Imn de tierras raras1Imn de tierras rarasFerrofluido en vidrio, con un imn de tierras rarasdebajo de l.Un imn de tierras raras es un poderoso imn permanente hecho conaleacionesdeelementosqumicosconocidoscomotierrasraras.Desarrollados en los aos 1970 y 1980, los imanes de tierras raras soneltipomsfuertedeimanespermanentes,produciendocamposmagnticossignificativamentemsfuertesqueotrostipostalescomoimanesdeferritaodealnico.Elcampomagnticotpicamenteproducidoporlosimanesdetierrasraraspuedensersuperioresa1,4teslas,mientrasquelosimanesdeferritaoloscermicosexhibentpicamentecamposmagnticosde0,5a1tesla.Existendostipos:imanesdeneodimioeimanesdesamario-cobalto.Losimanesdetierrasrarassonextremadamentequebradizosytambinvulnerablesala corrosin, as que son usualmente recubiertos con una capa de metalo de pintura para protegerlos de la rotura o astillamiento.El trmino "tierra rara" puede ser malinterpretado, ya que estos metales no son particularmente raros o preciosos; sontanabundantescomoelestaooelplomo.Elintersencompuestosdetierrasrarascomoimanespermanentescomenzen1966,cuandoK.J.StrnatyG.HofferdelLaboratoriodeMaterialesdelaFuerzaAreadeEstadosUnidosdescubriqueunaaleacindeitrioycobalto,YCo5,tenapormucholamayorconstantedeanisotropamagntica que cualquier material conocido.Explicacin de la fuerzaLos elementos de tierras raras (lantnidos) son metales que son ferromagnticos, lo que significa que al igual que elhierro pueden ser magnetizados, pero sus temperaturas de Curie estn debajo de la temperatura ambiente, as que ensu forma pura su magnetismo solo aparece a bajas temperaturas. Sin embargo, forman compuestos con los metalesdetransicintalescomoelhierro,nquel,ycobalto,yalgunosdeestoscompuestostienentemperaturasdeCuriesuperiores a la temperatura ambiente. Los imanes de tierras raras estn hechos de estos compuestos.La ventaja de los compuestos de tierras raras sobre otros imanes es que sus estructuras cristalinas tienen una muy altaanisotropamagntica.Estosignificaqueuncristaldelmaterialesfcildemagnetizarenunadireccinparticular,pero se resiste a ser magnetizado en cualquier otra direccin.Los tomos de elementos de tierras raras pueden retener altos momentos magnticos en el estado slido. Esta es unaconsecuencia del llenado incompleto de la subcapa electrnica f, que puede contener hasta 7 electrones desapareadoscon espines alineados. Los electrones en esos orbitales estn fuertemente localizados y por tanto retienen fcilmentesusmomentosmagnticosyfuncionancomocentrosparamagnticos.Losmomentosmagnticosenotrosorbitalesestn ocasionalmente perdidos debido al fuerte traslape con los vecinos; por ejemplo, los electrones que participan enenlaces covalentes forman pares con espn neto cero.Losaltosmomentosmagnticosanivelatmicoencombinacinconunalineamientoestable(altaanisotropa)resultan en una alta fuerza.Imn de tierras raras2Propiedades magnticasAlgunaspropiedadesimportantesusadasparacompararimanespermanentesson:remanenciamagntica(Br),quemidelafuerzadelcampomagntico;coercividad(Hci),queeslaresistenciadelmaterialadesmagnetizarse;productodeenerga(BHmax),queesladensidaddeenergamagntica;ylatemperaturadeCurie(Tc),queeslatemperaturaalacualelmaterialpierdesumagnetismo.Losimanesdetierrasrarastienenunamayorremanencia,muchamayorcoercividadyproductodeenerga,pero(paraelneodimio)menorestemperaturadeCuriequeotrostipos.Latabladebajocomparaelrendimientomagnticodedostiposdeimanesdetierrasraras,deneodimio(Nd2Fe14B) y de samario-cobalto (SmCo5), con otros tipos de imanes permanentes.Imn Br (T) Hci (kA/m)(BH)max (kJ/m3)Tc (C)Nd2Fe14B (sinterizado) 