Tecnologia de produção de imãs SmCo5

CURSO DE PÓS-GRADUACÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE IMAS

SmCo5

DISSERTAÇÃO SUBMETIDA Â UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

PARA OBTENÇÃO D O GRAU DE MESTRE EM ENGENHARIA MECÂNICA

PAULO ANTÔNIO PEREIRA WENDHAUSEN

O

ESTA DISSERTAÇÃO FOI JULGADA ADEQUADA PARA A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE

MESTRE EM ENGENHARIA

ESPECIALIDADE ENGENHARIA MECÂNICA. ÁREA DE CONCENTRAÇÃO

FABRICACÃO MECÂNICA. APROVADA EM SUA FORMA FINAL PELO CURSO DE

PÓS-GRADUACÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Ing. Á l o í s i o N e l m o K l e i n - P r e s i d e n t e

Prof. Dr. Ing. J o s é O c t á v i o Arrhani P a s c h o a l

Ao P r of. A l o í s i o N e l m o Kl ein, peia o r i e n t a ç ã o e pelo a p o i o c o n c e d i d o na e x e c u ç ã o d e s s a d i s s e r t a ç ã o .

Aos c o l e g a s do L A B M A T / E M C - UFSC, pela a t e n ç ã o e a u x í l i o na r e a l i z a ç ã o de e n s a i o s , em p a r t i c u l a r aos c o l e g a s W a l d y r R i s t o w J r . , P a u l o V i c t o r P. M a r c o n d e s e M a r c o s F l á v i o de 0. S c h i e f l e r p e l o a p o i o no t r a b a l h o e x p e r i m e n t a l . Aos P r o f e s s o r e s B e r e n d S n o e i j e r e O r e s t e s E. A l a r c o n , p e l a s s u g e s t õ e s e d i s c u s s õ e s r e a l i z a d a s . Ao Dr. J o s é O c t a v i o A. P a s c h o a l (IPEN), p elo a c e s s o às f a c i l i d a d e s l a b o r a t o r i a i s . Aos p e s q u i s a d o r e s do IPEN, R u b e n s N. de F a r i a Jr., H i d e t o s h i T a k i i s h i , S í l v i a H.R. C a l d a s e D e i v e s M o n z a n i , p e las i n ú m e r a s a n á l i s e s e d i s c u s s õ e s r e a l i z a d a s . Aos D o u t o r e s W i d o S c h r e i n e r ( I n s t i t u t o de F í s i c a U F R G S ) e ao Dr. F r a n k P. Missel ( I F U S P ) , p e las a n á l i s e s de p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s . Ao E n g - F e r n a n d o José G. L a n d g r a f (IPT) e ao Dr. M a u r i z i o F e r r a n t e , p e l a s a n á l i s e s de o x i g ê n i o . À E I e t r o m o t o r e s W E G e à FINEP, pelo s u p o r t e f i n a n c e i r o que v i a b i l i z o u a r e a l i z a ç ã o d e s s e t r a b a l h o . À E M B R A C O , pela o p o r t u n i d a d e de u t i l i z a ç ã o de s u a s f a c i l i d a d e s l a b o r a t o r i a i s . Ao C N Pq, p e l a b o i s a de e s t u d o s e pelo a p o i o f i n a n c e i r o c o n c e d ido. A t o d o s que, d i r e t a ou i n d i r e t a m e n t e , c o n t r i b u í r a m par a a r e a l i z a ç ã o d e s s e t r a b a l h o

ÍNDICE

1. I N T R O D U Ç Ã O E O B J E T I V O S ... 1 2. D E S E N V O L V I M E N T O DE ÍMÃS À B A S E DE L I GAS DE T E R R A - R A R A S C O M M E T A I S O E T R A N S I Ç Ã O ... 4 2.1 I n t r o d u ç ã o ... ... 4 2 . 2 ímãs de R - C o ... 7 2. 2 . 1 ímãs de R G o c m o n o f á s i c o s ... 7₅ 2 . 2 . 2 ímãs de R C o _ m u l t i f á s i c o s ... 8 b 2 . 2 . 3 ímãs de R g C o 17 m o n o f á s i c o s ... 8 2 . 2 . 4 ímãs de R g C o 17 m u l t i f á s i c o s ... 10 2 . 2 . 5 ímãs de N d F e B ... 10 3. T E C N O L O G I A DE P R O D U Ç Ã O DE Í M Ã S D E S m C O g ... 12 3.1 I n t r o d u ç ã o ... 12 3 . 2 P r o c e s s o s de p r o d u ç ã o de l i g a s de S m - C o ... 13 3 . 2.1 C a r a c t e r í s t i c a s g e r a i s dos p r o c e s s o s ... 13 3 . 2 . 2 C o m p a r a ç ã o dos d o i s p r o c e s s o s ... 17 3 . 2 . 3 C o n s i d e r a ç õ e s a r e s p e i t o da e s c o l h a do a g e n t e r e d u t o r ...19 3 . 3 M o a g e m ...22 3 . 4 C o m p a c t a ç ã o s o b c a m p o m a g n é t i c o ... .24 3 . 5 Si nte r i z a ç ã o ... .25 3 . 6 T r a t a m e n t o t é r m i c o ... .31

4. P R O C E D I M E N T O E X P E R I M E N T A L ... .34 4.1 P r o d u ç ã o dos ímãs de S m C O g ... .34 4 . 1 . 1 P r e p a r a ç ã o da liga base de S m C o g ... .34 4 . 1 . 2 M o a g e m e a j u s t e da c o m p o s i ç ã o ... .38 4 . 1 . 3 O r i e n t a ç ã o e c o m p a c t a ç ã o do pó e m c a m p o m a g n é t i c o ...39 4 . 1 . 4 S i n t e r i z a ç ã o e t r a t a m e n t o t é r m i c o ...41 4 . 2 A n á l i s e s e e n s a i o s r e a l i z a d o s ... .44 4 . 2 . 1 C a r a c t e r i z a ç ã o do m a t e r i a l q u a n t o as f a s e s p r e s e n t e s e d e t e r m i n a ç ã o do p e r c e n t u a l das m e s m a s ... .44 4 . 2 . 2 D e t e r m i n a ç ã o da c o m p o s i ç ã o q u í m i c a ... .44 4 . 2 . 3 D e t e r m i n a ç ã o do r e n d i m e n t o do p r o c e s s o de r e d u ç ã o - d i f u s ã o ... .48 4 . 2 . 4 D e t e r m i n a ç ã o do t a m a n h o de grão das a m o s t r a s s i n t e r i z a d a s ... .49 4 . 2 . 5 O b s e r v a ç ã o de d o m í n i o s m a g n é t i c o s ...49 4 . 2 . 6 D e t e r m i n a ç ã o do t a m a n h o de p a r t í c u l a e d i s t r i b u i ç ã o g r a n u I o m é t r i c a ... .5D 4 . 2 . 7 M e d i ç ã o da d e n s i d a d e ... .51 4 . 2 . 8 E n s a i o s de d i l a t o m e t r i a ... .52 4 . 2 . 9 M e d i ç ã o das p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s ... .52 5. R E S U L T A D O S E D I S C U S S Ã O ... .53 5.1 P r o c e s s o de r e d u ç ã o - d i f u s ã o (R-D) ... .53 5 . 1 . 1 O t i m i z a ç ã o do r e n d i m e n t o do p r o c e s s o ...54

da liga ... 59

5 . 1 . 3 O t i m i z a ç ã o da d e s i n t e g r a b i I i d a d e da liga ... 63

5 . 2 L a v a g e m e l i x i v i a ç ã o da liga ... 69

5 . 3 M o a g e m e m i s t u r a ... 73

5 . 3 . 1 M o a g e m ... 73

5 . 3 . 2 M i s t u r a da liga a d i t i v a à liga base ... 80

5 . 4 O r i e n t a ç ã o e c o m p a c t a ç ã o do pó em c a m p o m a g n é t i c o ... 82 5 . 5 S i nte r i z a ç ã o ... 84 5 . 5 . 1 A t m o s f e r a de s i n t e r i z a ç ã o ... 84 5 . 5 . 2 I n f l u ê n c i a da c o m p o s i ç ã o q u í m i c a na d e n s i d a d e final dos ímãs ... 85 5 . 5 . 3 I n f l u e n c i a da c o m p o s i ç ã o q u í m i c a na c o e r c i t i v idade ... 90 5 . 5 . 4 I n f l u ê n c i a da t e m p e r a t u r a de t r a t a m e n t o t é r m i c o na c o e r c i t I v i d a d e ... 91 5 . 5 . 6 I n f I u ê n c i a da t e m p e r a t u r a de s i n t e r i z a ç ã o na c o e r c i t i v i dade ... 93 C O N C L U S Õ E S E S U G E S T Õ E S ... 95 R E F E R Ê N C I A S B I B L I O G R Á F I C A S ... 100

E s t u d o u - s e o p r o c e s s o de o b t e n ç ã o de ímãs de S m C o _ . 0 b p r o c e s s o c o m o um t o d o c o m p r e e n d e u as s e g u i n t e s e t a p a s :

i) p r o d u ç ã o da liga base de S m C O g por p r o c e s s o de r e d u ç ã o - d i f u s ã o (R-D); ii) m o a g e m da liga base; iii) a j u s t e da c o m p o s i ç ã o a t r a v é s da a d i ç ã o de uma liga de S m 2 C o 7 ( o b t i d a por f u s ã o ) ; iv) c o m p a c t a ç ã o do pó sob c a m p o m a g n é t i c o ; v) s i n t e r i - z a ç ã o e t r a t a m e n t o t é r m i c o dos ímãs. Os ímãs f o r a m c a r a c t e r i z a d o s a t r a v é s de a n á l i s e q u í m i c a , m i c r o e s t r u t u r a l e de p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s . A c o m p o s i ç ã o q u í m i c a foi a v a l i a d a em t e r m o s de s a m á r i o , c o b a l t o , c á l c i o , e o x i g ê n i o , u t i l i z a n d o - s e e s p e c t r o s c o p i a de e n e r g i a d i s p e r s i v a , f l u o r e s c ê n c i a de r a i o s - x e r e d u ç ã o c a r b o t é r m i c a . P a r a a n á l i s e m i c r o e s t r u t u r a l u t i l i z a r a m - s e t é c n i c a s de m i c r o s c o p i a ó t i c a e e l e t r ô n i c a (MEV) e as p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s , c o m o a r e m a n ê n c i a e a c o e r c i t i v i d a d e , f o r a m a v a l i a d a s e m m a g n e t ô m e t r o de a m o s t r a v i b r a n t e . E m p r e g a n d o - s e c o n d i ç õ e s de t e m p o e t e m p e r a t u r a de 4 h o r a s e 115G°C e e x c e s s o de c á l c i o de 40%, foi p o s s i v e l o b t e r a l t o s r e n d i m e n t o s c o m b i n a d o s c o m um gra u de d e s i n t e g r a b i I idade s a t i s f a t ó r i o da liga. A liga base c o m a c o m p o s i ç ã o q u í m i c a e de f a s e s d e s e j a d a foi o b t i d a e m p r e g a n d o - s e um e x c e s s o de S m g 0 3 de 15%. A o b t e n ç ã o de uma m i c r o e s t r u t u r a a d e q u a d a à o b t e n ç ã o de boas p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s foi p o s s í v e l s i n t e r i z a n d o - s e ligas c o m t e o r e s de s a m á r i o m e t á l i c o e m t o r n o de 3 5 % a 1100°C d u r a n t e 1 hora. V a l o r e s de c o e r c i t i v i d a d e i n t r í n s e c a m á x i m o s ( 1 4 , 4 kOe) f o r a m o b t i d o s a p ó s t r a t a m e n t o t é r m i c o a 900°C, s e g u i d o de r e s f r i a m e n t o r á p i d o para a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e .

