Imãs de Terras Raras
Autor: Perrotti | Publicado: 2012-11-25T08:04:00-02:00



O nome impressiona e pode dar a impressão de que são imãs naturais extraídos de minas secretas de países exóticos, mas não é nada disso. São imãs artificiais extremamente fortes feitos com uma liga de Neodymium (Nd), Ferro (Fe) e Boro (B). Essa tecnologia de imãs existe desde 1996, mas só nos últimos anos começou a ficar comercialmente viável para produção em escala, então eles estão ficando mais baratos e extremamente comuns para imãs de terras raras.




De onde vem o nome "terras raras"
Terras raras é uma família de elementos na tabela periódica, também conhecida como Lantanídeos, porque todos eles tem características semelhantes às do lantânio. By the way, os lantanídeos não tem nada de raros, na verdade são até bem comuns na natureza mas não em forma pura, precisam ser separados de outros compostos.






Temperatura de Curie
Desde a década de 1970 que já se sabe que alguns lantanídeos tem uma capacidade de magnetização muito maior do que os imãs comuns, feitos de ferrite ou cerâmica. Mas todo imã, raro ou não, tem a sua temperatura de Curie, que é a temperatura em que um imã perde suas propriedades magnéticas e passa a ser apenas um pedaço de metal ou de cerâmica. O problema dos lantanídeos é que a temperatura de Curie deles é menor que a temperatura ambiente, então para que funcionem como imãs precisam estar em ambientes refrigerados. Claro que isso limita muito as aplicações.

É justamente para aumentar a temperatura de Curie das terras raras que são acrescentados ferro, níquel ou cobalto. O resultado é um imã extremamente poderoso e com uma temperatura de Curie relativamente alta, atualmente algo em torno de 400° celcius para os de neodymium. 





Evolução
A primeira geração dos imãs de terras raras usava uma liga de cobalto e samarium. Não ficou muito popular porque é uma liga muito cara e com menor capacidade de magnetização do que a liga de neodymium e ferro usada atualmente. Mas como vantagem, a temperatura de Curie da liga de samarium-cobalto chega a 800°C, então continua tendo a sua utilidade em nichos específicos.

A liga de neodymium, ferro e boro é muito mais barata, tem uma capacidade de magnetização pelo menos 20% maior que a liga de samarium e maior 
coercitividade, o que significa que é mais difícil de ser desmagnetizado (campo magnético mais estável). Mas além da baixa temperatura de Curie, uma outra desvantagem da liga de neodymium/ferro é que é mais vulnerável à oxidação, então para proteger o imã é necessário um banho com um outro metal como zinco, níquel e eventualmente até com prata e ouro.&nbsp; 
O imã da foto acima tem cerca de 25mm de diametro e 12mm de altura, mas um deles sozinho consegue segurar quase 25 kg de peso. A especificações dele 
estão aqui.




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&nbsp;Comparação
Eu não vou nem tentar falar das unidades dos números da tabela abaixo, mas dá pra fazer uma comparação do desempenho de alguns tipos de imãs (fonte: Wikipedia):




Tipo
Força
Coercitividade
Densidade
Temp Curie


Nd2Fe14B (neodymium)
1.0–1.4
750–2000
200–440
80–400


SmCo5 (samarium)
0.8–1.1
600–2000
120–200
720


Sm(Co,Fe,Cu,Zr)7 (samarium)
0.9–1.15
450–1300
150–240
800


Alnico (ferro, alumínio, niquel e cobalto)
0.6–1.4
275
10–88
700–860


Ferrite
0.2–0.4
100–300
10–40
450





Grades
Os imãs de terras raras são classificados em grades. Essa classificação tem a ver com a composição exata da liga de neodymium, mas o que importa é que quanto maior a grade, mais forte é o imã. Normalmente ela é indicada logo após a letra ´N´. A menor grade que vi nas minhas navegações é N33, então se a grade não estiver indicada deve ser algo por aí. Por um preço relativamente acessível, é fácil achar imãs com grade N45 ou N48, mas estão em produção imãs com grade de até N52. Em teoria, a grade máxima que os imãs de neodymium podem alcançar é N64, mas os engenheiros acham que na prática o que dá pra conseguir é N60, então isso está sendo pesquisado atualmente, existe uma espécie de corrida entre os fabricantes para conseguir o imã com grade N60.





Riscos
Imãs de terras raras, especialmente com grade acima de N40 são extremamente perigosos. Um par de imãs colocados próximos vai se atrair com extrema violência e conforme o caso podem se espatifar e literalmente explodir mandando pedaços para todo lado feito uma granada. A resistência mecânica destes imãs é bem baixa, eles são muito frágeis. Mas apesar disso são pesados e podem machucar bastante pessoas e animais que se colocarem entre os campos magnéticos de um par deles. Pares de imãs podem se atrair de distâncias incrivelmente longas. Já houve casos de ossos quebrados. Acidentes com cortes nos dedos também são muito comuns.
Computadores, laptops, celulares, monitores, cartões de crédito, etc. Todo esse povo tem que ficar muito distante de imãs de terras raras. O campo magnético de um pode facilmente inutilizar um hd de computador ou de laptop, apagar cartões e bagunçar celulares.




Links:
Campo magnético:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico

Imãs de terras raras:

(em inglês): http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
(portugues): http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dm%C3%A3_de_neod%C3%ADmio
Neodímio:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Neod%C3%ADmio 
Glossário com os principais conceitos relacionados a imãs de 
neodymium (em inglês): 
&nbsp;http://www.kjmagnetics.com/neomaginfo.asp
http://apexmagnets.com/index.php?main_page=page&amp;id=3
FAQ muito bom:

http://apexmagnets.com/index.php?main_page=faq
Sobre temperatura de operação:

http://www.kjmagnetics.com/blog.asp?p=temperature-and-neodymium-magnets
Grades:

http://www.kjmagnetics.com/blog.asp?p=magnet-grade