Ímã de terras raras

Ímã de terras raras é o ímã permanente feito com ligas de elementos do grupo das terras raras, como o neodímio e o samário. É a família de ímãs mais forte disponível no comércio: um ímã de terras raras pequeno faz o trabalho de um ímã de ferrite muito maior. A Kort Fort, de Ribeirão Pires (SP), atua há mais de 25 anos no comércio e no corte de ímãs e trabalha com o ímã de terras raras de neodímio em blocos, discos e barras, além da linha de ferrite.

Esta página explica o conceito da família: o que são as terras raras, quais são os dois tipos de ímã que saem delas, como esse material chegou à indústria e em que casos ele vale mais que o ferrite. Se você já sabe que precisa de neodímio e quer ver classes e formatos, siga para a página do ímã de neodímio.

O que são terras raras

Terras raras são um grupo de 17 elementos químicos: os 15 lantanídeos da tabela periódica, mais o escândio e o ítrio. O nome engana. Esses elementos não são tão raros na crosta terrestre. O difícil é achá-los concentrados e separá-los uns dos outros, porque têm comportamento químico muito parecido.

Para ímãs, dois elementos importam mais:

• Neodímio (Nd): base do ímã NdFeB, liga de neodímio, ferro e boro.
• Samário (Sm): base do ímã SmCo, liga de samário e cobalto.

Outros elementos do grupo entram em menor quantidade. O disprósio e o térbio, por exemplo, são adicionados ao neodímio para que o ímã aguente temperaturas mais altas sem perder força.

Por que o ímã de terras raras é tão forte

A força de um ímã permanente depende de duas coisas: quanto campo ele guarda (remanência) e quanto resiste a ser desmagnetizado (coercividade). As ligas de terras raras têm uma estrutura cristalina que "prende" a orientação magnética numa direção preferencial. Isso dá ao material, ao mesmo tempo, campo alto e coercividade alta.

Na prática, o produto de energia (BHmax) de um ímã de neodímio fica em torno de 10 vezes o de um ferrite anisotrópico. Para comparar: o ferrite de bário que a Kort Fort comercializa tem BHmax de 28 a 30 kJ/m³ (3,5 a 3,8 MGOe). Os ímãs de neodímio comerciais costumam ficar entre cerca de 260 e 400 kJ/m³, conforme a classe. É essa diferença que permite reduzir o tamanho e o peso de motores, sensores e fixadores.

Os dois tipos: NdFeB x SmCo

Dentro da família de terras raras, há dois ímãs comerciais. Eles não competem em tudo: cada um tem um ponto forte.

Valores típicos do setor, aproximados. Cada fornecedor e cada classe têm a sua ficha técnica.

Em resumo: o neodímio entrega mais força por real investido e é a escolha da maior parte das aplicações industriais. O samário-cobalto entra quando o ambiente é quente demais ou agressivo demais para o neodímio, e o orçamento aceita o custo maior. A linha da Kort Fort é de neodímio; se o seu projeto pedir SmCo, consulte a equipe sobre disponibilidade.

Um pouco de história

Até os anos 1960, a indústria trabalhava com aço magnético, Alnico e ferrite. O ferrite, barato e estável, dominou motores e alto-falantes por décadas e continua muito usado.

• Anos 1960 e 1970: pesquisas com ligas de samário e cobalto resultam no primeiro ímã de terras raras comercial. Ele era muito mais forte que o ferrite, mas o cobalto era caro e a oferta instável.
• Início dos anos 1980: grupos de pesquisa nos Estados Unidos e no Japão chegam, quase ao mesmo tempo, à liga de neodímio, ferro e boro. O ferro é barato e abundante, o que tornou o ímã forte viável em grande escala.
• Anos 1990 em diante: o NdFeB entra em discos rígidos, fones, motores de passo e, mais tarde, em motores de veículos elétricos e geradores eólicos.

Cadeia de suprimento: de onde vem o ímã de terras raras

A cadeia de um ímã de terras raras tem várias etapas, e cada uma tem poucos países com escala:

1. Mineração do minério que contém terras raras.
2. Separação química dos elementos, que é a etapa mais complexa.
3. Produção do metal e da liga (Nd, Fe, B e adições).
4. Fabricação do ímã, em geral por sinterização: pó prensado sob campo magnético e aquecido.
5. Usinagem, revestimento e magnetização, que dão a forma, a proteção e os polos finais.
6. Distribuição e corte para o cliente final.

A China concentra hoje a maior parte da separação e da fabricação de ímãs. O Brasil tem reservas relevantes de terras raras e projetos de mineração e de pesquisa em andamento, mas a oferta nacional de ímãs prontos ainda depende de importação. Para quem compra, isso tem dois efeitos práticos: o preço acompanha o mercado internacional e o prazo pode variar. Planejar a compra com antecedência ajuda.