ABSTRACT

T h e p o w d e r m e t a l l u r g y p r o c e s s to o b t a i n S m C o 5 m a g n e t s w a s s t u d i e d . T h e e x p e r i m e n t a l w o r k i n v o l v e d the f o l l o w i n g s t e p s . I) SmCo,- b a s i c a l l o y p r e p a r a t i o n _D by r e d u c t I o n - d i f us i on p r o c e s s ; ii) b a s i c a l l o y m i l l i n g ; iii) c o m p o s i t i o n control by a d d i n g a S m 2 C o 7 a l l o y o b t a i n e d by f u s i o n ; iv) p o w d e r c o m p a c t i n g u n d e r m a g n e t i c fie l d ; v) s i n t e r i n g and h e a t t r e a t m e n t of the m a g n e t s .

T h e m a g n e t s w e r e c h a r a c t e r i z e d in t e r m s of c h e m i c a l c o m p o s i t i o n , m i c r o s t r u c t u r e and m a g n e t i c p r o p e r t i e s . T h e Sm, Co and Ca c o n t e n t s w e r e d e t e r m i n e d by e n e r g y d i s p e r s i v e s p e c t r o s c o p y ( E DS ) a nd X - r a y f l u o r e s c e n c e ( X - r f ) a n a l y s i s and for the d e t e r m i n a t i o n of the o x i g e n c o n t e n t , the c a r b o t h e r m i c r e d u c t i o n m e t h o d w a s e m p l o y e d . For m i c r o s t r u c t u r e e v a l u a t i o n , o p t i c a l and e l e t r o n i c m i c r o s c o p y wa s used. T h e m a g n e t i c p r o p e r t i e s , s u c h as r e m a n e n c e and c o e r c i t i v i t y , w e r e m e a s u r e d in a v i b r a t i o n s a m p l e m a g n e t o m e t e r (VSM). H i g h y i e l d s of r e a c t i o n and g o o d d i s I n t e g r a b i I i t y of the r e a c t i o n p r o d u c t s w e r e o b t a i n e d w i t h c o m b i n a t i o n s of tim e and t e m p e r a t u r e of 4 h o u r s and 1150°C r e s p e c t i v e l y , a nd c a l c i u m e x c e s s of 40% . Th e b a s i c a l l o y w i t h the d e s i r e d c h e m i c a l and p h a s e c o m p o s i t i o n , w a s o b t a i n e d e m p l o y i n g 15% e x c e s s of S m g 0 3 - The b e s t v a l u e s of c o e r c i t i v i t y and d e n s i t y of the m a g n e t s w e r e o b t a i n e d by s i n t e r i n g a l l o y s w i t h 35 w t % m e t a l l i c s a m a r i u m c o n t e n t at 1100°C for 1 hour. M a x i m u m v a l u e s of i n t r i n s i c c o e r c i t i v i t y w e r e o b t a i n e d a f t e r h e a t t r e a t m e n t at 900°C, f o l l o w e d by r a p i d c o o l i n g to r o o m t e m p e r a t u r e .

CAPITULO 1

INTRODUÇÃO E OBJETIVOS

ímãs p e r m a n e n t e s t ê m o c u p a d o um e s p a ç o c a d a vez m a i o r na e n g e n h a r i a m o d e r n a . T a l v e z s e j a d i f í c i l e n c o n t r a r uma c l a s s e de m a t e r i a l que t e n h a a p l i c a ç õ e s t ã o v a r i a d a s q u a n t o à dos ímãs p e r m a n e n t e s . E q u i p a m e n t o s de l e v i t a ç ã o , c e n t r í f u g a s de alta v e l o c i d a d e , m o t o r e s e g e r a d o r e s , f i l t r o s , s i s t e m a s de i g n i ç ã o a u t o m o t i v o s , c h a v e s e l é t r i c a s e r e l é s são, a p e n a s , a l g u m a s das a p l i c a ç õ e s do s imãs p e r m a n e n t e s na^i n d ú s t r I a m o d e r n a .

N o s ú l t i m o s 20 anos, ligas I n t e r m e t á Iicas de m e t a i s t e r r a s - r a r a s c o m m e t a i s de t r a n s i ç ã o t ê m s i d o a lvo de i n t e n s a p e s q u i s a . A t u a l m e n t e , e s s a s lig as t â m a d q u i r i d o u m g r a n d e s i g n i f i c a d o no c a m p o de m a t e r i a i s para ímãs p e r m a n e n t e s , e s p e c i a l m e n t e e m a p l i c a ç õ e s de t e c n o l o g i a de po n t a . M a t e r i a i s p a r a ímãs p e r m a n e n t e s e x i g e m , não só, um g r a n d e m o m e n t o m a g n é t i c o , c o m o, t a m b é m , uma e l e v a d a r e s i s t ê n c i a à d e s m a g n e t I z a ç ã o por c a m p o s m a g n é t i c o s e x t e r n o s ( c o e r c i 1 1 v i d a d e ). A a n i s o t r o p i a m a g n e t o c r i s t a Iina n e s s a s ligas, f a v o r e c i d a p e l o f o r t e a n c o r a m e n t o dos m o m e n t o s m a g n é t i c o s nos íons de m e t a i s t e r r a s - r a r a s em uma d i r e ç ã o p r e f e r e n c i a l , p e r m i t e a o b t e n ç ã o de a l t o s v a l o r e s de c o e r c i t i v i d a d e , e n q u a n t o que u m a l t o v a l o r do m o m e n t o m a g n é t i c o é p r o m o v i d o p e l o s m e t a i s de t r a n s i ç ã o ( C o , F e ) . A i m p o r t â n c i a d e s s a s ligas d e c o r r e , p r i n c i p a l m e n t e , da sua alt a c o e r c i t i v i d a d e , o que p e r m i t e e x c e l e n t e f i d e l i d a d e e m á x i m a p e r f o r m a n c e , m e s m o em a m b i e n t e s

e n e r g i a d e s s e s ímãs - q u a s e t r ê s v e z e s a dos m e l h o r e s a l n i c o s - p e r m i t e a m i n i a t u r i z a ç ã o , s e m s a c r i f í c i o da sua p e r f o r m a n c e . O uso de t a i s ímãs m i n I a t u r i z a d o s t e m g r a n d e s i g n i f i c a d o o n d e a r e d u ç ã o de p e s o e v o l u m e é uma c o n s i d e r a ç ã o de p r o j e t o de g r a n d e i m p o r t â n c i a , como é o c aso de s u p e r c o m p u t a d o r e s e v e í c u l o s a e r o - e s p a c i a i s . A t u a l m e n t e , as t é c n i c a s de m e t a l u r g i a do pó são as m a i s a m p l a m e n t e u t i l i z a d a s na f a b r i c a ç ã o dos ímãs à base de liga s de t e r r a s r a r a s c o m m e t a i s de t r a n s i ç ã o . 0 e m p r e g o d e s t a s t é c n i c a s r e s i d e no f a t o de que a t r a v é s da m o a g e m p o d e m - s e o b t e r p a r t í c u l a s m o n o c r i s t a Iinas s u f i c i e n t e m e n t e p e q u e n a s a p o n t o de a p r e s e n t a r e m as d i m e n s õ e s de um ú n i c o d o m í n i o m a g n é t i c o . A m o n o c r I s t a l i n i d a d e das p a r t í c u l a s p o s s i b i l i t a a sua o r i e n t a ç ã o a t r a v é s de um c a m p o m a g n é t i c o , em uma d e t e r m i n a d a d i r e ç ã o , o b t e n d o - s e , as s i m , m á x i m a m a g n e t i z a ç ã o . A a u s ê n c i a de p a r e d e s de d o m í n i o , por o u t r o lado, p e r m i t e a d e s m a g n e t i z a ç ã o s o m e n t e p e l o m e c a n i s m o de r o t a ç ã o de d o m í n i o s , o que f a v o r e c e a o b t e n ç ã o de a l t o s v a l o r e s de c o e r c i t i v I d a d e . A f i m de que e s s e s ímãs a p r e s e n t e m boa r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a e de que s u a s p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s não s e j a m d e g r a d a d a s pela o x i d a ç ã o , t e m - s e u t i l i z a d o , c o m s u c e s s o , a s i n t e r i z a ç ã o e a a g l o m e r a ç ã o d a s p a r t í c u l a s c o m p o l í m e r o s . V á r i a s sã o as ligas de t e r r a s raras c o m m e t a i s de t r a n s i ç ã o a t u a l m e n t e d e s e n v o l v i d a s , d e s t i n a d a s a a p l i c a ç ã o c o m o m a t e r i a i s p a r a ímãs p e r m a n e n t e s . D e n t r e estas, a q u e l a s à base de S m C O g , S m 2 C o 17 e N d F e B são as que e n c o n t r a r a m m a i o r a p l i c a ç ã o e m e s c a l a c o m e r c i a l , s e n d o que a p r i m e i r a d e l a s é hoje a r e s p o n s á v e l p e l a m a i o r f a t i a do m e r c a d o de ímãs de

