Por Benedito Antonio Luciano, professor do Departamento de Engenharia Elétrica da UFCG.

Uma matéria publicada na edição de março de 2016 do informativo Pesquisa FAPESP, sob o título “A primeira etapa do superímã”, dá conta de um passo importante no desenvolvimento, no Brasil, de novos ímãs permanentes à base de dois elementos terras-raras: Neodímio (Nd) e Praseodímio (Pr), pertencentes ao grupo dos lantanídeos.

De acordo com Marcos de Oliveira, autor da citada matéria, o projeto de desenvolvimento, iniciado em 2014, é fruto de uma parceria entre o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM) e a Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii), ligada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI).

Nesse projeto, o grupo de pesquisadores do Laboratório de Processos Metalúrgicos do IPT, sob a coordenação do engenheiro metalurgista João Batista Ferreira Neto, desenvolveu tecnologia para transformar o óxido de didímio (formado pelos elementos praseodímio e neodímio) em lingotes de metal puro. “Desenvolvemos a etapa da redução, o que significa transformar o óxido em metal. Para isso montamos reatores que trabalham a 1.200 graus Celsius (°C) e produzem barras de didímio metálico. Esse material, em uma fase seguinte, da qual também pretendemos desenvolver tecnologia, será usado na produção de uma liga metálica de didímio, ferro e boro para a posterior fabricação do superímã”, explicou João Neto.

Para chegar ao ímã é preciso obter a liga didímio-ferro-boro em pó e fazer o alinhamento dos momentos magnéticos por meio do campo magnético aplicado durante a compactação, seguido de sinterização (solidificar o material) e tratamento térmico, dando origem ao ímã permanente.

Tradicionalmente, os ímãs permanentes são classificados em três grandes grupos: os alnicos, os ferrites e os terras-raras.

Desenvolvidos a partir de 1935, as maiores vantagens dos alnicos são o elevado valor da indução remanescente (Br), cerca de 1,2 T, e baixos coeficientes de temperatura, o que permite o uso destes ímãs metálicos em altas temperaturas (520°C, por exemplo). Entretanto, como os ímãs alnicos apresentam curvas de desmagnetização fortemente não-linear e baixa força coerciva (Hc), eles podem ser facilmente desmagnetizados, sendo necessário, às vezes, o emprego de sapatas polares adicionais para protegê-los contra o efeito desmagnetizante do fluxo da armadura.

Os ímãs ferrites de estrôncio e de bário foram desenvolvidos a partir do final do decênio de 1940. Apesar de possuírem indução remanescente (Br) mais baixa que os alnicos, os ímãs ferrites, em comparação com os alnicos, são mais resistentes à desmagnetização, em função de sua força coerciva mais elevada.

Os ímãs SmCo foram desenvolvidos a partir de 1970. Eles apresentam desempenho superior aos ferrites e alnicos. Suas curvas de desmagnetização são praticamente lineares, o que denota alta resistência a campos desmagnetizantes. Além disso, eles possuem altos valores de BHmax (cerca de 160 kJ/m3), de Br (aproximadamente 1 T) e Hc (720 kA/m), respectivamente. Em comparação com os ímãs ferrites os preços dos ímãs SmCo são superiores.

Os ímãs NdFeB foram desenvolvidos a partir do início do decênio de 1980. Em comparação com os ímãs alnicos, ferrites e SmCo, os ímãs NdFeB possuem valores mais elevados de BHmax (210 kJ/ m3), Hc (900 kA/m) e Br (1,2 T). Entretanto, ao lado dessas vantagens, os ímãs NdFeB apresentam as desvantagens de alta suscetibilidade à corrosão e limitação quanto à temperatura de utilização em serviço (150°C) e temperatura de Curie (310°C).

Atualmente, os ímãs utilizados pela indústria brasileira são importados, embora o Brasil tenha a segunda reserva de terras-raras do mundo, atrás apenas da China. Os chineses são líderes na produção mundial de ímãs e têm a tecnologia tanto de extração e purificação de terras-raras como de produção de ímãs de produto BH elevado.

Assim, em função de suas potencialidades cientificas, técnicas e econômicas verifica-se no meio acadêmico e no ambiente industrial, por parte de físicos, engenheiros metalurgistas, engenheiros eletricistas e engenheiros de materiais, um interesse crescente pelos ímãs permanentes de BH elevado, devido às suas aplicações nas mais variadas áreas, tais como: sistemas elétricos, conversão eletromecânica, sistemas de comunicação, sensores, transdutores, agricultura, biomédica, sistemas embarcados, automação industrial, transportes e usos domésticos.