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“Rei dos Ímãs” —Neodímio Ferro Boro(NdFeB)

2023-12-06 15:34:00

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O ímã de neodímio, também conhecido como ímã NdFeB, é um sistema de cristal tetragonal composto de neodímio, ferro e boro (Nd2Fe14B). Foi descoberto pela primeira vez em 1982 pelo Sr. Sagawa da Sumitomo Special Metals. O produto de energia magnética (BHmax) deste ímã supera o dos ímãs de samário-cobalto. Na época de sua descoberta, detinha o recorde de BHmax mais alto do mundo. Posteriormente, a Sumitomo Special Metals desenvolveu com sucesso o processo de metalurgia do pó para a produção de ímãs NdFeB. Motores gerais mais tarde obteve sucesso no desenvolvimento do processo de fiação por fusão, que permitiu a produção em massa de ímãs NdFeB.

Os ímãs NdFeB são os segundos ímãs permanentes mais poderosos disponíveis atualmente, depois dos ímãs de zero absoluto de hólmio. Eles são amplamente utilizados como ímãs de terras raras em vários dispositivos eletrônicos, incluindo discos rígidos, telefones celulares, fones de ouvido e ferramentas alimentadas por bateria. Suas propriedades magnéticas excepcionais os tornam altamente desejáveis ​​para aplicações que exigem ímãs fortes e compactos. A ampla utilização de ímãs NdFeB ressalta sua importância em produtos eletrônicos modernos e em avanços tecnológicos.

Dependendo do processo de fabricação utilizado, os ímãs NdFeB são categorizados como sinterizados ou colados. Eles substituíram outros tipos de ímãs em muitas aplicações de produtos modernos que exigem ímãs permanentes fortes, como motores elétricos em ferramentas sem fio, unidades de disco rígido e fixadores magnéticos.

O Departamento de Energia dos EUA (DOE) reconheceu a necessidade de procurar alternativas aos metais de terras raras na tecnologia de ímanes permanentes e atribuiu financiamento para investigação nesta área. O programa Alternativas de Terras Raras em Tecnologias Críticas (REACT), patrocinado pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada para Energia (ARPA-E), foi estabelecido para desenvolver materiais substitutos. Em 2011, a ARPA-E concedeu US$ 31.6 milhões em financiamento para o programa Alternativas de Terras Raras.

Dado o seu papel nos ímanes permanentes para turbinas eólicas, foi sugerido que o neodímio será um alvo principal na competição geopolítica num mundo baseado em energias renováveis. No entanto, esta perspectiva tem sido criticada por ignorar o facto de a maioria das turbinas eólicas não utilizar ímanes permanentes e por subestimar a influência dos incentivos económicos na expansão da produção.

Devido às suas excepcionais propriedades magnéticas e economia, o material magnético permanente NdFeB emergiu rapidamente como o player predominante no mercado de ímãs permanentes de terras raras desde o seu início. Seu valor de saída é responsável por 90% do valor global de saída de material magnético permanente de terras raras. Além disso, com melhorias contínuas no processo de preparação e na tecnologia de produção, o seu desempenho continua a melhorar e os seus campos de aplicação estão a expandir-se gradualmente. Portanto, a extensão das aplicações de materiais magnéticos permanentes NdFeB serve como um indicador dos níveis de modernização. O material magnético permanente NdFeB continua sendo um setor florescente na indústria de materiais de terras raras.

 

O que é material magnético permanente

O material magnético permanente é um material funcional que é magnetizado até a saturação sob a ação de um campo magnético externo e mantém suas propriedades magnéticas após a remoção do campo magnético externo. Também é conhecido como material magnético duro. Já no período dos Reinos Combatentes na China, a invenção do “Sinan” (o protótipo da bússola) consiste em usar o papel do guia magnético para identificar a direção.