m u n d i a l s e j a a su a s u b s t i t u i ç ã o por ligas de c u s t o in f e r i o r , c o m o é o c a s o das ligas de N d P e B . 0 p r e s e n t e t r a b a l h o v i s a dar uma c o n t r i b u i ç ã o ao e s t u d o do p r o c e s s o de o b t e n ç ã o de ímãs de S m C o ^ a p a r t i r de l i g as p r o d u z i d a s por r e d u ç ã o c a I c i o t é r m i c a . 0 t r a b a l h o c o m o um t o d o a b r a n g e as s e g u i n t e s e t a pas: i) O b t e n ç ã o da liga de S m C o 5 via r e d u ç ã o c a I c i o t é r m i c a ; ii) m o a g e m da liga e a j u s t e da c o m p o s i ç ã o ; N i ) c o m p a c t a ç ã o e a l i n h a m e n t o e m c a m p o m a g n é t i c o ; lv) s i n t e r i z a ç ã o e t r a t a m e n t o t é r m i c o ; v) a n á l i s e m i c r o e s t r u t u r a I e d e t e r m i n a ç ã o das p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s . E s t a p e s q u i s a faz p a r t e de um p r o g r a m a de d e s e n v o l v i m e n t o de ímãs à base de ligas de t e r r a s r a r a s co m m e t a i s de t r a n s i ç ã o , que e-stá s e n d o e x e c u t a d o n e s t a i n s t i t u i ç ã o . A m o t i v a ç ã o p a r a o d e s e n v o l v i m e n t o do p r e s e n t e t r a b a l h o d e v e - s e , b a s i c a m e n t e , à g r a n d e i m p o r t â n c i a c o m e r c i a l das l i gas de S m C o _ e ao f a t o de que, uma vez o b t i d o _b o d o m í n i o d e s t a t e c n o l o g i a de p r o d u ç ã o , ela s e r v i r á de ba se p a r a t r a b a l h o s f u t u r o s , e n v o l v e n d o o p r o c e s s a m e n t o de ligas de t e c n o l o g i a m a i s c o m p l e x a , c o m o por e x e m p l o , a liga de N d F e B .

CAPITULO 2

DESENVOLVIMENTO DE IMAS À BASE DE LIGAS DE

TERRAS-RARAS C O M METAIS DE TRANSIÇÃO

2.1 I N T R O D U Ç Ã O A p ó s o b e m s u c e d i d o d e s e n v o l v i m e n t o dos ímãs A l n i c o , c o m p r o d u t o s de e n e r g i a s u p e r i o r e s a 13 M G O e C 13, o b s e r v o u - s e que a v a n ç o s f u t u r o s , em m a t e r i a i s p ara ímãs p e r m a n e n t e s , s e r i a m a l c a n ç a d o s d a n d o - s e m a i o r ê n f a s e ao d e s e n v o l v i m e n t o de m a t e r i a i s b a s e a n d o - s e na a n i s o t r o p i a m a g n e t o c r i s t a I I n a , e não na a n i s o t r o p i a de f o r m a , de m o d o a i m p e d i r a r e v e r s ã o m a g n é t i c a dos d o m í n i o s e a s s i m p r o p i c i a r m a i o r e s v a l o r e s de c o e r c i t i v i d a d e . No e n t a n t o , para a l c a n ç a r a l t o s v a l o r e s de c o e r c i t i v i d a d e , t o r n a - s e n e c e s s á r i o c o m b i n a r a a n i s o t r o p i a m a g n e t o c r i s t a I i n a c o m a d i f í c i l n u c l e a ç ã o de d o m í n i o s r e v e r s o s . Isto levou a e s t u d o s , por v o i t a de 1960, p a r a i d e n t i f i c a r f a s e s c o m a n i s o t r o p i a c r i s t a l i n a ( p r e f e r e n c i a l m e n t e a q u e i a s do tipo h e x a g o n a l e t e t r a g o n a l ) que c o m b i n a s s e m a l t a s a t u r a ç ã o m a g n é t i c a c o m a l t a a n i s o t r o p i a m a g n e t o c r i s t a I i n a . V á r i o s f a t o r e s l e v a r a m a e s c o l h a de c o m p o s t o s à base de t e r r a s - r a r a s com o p o s s í v e i s c a n d i d a t o s a p r e e n c h e r e m t a i s r e q u i s i t o s C23. E n t r e e s t e s f a t o r e s d e s t a c a m - s e os s e g u i n t e s : i) Os e l e m e n t o s t e r r a - r a r a s a p r e s e n t a m o r d e n a ç ã o m a g n é t i c a e a l t o s m o m e n t o s m a g n é t i c o s a b a i x a t e m p e r a t u r a C33:

Mn, Fe, Co e Ni, há uma t e n d ê n c i a á f o r m a ç ã o de c o m p o s t o s i n t e r m e t á I I c os C 4 1 ; iii) t r a b a l h o s p r é v i o s £53 m o s t r a r a m que m u i t o s c o m p o s t o s I n t e r m e t á I i c o s e x i b e m o r d e n a ç ã o m a g n é t i c a d e v i d o ao a c o p l a m e n t o d os m o m e n t o s m a g n é t i c o s das t e r r a s - r a r a s c o m o m o m e n t o 3d dos e l e m e n t o s de t r a n s i ç ã o . A p ó s v á r i o s e s t u d o s [6], o b s e r v o u - s e que q u a s e t o d a s as t e r r a s r a r a s f o r m a m c o m p o s t o s i n t e r m e t á I i c o s do t i p o R ^ T ^ , R T C , R _ T _ , a l é m de v á r i a s f a s e s m e t a e s t á v e i s .(R = t e r r a rara e D C í T= m e tal de t r a n s i ç ã o ) . A u t i l i z a ç ã o d e s t e s c o m p o s t o s c o m o m a t e r i a i s p a r a ímãs p e r m a n e n t e s d e v e c o m b i n a r os a t r i b u t o s b á s i c o s de a l t a s a t u r a ç ã o m a g n é t i c a , a l t a t e m p e r a t u r a de C u r i e e a l t a a n i s o t r o p i a m a g n e t o c r i s t a Iina 153. A p ó s a d e s c o b e r t a de H o f f e r e S t r n a t (73 de uma a n i s o t r o p i a m a g n e t o c r i s t a Iina e x c e p c i o n a i no c o m p o s t o f e r r o m a g n é t i c o YCOg, i n t e n s a s p e s q u i s a s f o r a m r e a l i z a d a s o b j e t i v a n d o o d e s e n v o l v i m e n t o de uma nova c l a s s e de m a t e r i a i s m a g n é t i c o s b a s e a n d o - s e em c o m p o s t o s do t i p o R C o - . Os e s f o r ç o s m a i s s i g n i f i c a t i v o s f o r a m no s e n t i d o de o b t e r D uma a l t a c o e r c I t i v i d a d e n e s s e s c o m p o s t o s v i s t o que os m e s m o s já a p r e s e n t a m a l t o s v a l o r e s de s a t u r a ç ã o m a g n é t i c a . M e l h o r i a s na c o e r c i t l v i d a d e f o r a m c o n s e g u i d a s , a p r i n c í p i o , a t r a v é s da t r i t u r a ç ã o e m o a g e m CQ3. Isto p e r m i t i u a o b t e n ç ã o de c r i s t a i s s u f i c i e n t e m e n t e p e q u e n o s , do t a m a n h o dos d o m í n i o s m a g n é t i c o s . Nã o a p r e s e n t a n d o p a r e d e s que p u d e s s e m se m o v i m e n t a r , e s t e s c r i s t a i s t e r i a m a sua m a g n e t i z a ç ã o a l t e r a d a s o m e n t e por r o t a ç ã o . Se a a n i s o t r o p i a m a g n e t o c r i s t a I i n a do m a t e r i a l f o s s e s u f i c i e n t e m e n t e a l ta , c o m o é o caso dos c o m p o s t o s do t i p o RCOg ,

c a m p o c o e r c i t i v o . N e s t e s e n t i d o os p r i m e i r o s ê x i t o s f o r a m a l c a n ç a d o s c o m as ligas à base de S m C o 5 [93. A d e n s i f i c a ç ã o das p a r t í c u l a s de pó, n e c e s s á r i a a o b t e r a l t o s p r o d u t o s de e n e r g i a , foi c o n s e g u i d a i n i c i a l m e n t e p e l o m é t o d o da c o m p a c t a ç ã o h i d r o s t á t i c a c o m b i n a d a com d e f o r m a ç ã o u n i a x i a l . B u s c h o w et al [103 o b t i v e r a m q u a s e m á x i m a d e n s i f i c a ç ã o e p r o d u t o s de e n e r g i a da o r d e m de 20 M G O e u t i l i z a n d o e s t a t é c n i c a de d e n s i f i c a ç ã o . Das C113 o b t e v e os m e s m o s r e s u l t a d o s u t i l i z a n d o m é t o d o s de s i n t e r i z a ç ã o . S e n d o m a i s i n t e r e s s a n t e do que a de d e n s i f i c a ç ã o a frio, a t e c n o l o g i a de s i n t e r i z a ç ã o a v a n ç o u r a p i d a m e n t e . W e s t e n d o r p [123 m o s t r o u que a f o r ç a c o e r c i t i v a dos c o m p a c t a d o s de pó de S m C o 5 é m u i t o s e n s í v e l à t e m p e r a t u r a de s i n t e r i z a ç ã o . B e n z e M a r t i n [133 o b t i v e r a m bons r e s u l t a d o s u t i l i z a n d o um m é t o d o de s i n t e r i z a ç ã o c o m f a s e líqui d a . A p ó s t e r e m s i d o s o l u c i o n a d a s as d i f i c u l d a d e s t e c n o l ó g i c a s , o s a m á r i o foi p a r c i a l m e n t e s u b s t i t u i d o por o u t r o s m e t a i s t e r r a s r a r a s c o m o o b j e t i v o de a u m e n t a r os v a l o r e s das p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s i n t r í n s i c a s ou de r e d u z i r c u s t o s de m a t é r i a p r i m a [ 1 4 , 1 5 3 . D e s d e os p r i m e i r o s a v a n ç o s d e n t r o d e s t a c l a s s e de m a t e r i a i s , as ligas de R - C o (R= t e r r a rar a ) e, m a i s r e c e n t e m e n t e , a q u e l a s c o m p o s t a s de NdF e , t ê m f o r m a d o a base p a r a p r o d u ç ã o c o m e r c i a l e f u t u r o d e s e n v o l v i m e n t o de imãs p e r m a n e n t e s . As ímãs de R - C o p o d e m ser d i v i d i d o s , b a s i c a m e n t e , e m q u a t r o c a t e g o r i a s , d e p e n d e n d o do t i p o da f a s e p r i m á r i a e da p r e s e n ç a , ou não, de p r e c i p i t a d o s de s e g u n d a f a s e < a n c o r a m e n t o de p a r e d e s de d o m í n i o ) nos c o n t o r n o s de grão. E s t e s são c o n h e c i d o s c o m o ímãs m o n o f á s i c o s e mu 1 1 i f á s i c o s , a p e s a r de que

