Quais são as diferenças entre os ímanes Sm1Co5 e Sm2Co17?

Quais são as diferenças entre os ímanes Sm1Co5 e Sm2Co17?

Índice

Existem duas opções de ímanes que são normalmente utilizados em motores de alta temperatura ou no fabrico aeroespacial: Sm1Co5 e Sm2Co17. Ambos são ímanes de samário-cobalto (SmCo), que é um tipo de íman de terras raras. O número no nome representa a relação atómica entre o samário (Sm) e o cobalto (Co). Para um engenheiro que esteja a escolher um íman adequado para um motor ou componentes aeroespaciais, é essencial compreender a diferença entre os dois tipos de ímanes.

O Sm1Co5 representa uma relação samário/cobalto de 1:5, que é o tipo mais antigo, enquanto o Sm2Co17 representa uma relação 2:17, que é o tipo mais recente e mais utilizado.

Em comparação com o íman Nd FeB comummente visto, a força magnética do íman SmCo é mais fraca. No entanto, a resistência ao calor e à corrosão do íman SmCo é melhor do que a do íman Nd FeB, tornando-o uma escolha fiável em ambientes de alta temperatura ou corrosivos. Embora o preço do íman SmCo seja mais elevado, é insubstituível em aplicações topo de gama, como as aplicações aeroespaciais, de equipamento médico e de defesa. A procura de ímanes SmCo continua a crescer devido ao motor de veículos eléctricos, drones e instrumentos de precisão.

1. O que é um íman Sm1Co5?

Sm1Co5 foi descoberto na década de 1960, sendo o mais antigo íman de samário-cobalto descoberto. Contém apenas samário e cobalto. O seu produto energético é de nível médio, ou seja, 16-25 MGOe, e a temperatura máxima de trabalho é de 250 °C. É resistente à ferrugem porque não contém ferro, não sendo necessária uma camada protetora. A propriedade de não conter ferro é importante na indústria oceânica ou química, pois pode reduzir o custo do processamento de superfícies, mesmo num ambiente corrosivo. O produto energético de 16-25 MGOe é suficiente para a aplicação industrial geral.

Também é adequado para encomendas de pequenos lotes ou para amostragem, uma vez que pode ser facilmente transformado em anéis pequenos de paredes finas ou noutros componentes com formas complexas, e é normalmente utilizado em equipamento marítimo, bombas químicas e outros instrumentos que funcionam num ambiente de vácuo.

Embora o custo de maquinação seja mais baixo, o custo do material é mais elevado do que o do íman Sm2Co17 devido ao maior teor de cobalto. Esta é a razão pela qual o íman Sm1Co5 está a ser substituído no mercado, mas continua a ser essencial em aplicações específicas.

2. O que é um íman Sm2Co17?

Sm2Co17 é o tipo mais recente e é comummente visto no mercado atual. Além de samário e cobalto, contém também pequenas quantidades de cobre, ferro e zircónio. O seu produto energético é forte, que é de 22-32 MGOe, e a temperatura máxima de trabalho é de 350°C. Devido à propriedade de conter ferro, pode enferrujar em ambiente húmido, pelo que se recomenda a adição de uma camada protetora.

A adição de pequenas quantidades de cobre, ferro e zircónio pode melhorar a produção de força magnética e a estabilidade térmica, razão pela qual é uma opção padrão na maioria da indústria e engenharia, substituindo a posição dominante do íman Sm1Co5.

O coeficiente de temperatura do íman Sm2Co17 é inferior ao do íman Sm1Co5. Isto indica que a queda da força magnética de saída é menor quando a temperatura de trabalho aumenta. É essencial na aplicação com uma grande flutuação da temperatura de funcionamento, como os sensores incorporados nos motores dos aviões.

A sua forte força magnética e a sua elevada resistência máxima ao calor fazem com que seja amplamente utilizado em motores de veículos eléctricos, componentes de satélites e robôs industriais.

3. Vantagens e desvantagens dos ímanes Sm1Co5

A caraterística dos ímanes Sm1Co5 é "substituir a maquinagem pela força magnética". O sacrifício da força magnética de saída em troca de uma melhor flexibilidade de maquinação e resistência à corrosão.