Quando escolher terras raras e quando ficar no ferrite

O ímã de terras raras não é sempre a melhor escolha. O ferrite custa bem menos, não enferruja e trabalha bem em calor moderado. Use esta lista como ponto de partida:

Escolha terras raras (neodímio) quando

• O espaço é pequeno e você precisa de muita força em pouco volume.
• O peso do conjunto importa, como em motores compactos e equipamentos portáteis.
• A peça precisa segurar ou atrair à distância, com entreferro maior.
• O projeto é de alto rendimento, como motores de ímã permanente e sensores precisos.

Fique no ferrite quando

• Há espaço para uma peça maior e o custo pesa mais que o tamanho.
• O ambiente é úmido ou corrosivo e você não quer depender de revestimento.
• A aplicação já foi projetada para ferrite, como muitos alto-falantes, elevadores e automatizadores de portões.
• A temperatura é moderadamente alta e o orçamento não comporta neodímio de classe especial.

Um ponto de atenção: o ferrite perde coercividade no frio, enquanto o neodímio perde força no calor. Em ambientes de câmara fria, isso pode inverter a lógica de escolha. Veja mais sobre a família cerâmica na página do ímã de ferrite.

Cuidados no manuseio do ímã de terras raras

• Esmagamento: peças grandes se atraem com força suficiente para ferir dedos. Separe com calços de material não magnético.
• Quebra: o material é frágil. Dois ímãs que se chocam soltam lascas cortantes. Use óculos de proteção.
• Usinagem: o pó de neodímio é inflamável. O corte deve ser feito com ferramenta diamantada e refrigeração, por quem tem prática. A Kort Fort oferece o corte de ímãs com ferramentas diamantadas.

Onde a Kort Fort entra

A Kort Fort trabalha com ímãs anisotrópicos de neodímio e de ferrite. Na linha de terras raras, os formatos comercializados são blocos, discos e barras de neodímio. A empresa também oferece:

• Corte em blocos e cortes especiais, com ferramentas diamantadas.
• Magnetização axial (um polo em cada face), bipolar (dois polos na mesma face) e multipolar (vários polos na mesma face).
• Pintura para identificação das polaridades.

A Kort Fort não fabrica (sinteriza) o material: comercializa, corta e magnetiza. O atendimento cobre clientes de vários estados. A empresa declara como diferenciais o atendimento rápido, o custo-benefício e a reutilização de resíduos de produção.

O que informar no orçamento

Para cotar um ímã de terras raras, envie o máximo de dados abaixo:

• Material desejado: neodímio ou, se for o caso, a necessidade de avaliar outra liga.
• Formato e medidas: bloco, disco ou barra, com comprimento, largura, altura ou diâmetro.
• Classe ou força esperada: se tiver, a classe; se não tiver, o que a peça precisa segurar ou movimentar.
• Temperatura de trabalho: máxima e mínima.
• Ambiente: seco, úmido, com produtos químicos ou ao ar livre.
• Direção de magnetização: axial, bipolar ou multipolar.
• Quantidade e se é compra única ou recorrente.
• Aplicação: uma frase sobre onde o ímã vai trabalhar ajuda a equipe a indicar a opção certa.

Perguntas frequentes sobre ímã de terras raras

Ímã de terras raras e ímã de neodímio são a mesma coisa?

Não exatamente. O neodímio é um tipo de ímã de terras raras, o mais comum. O samário-cobalto é o outro tipo. No comércio, porém, quando alguém pede "ímã de terras raras", quase sempre está falando de neodímio.

O ímã de terras raras perde a força com o tempo?

Em condições normais, a perda é muito pequena ao longo de anos. O que desmagnetiza o ímã é calor acima do limite da classe, campo magnético contrário forte, corrosão ou quebra. Respeitando a temperatura e protegendo da umidade, ele mantém o desempenho.

Ímã de terras raras enferruja?

O neodímio sim, se ficar sem proteção. Por isso ele sai de fábrica com revestimento, em geral níquel-cobre-níquel. Se o revestimento lascar, a corrosão começa pelo ponto exposto. O samário-cobalto resiste melhor à oxidação.

Qual é o mais forte: neodímio ou samário-cobalto?

Em temperatura ambiente, o neodímio é mais forte. O samário-cobalto leva vantagem quando a temperatura sobe muito, porque perde menos força com o calor.

Vale trocar um ímã de ferrite por um de terras raras?

Depende do projeto. A troca reduz tamanho e peso, mas muda o campo, a força de atração e às vezes o comportamento do equipamento. Em motores e alto-falantes, a substituição pede recálculo. Fale com a equipe antes de trocar.

A Kort Fort fornece ímã de samário-cobalto?

A linha divulgada pela empresa é de neodímio e de ferrite. Para samário-cobalto, consulte a equipe sobre disponibilidade antes de fechar o projeto.