m u l t i f á s i c a s c o m p I e x a s . T o d o s os q u a t r o t i p o s são g e r a l m e n t e f a b r i c a d o s por t é c n i c a s de m e t a l u r g i a do pó. 2 . 2 íMIS DE R - C o 2 . 2 . 1 ÍMÂS DE R C O g M O N O F Á S I C O S D e n t r e os ímãs d e s t a c l a s s e , a q u e l e s à base de S m C O g c o n s t i t u e m o t i p o m a i s i m p o r t a n t e e m a i s l a r g a m e n t e p r o d u z i d o na E u r o p a [161. N e l e s , a r e v e r s ã o m a g n é t i c a o c o r r e pel a n u c l e a ç ã o e c r e s c i m e n t o de d o m í n i o s e m g r ã o s i n d i v i d u a i s . As p a r e d e s de d o m í n i o m o v e m - s e f a c i l m e n t e d e n t r o dos gr ã o s , m a s os c o n t o r n o s de g r ã o i m p e d e m o seu m o v i m e n t o i n t e r c r i s t a I i n o . A l t o s v a l o r e s de c o e r c I t i v i d a d e são a l c a n ç a d o s p r o d u z i n d o - s e uma m i c r o e s t r u t u r a c u j o s c o n t o r n o s de g r ã o a p r e s e n t a m boas p r o p r i e d a d e s de a n c o r a m e n t o j u n t a m e n t e c o m b a i x a d e n s i d a d e de d e f e i t o s . T a i s d e f e i t o s p o d e m n u c l e a r d o m í n i o s r e v e r s o s , c o m o é o caso d os p r e c i p i t a d o s de S m ^ C o ^ . A o b s e r v a ç ã o d i r e t a de d o m í n i o s r e v e r s o s t e m m o s t r a d o que em ímãs de S m C O g , t r a t a d o s t e r m i c a m e n t e a t e m p e r a t u r a s m u i t o a l t a s , a c o e r c i t i v i d a d e é l i m i t a d a d e v i d o ao f r a c o a n c o r a m e n t o dos d o m í n i o s nos c o n t o r n o s de g r ão. Por o u t r o lado, q u a n d o t r a t a d o s a t e m p e r a t u r a s m u i t o b a i x a s , a c o e r c i t i v i d a d e é l i m i t a d a por e x c e s s o de s í t i o s de n u c l e a ç ã o , p r o v a v e l m e n t e p r e c i p i t a d o s de S m ^ C o ^ . S o m e n t e c o m t e m p e r a t u r a s da o r d e m de SOO°C foi a l c a n ç a d a uma d e n s i d a d e s u f i c i e n t e m e n t e b a i x a de d e f e i t o s em c o n t o r n o s de g r ã o c o m p r o p r i e d a d e s de a n c o r a m e n t o que p o s s i b i l i t a m a l c a n ç a r a l t o s v a l o r e s de c o e r c i t i v i d a d e C173.

2 . 2 . 2 rMSS DE R Co5 M U L T I F Â S I C O S L o g o a p ó s a c o n f i r m a ç ã o do S m C O g c o m o m a t e r i a l para ímãs p e r m a n e n t e s , f o r a m d e s e n v o l v i d a s ligas c o n t e n d o c o b r e j u n t a m e n t e c o m t e r r a s r a r a s e c o b a l t o . E s t a s t o r n a r a m - s e c o n h e c i d a s c o m o a f a m í l i a de ligas e n d u r e c i d a s por p r e c i p i t a ç ã o R ( C u , C o ) _ . A l t o s v a l o r e s de c o e r c i t i v i d a d e p o d e m ser D a l c a n ç a d o s , m e s m o em m a t e r i a i s o b t i d o s por fu s ã o , q u a n d o r e a l i z a d o s t r a t a m e n t o s t é r m i c o s q u e p r o d u z a m a p r e c i p i t a ç ã o de uma s e g u n d a f a s e. O b s e r v o u - s e que a a d i ç ã o de c o b r e a u m e n t a a e s t a b i l i d a d e e a r e g i ã o de h o m o g e n e i d a d e da f a s e R C O g , a l é m de p e r m i t i r a i n t r o d u ç ã o do f e r r o na e s t r u t u r a p r o d u z i n d o um a u m e n t o na s a t u r a ç ã o m a g n é t i c a . Isto levou ao d e s e n v o l v i m e n t o das c h a m a d a s l i gas e n d u r e c i d a s por p r e c i p i t a ç ã o do t ipo ( S m ,C e )<C o ,C u ,F e ) o n d e z = 5 , 0 - 6 , 8 1183. A a n á l i s e m e t a I o g r á f i c a d e s t a s l i gas t e m r e v e l a d o a p r e s e n ç a de uma d i s p e r s ã o de p r e c i p i t a d o s de R.,(Co , F e ) ,j7 na m a t r i z de R ( C o , C u ) c , c o i n c i d e n t e c o m a o c o r r ê n c i a de v a l o r e s m á x i m o s de c o e r c i t i v i d a d e [193. A o b s e r v a ç ã o de d o m í n i o s t e m m o s t r a d o que a c o e r c i t i v i d a d e é c o n t r o l a d a p e l o a n c o r a n e n t o de p a r e d e s de d o m í n i o nos p r e c i p i t a d o s de s e g u n d a fase. 2 . 2 . 3 ÍMÃS DE R g C o 17 M O N O F Á S I C O S Já nos p r i m e i r o s e s t u d o s , que v i s a v a m I d e n t i f i c a r , e n t r e as d i v e r s a s Iiga s do s i s t e m a R - C o, a q u e l a s p o s s í v e i s de s e r e m u t i l i z a d a s c o m o m a t e r i a i s para ímãs p e r m a n e n t e s , o b s e r v o u - s e q u e os c o m p o s t o s de R ^ C o ^ a p r e s e n t a v a m t a n t o a

à q u e l a s de R C o c . No e n t a n t o , na m a i o r i a dos c o m p o s t o s do tipo O R g C o 17 b i n á r i o s , a d i r e ç ã o p r e f e r e n c i a l do v e tor de m a g n e t i z a ç ã o e s t á no p l a n o p e r p e n d i c u l a r ao e i x o h e x a g o n a i ou r o m b o e d r a l ( p r e f e r ê n c i a p l a n a r ) C 2 0 3 . Isto im p e d e o d e s e n v o l v i m e n t o de c o e r c i t i v i d a d e d e v i d o a p o s s i b i l i d a d e de l i v re r o t a ç ã o do v e t o r de m a g n e t i z a ç ã o no pl a n o . No e n t a n t o , foi m o s t r a d o que a s u b s t i t u i ç ã o do c o b a l t o por Fe (até 5 0 % da q u a n t i d a d e total de e l e m e n t o s de t r a n s i ç ã o ) induz uma m u d a n ç a da p r e f e r ê n c i a p l a n a r p a r a p r e f e r ê n c i a ax i a l . A c r e d i t a v a - s e que os v a i o r e s de a n i s o t r o p i a m a g n e t o c r i s t a I i n a o b t i d o s c o m as ligas S m ^ C o ^ e r a m s u f i c i e n t e m e n t e a l t o s p a r a q u a l i f i c á - l o s c o m o l i gas p a r a ímãs p e r m a n e n t e s [213. No e n t a n t o , os e s f o r ç o s p a r a o b t e r uma f o r ç a c o e r c i t i v a s u b s t a n c i a l n e s t a s ligas, u t i l i z a n d o t é c n i c a s da m e t a l u r g i a do p6, até □ m o m e n t o não t e m s i d o b e m s u c e d i d o s . T o d a v i a , c o m i n t r o d u ç ã o de p e q u e n a s q u a n t i d a d e s de o u t r o s e l e m e n t o s de t r a n s i ç ã o c o m o o Cr e o Mn, c o n s e g u i u - s e u m a u m e n t o da a n i s o t r o p i a m a g n e t o c r i s t a I i n a s u f i c i e n t e p a r a o b t e r um ímã m o n o f á s i c o de S m ^ C o ,F e ,M n ,C r )17 c o m boa c o e r c i t i v i d a d e [223. C o m o no c a s o do S m C o 5 , as p a r e d e s de d o m í n i o m o v e m - s e f a c i l m e n t e d e n t r o dos g r ã o s e a c o e r c i t i v i d a d e d e p e n d e f o r t e m e n t e do a n c o r a m e n t o das m e s m a s nos c o n t o r n o s de g r ã o e do b a i x o n ú m e r o de s í t i o s de n u c l e a ç ã o . T o d a v i a , o a l c a n c e d e s t a s c o n d i ç õ e s não t e m s i d o tão fácil q u a n t o no c a s o dos ímãs de S m C O g . Isso t e m i m p e d i d o a t r a n s f e r ê n c i a da t e c n o l o g i a de p r o d u ç ã o d e s t e s ímãs p a r a a escaI a c o m e r c i a I .

