Estudo de um compósito magnético macio a base de partículas ferromagnéticas revestidas por dupla camada isolante

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Back, Jaime André
• Orientador(a): Nunes, Rafael Menezes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Materiais magnéticos; Compósitos; Metalurgia do pó; Fosfatização
• Palavras-chave em Inglês: Coated iron particle; Phosphating; Insulating coating; SMC; Magnetic core losses; Electrical machines; B.H curve; Hysteresis loop
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/259212

O uso dos compósitos magnéticos macios (SMC) no desenvolvimento de núcleos magnéticos para utilização em motores elétricos é um tema atual e de alto potencial para projetos que envolvam topologias de maior complexidade, como no caso de motores elétricos de fluxo axial. O conceito de SMC é baseado no recobrimento das partículas magnéticas com uma camada superficial, da ordem de nanômetros, eletricamente isolante e unidas em forma de matriz tridimensional de um compacto acabado. Assim, o objetivo principal deste estudo é avaliar o desenvolvimento de um pó magnético recoberto por dupla camada isolante, bem como uma rota de produção de baixo custo destes materiais. Em relação a etapa de recobrimento, considerou-se a utilização de uma solução de H3PO4 diluída em acetona, para a formação da camada inorgânica de fosfato nas partículas metálicas de Fe puro ASC 100.29. Já para a segunda camada, foram utilizados como recobrimento orgânico elementos como resina fenólica e sílica, em diferentes relações de massa. Neste contexto, corpos de prova foram fabricadas pelo processo de metalurgia do pó, e em seguida submetidas ao processo de sinterização, para aquisição de resistência mecânica. Posteriormente, as amostras foram caracterizadas quanto à microestrutura, composição química, homogeneidade da camada isolante, contatos metal-metal entre partículas e presença de poros. Também foram submetidas a ensaios magnéticos, onde procurou-se mensurar parâmetros como densidade máxima de fluxo (Bmax), permeabilidade magnética máxima, coercividade e perdas totais por laço de histerese. Os resultados apresentados pelas imagens metalográficas demonstram a viabilidade da utilização do processo de fosfatização como alternativa para o recobrimento das partículas de Fe a partir de uma rota de produção de baixo custo comparada com SMC comerciais. A densidade específica de perdas magnéticas na frequência de 60 Hz foram de 9,23 W/kg e 18,15 W/kg das amostras fosfatizadas e por mistura a seco, comparadas aos 10,08 W/kg do Somaloy 3P. A permeabilidade máxima das amostras foi de 352 e 390 com Bmax de 1,27 T e 1,25 T, respectivamente.