Vantagens

Desvantagens

Resistência à ferrugem

Produto de energia fraca e força magnética

Fácil de calibrar os campos magnéticos

A temperatura máxima de funcionamento é de apenas 250°C

Fácil de maquinar em formas complicadas

Custo mais elevado devido à composição mais elevada de cobalto

Apesar da fraca força magnética, a sua propriedade sem ferro é mais importante em algumas indústrias, como a do equipamento médico.

A sua propriedade de coercividade também lhe confere um melhor desempenho em aplicações que requerem um controlo preciso do campo magnético, como o scanner de imagens por ressonância magnética (MRI) e o acelerador de partículas.

4. Vantagens e desvantagens dos ímanes Sm2Co17

A caraterística dos ímanes Sm2Co17 é inversa à dos ímanes Sm1Co5. A saída de força magnética e a resistência máxima ao calor são a primeira prioridade, e o custo é a dificuldade de processamento e a sensibilidade à humidade.

Vantagens

Desvantagens

Produto de energia forte e força magnética

É necessária uma camada protetora em ambientes húmidos

A temperatura máxima de trabalho pode atingir 350°C

Mais difícil de maquinar ou moldar devido à sua natureza frágil

Coeficiente de temperatura inferior

(Mais estável na força magnética quando a temperatura de trabalho muda)

 

A adição de uma camada protetora de NiCuNi (Níquel-Cobre-Níquel) é suficiente para reduzir a ferrugem na maioria dos casos, pelo que o aumento do custo é limitado.

Apesar de ser frágil por natureza, a utilização de ferramentas de corte diamantadas e o desbaste lento podem reduzir eficazmente o risco de lascar os cantos.

5. Como escolher entre ímanes Sm1Co5 e Sm2Co17?

Não existe uma diferença superior entre os dois tipos de ímanes. A principal preocupação é o requisito e o ambiente de aplicação.

Estado

A escolha

Requerem uma força magnética mais forte

Sm2Co17

Temperatura de funcionamento superior a 250°C

Sm2Co17

Ambiente húmido e não vai adicionar uma camada protetora

Sm1Co5

Requerem formas complicadas/paredes mais finas

Sm1Co5

Orçamento limitado

Sm2Co17

Se for difícil escolher o tipo de íman, recomenda-se que se considere em primeiro lugar o Sm2Co17 devido ao seu melhor desempenho, preço mais baixo e aplicação mais vasta. O Sm1Co5 só é considerado quando a adição de uma camada protetora não é possível em ambiente corrosivo ou quando é necessária uma forma complexa.

Embora o preço unitário do íman Sm2Co17 seja mais baixo, o custo global será mais elevado se for necessária uma camada protetora, e as diferenças de custo entre os dois serão reduzidas. Vale a pena pedir uma comparação de preços ao fornecedor se o tamanho do lote for grande.

Se ainda estiver indeciso após a preocupação acima, a forma mais fiável é contactar o fornecedor e fornecer a temperatura de trabalho, as condições ambientais e o tamanho do componente. O fornecedor pode recomendar uma escolha de acordo com os três parâmetros.

6. Como distinguir entre Sm1Co5 e Sm2Co17 ?

Rótulo na embalagemA marcação do grau está normalmente impressa na etiqueta da embalagem, como SmCo5 ou SmCo26 (o grau mais comum de Sm2Co17). Em caso de falta da etiqueta, pode ser solicitado ao fornecedor um certificado do material.

Ensaio de força de tração (para o mesmo tamanho)A força magnética mais elevada do Sm2Co17 torna-o mais forte no ensaio. A diferença é visível a olho nu.

Teste de ferrugem: podem aparecer ligeiros pontos de ferrugem no Sm2Co17 num ambiente húmido durante 48-72 horas, mas não no Sm1Co5

Maquinabilidade: a natureza frágil do Sm2Co17 torna-o mais suscetível de ser lascado nos cantos durante o corte, pelo que a velocidade de corte teve de ser reduzida

Se o íman for adquirido em mercados de segunda mão ou a fornecedores desconhecidos, os métodos acima referidos são úteis. Existem alguns fornecedores pouco fiáveis que fazem passar o íman Sm1Co5 por íman Sm2Co17, uma vez que o aspeto destes dois ímanes é o mesmo. No caso de uma grande quantidade de compras, recomenda-se que se peça um relatório de teste a terceiros, como a análise de fluorescência de raios X (XRF) e o teste de propriedades magnéticas, para garantir que se recebe o tipo correto de íman.

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