1.01.4 7502000 200440 310400Nd2Fe14B (depositado) 0.60.7 6001200 60100 310400SmCo5 (sinterizado) 0.81.1 6002000 120200 720Sm(Co,Fe,Cu,Zr)7 (sinterizado) 0.91.15 4501300 150240 800Alnico (sinterizado) 0,61,4 275 1088 700860Sr-ferrita (sinterizado) 0,20,4 100300 1040 450TiposSamario-cobaltoLos imanes de samario-cobalto (frmula qumica: SmCo5), la primera familia imanes de tierras raras inventados, sonmenosusadosquelosimanesdeNeodimiodebidoasualtocostoyunafuerzadecampomagnticomsdbilencomparacin a estos. Sin embargo, los imanes de samario-cobalto tienen una mayor temperatura de Curie, creandounnichopararestosimanesenaplicacionesdondesenecesitaaltafuerzadecampoaaltastemperaturasdeoperacin.Sonaltamenteresistentesalaoxidacin,perolosimanesdesamario-cobaltosinterizadossonfrgilesypropensos a astillarse y agrietarse, y pueden fracturarse cuando son sujetos a choque trmico.NeodimioImn de neodimio con lmina de nquelparcialmente removida.Losimanesdeneodimio,inventadosenlosaos1980,sonlosmsfuertesymsasequiblesimanesdetierrasraras.Estnhechosdeunaaleacin de neodimio, hierro y boro: (Nd2Fe14B). Estos imanes tienenmayorfuerzadecampomagnticoperomenortemperaturadeCurie,ademssonmsvulnerablesalaoxidacinquelosimanesdesamario-cobalto.Elusodetratamientosprotectoresdesuperficietalescomolaminadoconoro,nquel,cincyestaoyrevestimientoconresinaepoxi,puedeproveerproteccincontralacorrosincuandosearequerida.Losimanesdeneodimiosonutilizadosennumerosasaplicacionesquerequierenimanesfuertesycompactos,talescomomotoreselctricosparaherramientasinalmbricas,discosduros,ysujetadores y broches magnticos de joyera.Originalmente,elaltocostodeestosimaneslimitabasuusoparaaplicacionesquerequerancompactibilidadjuntocon una alta fuerza de campo. Tanto las materias primas como las licencias de patentes eran caras. A comienzos delos aos 1990, los imanes de neodimio se han vuelto continuamente menos caros, y el bajo coste ha inspirado nuevosusos tales como juguetes de construccin magnticos.Imn de tierras raras3RiesgosLagranfuerzaejercidaporlosimanesdetierrasrarascreriesgosquenohabansidovistosconotrostiposdeimanes. Imanes mayores que unos pocos centmetros son suficientemente fuertes para causar lesiones a las partes delcuerpoatrapadasentredosimanesoentreunimnyunasuperficiemetlica,causandoinclusohuesosrotos.Losimanes que se colocan muy cerca uno del otro pueden golpearse con suficiente fuerza para astillar y hacer pedazos elmaterial quebradizo, y las astillas que vuelan pueden causar lesiones. Ha habido casos de nios que se han tragadovarios imanes y tuvieron un pliegue del aparato digestivo quedando atrapado entre los imanes, causando lesiones o lamuerte. Los fuertes campos magnticos en s mismos pueden conllevar riesgos tales como borrar medios magnticosde almacenamiento de informacin, como discos duros y tarjetas de crdito, y magnetizar la mscara de sombra demonitores CRT a una distancia significativa.AplicacionesDebido a que sus precios se volvieron competitivos en los aos 1990s, los imanes de neodimio han ido reemplazandopaulatina pero velozmente a los imanes de alnico y ferrita en muchsimas aplicaciones de la tecnologa moderna querequierenimanespoderosos.Sumayorfuerzapermitequeseutilicenimanesmspequeosyligerosparaunaaplicacin dada.Aplicaciones comunesLas aplicaciones comunes de los imanes de tierras raras incluyen: Discos duros tanto porttiles como de ordenadores. Aerogeneradores. Altavoces y auriculares. Dnamos de bicicleta. Frenos de carretes de pesca. Motores de imanes permanentes en taladros inalmbricos. Linternas con auto-alimentacin, empleando