Imanes de ferrita - nos atraen a todos magnéticamente

Imanes de ferrita – quién no los conoce, estos imanes negros. Casi todo el mundo la conoce, solo piensa en una pizarra magnética. Ya sean generadores, altavoces o micrófonos, los imanes de ferrita se utilizan aquí. Incluso en la periferia de los ordenadores o en el sector de la automoción se pueden encontrar imanes de ferrita, es decir, de ferrita dura.

No hay duda: los imanes de ferrita son cada vez más populares, no solo por su precio relativamente bajo y su alta resistencia a la corrosión, sino también por sus múltiples aplicaciones.

Ferritas magnéticas blandas o duras

Los imanes de ferrita son imanes permanentes (también llamados imanes permanentes) que consisten en una pieza del material magnetizable ferrita. Los imanes de ferrita son, según el orden magnético - el orden ferromagnético - una forma mixta: entre imanes ferromagnéticos y antiferromagnéticos. La ferrita no pierde su campo magnético estático.

No cabe duda: los imanes de ferrita son los más producidos del mundo. Los métodos de producción de estos imanes son muy similares a los de otros materiales cerámicos.          Se distingue entre ferritas magnéticas blandas, por un lado, y ferritas magnéticas duras, por otro.

Mientras que las ferritas magnéticas blandas se caracterizan por una intensidad de campo coercitivo comparativamente baja, las ferritas magnéticas duras, en cambio, tienen una intensidad de campo relativamente alta. La coercitividad magnética es la intensidad de campo magnético necesaria para producir la desmagnetización completa de una sustancia ferromagnética.

Esto significa que cuanto mayor sea la intensidad del campo coercitivo, más fácil será para el imán mantener su magnetización cuando golpee un campo contrario.

¿Cómo es, pues, el material magnético: más bien blando que duro? La llamada curva de histéresis, también llamada bucle de histéresis, no es más que la curva de magnetización, que representa la densidad del flujo y la intensidad del campo en su contexto.

En lo que se refiere a la producción de imanes de ferrita, Asia domina, donde actualmente se produce la mayoría de las ferritas en masa. Precisamente en China se han desplegado enormes capacidades de producción en los últimos años.

Imanes isotrópicos y anisotrópicos

Los imanes de ferrita se dividen en isotrópicos (más débiles) o anisotrópicos (más fuertes) según el tipo de fabricación.

La producción de imanes isotrópicos se lleva a cabo por presión bajo la llamada producción en seco. A continuación, los imanes se magnetizan en el campo magnético. Los imanes de ferrita, los denominados imanes permanentes o permanentes, se fabrican mediante diferentes procesos: el proceso de prensado en seco o el proceso de prensado en húmedo. La producción en seco tiene una gran ventaja: es posible magnetizar los imanes en diferentes direcciones, dependiendo de los deseos del cliente.

Por el contrario, los imanes anisotrópicos se producen por medio de la producción húmeda, en forma de pulverización y efecto de campo magnético. En la magnetización posterior, el campo magnético recibe la dirección preferida predeterminada. Pero la ventaja de los anisótropos es que su densidad de energía es de una a tres veces mayor.

Proceso de producción

Los imanes de ferrita se producen generalmente en un proceso de sinterización. Las ferritas de magnetismo duro se producen mediante la llamada calcinación. Se trata de una reacción química a partir de los materiales de partida óxido de hierro y bario y carbonato de estroncio, respectivamente. En este proceso se habla, obsoleto, de "preinternamente". A continuación se procede a la molienda lo más fina posible del producto de reacción, la formación de prensado y el secado y la sinterización. Los eslingas se pueden moldear perfectamente en un campo magnético externo. Los granos se colocan así en una orientación preferente (anisotropía).

El llamado proceso de prensado en seco también se puede utilizar en formas pequeñas y geométricamente simples para el mecanizado de piezas. Las características magnéticas inferiores a las de las piezas producidas en el proceso de prensado húmedo se deben a la fuerte tendencia a la (re)aglomeración de las partículas más pequeñas. En el caso de los cuerpos de prensado formados directamente a partir de las materias primas, es posible realizar una calcinación y sinterización concentradas, pero las características magnéticas de estos productos así obtenidos son extremadamente deficientes.

Las ferritas magnéticas blandas también se sinterizan, trituran y prensan. Sin embargo, la sinterización subsiguiente se lleva a cabo en atmósferas específicas, como la falta de oxígeno. Tanto la composición química como la estructura del preproducto y del producto sinterizado difieren considerablemente.