2 . 2 . 4 íMSS M U L T I F Á S I C O S DE R g C o ^

A v a r i a ç ã o da r a z ã o t e r r a r a r a / m e t a l de t r a n s i ç ã o em l i gas do t i p o R ( C o , C u , F e ) z de 1 : 5 - 6 , 8 para 1:7-8, levou a m e l h o r i a s na s p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s . A p a r t i r de 1977, foi o b t i d o um a u m e n t o na c o e r c i t i v i d a d e d e s t a s ligas a t r a v é s da i n t r o d u ç ã o de p e q u e n a s q u a n t i d a d e s de m e t a i s de t r a n s i ç ã o dos g r u p o s 4 B e 5B, c o m o por e x e m p l o Zr C 2 3 3 ,Ti [24] e Hf [251. M i c r o e s t r u t u r a s m u i t o c o m p l e x a s f o r a m o b t i d a s a t r a v é s de t r a t a m e n t o s t é r m i c o s , os q u a i s t e m uma i n f l u ê n c i a b a s t a n t e p r o f u n d a nas p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s ; p a r t i c u l a r m e n t e na c o e c i t I v I d a d e e no c o m p o r t a m e n t o de m a g n e t i z a ç ã o e d e s m a g n e t i z a ç ã o . A m l c r o e s t r u t u r a o b t i d a , c o i n c i d e n t e c o m m á x i m o s v a l o r e s de c o e r c I t I v i d a d e , c o n s i s t e em uma rede de m a c i a s de S m g ( C o , F e ) 17 s e p a r a d a s por c o n t o r n o s c o e r e n t e s de S m ( C o , C u ) 5 [263. L a m e l a s f i n a s de S m g < C o ,F e ,C u ,T M ) 17 (T M = metal de t r a n s i ç ã o dos g r u p o s 4 B e / o u 5 B ) a p r e s e n t a m - s e d e n t r o das f a s e s de S m 2 < C o , F e ) 17 e S m ( C o , C u ) g . 2 . 2 . 5 fMXS DE N d F e B E m 1980 foi i n i c i a d a uma s é r i e de t r a b a l h o s v i s a n d o o d e s e n v o l v i m e n t o de uma s e g u n d a g e r a ç ã o de ímãs de t e r r a s rar a s c o m m e t a i s de t r a n s i ç ã o b a s e a d a s em iigas de n e o d í m i o - f e r r o . E s t e s t r a b a l h o s o r i g i n a r a m - s e de c o n s i d e r a ç õ e s e c o n ô m i c a s , p o i s a f r a ç ã o de n e o d í m i o nos m i n é r i o s de t e r r a s r a r a s é m u i t o m a i o r do que a de s a m á r l o e a l é m d i s s o a s u b s t i t u i ç ã o do c o b a l t o p e l o f e r r o é i n c o n t e s t a v e l m e n t e m u l t o v a n t a j o s a .

A p r i m e i r a d i f i c u l d a d e e n c o n t r a d a no d e s e n v o l v i m e n t o de li g a s de N d - F e foi o f a t o de que as m e s m a s , q u a n d o c o m p a r a d a s c o m a q u e l a s à base de S m - C o , s o m e n t e a p r e s e n t a m boas p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s q u a n d o c o n t i t u i d a s de f a s e s m e t a e s t á v e i s d i f í c e i s de s e r e m o b t i d a s por t r a t a m e n t o s t é r m i c o s c o n v e n c i o n a i s . A o b t e n ç ã o de t a i s f a s e s m e t a e s t á v e i s foi i n i c i a l m e n t e c o n s e g u i d a a t r a v é s de t é c n i c a s de s o l i d i f i c a ç ã o r á p i d a [27]. M a i s t a r d e p e s q u i s a d o r e s da U R S S d e s c o b r i r a m [28], qu e a f a s e de N d F e p o d e r i a ser e s t a b i l i z a d a p e l a a d i ç ã o de boro, m a s não r e l a t a r a m n e n h u m a a p l i c a ç ã o i n d u s t r i a l em s u a s p u b l i c a ç õ e s [29]. Isso, no e n t a n t o , a b r i u o c a m p o de f a b r i c a ç ã o de ímãs de N d F e por m é t o d o s c o n v e n c i o n a i s de m e t a l u r g i a . E m 1 9 8 4 S a g a w a et al (303 p u b l i c a r a m r e s u l t a d o s de e s t u d o s s o b r e c o m p o s t o s t e r n á r i o s de t e r r a s rar as, f e r r o e boro. E m p a r t i c u l a r a liga c o m a c o m p o s i ç ã o na f a i x a de 1 2 a t % N d - 6 a t % B - 8 2 a t % F e ( a p r o x i m a d a m e n t e igual a c o m p o s i ç ã o u s a d a p e l o s p e s q u i s a d o r e s r u s s o s ) a p r e s e n t o u e x c e l e n t e p o t e n c i a l com o m a t e r i a l p a r a ímãs p e r m a n e n t e s . 0 c o m p o s t o p ossui uma e s t r u t u r a t e t r a g o n a l , c o m uma f o r t e a n i s o t r o p i a u n i a x i a l e uma t e m p e r a t u r a de C u r i e de 5 8 5 K. Os p r i m e i r o s ímãs p e r m a n e n t e s f o r a m p r o d u z i d o s por t é c n i c a s de m e t a l u r g i a do pó, u t l l i z a n d o - s e uma liga c o m a c o m p o s i ç ã o de 1 5 a t % N d - 8 a t % B - 7 7 a t % F e , o b t e n d o - s e p r o d u t o s de e n e r g i a a c i m a de 35 M G O e . A t u a l m e n t e , a m a i o r d i f i c u l d a d e p a r a uma a p l i c a ç ã o m a i s u n i v e r s a l dos ímãs de N d F e B t e m s i d o a sua b a ixa e s t a b i l i d a d e t é r m i c a , o qu e l i m i t a o seu uso à a p l i c a ç õ e s d i n â m i c a s o n d e a t e m p e r a t u r a m á x i m a de t r a b a l h o s i t u a - s e em t o r n o de 80°C.

CAPÍTULO 3

TECNOLOGIA DE PRODUCAO DE IMAS DE S

m

C

o

5

3.1 I N T R O D U Ç Ã O

A t u a l m e n t e , as t é c n i c a s de m e t a l u r g i a do pó são as m a i s a m p l a m e n t e e m p r e g a d a s na m a n u f a t u r a de ímãs p e r m a n e n t e s à base de lig a s de t e r r a s r a ras c o m m e t a i s de t r a n s i ç ã o . 0 p r o c e s s o b á s i c o c o n s i s t e na p r e p a r a ç ã o da liga por u m dos d i v e r s o s m é t o d o s e x i s t e n t e s , m o a g e m da liga, a j u s t e da c o m p o s i ç ã o , c o m p a c t a ç ã o do pó sob c a m p o m a g n é t i c o , s i n t e r i z a ç ã o d os c o m p a c t a d o s , t r a t a m e n t o t é r m i c o do p r o d u t o s i n t e r i z a d o , u s i n a g e m e m a g n e t i z a ç ã o . 0 f l u x o g r a m a m o s t r a d o na f i g u r a 1 a p r e s e n t a os p a s s o s f u n d a m e n t a i s do p r o c e s s o : P R O D U Ç Ã O DA LIGA

4

M O A G E M

4

A J U S T E DA C O M P O S I Ç Ã O C O M P A C T A D O S O B C A M P O M A G N É T I C O

4

S I N T E R I Z A Ç Ã O E T R A T A M E N T O T É R M I C O

4

U S I N A G E M

4

M A G N E T I Z A Ç Ã O F i g u r a 1 - F l u x o g r a m a da p r o d u ç ã o de ímãs de S m C o 5

3 . 2 P R O C E S S O S DE P R O D U Ç Ã O OE L I G A S DE S m - C o Do p o n t o de v i s t a m e t a l ú r g i c o , os p r o c e s s o s par a a p r o d u ç ã o de li g a s de s a m á r i o - c o b a I to <S m - C o ) p o d e m ser d i v i d i d o s em d o i s g r u p o s : f u s ã o e r e d u ç ã o ca I c i o t é r m i c a . 3 . 2 .1 C A R A C T E R Í S T I C A S G E R A I S D OS P R O C E S S O S a- P r o c e s s o de f u s ã o 0 p r o c e s s o c o n s i s t e em uma p r i m e i r a e t a p a na qual é o b t i d o o s a m á r i o m e t á l i c o ou uma liga m ã e de S m - C o e uma s e g u n d a e t a p a de f u s ã o do metal t e r r a - r a r a ou da liga mã e c o m q u a n t i d a d e s a p r o p r i a d a s de c o b a l t o p a r a a f o r m a ç ã o da liga d e s e j a d a . As t e m p e r a t u r a s de f u s ã o s i t u a m - s e na f a i x a de 1250°C - 1400°C. N e s s a s t e m p e r a t u r a s , os m e t a i s t e r r a s - r a r a s r e a g e m f o r t e m e n t e c o m a m a i o r i a dos c o m p o n e n t e s da a t m o s f e r a *°2 ' N 2 ' C 02 ' C 0 ' H20 ) ' b e m c o m o c o m ° m a t e r i a l do c a d i n h o C31J. D e s s a f o r m a , a f u s ã o de t a i s ligas r e q u e r c o n d i ç õ e s que e v i t e m r e a ç õ e s p a r a l e l a s que, s e l e t i v a m e n t e , r e d u z e m o teor de s a m á r i o m e t á l i c o . A f u s ã o p o d e ser r e a l i z a d a e m f o r n o a arco ou i n d u ç ã o C323 . No p r o c e s s o de f u s ã o a arco, são n e c e s s á r i a s f u s õ e s r e p e t i d a s da liga p a r a se o b t e r um g r a u de h o m o g e n e i d a d e s a t i s f a t ó r i o . Isso leva a g r a n d e s p e r d a s de s a m á r i o d e v i d o a sua a l t a v o l a t i l i d a d e C331. A l é m dis s o , a c a p a c i d a d e de p r o d u ç ã o d e s s e p r o c e s s o é b a s t a n t e l i m i t a d a , r e s t r i n g i n d o a sua a p l i c a ç ã o e m e s c a l a i n d u s t r i a l . Por o u t r o lado, o b a i x o c u s t o do e q u i p a m e n t o e n v o l v i d o e a p o s s i b i l i d a d e de o b t e n ç ã o de ligas c o m a l t a p u r e z a v i a b i l i z a m o seu e m p r e g o em e s c a l a l a b o r a t o r i a l