Embora a humanidade conheça os materiais magnéticos há mais de 2,000 anos, os ímãs permanentes feitos pelo homem começaram com a invenção das agulhas de aço magnetizadas na China, no século X. Um progresso significativo no desenvolvimento e aplicação de materiais magnéticos começou no final do século XIX e início do século XX. No início do século XX, as pessoas usavam principalmente aço de tungstênio, aço carbono, aço cromo e aço cobalto como materiais de ímã permanente. No final da década de 1930, os materiais magnéticos permanentes Alnico foram desenvolvidos com sucesso e, então, os materiais magnéticos permanentes começaram a ser aplicados em larga escala. Na década de 1950, surgiu a ferrita de bário. O custo dos ímãs permanentes foi reduzido e, ao mesmo tempo, a gama de aplicações dos materiais magnéticos permanentes foi ampliada para alta frequência. Na década de sessenta, ímãs permanentes de terras raras e cobalto foram desenvolvidos com sucesso. A aplicação de ímãs permanentes entrou em uma nova era. Em 1967, a Universidade de Dayton, nos Estados Unidos, fabricou com sucesso ímãs permanentes SmCo5, o que marcou a chegada da era dos ímãs permanentes de terras raras. Até agora, materiais magnéticos permanentes de terras raras foram desenvolvidos desde a primeira geração de 1:5 tipo SmCo5, a segunda geração de endurecimento por precipitação tipo Sm2Co17, até a terceira geração de materiais magnéticos permanentes Nd-Fe-B.

Além disso, as ligas Cu-Ni-Fe, Fe-Co-V, Fe-Co-Mo, A1MnC, MnBi têm sido historicamente usadas como materiais de ímã permanente. Essas ligas raramente são usadas na maioria das ocasiões devido ao seu baixo desempenho e baixo custo. FeCrCo, AlNiCo, PtCo e outras ligas ainda são usadas em algumas ocasiões especiais. A ferrita Ba, Sr ainda é a maior quantidade de materiais de ímã permanente, mas está sendo gradualmente substituída por materiais Nd-Fe-B em muitas áreas de aplicação. Atualmente, o valor de produção de materiais magnéticos permanentes de terras raras excedeu em muito o de materiais magnéticos permanentes de ferrite, e a produção de materiais magnéticos permanentes de terras raras se desenvolveu em uma grande indústria. material magnético permanente. O Nd-Fe-B tornou-se o material magnético permanente de terras raras mais amplamente utilizado. É também o material magnético permanente mais forte até agora.

 

Introdução de NdFeB

NdFeB é um composto magnético permanente de terras raras composto pelo metal de terras raras neodímio, o elemento metálico ferro, o elemento não metálico boro e uma pequena quantidade de elementos adicionados, como praseodímio, disprósio, nióbio, alumínio, gálio, cobre e outros elementos . Os ímãs permanentes NdFeB possuem excelentes propriedades magnéticas, peso leve e baixo preço, além de uma ampla gama de aplicações. É conhecido como o “rei dos ímãs” e é de longe o material magnético com melhor custo-benefício.

Energia Eólica/Hídrica

Os poderosos ímãs NdFeB possuem grande campo de anisotropia magnetocristalina e polarização magnética de alta intensidade. Seu produto teórico de energia magnética é 64MGOe. Sua propriedade magnética é mais de 100 vezes maior que a do aço magnético usado pelas pessoas no século XIX. É 19 vezes maior que a ferrite e o alnico normais. Sua coercividade e densidade de energia são muito altas, reduzindo bastante o tamanho das peças de material magnético. Isso também promove a miniaturização, leveza, desbaste e alta eficiência de equipamentos como instrumentação, motores eletroacústicos, computadores e celulares. Essas características melhoram o desempenho dos produtos e promovem a geração de determinados dispositivos especiais. O NdFeB possui boas propriedades mecânicas e é fácil de ser cortado e processado. Sua tecnologia de preparação é relativamente madura, a temperatura Curie deste ímã é de cerca de 10K, o uso de temperatura de até 580 graus Celsius.

O NdFeB não contém elementos estratégicos Co e Ni e é rico em matérias-primas. Sua alta relação custo-benefício faz com que desde 1983 o NdFeB foi introduzido, até 2006, a produção disparou para 55,540 toneladas. Em 2015, aumentou ainda mais, para cerca de 130,000 mil toneladas. Os materiais magnéticos permanentes NdFeB sinterizados possuem excelentes propriedades magnéticas. Eles são amplamente utilizados em eletrônicos, máquinas elétricas, equipamentos médicos, brinquedos, embalagens, máquinas de hardware, aeroespacial e aviação. 

 

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