Producción de imanes de neodimio y características especiales de los superimanes

Dejando a un lado los electroimanes, los imanes de neodimio son los más fuertes del mundo. Su fuerza de sujeción o adherencia es muy elevada incluso en diseños pequeños y nunca debe subestimarse. Los imanes de ferrita no se les acercan a la fuerza magnética. Pero, ¿qué son los imanes de neodimio y cómo funciona exactamente la fabricación de imanes? A continuación se lo aclaramos.

¿Cómo se fabrican los imanes de neodimio?

Los imanes potentes de neodimio se fabrican en varias etapas sucesivas. Como su nombre indica, están compuestos, entre otras cosas, de neodimio. Esta sustancia pertenece a las llamadas tierras raras y está clasificada como lantánido. Este metal sólo se encuentra en la naturaleza en compuestos químicos, principalmente junto con minerales. Para extraer la sustancia durante la producción de imanes y separarla de las demás sustancias asociadas, es necesaria la extracción -por ejemplo, en un horno de electrólisis-. El neodimio extraído representa uno de los tres materiales básicos para la producción de imanes de neodimio.

En el siguiente paso hay que crear una aleación de neodimio, hierro y boro (sustancia química: NdFeB). Las sustancias se pesan y se introducen en un horno de inducción al vacío. Cada fabricante de imanes apuesta por su propia receta y añade a los materiales básicos otros elementos como cobalto o cobre. Con estos añadidos, los imanes pueden adquirir propiedades adicionales, como la resistencia a la corrosión. Los materiales mezclados se funden en el horno. La aleación resultante se introduce en moldes. Dependiendo de la composición, la calidad de los imanes de neodimio varía tras la producción.

A continuación, las formas resultantes se trituran directamente o se vuelven a embritar y se llevan a un tamaño de grano de unos tres micrómetros. A continuación, el polvo fino ya se ha prensado y compactado varias veces y con diferentes técnicas. Al final, lo que queda es el llamado compacto verde, que tiene poco efecto magnético y una consistencia quebradiza.

El último paso en la fabricación de imanes es la sinterización. En esta parte del proceso de fabricación, la aleación se compacta y se cuece a alta presión y temperatura. Aquí es donde se crea la forma final de los imanes. Tras este proceso, las piezas se enfrían lentamente. Diversas reacciones químicas garantizan la creación de una estructura cristalina especial en el imán, especialmente propicia para su posterior magnetización.

¿Cómo se fabrica un imán? El tratamiento de la superficie hace la calidad

Aunque los imanes enfriados están técnicamente acabados tras la sinterización, aún no tienen un aspecto realmente de alta calidad. Por eso son necesarios dos pasos más para refinar las superficies de los imanes de neodimio después de la producción. En primer lugar, se esmerilan para eliminar asperezas y desniveles. A continuación, el material puede cortarse al tamaño deseado según las tolerancias especificadas.

Una vez que el imán tiene las dimensiones adecuadas, hay que sellar las superficies con una capa protectora. Para este paso, el material debe estar bien limpio y seco. Existen muchos recubrimientos magnéticos diferentes para la producción de imanes de neodimio. El recubrimiento más utilizado es el Ni-Cu-Ni, es decir, una composición de níquel-cobre-níquel.

Otros revestimientos posibles son:

• Chapado en oro  (Ni-Cu-Ni-Au)
• Cromo (Ni-Cu-Ni-Cr)
• Cobre (Ni-Cu)
• Resina epoxi  (Ni-Cu-Ni-Epoxy)
• Zinc (Zn)

Ahora sólo falta el proceso de magnetización propiamente dicho. Este proceso de producción de imanes de neodimio se lleva a cabo con una bobina magnética cuya fuerza magnética es al menos tres veces superior a la fuerza deseada de los nuevos imanes. El lote de imanes debe estar bien fijado antes de que comience el proceso porque, de lo contrario, se repelerán o atraerán inmediatamente después de la magnetización. La bobina da un impulso de magnetización a los imanes en bruto, lo que provoca una realineación de los cristales de su interior. A partir de este momento, los imanes en bruto se magnetizan de forma permanente: así funciona la producción de imanes permanentes.

¿Por qué son tan fuertes los imanes de neodimio?

Los imanes de neodimio también suelen denominarse superimanes. En comparación con los imanes de ferrita, son mucho más atractivos. Algunos aguantan seiscientas veces su propio peso. La densidad energética se expresa en kilojulios por metro cúbico (kJ/m3). Para ilustrar la diferencia entre los imanes de ferrita y los de neodimio, es útil un ejemplo numérico: Los imanes de ferrita suelen tener una densidad energética de unos 30 kJ/m3. Los imanes de neodimio, en cambio, tienen una densidad de energía máxima casi veinte veces superior, a saber, unos 500 kJ/m3.

Tipo de imán
	Ferrita	Neodimio
Densidad energética	30 kJ/m³	500 kJ/m³
Área de aplicación	Área privada, hogar	Industria

Estos últimos no suelen utilizarse en el sector privado, sino preferentemente en la industria o en áreas de trabajo similares. La razón de su enorme fuerza adhesiva reside en el compuesto químico y la estructura cristalina. Ésta presenta una elevada anisotropía y unas intensidades de campo coercitivo extremadamente altas.

Qué peligro entrañan los superimanes de neodimio?

El uso de imanes de neodimio debe ser siempre bien meditado. Su elevadísima fuerza de adherencia puede provocar graves hematomas, contusiones o incluso fracturas óseas si se manipulan con descuido. A menudo los metales tienen bordes duros que pueden lesionar la piel si se manipulan incorrectamente. Por lo tanto, debe llevar guantes acolchados para todas las aplicaciones con imanes.

Al juntar dos imanes, también hay que tener en cuenta que se atraen a cierta distancia y pueden producirse situaciones peligrosas inesperadas. La aleación de neodimio es frágil en este estado. Debido a las elevadas fuerzas, las virutas metálicas pueden astillarse de los imanes y lesionar la piel si el material choca.

Crea tus propios imanes: Así funciona

Si quieres fabricar tu propio imán en casa, un sencillo experimento te ayudará. Sólo necesitas un clavo de hierro y un imán de hierro para imantar el primero. Primero, coloca el clavo sobre una superficie neutra, por ejemplo, una tabla de madera o plástico. A continuación, pasa el imán sobre el clavo de hierro unas 50 veces. Asegúrate de ceñirte a una sola dirección.

El clavo ya está imantado. Puedes comprobarlo, por ejemplo, colocando el clavo cerca de una grapa o un objeto similar. Éste se sentirá atraído por el clavo de hierro.