[ 3 4 , 3 5 3 . 0 m é t o d o de f u s ã o por i n d u ç ã o t e m a v a n t a g e m de p o s s i b i l i t a r a p r o d u ç ã o de m a i o r e s q u a n t i d a d e s de liga, a l é m de levar a uma h o m o g e n e i z a ç ã o m a i s e f e t i v a , p r o p i c i a d a peia i n t e r a ç ã o do c a m p o i n d u z i d o e das c o r r e n t e s de E d d y no metal f u n d i d o . E s s a s v a n t a g e n s são, no e n t a n t o , c o n t r a p o s t a s pelo a l t o c u s t o inicial do e q u i p a m e n t o . b- P r o c e s s o de r e d u ç ã o ca I c i o t é r m i c a A f o r m a c o m e r c i a l m e n t e d i s p o n í v e l do s a m á r i o é, p r i n c i p a l m e n t e , o ó x i d o . Por e s s e m o t i v o , logo no in í c i o do d e s e n v o l v i m e n t o d os ímãs à base de ligas de s a m á r i o e c o b a l t o , p r o c u r o u - s e d e s e n v o l v e r a l g u m p r o c e s s o a t r a v é s do qual os ó x i d o s de s a m á r i o m a i s o c o b a l t o p u d e s s e m ser c o n v e r t i d o s d i r e t a m e n t e e m l i gas do t i p o S m - C o . N e s s e s e n t i d o , f o r a m d e s e n v o I v i d a s ,q u a s e que s i m u l t a n e a m e n t e por R . E . C e c h [363 e C . H e r g e r t [323, duas v a r i á v e i s do p r o c e s s o de r e d u ç ã o ca I c i o t é r m i c a : o p r o c e s s o de r e d u ç ã o - d i f u s ã o ( R - D ) e o de c o - r e d u ç ã o , r e s p e c t i v a m e n t e . bl- P r o c e s s o de r e d u ç ã o - d i f u s ã o R . E . C e c h [363 e m p r e g o u o p r o c e s s o de r e d u ç ã o ca I c i o t é r m i c a , p r i m e i r a m e n t e , c o m o o b j e t i v o de p r o d u z i r pós de s a m á r i o e e n t ã o f u n d i - i o s j u n t a m e n t e c o m o c o b a l t o p a r a a f o r m a ç ã o da liga. E s s a idéia foi logo a b a n d o n a d a e m f a v o r de uma e t a p a de d i f u s ã o e n t r e o s a m á r i o e o pó de c o b a l t o p a r a f o r m a r a liga n in s i tu" a p ó s a r e d u ç ã o . A r e a ç ã o foi p r o j e t a d a pa ra se a liga na f o r m a de pó o m a i s f i n o p o s s í v e l . Isso r e q u e r e u um t a m a n h o de

p a r t í c u l a m u i t o p e q u e n o do ó x i d o de s a m á r i o e do pó de c o b a l t o , a l é m de u ma m i s t u r a b a s t a n t e h o m o g ê n e a d e s s e s c o m o a g e n t e r e d u t o r . D e v i d o à a l t a d u c t i l i d a d e do c á l c i o m e t á l i c o , Cec h u t i l i z o u o h i d r e t o de c á l c i o C363 o qual é b a s t a n t e frágil e p o d e ser f a c i l m e n t e p u l v e r i z a d o . E s q u e m a t i c a m e n t e o p r o c e s s o p o d e ser r e p r e s e n t a d o p e l a s e g u i n t e r e a ç ã o : S m _ 0 _ + I DCo + 3 C a H _ 2 S m C o _ + 3 C a O + 3 H _ 2 3 2 b h o r a s 5 c A p r e p a r a ç ã o de pós s u f i c i e n t e m e n t e f i n o s par a s e r e m u t i l i z a d o s d i r e t a m e n t e na f a b r i c a ç ã o de ímãs não foi bem s u c e d i d a e, por r a z õ e s de o r d e m e c o n ô m i c a , o p r o c e s s o foi, ent ão, b a s e a d o em pó de c o b a l t o de g r a n u I o m e t r i a c o m e r c i a l e c á l c i o g r a n u l a r . 0 p r o c e s s o p o d e ser r e p r e s e n t a d o p e l a s e g u i n t e e q u a ç ã o : S m _ 0 _ + 1 0Co + 3C a --- -- 2 S m C o I= + 3 C a O

_{C d}

₉

0 p r o c e s s o de r e d u ç ã o - d i f u s ã o , c o n f o r m e d e s c r i t o por Cec h , foi r e a l i z a d o s o b a t m o s f e r a de h i d r o g ê n i o à t e m p e r a t u r a de 1150°C, d u r a n t e 3 ho r a s . C o m o p r o d u t o ele o b t e v e uma m a s s a p a r c i a l m e n t e s i n t e r i z a d a , c o n s t i t u i d a de p a r t i c u i a s de ó x i d o de c á l c i o d i s p e r s a s e n t r e as p a r t í c u l a s da liga. A n t e s da e t a p a de s e p a r a ç ã o do CaO, foi r e a l i z a d a uma o p e r a ç ã o de d e s i n t e g r a ç ã o da m a s s a s i n t e r i z a d a m e d i a n t e a e x p o s i ç ã o d e s t a em uma a t m o s f e r a de n i t r o g ê n i o ú m i d o . D e s s a f o r m a o ó x i d o de c á l c i o é h i d r a t a d o s e g u n d o a reaçã o:

A h i d r a t a ç ã o do ó x i d o é a c o m p a n h a d a por u m a u m e n t o de v o l u m e e, c o m o o ó x i d o e n c o n t r a - s e f o r t e m e n t e a g r e g a d o à liga, essa e x p a n s ã o r e s u l t a na f r a g m e n t a ç ã o da m a s s a s i n t e r i z a d a . . P a r a a s e p a r a ç ã o do ó x i d o de c á l c i o da liga, C e c h [363 u t i l i z o u um p r o c e s s o de d e c a n t a ç ã o e m água, c o m b i n a d o c o m l i x i v i a ç ã o em á c i d o e f i I t r a g e m . bE- P r o c e s s o de C o - r e d u ç ã o Q u a n d o C. H e r g e r t C3E3 i n i c i o u s u a s p e s q u i s a s c o m o p r o c e s s o de r e d u ç ã o ca I c i o t é r m i c a , ele p a r t i u de d u a s idéias: i) U m a d i s t r i b u i ç ã o u n i f o r m e do c á l c i o em t o d a s as p a r t e s da m i s t u r a s e r i a m e l h o r r e a l i z a d a u t i l i z a n d o - s e v a po r de c á l c i o , o que p o d e r i a f a c i l m e n t e ser c o n s e g u i d o a t r a v é s de v á c u o ; ii) p o d e r - s e - i a o b t e r um b a l a n ç o de e n e r g i a a p r o x i m a d a m e n t e n u l o da r e a ç ã o e n t r e o c á l c i o e o ó x i d o de s a m á r i o , se f o s s e a d i c i o n a d o à m i s t u r a um ó x i d o f o r t e m e n t e e x o t é r m i c o , c o m o o ó x i d o de c o b a l t o . D e v i d o à r e d u ç ã o s i m u l t â n e a do s a m á r i o e do ó x i d o de c o b a l t o , H e r g e r t d e n o m i n o u es se p r o c e s s o de " P r o c e s s o de c o - r e d u ç ã o " , o qual pode ser d e s c r i t o pel a r e a ç ão:

S m g O g + n C O g Q ^ + t 10-n >Co + (4n + 3 > C a ■** E S m C O g + (4n + 3 ) C a O D < n < 10/ 3

0 p r o c e s s o de c o - r e d u ç ã o , c o m o d e s e n v o l v i d o por H e r g e r t , é r e a l i z a d o da s e g u i n t e f o r m a : p r i m e i r a m e n t e é f e i t a a m i s t u r a

s a m á r i o e c á l c i o g r a n u l a d o - em um m i s t u r a d o r m e c â n i c o . A m i s t u r a é c o m p a c t a d a e c o l o c a d a e m um c a d i n h o de aço r e c o b e r t o i n t e r n a m e n t e c o m c á l c i a s i n t e r i z a d a . 0 c a d i n h o é e n t ã o s e l a d o por s o l d a g e m de uma t a m p a , a qual é p r o v i d a de u m longo tubo p a r a e v a c u a ç ã o , e e n t ã o c o l o c a d o e m uma r e t o r t a . 0 c o n j u n t o ( r e t o r t a + c a d i n h o ) é e v a c u a d o , a q u e c i d o até a t e m p e r a t u r a de 10Q0°C e m a n t i d o n e s t a t e m p e r a t u r a d u r a n t e d u a s h oras. D u r a n t e e s s a e t a p a , o t u b o é s e l a d o pelo c á l c i o que se d e p o s i t a na p a r t e f r i a do m e s m o . C o m o p r o d u t o da r e a ç ã o o b t e m - s e uma m a s s a s i n t e r i z a d a a qual é t r i t u r a d a , m o i d a e c o l o c a d a e m um r e c i p i e n t e c o m á g u a p ara a s e p a r a ç ã o do c á l c i o por d e c a n t a ç ã o . Por fim, a m a s s a é l i x i v i a d a p a r a e l i m i n a ç ã o dos ú l t i m o s t r a ç o s de c á l c i o e ó x i d o s de s a m á r i o r e s i d u a i s . 3 . 2 . S C O M P A R A C Ã O DO S D O I S P R O C E S S O S [333 a) R e q u i s i t o s p a r a as M a t é r i a s - P r i m a s No p r o c e s s o de fusã o, t a n t o o s a m á r i o c o m o o c o b a l t o são e m p r e g a d o s na f o r m a m e t á l i c a . C o m o o s a m á r i o é a l t a m e n t e r e a t i v o , e s t e se d e t e r i o r a r a p i d a m e n t e q u a n d o e x p o s t o na a t m o s f e r a , s e n d o , p o r t a n t o , n e c e s s á r i o s c u i d a d o s e s p e c i a i s no seu m a n u s e i o . No p r o c e s s o de r e d u ç ã o ca I c i o t é r m i c a , por o u t r o lado, o s a m á r i o é e m p r e g a d o na f o r m a de óx i d o , o que não impõe n e n h u m p r o b l e m a de m a n u s e i o .

