Coercitividad y Remanencia en los Imanes Permanentes

Un buen im�n permanente, debe producir un alto campo magn�tico con una masa baja, y deber�a ser estable frente a las influencias que pudiera desmagnetizarlo. Las propiedades deseables de tales imanes se expresan normalmente en t�rminos de remanencia y coercitividad de los materiales magn�ticos.

Cuando se magnetiza en una direcci�n un material ferromagn�tico, no vuelve de nuevo a magnetizaci�n cero cuando cesa el campo magn�tico impulsor. La cantidad de magnetizaci�n que retiene cuando no hay campo impulsor, se llama remanencia. Debe ser impulsado hacia atr�s de nuevo a cero mediante un campo con direcci�n opuesta; la cantidad de campo inverso necesario para desmagnetizarlo se llama coercitividad. Si se aplica al material un campo magn�tico alterno, su magnetizaci�n trazar� un bucle llamado ciclo de hist�resis. La falta de trazabilidad de la curva de magnetizaci�n es la propiedad llamada hist�resis y se relaciona con la existencia de dominios magn�ticos en el material. Una vez que los dominios magn�ticos se reorientan, se necesita un poco de energ�a para volverlo de nuevo hacia atr�s. Esta caracter�stica de los materiales ferromagn�ticos es de utilidad como "memoria magn�tica". Algunas composiciones de materiales ferromagn�ticos, retienen la magnetizaci�n impuesta indefinidamente, y son �tiles como "imanes permanentes".

La tabla de abajo contiene algunos datos sobre los materiales usados como imanes permanentes. Ambas la coercitividad y la remanencia est�n expresadas en Tesla, la unidad b�sica de campo magn�tico B. El ciclo de hist�resis de arriba est� dibujado en forma de cantidad de magnetizaci�n M como funci�n de la intensidad de campo magn�tico H impulsor. Normalmente se sigue esta pr�ctica porque muestra la influencia impulsora externa (H) sobre el eje horizontal, y la respuesta del material (M) sobre el eje vertical. Adem�s de la coercitividad y la remanencia, un factor de calidad de los imanes permanentes es la cantidad (BB₀/μ₀)_max. Un valor alto de esta cantidad, implica que el flujo magn�tico requerido se puede obtener con un menor volumen del material, haciendo el dispositivo m�s ligero y compacto.

Las aleaciones con la que se fabrican los imanes permanentes, son a menudo muy dif�ciles de manejar metal�rgicamente. Son mec�nicamente duros y quebradizos. Pueden ser fundido y luego moldeado o incluso picado en forma de polvo y darle forma. A partir del polvo, pueden ser mezclados con aglutinantes de resina y luego comprimido y tratado con calor. Es deseable la m�xima anisotrop�a del material, por lo que a tal fin, los materiales son a menudo sometidos a tratamiento t�rmico en presencia de un fuerte campo magn�tico.

Los materiales con alta remanencia y alta coercitividad de los que se hacen los imanes permanentes, a veces se dice que son "magn�ticamente duros", para contrastarlo con los materiales "magn�ticamente blandos", con los que se hacen los n�cleos de transformadores y bobinas electr�nicas.

Imanes de Tierras Raras

Los imanes permanentes que han producido el mayor flujo magn�tico con la menor masa, son los imanes de tierras raras basados en el samario y el neodimio. Sus altos campos magn�ticos y ligeros pesos, hacen que sean de utilidad para la demostraci�n de la levitaci�n magn�tica de los materiales superconductores.

Las combinaciones de samario-cobalto han sido las mas usadas. Se producen imanes de SmCo₅ para aplicaciones en las que su fuerza y su peque�o tama�o compensan la desventaja de su alto coste. Los materiales de neodimio m�s recientes como el Nd₂Fe₁₄B dan un rendimiento comparable, y estas aleaciones de materias primas cuestan aproximadamente 1/10 parte como mucho. Han comenzado a encontrar aplicaci�n en micr�fonos y otras aplicaciones que se aprovechan de su alto campo magn�tico y ligero peso. La producci�n es todav�a bastante costosa, puesto que la aleaci�n en bruto, debe ser molida en polvo, comprimirse en la forma deseada y luego aglomerada para hacer un s�lido duradero.