imanes de tierras raras para generar electricidad en un movimientode sacudida.Otras aplicacionesOtras aplicaciones de los imanes de tierras raras incluyen: Motores lineales (usados en trenes de levitacin magntica, etc.) Experimentacin en levitacin diamagntica, el estudio de dinmica de campos magnticos y levitacin porsuperconductividad (Efecto Meissner). Rodamiento electrodinmico. Tecnologa de montaas rusas lanzadas. LED Throwie, un LED throwie (lanzamiento de LEDs) es un pequeo LED unido a una pila de reloj de pulsera yun imn de tierras raras (usualmente con epoxi conductor o cinta elctrica), usado con el propsito de crear grafitino destructivo y pantallas de luz. Pastillas para guitarra elctrica. Miniaturas para juegos en particular Warhammer 40,000 y Warhammer Fantasy Battle. Los imanes de tierrasraras han ganado popularidad en la comunidad de juegos de miniaturas por su pequeo tamao y relativa fuerzaasistiendo en el intercambio de armas entre modelos para adherirse a conversiones WYSIWYG. Windbelt para generacin de electricidad mediante principios de induccin electromagntica y flameoaeroelstico.Imn de tierras raras4ReferenciasBibliografa adicional Edward P. Furlani, "Permanent Magnet and Electromechanical Devices: Materials, Analysis and Applications",Academic Press Series in Electromagnetism (2001). ISBN 0-12-269951-3. Peter Campbell, "Permanent Magnet Materials and their Application" (Cambridge Studies in Magnetism) (1996).ISBN 978-0521566889. Brown, D.N.; B. Smith, B.M. Ma, P. Campbell (2004). The Dependence of Magnetic Properties and HotWorkability of Rare Earth-Iron-Boride Magnets Upon Composition (http:/ / www. magnequench. com/ assets/content/ magnequench/ mag_ref/ mag_pps/ pps_040701/ IEEE2004_vMAG40. pdf). IEEE Transactions onMagnetics 40 (4): pp.28952897. doi: 10.1109/TMAG.2004.832240 (http:/ / dx. doi. org/ 10. 1109/ TMAG. 2004.832240). ISSN 0018-9464 (http:/ / worldcat. org/ issn/ 0018-9464). Bibcode: 2004ITM....40.2895B (http:/ / adsabs.harvard. edu/ abs/ 2004ITM. . . . 40. 2895B).Enlaces externos MMPA 0100-00, Standard Specifications for Permanent Magnet Materials (http:/ / www. intl-magnetics. org/pdfs/ 0100-00. pdf) Edwards, Lin (22 de marzo de 2010). Iron-nitrogen compound forms strongest magnet known (http:/ / www.physorg. com/ news188458077. html). PhysOrg. Esta obra deriva de la traduccin de Rare-earth magnet de la Wikipedia en ingls,concretamente de esta versin(http:/ / en. wikipedia. org/ wiki/ Rare-earth_magnet?oldid=487176990), publicada por sus editores (http:/ / en.wikipedia. org/ wiki/ Rare-earth_magnet?action=history) bajo la Licencia de documentacin libre de GNU y laLicencia Creative Commons Atribucin-CompartirIgual 3.0 Unported.Fuentes y contribuyentes del artculo5Fuentes y contribuyentes del artculoImn de tierras raras Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=72543988 Contribuyentes: Enrique Herraiz Lalana, Grillitus, Jkbw, UAwiki, Waka Waka, 12 ediciones annimasFuentes de imagen, Licencias y contribuyentesArchivo:Ferrofluid Magnet under glass edit.jpg Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Ferrofluid_Magnet_under_glass_edit.jpg Licencia: GNU Free DocumentationLicense Contribuyentes: Gregory F. Maxwell < gmaxwell@gmail.com>Archivo:Neodymium_magnet_-_19-11-2010.JPG Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Neodymium_magnet_-_19-11-2010.JPG Licencia: Public domainContribuyentes: Tremaster at en.wikipediaLicenciaCreative Commons Attribution-Share Alike 3.0//creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/