Estudo de compósitos magnéticos moles de ferro recoberto por suspensão de nanopartículas de alumina em vidro líquido

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo e desenvolvimento de novos materiais para aplicações magnéticas moles (Soft Magnetic Materials) com ênfase para a produção de motores elétricos especiais por metalurgia do pó. É proposta uma metodologia de revestimento de partículas de ferro com uma fina camada isolante de silicatos de sódio, também conhecido como vidro líquido, visando a redução de perdas magnéticas por correntes parasíticas. O revestimento também é modificado através da dispersão de finas partículas cerâmicas na solução de silicato com o objetivo de estudar a sua influência no comportamento elétrico, térmico e mecânico da camada vítrea formada. Os materiais são caracterizados em relação às suas propriedades elétricas, magnéticas e mecânicas. Obteve-se com sucesso um revestimento vítreo sem e com nanopartículas de alumina depositado sobre as partículas de ferro. A dispersão de nanopartículas permite que o material seja tratado a uma temperatura mais alta que quando o revestimento consiste em silicato de sódio puro, aliviando tensões residuais geradas durante a compactação e diminuindo a potência dissipada por perdas estáticas. Dentre os resultados obtidos, o material, cujas partículas de ferro foram submetidas a um tratamento de crescimento de grão e em seguida revestidas com dispersão vítrea de nanopartículas de alumina em silicato de sódio, tratado a 500 °C por 30 min apresentou uma resistividade de 46,14 µO·m, permeabilidade relativa de 175 e perdas totais de 2,06 W/kg medidas para uma indução máxima de 450 mT e frequência de 60 Hz.

Abstract : This work presents a study and development of new materials for soft magnetic special applications (Soft Magnetic Materials) with emphasis for the production of electrical motors by powder metallurgy. It is proposed a coating methodology of iron powders with a thin insulating layer of sodium silicates, also known as liquid glasses, aiming the reduction of the magnetic losses by parasitic currents. The coating is also modified through the dispersion of fine ceramic particles in the silicate solution to study their influence on electrical, thermal and mechanical behavior of the formed glass layer. The materials are characterized concerning their electrical, magnetic and mechanic properties. A vitreous layer with and without aluminium oxide nanoparticles deposited over the iron particles was successfuly obtained. The nanoparticles dispersion on the coating allows higher treatment temperatures than the coating of pure sodium silicate, alleviating residual stresses generated during the pressing process and reducing the dissipated potency by static losses. Between the obtained results, the material, whose iron particles were submitted to a grain growth process and then coated with vitreous suspension of aluminum oxide nanoparticles in sodium silicate, treated to 500 °C over 30 min presented electrical resistivity of 46,14 µO·m, relative permeability of 175 and total loss of 2,06 W/kg measured for an maximum induction 450 mT and frequency of 60 Hz.