b) M a t e r i a l do C a d i n h o

0 s a m á r i o f u n d i d o é a l t a m e n t e c o r r o s i v o e, em p r i n c í p i o , n e n h u m m a t e r i a l é c o m p l e t a m e n t e r e s i s t e n t e ao seu

a t a q u e . N i t r e t o de boro, t â n t a l o e a l u m i n a r e c r i ta I izada são a l g u n s dos m a t e r i a i s s u g e r i d o s . T o d o s e s s e s m a t e r i a i s são m u l t o c a r o s e sua v i d a útil é c u r t a , p o s s i b i l i t a n d o a p e n a s p o u c a s c o r r i d a s . No p r o c e s s o de r e d u ç ã o ca I c i o t é r m i c a o s a m á r i o m e t á l i c o p r o d u z i d o é r a p i d a m e n t e c o n v e r t i d o em liga pela i n t e r d i f u s ã o c o m o c o b a l t o e, p o r t a n t o , o t e m p o de c o n t a t o é c u r t o . A l é m di s s o , a t e m p e r a t u r a de o p e r a ç ã o é b a s t a n t e i n f e r i o r à do p r o c e s s o de f u s ã o , de tal f o r m a que a r e a ç ã o o c o r r e , p r e d o m i n a n t e m e n t e no e s t a d o s ó l i d o . c) O p e r a ç ã o 0 p r o c e s s o de f u s ã o por i n d u ç ã o é r e l a t i v a m e n t e s i m p l e s , m a s r e q u e r e q u i p a m e n t o s de c u s t o e l e v a d o como f o r n o s de i n d u ç ã o , e a m b i e n t e s c o m a t m o s f e r a c o n t r o I a d a .T e n d o em v i s t a a g r a n d e d i f e r e n ç a e n t r e os p o n t o s de f u s ã o do c o b a l t o e do s a m á r i o , o c o r r e m , n e s t e p r o c e s s o , g r a n d e s p e r d a s de s a m á r i o . 0 p r o c e s s o de r e d u ç ã o ca I c i o t é r m i c a , por o u t r o lado, não d e m a n d a u m I n v e s t i m e n t o e l e v a d o em e q u i p a m e n t o s , v i s t o que f o r n o s de r e s i s t ê n c i a são r e l a t i v a m e n t e m a i s b a r a t o s e não são n e c e s s á r i o s a m b i e n t e s c o m a t m o s f e r a c o n t r o l a d a p a r a o m a n u s e i o do ó x i d o de s a m á r i o . d) Q u a l i d a d e do Pó da Li ga A t r a v é s do p r o c e s s o de f u s ã o por i n d u ç ã o p o d e m - s e o b t e r ligas b a s t a n t e h o m o g ê n e a s . C o m o a f u s ã o é f e i t a em a t m o s f e r a de gás inert e, os t e o r e s de o x i g ê n i o de t a i s ligas são b a s t a n t e b a i x o s , v a r i a n d o de 100 a 1000 p p m a p ó s a e t a p a de t r i t u r a ç ã o . A l é m d i s s o , a p u r e z a da liga é m u i t o p o u c o a f e t a d a e o pó da m e s m a , o b t i d o e m c o n d i ç õ e s ó t i m a s , p r o d u z os ímãs de

m e Ihor q u a I I d a d e . 3 . 2 . 3 C O N S I D E R A Ç Õ E S A R E S P E I T O DA E S C O L H A DO. A G E N T E R E D U T O R C 3 7 ] A e s c o l h a do a g e n t e r e d u t o r e n v o l v e uma s é r i e de c o n s i d e r a ç õ e s , d e n t r e as q u a i s a m a i s i m p o r t a n t e é a p o s s i b i l i d a d e t e r m o d i n â m i c a de o c o r r ê n c i a da r e a ç ã o de red u ç ã o , a q u al, em uma p r i m e i r a eta pa, p o d e ser a v a l i a d a a t r a v é s da v a r i a ç ã o da e n e r g i a livre p a d r ã o da r e a ção. S e g u n d o es se c r i t é r i o , a v a r i a ç ã o n e g a t i v a da e n e r g i a livre p a d r ã o é a c o n d i ç ã o n e c e s s á r i a p a r a q ue se p r o c e s s e a r e a ç ã o . D e s s a for m a , c o n s i d e r a n d o - s e s o m e n t e a r e d u ç ã o do S m ^ O g , v e r i f i c a - s e a t r a v é s do d i a g r a m a de E l l n g h a m ( f i g . 2 ) que a r e d u ç ã o do m e s m o só é p o s s í v e l c o m p o u c o s m e t a i s c o m o o Ca, Th, La. D e v i d o a p e q u e n a d i f e r e n ç a e n t r e as e n e r g i a s li v r e s de f o r m a ç ã o dos ó x i d o s d e s s e s e l e m e n t o s e do S m g 0 3 d e v e - s e e s p e r a r a r e d u ç ã o a p e n a s p a r c i a l d e s s e ú l t i m o . N o e n t a n t o , essa r e a ç ã o de r e d u ç ã o é f a v o r e c i d a q u a n d o c o m b i n a d a c o m a f o r m a ç ã o da liga "in sit u " , r e a l i z a d a a t r a v é s da a d i ç ã o de c o b a l t o . A f o r m a ç ã o da liga t o r n a a a t i v i d a d e m e n o r do que a u n i d a d e , c r i a n d o a s s i m m e l h o r e s c o n d i ç õ e s p a r a que a r e a ç ã o o c o r r a . E m b o r a uma v a r i a ç ã o n e g a t i v a de e n e r g i a livre p a d r ã o s e j a o c r i t é r i o p r i n c i p a l p a r a a o c o r r ê n c i a da r e a ç ã o de r e d u ç ã o , a m e s m a p o d e r á , t a m b é m , o c o r r e r e m c a s o s ond e e s s a v a r i a ç ã o de e n e r g i a é p o s i t i v a . P a r a que isso o c o r r a , a c o n d i ç ã o n e c e s s á r i a é que um dos p r o d u t o s da r e a ç ã o e s t e j a na f o r m a de gás, de tal f o r m a que o m e s m o p o s s a ser e x t r a í d o da z o n a de r e a ç ã o . Isso leva a uma p e r t u r b a ç ã o do e q u i l í b r i o da r e a ç ã o dado pela c o n s t a n t e

A G jí E T U / lE -M O L E C " K " ( e q u a ç ã o 1) e m a i s p r o d u t o t e r á que ser f o r m a d o no s e n t i d o de r e e s t a b e i e c ê - 1 o . TEMPERATURA *C T r.M PF:f«A TU RA * l ? F i g u r a 2 - D i a g r a m a de E l i n g h a m A G * C A U G M -M O L E 0 :

As s i m , a e x t r a ç ã o c o n t í n u a de um dos p r o d u t o s p e r m i t i r á que a r e a ç ã o p r o s s i g a a t é a c o m p l e t a r e d u ç ã o do óxid o. conc . p r o d u t o s k = con c. r e a g e n t e s ( e q u a ç ã o 1) A p e s a r das g r a n d e s v a n t a g e n s que t r a r i a u m p r o c e s s o d e s s a n a t u r e z a , c o m o a e l i m i n a ç ã o de uma s e g u n d a e t a p a de s e p a r a ç ã o dos p r o d u t o s da r e a ç ã o , o m e s m o e s b a r r a em l i m i t a ç õ e s p r á t i c a s . G e r a l m e n t e q u a n d o se a p l i c a um p r o c e s s o de r e d u ç ã o m e t a I o t é r m i c a , o b j e t i v a - s e a f o r m a ç ã o de uma liga ou metal na f o r m a f u n d i d a j u n t a m e n t e c o m uma e s c ó r i a que f l u t u e no banho, a f i m de se p o d e r s e p a r a r os p r o d u t o s da r e a ç ã o . E n t r e t a n t o , isso r e q u e r , de a c o r d o c o m O a u t z e n b e r g C381, uma d i f e r e n ç a de cal o r de f o r m a ç ã o dos ó x i d o s do a g e n t e r e d u t o r e do m e t a l d e s e j a d o de a p r o x i m a d a m e n t e 7 2 K c a l / g - m o l . No c aso da r e d u ç ã o do S m ^ O g , co m a l g u m dos m e t a i s a n t e r i o r m e n t e c i t a d o s , e s s a d i f e r e n ç a é m u i t o p e q u e n a , não p e r m i t i n d o a s e p a r a ç ã o dos p r o d u t o s como se d e s e j a . Por o u t r o lado, c o m o a q u a n t i d a d e de c a l o r l i b e r a d a na r e a ç ã o é m u i t o p e q u e n a , a s i n t e r i z a ç ã o das p a r t í c u l a s t a m b é m o é, o b t e n d o - s e o m a t e r i a l ao final do p r o c e s s o na f o r m a de pó. No c a s o das l i gas de S m ~ C o u t i l i z a d a s na f a b r i c a ç ã o de ímãs, isto é v a n t a j o s o v i s t o qu e no seu p r o c e s s a m e n t o e s s a s ligas d e v e m s o f r e r u m p r o c e s s o de m o a g e m . A l é m das c o n s i d e r a ç õ e s a n t e r i o r m e n t e a l i n h a d a s p a r a a e s c o l h a do a g e n t e r e d u t o r , o u t r o s f a t o r e s a s e r e m c o n s i d e r a d o s s ã o : i) T o tal i s e n ç ã o de f o r m a ç ã o de ligas e n t r e o a g e n t e r e d u t o r e os m e t a i s e n v o l v i d o s na f o r m a ç ã o da liga; ii) b a i x o c u s t o do a g e n t e re dutor;

