodimio generalmente se caracterizan por el coeficiente de expansión térmica. La expansión térmica de los imanes de neodimio ciertamente provocará un cambio de dimensión, a continuación los imanes en el dispositivo magnético generarán cierta tensión debido a dicho cambio de dimensión si la diferencia de expansión entre los imanes y el material de ensamblaje es relativamente grande y, por lo tanto, dicha tensión provocará daños mecánicos y deterioros del rendimiento magnético.

Tabla de las propiedades físicas de los imanes de neodimio

Propiedades	Propiedad	Unidad	Valor
Propiedades físicas regulares	Densidad / ρ	g/cm³	7.40-7.80
Propiedades físicas regulares	Dureza Vickers / HV	–	550-650
Propiedades eléctricas	Resistividad eléctrica	μΩ·m	1.4
Propiedades mecánicas	Resistencia a la compresión	MPa	1050
	Resistencia a la tracción	MPa	80
	Resistencia flexional	MPa	290
Propiedades térmicas	Conductividad térmica	W/(m·K)	6-8
Propiedades térmicas	Coeficiente de expansión térmica	10^-6/K	C⊥: -1.5, C∥: 6.5.

Tratamiento de la superficie de los imanes de neodimio

Introducción al tratamiento de la superficie

Los imanes de samario-cobalto con cobalto como componente principal tienen una estabilidad química superior, por lo tanto, los imanes de samario-cobalto son aptos para la mayoría de las aplicaciones sin ningún tratamiento de la superficie. El tratamiento de protección de la superficie es el procedimiento necesario para los imanes de neodimio, especialmente los imanes de neodimio sinterizado. La fase rica en Nd posee una fuerte tendencia a la oxidación y constituirá la pila primaria con la fase principal Nd₂Fe₁₄B en condiciones húmedas. Posteriormente, la fase rica en Nd se corroe y las partículas de la fase principal se desprenden gradualmente del cuerpo del imán. El tratamiento de protección de la superficie de los imanes de neodimio se clasifica principalmente en proceso húmedo y proceso seco. El proceso húmedo, de uso frecuente, incluye el electrochapado, el chapado electrolítico, la electroforesis, el recubrimiento por aspersión y el recubrimiento por inmersión. El proceso seco generalmente contiene deposición física de vapor (PVD, por sus siglas en inglés) y deposición química de vapor (CVD, por sus siglas en inglés).

Clasificaciones de los tratamientos de la superficie de los imanes de neodimio

Revestimiento	Espesor (μm)	Color	SST (H)	PCT (H)	Características
BW-Zn	4-15	Azul brillante	≥24	–	En segundo lugar, revestimiento de una sola capa de uso común. Mala resistencia a la corrosión.
Zn de color	4-15	Couleur brillante	≥48	–	La resistencia a la corrosión es mejor que BW-Zn.
Ni-Cu-Ni	5-20	Plateado brillante	≥48	≥48	Revestimiento multicapa más utilizado. Excelente resistencia a la humedad y a la niebla salina.
Ni electrolítico	5-20	Plateado oscuro	≥72	≥48	Excelente resistencia a la humedad y a la niebla salina con aspecto uniforme.
Ni-Cu-Ni-Au	5-20	Dorado	≥72	≥96	Excelente conductividad eléctrica y rendimiento decorativo.
Ni-Cu-Ni-Ag	5-20	Plateado	≥72	≥96	Excelente conductividad eléctrica y rendimiento decorativo.
Ni-Cu-Ni-Sn	5-20	Plateado	≥72	≥96	Excelente resistencia a la humedad.
Fosfato	1-3	Gris oscuro	–	–	Protección temporal.
Aluminio	2-15	Plateado brillante	≥24	≥24	Recubrimiento perceptible.
Resina epóxica	10-30	Negro/Gris	≥72	≥72	Excelente resistencia a la humedad y a la niebla salina. Fuerza de unión superior.
Parileno	5-20	Incoloro	≥96	–	Excelente resistencia a la humedad, a la niebla salina, a los vapores corrosivos y a los disolventes. Libre de poro.
Everlube	10-15	Amarillo dorado	≥120	≥72	Excelente resistencia a la humedad.
Teflón	8-15	Negro	≥24	≥24	Alta temperatura y resistencia al frote. Autolubricante y 100 % impermeable.
Nota: la capacidad anticorrosión del revestimiento también se ve afectada por la forma y el tamaño de los imanes.

Dirección de magnetización de los imanes de neodimio

Introducción al proceso de magnetización

El proceso de magnetización se refiere a aplicar un campo magnético a lo largo de la dirección específica de los imanes permanentes, y luego aumentar gradualmente la fuerza del campo magnético a fin de saturar los imanes. Normalmente, los imanes permanentes deben magnetizarse antes de ser despachados para las aplicaciones previstas. Diferentes imanes permanentes requieren una fuerza de campo magnético distinta para lograr una saturación técnica. Siendo un tipo de imanes anisotrópicos, los imanes de neodimio tienen una dirección preferida de magnetización y se pueden realizar varias configuraciones de polos siempre que no entren en conflicto con la orientación del imán.

Patrones de magnetización de los imanes de neodimio

Magnetización Axial

Magnetización Multipolar Axial

Magnetización Diametral

Magnetización Multipolar Diametral

Magnetización Sesgada

Magnetización Radial

Tendencia de precio de la materia prima de los imanes de neodimio

El costo de la materia prima ocupa la mayor proporción en el costo total del imán. Como materia prima principal, el contenido de PrNd, esto es, Praseodymium Neodymium mischmetal, en los imanes de neodimio es de alrededor del 30 % p/p. Las fluctuaciones de la tendencia de precio del PrNd ejercen la influencia más directa en la tendencia de precio de los imanes de neodimio. Los elementos pesados de tierras raras (HREE, por sus siglas en inglés) el disprosio (Dy) y el terbio (Tb) se utilizan normalmente en forma de aleación DyFe y el Tb metálico. Tanto el Dy como el Tb pueden mejorar significativamente la coercitividad intrínseca Hcj de los imanes de neodimio, pero el costo aumenta considerablemente al mismo tiempo. Por lo tanto, se han introducido soluciones sin disprosio y sin terbio, como la tecnología de difusión de límite de grano a fin de reducir el uso de los HREE.