metales magnéticos & metales no magnéticos ambos juegan un papel importante en la ingeniería. El magnetismo es la base para muchas aplicaciones. Al mismo tiempo, esta propiedad también puede ser no deseada en ciertas circunstancias.
por lo tanto, es importante saber qué metales son magnéticos y cuáles no.
¿Qué es el magnetismo?
en términos sencillos, el magnetismo es una fuerza que puede atraer o repeler objetos magnéticos., Los campos magnéticos que impregnan diferentes medios median esta fuerza.
El magnetismo es una propiedad de ciertos materiales por defecto. Algunos materiales, sin embargo, pueden ser magnetizados o desmagnetizados dependiendo de los requisitos.
¿qué crea magnetismo en metales?
como una corriente eléctrica, el magnetismo es causado por electrones en el nivel elemental. Los electrones tienen espín, lo que crea un diminuto dipolo magnético.
cuando estos giros están equilibrados, la fuerza neta es cero. Pero en el caso de un gran número de electrones no apareados, este momento magnético infinitesimalmente pequeño se vuelve grande., Como resultado, crea un campo magnético notable alrededor del metal.
la corriente Eléctrica también es capaz de crear campos magnéticos y viceversa. Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un cable, crea un campo magnético circular alrededor del cable. Del mismo modo, trayendo un campo magnético cerca de un buen conductor de electricidad, las corrientes eléctricas comienzan a fluir en el conductor.
esta increíble relación entre la electricidad y el magnetismo ha dado lugar a muchos dispositivos y aplicaciones ingeniosas.
tipos de imanes
hay varias clasificaciones para imanes., Una forma de diferenciar los metales magnéticos entre sí es por cuánto tiempo sus propiedades están activas. Utilizando esto como base, podemos clasificar a los imanes como:
- Permanente
- Temporal
- Electroimanes
echemos un vistazo más profundo a cada uno de ellos.
imanes permanentes
Los imanes permanentes producen un campo magnético debido a su estructura interna. No pierden su magnetismo fácilmente. Los imanes permanentes están hechos de materiales ferromagnéticos que no dejan de producir su campo magnético independientemente de la influencia externa., Por lo tanto, son estables contra las fuerzas de desmagnetización.
Para entender los imanes permanentes, debemos mirar la estructura interna de los materiales magnéticos. Un material muestra propiedades magnéticas cuando sus dominios están alineados en la misma dirección. Los dominios son los campos magnéticos minúsculos que están presentes en la estructura cristalina de un material.
En los materiales ferromagnéticos, los dominios están perfectamente alineados. Hay varias maneras de alinearlos, pero el método más confiable es calentar el imán a una cierta temperatura., Esta temperatura es diferente para los materiales y resulta en la alineación permanente de los dominios en una dirección.
es debido a condiciones similares existentes en el núcleo de la tierra que se comporta como un imán permanente.
imanes temporales
Los imanes temporales, como su nombre indica, solo conservan sus propiedades magnéticas bajo ciertas condiciones. Cuando estas condiciones ya no están presentes, pierden sus campos magnéticos.
los materiales blandos con propiedades magnéticas bajas, como el hierro y el acero recocidos, son ejemplos de imanes temporales., Se vuelven magnéticos en presencia de un fuerte campo magnético. También retratan baja coercitividad.
debe haber visto cómo los clips de papel se unen entre sí cuando un imán permanente está cerca. Cada clip de papel se convierte en un imán temporal que atrae a otros clips de papel en presencia de un campo magnético. Una vez que se retira el imán permanente, los clips pierden sus propiedades magnéticas.
electroimanes
los electroimanes son imanes que producen campos magnéticos cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. Tienen varios casos de uso., Por ejemplo, motores, generadores, Relés, auriculares, etc. todos utilizan electroimanes.
