Como são feitos os imãs Alnico

Alnico é uma liga feita principalmente de uma combinação de Alumínio, Níquel, Cobalto e Ferro mais níveis variáveis de Cobre, Titânio e Nióbio.

A composição química exata dentro do grau Alnico depende do grau Alnico. Um exemplo da composição é dado abaixo.

Composição típica da liga Alnico

Um exemplo para o Alnico 8 sinterizado é – 31,5% Ferro, 36% Cobalto, 13,5% Níquel, 7,2% Alumínio, 3,5% Cobre, 7,5% Titânio e 0,8% Nióbio.

Ímãs Alnico podem ser feitos a partir da sinterização ou pelos processos de fundição mais comuns. A estrutura do Alnico é uma das microestruturas fortemente magnéticas da haste Fe-Co numa matriz Ni-Al fracamente magnética – a anisotropia da forma da haste dá ao Alnico a sua coercividade.

CAST ALNICO

Cada grau Alnico tem a sua própria composição de elementos em proporções variáveis. Os elementos para o Alnico são colocados em um forno (um forno de indução é comumente usado) e são fundidos a 1750-1780 graus C. Uma quantidade maior de alumínio (Al) do que a necessária é adicionada inicialmente porque algum Al é perdido ao longo do tempo devido à fusão a 680 graus C. Como resultado, o tempo gasto durante o processo de fundição é muito importante, pois afeta a proporção Ni:Al.

A liga fundida de Alnico é vertida em moldes de areia. Os moldes em areia que foram pré-preparados para a forma necessária de ímã. O molde de areia contém volumes que são as formas para o ímã que são ligados por tubos horizontais (runners) e tubos verticais (risers). Quando a liga do ímã fundido é derramada no molde, pode facilmente deslocar todo o ar para preencher todos os espaços e vazios (o método para criar moldes em areia com sucesso é um processo técnico). Como a fundição utiliza escorredores e risers, o rendimento não é de 100%. O molde em areia e a fundição são resfriados rapidamente para evitar a formação de segunda fase gama. Às vezes há placas especiais no fundo dos moldes chamadas “calafrios” que ajudam a resfriar. E às vezes a areia utilizada é uma areia exotérmica. A areia exotérmica dá uma taxa de resfriamento diferente e a placa “fria” fornece meios para o crescimento de um cristal colunar ou semicolunar para produzir graus de Alnico com os valores mais altos de Br. A taxa de resfriamento e também o acabamento superficial do ímã são afetados pela quantidade de areia utilizada na fundição, o tamanho do grão de areia e as propriedades da areia.

Após o ímã ter esfriado, o molde de areia é quebrado e os ímãs são recuperados (a areia é reciclada; as runners e risers e removidos e reciclados). Um ciclo de tratamento térmico na presença de um campo magnético remove qualquer segunda fase indesejada e dá algumas das propriedades magnéticas finais. Uma fase final de têmpera dá os coeficientes de temperatura e as propriedades magnéticas finais (melhorando a coercividade do íman Hc e Hci). O tratamento térmico e os estágios de têmpera podem ser modificados para dar uma redução na fragilidade desses ímãs, mas isso é muito caro.

Se necessário, os ímãs são moídos até o tamanho final. O aspecto fundido do Alnico é um cinzento escuro/preto com uma textura rugosa (a textura é do molde de areia). O acabamento usinado é de uma cor metálica lisa e brilhante. Não há prejuízo para o desempenho do ímã é que as faces não polares são deixadas como fundidas (isto é mais barato) embora alguns clientes possam preferir que todas as faces sejam usinadas por razões estéticas. Se necessário, os ímãs também são magnetizados antes da embalagem.

Casting é o único método para produzir grandes ímãs Alnico. Ímanes até 30kg, talvez até mais pesados, podem ser produzidos por fundição. Pode haver bolsas de ar muito pequenas dentro dos ímãs de Alnico fundidos – isto é perfeitamente normal e não é prejudicial ao ímã.

ALNICO SINTERADO

Alnico sinterizado é feito por um processo de pó prensado. A mistura desejada de pós metálicos é prensada em um molde muito próximo da forma final desejada. O imã “verde” resultante é então sinterizado a cerca de 1260 graus C em uma atmosfera de hidrogênio para fundir o pó. Os ímãs são na verdade estruturalmente mais fortes do que o Alnico fundido (ainda é recomendado evitar colocar ímãs em aplicações onde eles suportam a carga, pois eles se quebrarão). Embora a sinterização possa causar um menor grau de variação de forma em relação à forma “verde”, tolerâncias relativamente próximas ainda são alcançadas sem a necessidade de mais usinagem/moagem. Geralmente, os ímãs sinterizados da Alnico são pequenos, normalmente pesando menos de 30 gramas. O processo de produção do Alnico sinterizado é adequado para a produção em volume