Cómo se fabrican los Imanes de Álnico
El Álnico es una aleación hecha principalmente de una combinación de Aluminio, Níquel, Cobalto y Hierro más niveles variables de Cobre, Titanio y Niobio.
La composición química exacta dentro del grado de Álnico depende del grado de Álnico. A continuación se ofrece un ejemplo de la composición.
Composición típica de la aleación de Álnico
Un ejemplo de Álnico 8 sinterizado es – 31,5% de hierro, 36% de cobalto, 13,5% de níquel, 7,2% de aluminio, 3,5% de cobre, 7,5% de titanio y 0,8% de niobio.
Los imanes de Álnico pueden fabricarse mediante sinterización o mediante los procesos de fundición más comunes. La estructura del Alnico es una microestructura de varilla de Fe-Co fuertemente magnética en una matriz de Ni-Al débilmente magnética – la anisotropía de la forma de la varilla da al Alnico su coercitividad.
CAST ALNICO
Cada grado de Alnico tiene su propia composición de elementos en proporciones variables. Los elementos para el Alnico se introducen en un horno (normalmente se utiliza un horno de inducción) y se funden a 1750-1780 grados C. Inicialmente se añade una cantidad de aluminio (Al) superior a la requerida porque parte del Al se pierde con el tiempo debido a que se funde a 680 grados C. Como resultado, el tiempo empleado durante el proceso de fundición es muy importante ya que afecta a la relación Ni:Al.
La aleación de Alnico fundida se vierte en moldes de arena. Los moldes de arena que han sido preparados previamente para la forma requerida del imán. El molde de arena contiene volúmenes que son las formas para el imán que están unidos por tubos horizontales (corredores) y tubos verticales (elevadores). Cuando la aleación magnética fundida se vierte en el molde, puede desplazar fácilmente todo el aire para llenar todos los espacios y vacíos (el método para crear con éxito los moldes de arena es un proceso técnico). Debido a que la fundición utiliza correderas y bandas, el rendimiento no es del 100%. El molde de arena y la colada se enfrían rápidamente para evitar la formación de una segunda fase gamma. A veces hay placas especiales en el fondo de los moldes llamadas «chills» que ayudan al enfriamiento. Y a veces la arena utilizada es una arena exotérmica. La arena exotérmica proporciona una velocidad de enfriamiento diferente y la placa «chill» proporciona medios para un crecimiento cristalino columnar o semicolumnar para producir grados de Alnico con los valores más altos de Br. La velocidad de enfriamiento y también el acabado de la superficie del imán se ven afectados por la cantidad de arena utilizada en la colada, el tamaño del grano de la arena y las propiedades de la misma.
Una vez que el imán se ha enfriado, el molde de arena se rompe y los imanes se recuperan (la arena se recicla; los patines y las bandas se retiran y se reciclan). Un ciclo de tratamiento térmico en presencia de un campo magnético elimina cualquier segunda fase no deseada y proporciona algunas de las propiedades magnéticas finales. Una etapa de templado final proporciona los coeficientes de temperatura y las propiedades magnéticas finales (mejorando la coercitividad Hc y Hci del imán). Las etapas de tratamiento térmico y de templado pueden modificarse para reducir la fragilidad de estos imanes, pero esto es muy caro.
Si es necesario, los imanes se rectifican hasta alcanzar el tamaño final. El aspecto de fundición del Alnico es de un color gris oscuro/negro con una textura rugosa (la textura proviene del molde de arena). El acabado mecanizado es un color metálico brillante y suave. El rendimiento del imán no se ve perjudicado si las caras no polares se dejan fundidas (esto es más barato), aunque algunos clientes pueden preferir que todas las caras estén mecanizadas por razones estéticas. Si es necesario, los imanes también se magnetizan antes del embalaje.
La fundición es el único método para producir imanes de álnico de gran tamaño. Se pueden producir imanes de hasta 30 kg, incluso más pesados, mediante fundición. Puede haber bolsas de aire muy pequeñas dentro de los imanes de Alnico fundidos – esto es perfectamente normal y no es perjudicial para el imán.
ALNICO SINTERIZADO
El Alnico sinterizado se fabrica mediante un proceso de polvo prensado. La mezcla deseada de polvos metálicos se presiona en una matriz muy próxima a la forma final deseada. El imán «verde» resultante se sinteriza a unos 1260 grados C en una atmósfera de hidrógeno para fusionar el polvo. Los imanes son en realidad estructuralmente más fuertes que el Alnico fundido (se sigue recomendando evitar la colocación de imanes en aplicaciones en las que soporten carga, ya que se romperán). Aunque la sinterización puede causar un grado menor de variación de la forma «verde», se consiguen tolerancias relativamente estrechas sin necesidad de más mecanizado/rectificado. Por lo general, los imanes de álnico sinterizados son pequeños y suelen pesar menos de 30 gramos. El proceso de producción del Alnico sinterizado es adecuado para la producción en volumen
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