en electroimanes una bobina de alambre serpentea alrededor de un núcleo ferromagnético. La conexión del cable a una fuente de electricidad produce un fuerte campo magnético. El material ferromagnético lo amplifica aún más. Los electroimanes pueden ser extremadamente fuertes dependiendo de la corriente eléctrica.
también proporcionan la capacidad de activar y desactivar la fuerza magnética con solo pulsar un botón. Esta es una propiedad extremadamente especial que nos ayuda a utilizar la fuerza magnética en nuestras aplicaciones.,
tomemos el ejemplo de una grúa utilizada para recoger chatarra en un depósito de chatarra. Con la ayuda de un electroimán, podemos recoger la chatarra pasando una corriente eléctrica a través de ella. Cuando necesitamos soltar las piezas, todo lo que tenemos que hacer es apagar la electricidad al imán.
otro ejemplo interesante de una aplicación de electroimán es el tren de levitación magnética. En esta aplicación, un tren se levanta de las vías y levita. Solo es posible cuando una corriente eléctrica pasa a través de electroimanes en la carrocería del tren.,
esto reduce considerablemente la resistencia enfrentada por el tren cuando está en movimiento. Por lo tanto, estos trenes tienen velocidades muy altas.
¿qué metales son magnéticos?
Hay varias maneras en que un metal puede interactuar con un imán. Esto depende de la estructura interna de los materiales. Los metales se pueden clasificar como:
- ferromagnético
- paramagnético
- diamagnético
mientras que los imanes atraen fuertemente los metales ferromagnéticos, sólo atraen débilmente los metales paramagnéticos. Los materiales diamagnéticos, por otro lado, muestran una repulsión débil cuando se colocan cerca de un imán., Solo los metales ferromagnéticos se consideran verdaderamente magnéticos.
lista de metales magnéticos
echemos un vistazo a algunos de los metales magnéticos más conocidos. Algunos de ellos son magnéticos en todo momento. Otros, como el acero inoxidable, tienen propiedades magnéticas solo con una cierta composición química.
hierro
El Hierro es un metal ferromagnético extremadamente conocido. Es, de hecho, el metal ferromagnético más fuerte. Forma parte integral del núcleo de la tierra e imparte sus propiedades magnéticas a nuestro planeta., Es por eso que la Tierra actúa como un imán permanente por sí misma.
Hay muchos aspectos que contribuyen al magnetismo del hierro. Además de su espín neto de electrones a nivel atómico, su estructura cristalina también juega un papel importante. Sin él, el hierro no sería un metal magnético.
diferentes estructuras cristalinas dan como resultado diferentes propiedades del hierro.
El Hierro es ferromagnético en su estructura Alfa-FE cúbica centrada en el cuerpo. Al mismo tiempo, no muestra magnetismo en la estructura gamma-Fe cúbica centrada en la cara (fcc)., La estructura Beta-Fe, por ejemplo, muestra tendencias paramagnéticas.
níquel
El níquel es otro metal magnético popular con propiedades ferromagnéticas. Al igual que el hierro, sus compuestos están presentes en el núcleo de la tierra. Históricamente, el níquel se ha utilizado para hacer monedas.
hoy en día, el níquel encuentra uso en baterías, recubrimientos, herramientas de cocina, teléfonos, edificios, transporte y joyas. Una gran parte de níquel se utiliza para fabricar ferroníquel para acero inoxidable.
debido a sus propiedades magnéticas, el níquel también es parte de los imanes de Alnico (hechos de aluminio, níquel y cobalto)., Estos imanes son más fuertes que los imanes metálicos de tierras raras, pero más débiles que los imanes a base de hierro.
cobalto
El cobalto es un metal ferromagnético importante. Durante más de 100 años, las excelentes propiedades magnéticas del cobalto han ayudado a desarrollar una variedad de aplicaciones.