La particularidad del proceso de prensado húmedo es la emulsión producida a partir de polvo de aleación y líquido. Los canales de llenado aseguran que la emulsión se inyecte en la herramienta de prensado. La compactación subsiguiente implica la alineación de las partículas, es decir, el ajuste de la anisotropía, activando un campo magnético. Esto implica la succión de una parte del líquido. Antes de comenzar la sinterización, es necesario secar los prensados, ya sea al aire o en hornos de secado. No hay duda: el prensado en húmedo es más complicado que el prensado en seco. Pero al final también hay propiedades magnéticas superiores.

Ventajas y inconvenientes

Es indiscutible que los imanes de ferrita tienen una gran fuerza de campo coercitivo y una alta resistencia específica. Este último permite su uso en campos magnéticos variables. Una gran ventaja de los imanes de ferrita, además de su bajo precio, es que no son susceptibles a la corrosión. Por lo tanto, no es necesario un tratamiento superficial especial. Además, se caracterizan por su especial resistencia a altas temperaturas: su uso a temperaturas de funcionamiento de -40 °C a +250 °C subraya su carácter robusto.

No es extraño: la sinterización de los imanes de ferrita tiene lugar a altas temperaturas. Como resultado, son extremadamente duros y también resistentes a temperaturas de funcionamiento muy elevadas. Además, tienen una gran resistencia a los productos químicos.

Sin embargo, los imanes de ferrita no son tan potentes como, por ejemplo, los imanes de neodimio y los imanes de samario-cobalto. Esto se debe a su fuerza magnética relativamente baja y a su resistencia a la desmagnetización.

También hay que tener en cuenta: dos mezclas diferentes distinguen los imanes de ferrita: SrFe y BaFe, es decir, ferrita de estroncio y ferrita de bario. Aunque el BaFe suele ser más barato que el SrFe, es menos eficiente que el SrFe. Una gran ventaja del SrFe, en comparación con el BaFe, es su aprobación en el área de aplicación con agua potable. Por el contrario, las posibilidades de uso de BaFe con bario en este campo de aplicación son problemáticas, por lo que a menudo solo se ofrecen imanes de ferrita SrFe.

Posibilidades de uso

Ya sea en forma de herradura o disco, ya sea en bloques o anillos, ya sea en forma individual o lo que sea: como imanes adhesivos, casi todo el mundo conoce los imanes de ferrita. Sin embargo, sus campos de aplicación son tan universales que hoy en día están presentes en casi todas las áreas de productos industriales: desde motores, pasando por sistemas de alarma y muebles.

Por lo tanto, no hay duda: los imanes de ferrita se utilizan muchas veces. Especialmente en la ingeniería eléctrica son muy demandados: su conductividad eléctrica es igual a cero, al igual que sus pérdidas de corriente de Foucault. Estas propiedades los predestinan como material de núcleo para bobinas y transformadores, incluso a las frecuencias más altas.

En concreto, esto significa para las ferritas magnéticas blandas: aplicación, por ejemplo, como cabezales magnéticos en grabadoras de cinta, discos duros de ordenador o unidades de disco; sellado de dispositivos de microondas y mucho más. Las ferritas magnéticas duras funcionan principalmente como imanes permanentes rentables de todo tipo: se utilizan, por ejemplo, en altavoces de excitación magnética permanente, motores eléctricos y similares.

La mejora de los imanes de ferrita puede aportar una contribución importante a la solución de muchos de los problemas que preocupan a nuestra sociedad hoy en día: el ahorro de energía, la protección del medio ambiente o el uso eficiente de los recursos en general. De este modo, los imanes de ferrita no solo son versátiles, sino que también son viables para el futuro. Los beneficios económicos son evidentes, tanto más cuanto que la eliminación de los imanes de ferrita no deja residuos nocivos para las personas y la naturaleza.

Economía y ecología, hombre y naturaleza, todo en armonía. ¿Qué puede ser mejor?

Al final, los imanes de ferrita nos atraen magnéticamente una y otra vez.

Créditos de fotos:

• Generador: I, Dergenaue [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC-BY-SA-2.5-2.0-1.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0)], via Wikimedia Commons
• Altavoces: By Gary Luck (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons
• Estrangulador del supresor: By Nightflyer at de.wikipedia(Original text : --Nightflyer 21:52, 2. Jan. 2007 (CET)) [GFDL or CC-BY-SA-3.0], from Wikimedia Commons
• Circulador de ferrita: By Ulfbastel.Ulfbastel at de.wikipedia [GFDL or CC-BY-SA-3.0], from Wikimedia Commons
• Curva de histéresis: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hysteresekurve.gif, public domain