Para entender la materiales magnéticos durostenemos que conocer ciertos términos. Son los siguientes:
- Coercitividad: La capacidad de un material ferromagnético para sostener (resistir) un periférico campo magnético sin desmagnetizarse.
- Retención (Br): Es la cantidad de magnetismo que un material ferromagnético puede mantener incluso después de la campo magnético se reduce a cero.
- Permeabilidad: Se utiliza para determinar cómo reacciona un material al campo magnético aplicado.
- Los materiales magnéticos se clasifican principalmente (en base a la magnitud de la fuerza coercitiva) en dos sub-dominios materiales magnéticos duros y materiales magnéticos suaves,
Ahora, podemos definir materiales magnéticos duros. Estos materiales son muy duros en la base de que es muy difícil de magnetizar. La razón es que las paredes del dominio están inmóviles debido a los defectos e imperfecciones de los cristales.
Pero si se magnetiza, se magnetizará permanentemente. Por eso; también se le llama material magnético permanente. Tienen una fuerza coercitiva superior a 10kA/m y tienen una alta retentividad. Cuando exponemos un imán duro a un campo magnético externo por primera vez, el dominio crece y gira para alinearse con el campo aplicado en la magnetización de saturación. Después de eso, el campo es removido. Como resultado, la magnetización se invierte un poco pero ya no sigue la curva de magnetización. Una cierta cantidad de energía (Br) se almacena en el imán y se magnetiza permanentemente.
Bucle de histéresis
El área total del bucle de histéresis = la energía que se disipa cuando un material de volumen unitario se magnetiza durante un ciclo de funcionamiento. La curva B-H o bucle de histéresis del materiales magnéticos duros siempre tendrá una gran superficie debido a la gran fuerza coercitiva como se muestra en la figura a continuación.
Producto BH
El producto BH varía a lo largo de la curva de desmagnetización. El buen imán permanente tendrá el máximo valor del producto BHmax. Tenemos que saber que la dimensión de este BH implica una densidad de energía (Jm-3). Así que esto se llama el producto de la energía.
Propiedades de los materiales magnéticos duros
- Máxima retención y coercitividad.
- El valor del producto energético (BH) será grande.
- La forma del bucle BH es casi rectangular.
- Un bucle de alta histéresis.
- Pequeña permeabilidad inicial.
Las propiedades de algunos importantes materiales magnéticos permanentes se muestran en la siguiente tabla.
| Materiales magnéticos duros | La coercitividad (Am-1) | Retención (T) | BHmax(Jm-1) |
| Alnico 5 (Alcomax)(51Fe, 24 Co,14 Ni, 8Al, 3Cu) | 44,000 | 1.25 | 36,000 |
| Alnico 2(55Fe, 12Co, 17Ni, 10Al, 6Cu) | 44,800 | 0.7 | 13,600 |
| Acero cromado (98Fe, 0.9Cr, 0.6 C, 0.4Mn) | 4,000 | 1.0 | 1,600 |
| Óxido(57Fe, 28 O, 15Co) | 72,000 | 0.2 | 4,800 |
Algunos materiales magnéticos duros importantes son los siguientes:
Acero
El acero al carbono tiene un gran bucle de histéresis. Debido a cualquier choque o vibración, pierden sus propiedades magnéticas rápidamente. Pero el acero de tungsteno, el acero al cromo y el acero al cobalto tienen un producto de alta energía.
Alnico
Está compuesto de aluminio, níquel y cobalto para mejorar las propiedades magnéticas. Alnico 5 es el material más importante utilizado para crear un imán permanente. El producto BH es 36000 Jm-3. Se utiliza en operaciones de alta temperatura.
Aleaciones Raras de la Tierra:
SmCo5…Sm…2Co17, NdFeB etc.
Ferritas duras o imanes de cerámica (como las Ferritas de Bario):
Estos materiales pueden ser pulverizados y utilizados como aglutinante en plásticos. Los plásticos hechos por este método se llaman imanes plásticos.
Imanes unidos:
Se utiliza en Motores de corriente continua, Motores paso a paso etc.
Imán duro nanocristalino (Aleaciones Nd-Fe-B):
El pequeño tamaño y peso de este material hace que se utilice en dispositivos médicos, motores delgados, etc.
Aplicaciones de los materiales magnéticos duros
Materiales magnéticos duros tienen una amplia gama de aplicaciones. Son las siguientes:
- Automóvil: motores para ventiladores, limpiaparabrisas, bombas de inyección; motores de arranque; control de asientos, ventanas, etc.
- Telecomunicaciones: Micrófonos, altavoces, timbres de teléfono, etc.
- Procesamiento de datos: Impresoras, motores paso a paso, discos y actuadores.
- Electrónica de consumo: Ordenadores de casa, relojes, motores de corriente continua para las duchas, etc.
- Electrónica e instrumentación: Disco medidor de energía, Sensores…amortiguadores, etc.
- Industrial: Aparatos de elevación, robótica, medidores, etc.
- Astro y aeroespacial: Autocompás, acoplamientos, instrumentación, etc.
- Bioquirúrgico: RMN/resonancia magnética del cuerpo, cierres de heridas, etc.