Cobalt se puede utilizar para producir imanes blandos y duros. Los imanes blandos que utilizan cobalto tienen ventajas sobre otros imanes blandos. Es decir, tienen un alto punto de saturación, temperaturas Curie en el rango de 950 Celsius 990 ° Celsius. Por lo tanto, se pueden utilizar para aplicaciones de alta temperatura (hasta menos de 500° Celsius).,
El cobalto con sus aleaciones se utiliza en discos duros, turbinas eólicas, máquinas de resonancia magnética, motores, actuadores y sensores.
Steel
Steel también muestra propiedades ferromagnéticas, ya que se deriva del hierro. La mayoría de los aceros serán atraídos por un imán. Si es necesario, el acero también se puede utilizar para hacer imanes permanentes.
tomemos el ejemplo del acero en C15D. este grado de acero contiene 98.81 a 99.26% de hierro. Por lo tanto, un porcentaje muy alto de este grado de acero es hierro. Por lo tanto, las propiedades ferromagnéticas del hierro se transfieren al acero.,
acero inoxidable
algunos aceros inoxidables son magnéticos y algunos no. Un acero de aleación se convierte en un acero inoxidable si tiene al menos 10,5% de cromo en él. Debido a las diferentes composiciones químicas, hay diferentes tipos de acero inoxidable.
Ferríticos y martensíticos aceros inoxidables son magnéticos debido a su hierro composición y estructura molecular.,
Los aceros austeníticos, por otro lado, no muestran propiedades ferromagnéticas debido a una estructura molecular diferente. Esto hace que sea adecuado para su uso en máquinas de RMN.
la diferencia estructural deriva de la cantidad de níquel. Fortalece la capa de óxido para una mejor protección contra la corrosión, pero también cambia la estructura del acero inoxidable.
metales de tierras raras
junto con los metales mencionados anteriormente, los compuestos de algunos elementos de tierras raras también tienen excelentes propiedades ferromagnéticas., Gadolinio, samario, neodimio son todos ejemplos de metales magnéticos de tierras raras.
Se pueden fabricar varios imanes con diferentes propiedades utilizando los metales anteriores en combinación con hierro, níquel y cobalto. Estos imanes vienen con propiedades específicas necesarias para ciertas aplicaciones.
por ejemplo, los imanes de samario-cobalto están presentes en turbomaquinaria, motores eléctricos de alta gama, etc.
¿qué metales no son magnéticos?
solo unos pocos metales en la Tabla periódica son magnéticos. La mayoría de los otros metales comunes son metales no magnéticos. Echemos un vistazo a algunos de ellos.,
lista de metales no magnéticos
aluminio
la estructura cristalina del aluminio, similar al litio y el magnesio, lo hace no magnético. Los tres materiales son ejemplos populares de metales paramagnéticos.
aunque pueden ocurrir varios tipos de corrosión de aluminio, es conocido por su resistencia a ambientes corrosivos. Esto, junto con su peso ligero, lo convierte en un metal útil en muchas industrias.
Oro
El Oro es un metal diamagnético como la mayoría de los otros metales., En su forma pura, el oro no es magnético y muestra solo una débil repulsión hacia los imanes como todos los metales diamagnéticos.
Plata
La Plata es otro metal no magnético. Esta propiedad hace posible la identificación de plata falsa. Si las monedas de «plata» o las joyas atraen a los imanes, es otra cosa.
Copper
¿es el cobre magnético?
El Cobre en sí no es magnético, pero interactúa con los imanes hasta cierto punto. Esta propiedad ayuda a generar electricidad en las plantas de energía.,
conclusión
con un campo magnético lo suficientemente grande, todos los tipos de metales interactuarán con un imán. Esto se debe a que las corrientes de Foucault se establecen en los metales cuando se someten a un campo magnético en movimiento.
Usando este principio, los detectores de metales son capaces de detectar metales no magnéticos como el oro, La Plata. Pero para la mayoría de los propósitos prácticos, esta interacción no es suficiente y limita los posibles casos de uso.