iii > o m a n u s e i o do a g e n t e r e d u t o r d e v e d i s p e n s a r o uso de t é c n i c a s s o f i s t i c a d a s ; iv)o a g e n t e r e d u t o r deve p o s s u i r a i t a p u r e z a , c a s o c o n t r á r i o as i m p u r e z a s p o d e r ã o i n c o r p o r a r - s e à liga f o r m a d a ; v)o a g e n t e r e d u t o r d e v e p o s s u i r p o n t o s de f u s ã o e e b u l i ç ã o s u f i c i e n t e m e n t e a l t o s a f i m de e v i t a r p e r d a s por e v a p o r a ç ã o ; v I ) f a c i l i d a d e de s e p a r a ç ã o dos c o m p o s t o s f o r m a d o s c o m o a g e n t e r e d u t o r . 3 . 3 M O A G E M 0 p r o p ó s i t o da o p e r a ç ã o de m o a g e m é o b t e r um pó c o m as s e g u i n t e s c a r a c t e r í s t i c a s [39]: i) T a m a n h o de p a r t í c u l a tal que a p ó s a s i n t e r i z a ç ã o r e s u l t e e m um c o r p o s i n t e r i z a d o c o m uma c o m b i n a ç ã o ó t i m a de f o r ç a c o e r c i t i v a e d e n s i d a d e ; i i > As p a r t í c u l a s de pó d e v e m ser m o n o c r i s t a I i n a s , a f i m de que p o s s a m ser i d e a l m e n t e a l i n h a d a s e m um c a m p o m a g n é t i c o ; iii) A q u a n t i d a d e de o x i g ê n i o a b s o r v i d o por o x i d a ç ã o d e v e ser m a n t i d a no nível m a i s b ai x o p o s s í v e l . é b e m s a b i d o que a c o e r c i t i v i d a d e do pó de S m C O g a u m e n t a a m e d i d a que d e c r e s c e o t a m a n h o de p a r t í c u l a . No e n t a n t o , não se s a b e de que f o r m a a c o e r c i t i v i d a d e do s i n t e r i z a d o é a f e t a d a pelo t a m a n h o de grão, v i s t o que é e x p e r i m e n t a l m e n t e d i f í c i l m a n t e r c o n s t a n t e s o u t r a s v a r i á v e i s

c o m o d e n s i d a d e , c o m p o s i ç ã o q u í m i c a e t e o r de o x i g ê n i o . Isso t u d o d e p e n d e da o r i g e m da c o e r c i t i v i d a d e do s i n t e r i z a d o de S m C o c , a qual p o d e ser be m d i f e r e n t e _O d a q u e i a do pó.. A p e s a r d i s s o , p a r e c e que as p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s do pó, c o m o a c o e r c i t i v i d a d e e a r e t a n g u I a r i d a d e da c u r v a de h i s t e r e s e , são p a r â m e t r o s a p r o p r i a d o s para s e l e c i o n a r a q u e l a s c o n d i ç õ e s de m o a g e m , que r e s u l t a m e m a l t o s v a l o r e s de c o e r c i t i v i d a d e a p ó s a s i nter i z a ç ã o [401. D e v e ser o b s e r v a d o ,c o n t u d o , que c o m o t a m a n h o de p a r t í c u l a d e c r e s c e n t e a q u a n t i d a d e de o x i g ê n i o a b s o r v i d a por o x i d a ç ã o c r e s c e , o que, por sua vez, a f e t a r á a c o e r c i t i v i d a d e n e g a t i v a m e n t e . 0 m e s m o r a c i o c í n i o é v á l i d o t a m b é m p a r a a d e n s i d a d e do m a t e r i a l ; em geral a s i n t e r a b I l i d a d e a u m e n t a c o m o t a m a n h o de p a r t í c u l a d e c r e s c e n t e , no e n t a n t o o t e o r de o x i g ê n i o c r e s c e n t e t e m uma i n f l u ê n c i a n e g a t i v a na d e n s i d a d e final C 3 9 3 . As c o n d i ç õ e s de m o a g e m que l e v a m às c a r a c t e r í s t i c a s r e q u e r i d a s p a r a o pó d e p e n d e m do t i p o de e q u i p a m e n t o de m o a g e m e do m e i o de m o a g e m . A m o a g e m pode ser r e a l i z a d a em m o i n h o de b o l a s ou a t r i t o r s o b l í q u i d o s o r g â n i c o s c o m o c i c l o - h e x a n o , t o l u e n o ou f r e o n , s e n d o que, n e s t e s ca s o s , o l í q u i d o deve ser e l i m i n a d o a p ó s a m o a g e m , por um p r o c e s s o de s e c a g e m por m e i o de v á c u o ou gás q u e n t e . 0 m o i n h o de jato t a m b é m t e m sido u t i l i z a d o , a p r e s e n t a n d o c o m o v a n t a g e m em r e l a ç ã o aos a n t e r i o r e s a e l i m i n a ç ã o da e t a p a de s e c a g e m [41], E m q u a l q u e r c a s o os p a r â m e t r o s c r í t i c o s a s e r e m c o n t r o l a d o s d u r a n t e a m o a g e m são o t a m a n h o de p a r t í c u l a , a d i s t r i b u i ç ã o de t a m a n h o s de p a r t í c u l a e a o x i d a ç ã o . A m o a g e m por t e m p o m u i t o c u r t o p r o d u z p a r t í c u l a s p o I i c r i s t a I i n a s , as q u a i s não se a l i n h a m a p r o p r i a d a m e n t e ou não s i n t e r i z a m

c o m p l e t a m e n t e , e n q u a n t o que a m o a g e m r e a l i z a d a e m t e m p o m u i t o p r o l o n g a d o leva a uma o x i d a ç ã o e x c e s s i v a da liga, a f e t a n d o n e g a t i v a m e n t e a c o e r c i t i v i d a d e e a s i n t e r a b i l i d a d e [421.

3 . 4 C O M P A C T A C Ã O S O B C A M P O M A G N É T I C O

P a r a se o b t e r um c o m p a c t a d o c o m m á x i m a m a g n e t i z a ç ã o as p a r t í c u l a s de pó d e v e m ser m a g n e t i c a m e n t e a l i n h a d a s e c o m p a c t a d a s , de tal f o r m a que s e u s e i x o s de m a i s fácil m a g n e t i z a ç ã o s e j a m p a r a l e l o s . A c o m p a c t a ç ã o p o d e ser r e a l i z a d a em m a t r i z u n i a x i a l ou i s o s t a t i c a m e n t e . C a m p o s e l e v a d o s e h o m o g ê n e o s são r e q u e r i d o s para p r o d u z i r um a l t o grau de u n i f o r m i d a d e de a l i n h a m e n t o das p a r t í c u l a s . O c a m p o a p l i c a d o p ode ser dc ( c o r r e n t e c o n t í n u a ) , p u l s a d o , ou uma c o m b i n a ç ã o de a m b o s . 0 g r a u de a l i n h a m e n t o é i n f l u e n c i a d o p e l a f o r m a e d i s t r i b u i ç ã o das p a r t í c u l a s , m a g n i t u d e do c a m p o m a g n é t i c o e p r e s s ã o de c o m p a c t a ç ã o [41]. Foi v e r i f i c a d o que a d i r e ç ã o do c a m p o m a g n é t i c o a p l i c a d o , r e l a t i v a m e n t e à d i r e ç ã o de c o m p a c t a ç ã o , a f e t a o g r a u de a l i n h a m e n t o ( r a z ã o M r / M s ) [433. A c o m p a c t a ç ã o s o b c a m p o s m a g n é t i c o s t r a n s v e r s a i s p r o d u z p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s 10% m a i s e l e v a d a s do que a q u e l a s o b t i d a s c o m c a m p o ax i a l . Oe uma f o r m a ge ral, o g rau de a l i n h a m e n t o d as p a r t í c u l a s cai c o m o a u m e n t o da p r e s s ã o de c o m p a c t a ç ã o e a u m e n t a c o m o c r e s c i m e n t o do c a m p o a p l i c a d o . Uma p r e s s ã o m u i t o b a i x a p r o d u z c o m p a c t a d o s c o m r e s i s t ê n c i a i n s u f i c i e n t e p a r a s e r e m m a n u s e a d o s , e n q u a n t o que a m a g n e t i z a ç ã o em c a m p o s m u i t o e l e v a d o s d i f i c u l t a a d e s m a g n e t i z a ç ã o dos c o m p a c t a d o s [441. E s s a m a g n e t i z a ç ã o res i d u a l c a u s a o e s b o r o a m e n t o dos c o m p a c t a d o s q u a n d o r e t i r a d o s da m a t r i z de

c o m p a c t a ç ã o . P.A. N a a s t e p a d C39J o b t e v e g r a u s de a l i n h a m e n t o da o r d e m de 9 7 % e m p r e g a n d o c a m p o s de 1 0 k 0 e e p r e s s ã o de 3 0 0 M P a . A d e n s i d a d e v e r d e o b t i d a foi e q u i v a l e n t e a 5 0 % da t e ó r i c a . A c o m p a c t a ç ã o i s o s t á t i c a é r e a l i z a d a em pós p r é-a I i n h a d o s em um c a m p o p u l s a d o , os q u a i s são t r ê s v e z e s m a i s e l e v a d o s que a q u e l e s u s a d o s na c o m p a c t a ç ã o em m a t r i z u n i a x i a l . A c o m p a c t a ç ã o i s o s t á t i c a p r a t i c a m e n t e não a f e t a o a l i n h a m e n t o das p a r t í c u l a s , e por isso c o n s e g u e m - s e c o m p a c t a d o s m a i s d e n s o s e c o m m a i o r g r a u de a l i n h a m e n t o das p a r t í c u l a s [411. 3 . 5 S I N T E R I Z A Ç Ã O 0 r e s u l t a d o da s i n t e r i z a ç ã o d e v e ser uma c o m b i n a ç ã o ó t i m a de d e n s i d a d e e f o r ç a c o e r c i t i v a . Uma a l t a d e n s i d a d e è n e c e s s á r i a p a r a q u e se t e n h a uma a l t a m a g n e t i z a ç ã o por u n i d a d e de v o l u m e e p a r a a e s t a b i l i d a d e do m a t e r i a l . Uma p o r o s i d a d e a b e r t a ( > 1 0 % ) p e r m i t i r á a d e g r a d a ç ã o das p r o p r i e d a d e s m a g n é t i c a s do m a t e r i a l q u a n d o e x p o s t o ao a m b i e n t e C 4 0 3 . Os p a r â m e t r o s que d e t e r m i n a m a d e n s i d a d e e a f o r ç a c o e r c i t i v a , o b t i d a s a p ó s a s i n t e r i z a ç ã o , são [391: i) E x c e s s o de s a m á r i o em r e l a ç ã o a c o m p o s i ç ã o e s t e q u i o m é t r i c a do SmCOg ; ii) T e m p e r a t u r a de s i n t e r i z a ç ã o ; iii) D e n s i d a d e a p ó s a c o m p a c t a ç ã o ; i v ) T e o r de ox i gên i o ; v) T a x a de R e s f r i a m e n t o .

Foi v e r i f i c a d o , que para o b t e r a l t o s v a l o r e s de d e n s i d a d e e c o e r c i t i v i d a d e , a c o m p o s i ç ã o da liga d e v e ser