Otimização de Compósitos Magnéticos Moles de dupla camada revestidos por nanopartículas de Óxido de Zinco e Óxido de Boro

Abstract

Este trabalho visa o desenvolvimento e a otimização de compósitos magnéticos moles (Soft Magnetic Composites - SMCs) com dupla camada de revestimentos isolantes utilizando partículas de ferro recobertas por nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) e ácido bórico (H3BO3), precursor da fase vítrea óxido de boro (B2O3), para utilização em máquinas elétrica permitindo o uso eficiente de motores na faixa de média-alta frequência. O Laboratório de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina (LabMat/UFSC) vem pesquisando, ao longo dos últimos 7 anos, soluções em materiais compósitos magnéticos moles e em uma dessas frentes foi identificado grande potencial para SMCs com dupla camada de revestimento isolantes. A técnica de revestimento duplo pretende mitigar a quebra do isolamento, que se dá durante a compactação, através do ancoramento da fase vítrea sobre as partículas de ferro durante o tratamento térmico pela ação da camada de ZnO. Tais compósitos podem aumentar o fluxo magnético gerado por bobinas nas estruturas de motores e possuem melhor desempenho em altas frequências do que as tradicionais chapas de aço elétrico, além de exibirem propriedades isotrópicas o que possibilita novos conceitos de design e miniaturização de componentes. O planejamento dessa pesquisa consiste de experimentos para avaliar os efeitos de parâmetros de processamento (tempo de mistura entre pó de ferro e suspensão de ZnO, concentração mássica de H3BO3 e temperatura de tratamento térmico) sobre as propriedades elétricas e magnéticas do SMC, visando em especial a minimização das perdas magnéticas. Ao fim da etapa de triagem foi possível definir que os parâmetros de maior relevância a serem mais detalhadamente estudados em uma etapa de otimização foram a razão entre a concentração de sal de zinco e hidróxido de sódio (Ch/Cz) e a velocidade de mistura (Vmistura). As amostras da última etapa planejada do trabalho - etapa de otimização com os novos parâmetros - ainda não puderam ser mensuradas por conta de um problema técnico ocorrido na bancada de medição. Porém encontram-se preparadas para medição uma vez que esse problema seja sanado.