Materiales Magnéticos Duros

Para entender los materiales magnéticos duros, es necesario conocer ciertos términos. Estos son los siguientes:

• Coercitividad: La capacidad de un material ferromagnético para resistir un campo magnético periférico sin desmagnetizarse.

• Retentividad (Br): Es la cantidad de magnetismo que un material ferromagnético puede mantener incluso después de que el campo magnético se reduzca a cero.

• Permeabilidad: Se utiliza para determinar cómo reacciona un material a un campo magnético aplicado.

• Los materiales magnéticos se clasifican principalmente (basándose en la magnitud de la fuerza coercitiva) en dos subdominios – materiales magnéticos duros y materiales magnéticos blandos,

Ahora, podemos definir materiales magnéticos duros. Estos materiales son realmente duros en el sentido de que es muy difícil magnetizarlos. La razón es que las paredes de dominio son inmóviles debido a defectos y imperfecciones cristalinas.

Pero si se magnetizan, se magnetizan permanentemente. Por eso, también se les llama materiales magnéticos permanentes. Tienen una fuerza coercitiva mayor de 10kA/m y una alta retentividad. Cuando exponemos un imán duro a un campo magnético externo por primera vez, los dominios crecen y rotan para alinearse con el campo aplicado hasta la saturación del magnetismo. Después, se retira el campo. Como resultado, la magnetización se revierte parcialmente, pero ya no sigue la curva de magnetización. Una cierta cantidad de energía (Br) se almacena en el imán y se vuelve permanentemente magnetizado.

Bucle de Histeresis

El área total del bucle de histeresis = la energía que se disipa cuando un material de volumen unitario se magnetiza durante un ciclo de operación. La curva B-H o bucle de histeresis de los materiales magnéticos duros siempre tendrá un área grande debido a la gran fuerza coercitiva, como se muestra en la figura siguiente.

Producto BH

El producto BH varía a lo largo de la curva de desmagnetización. Un buen imán permanente tendrá un valor máximo de producto BHmax. Debemos saber que la dimensión de este BH implica densidad de energía (Jm-3). Por lo tanto, se llama el producto de energía.

Propiedades de los Materiales Magnéticos Duros

• Máxima retentividad y coercitividad.

• El valor del producto de energía (BH) será grande.

• La forma del bucle BH es casi rectangular.

• Alto bucle de histeresis.

• Pequeña permeabilidad inicial.

Las propiedades de algunos materiales magnéticos permanentes importantes se muestran en la tabla a continuación.

Algunos materiales magnéticos duros importantes son los siguientes:
Acero
El acero al carbono tiene un bucle de histeresis grande. Debido a cualquier choque o vibración, pierden sus propiedades magnéticas rápidamente. Sin embargo, el acero tungsteno, el acero cromo y el acero cobalto tienen un alto producto de energía.
Alnico
Está compuesto de aluminio, níquel y cobalto para mejorar las propiedades magnéticas. El Alnico 5 es el material más importante utilizado para crear imanes permanentes. El producto BH es 36000 Jm-3. Se usa en operaciones de alta temperatura.
Aleaciones de Tierras Raras:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB etc.
Ferritas duras o imanes cerámicos (como las ferritas de bario):
Estos materiales pueden ser pulverizados y usados como ligante en plásticos. Los plásticos fabricados por este método se llaman imanes de plástico.
Imanes unidos:
Se utilizan en motores DC, motores paso a paso etc.
Imán duro nanocristalino (aleaciones Nd-Fe-B):
El pequeño tamaño y peso de estos materiales los hacen útiles en dispositivos médicos, motores delgados, etc.

Aplicaciones de los Materiales Magnéticos Duros

Los materiales magnéticos duros tienen una amplia gama de aplicaciones. Estas son las siguientes:

• Automotriz: motores para ventiladores, limpiaparabrisas, bombas de inyección; motores de arranque; Control de asientos, ventanas, etc.

• Telecomunicaciones: Micrófonos, Altavoces, Timbres telefónicos, etc.

• Procesamiento de datos: Impresoras, Motores paso a paso, Unidades de disco y Actuadores.

• Propina