Efecto De La Presión De Compactación Y Concentración De Cobalto Sobre La Permeabilidad Magnética De Materiales Compuestos De Matriz Polimérica [(Fe-Ni-Co) - Polímero]
Páginas: 7 (1540 palabras)
Publicado: 22 de junio de 2012
EFECTO DE LA PRESIÓN DE COMPACTACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE COBALTO SOBRE LA PERMEABILIDAD MAGNÉTICA DE MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ POLIMÉRICA [(Fe-Ni-Co) - Polímero]
C. E. Borja S., J. A. Verduzco M. y V. H. López M.
Instituto de Investigaciones Metalúrgicas, U.M.S.N.H., Morelia, Mich., México.
Apdo. Postal 888, Centro, C. P. 58000. Morelia, México. verduzco@umich.mx
Introducción
Enaplicaciones de calentamiento mediante inducción ocasionalmente se hace uso de los concentradores de energía magnética con la finalidad de mejorar la eficiencia del proceso. Materiales utilizados como concentradores de energía magnética presentan alta permeabilidad magnética; estos materiales concentradores son compositos que se obtienen por un proceso de metalurgia de polvos. Los metales y matrizfrecuentemente usados para la fabricación de materiales compuestos como concentradores de energía magnética son Fe, Ni, y Co (como polvos de grano fino del orden de nanómetros [1] a micrométrico [2,3]) y resinas termoplásticas, respectivamente, debido a que estos elementos de transición proporcionan alta permeabilidad magnética (por encima de 500) y altas temperaturas de Curie (mayores de 300C)[4], tales componentes metálicos son mezclados con algún tipo de polímero, dicha mezcla es posteriormente prensada y entonces consolidada (curado) a temperatura ambiente, para obtener así el material compuesto de matriz polimérica (CMP).
Se han reportado valores altos de permeabilidad magnética en materiales compuestos [(Fe-Ni)-Polímero] y que la misma se incrementa a mayor presión decompactación, alcanzando valores de hasta 1400 [5], atribuyéndose a la fragmentación de las partículas de Fe (5μm – 20μm) generando con esto un mayor número de dominios magnéticos, lo cual es benéfico para lograr altas permeabilidades magnéticas. Por otro lado, en otro estudio se reportó una menor permeabilidad magnética de ~800 en un CMP con tamaño promedio de partícula de Fe de 7μm [6].
La finalidad deeste trabajo es observar el comportamiento de permeabilidad magnética de los materiales CMP [(Fe-Ni-Co) – polímero] en relación a la variación de concentración de cobalto y también respecto a la presión de compactación.
Experimentación
La distribución del tamaño de partícula de los polvos metálicos (Fe, Ni y Co) se midió en un analizador marca Beckman Coulter y la morfología de las partículasse observaron en un microscopio electrónico de barrido (MEB).
El pesaje de componentes fue en base a la composición química de los materiales a obtener, como se muestra en la Tabla 1. La relación en peso de Fe y Ni se mantuvo constante y la concentración de cobalto fue de 10%, 20% y 30% en peso de los componentes metálicos, para materiales M1, M2 y M3, respectivamente, como lo indica la Tabla1. Los materiales de 100% componente metálico Co, Ni o Fe sirven de referencia para la comparación de valores de permeabilidad magnética respecto a los materiales que contienen mezcla de los tres componentes metálicos.
Tabla 1. Composición en peso de los CMP y de los materiales de referencia.
MATERIALCMP | COMPOSICIÓN |
| Fe (g) | Ni (g) | Co (g) | Resina (g) | Catalizador (g) |
M1 |1.8 | 1.8 | 0.4 | 0.165 | 0.089 |
M2 | 1.6 | 1.6 | 0.8 | 0.165 | 0.089 |
M3 | 1.4 | 1.4 | 1.2 | 0.165 | 0.089 |
Co | 0 | 0 | 4 | 0.165 | 0.089 |
Ni | 0 | 4 | 0 | 0.165 | 0.089 |
Fe | 4 | 0 | 0 | 0.165 | 0.089 |
La cantidad de resina EPN1139 pesada fue 0.165 gr. (4% en peso) y la cantidad de catalizador HY83735.5 pesado fue 0.089 gr. (2% en peso). Se pesaron materiales para fabricar 36muestras, debido a que cada tipo de material CMP se obtendría a 6 cargas de presión (MPa) de compactación (15.6 (P1), 31.2 (P2), 46.8 (P3), 62.4 (P4), 78 (P5) y 91.6 (P6)).
Los pasos para la fabricación de los materiales CMP se realizó como sigue:
En un recipiente de vidrio se diluyó resina y catalizador en 1.5 mL de acetona, agitando estos componentes con un lápiz de ultrasonido durante...
C. E. Borja S., J. A. Verduzco M. y V. H. López M.
Instituto de Investigaciones Metalúrgicas, U.M.S.N.H., Morelia, Mich., México.
Apdo. Postal 888, Centro, C. P. 58000. Morelia, México. verduzco@umich.mx
Introducción
Enaplicaciones de calentamiento mediante inducción ocasionalmente se hace uso de los concentradores de energía magnética con la finalidad de mejorar la eficiencia del proceso. Materiales utilizados como concentradores de energía magnética presentan alta permeabilidad magnética; estos materiales concentradores son compositos que se obtienen por un proceso de metalurgia de polvos. Los metales y matrizfrecuentemente usados para la fabricación de materiales compuestos como concentradores de energía magnética son Fe, Ni, y Co (como polvos de grano fino del orden de nanómetros [1] a micrométrico [2,3]) y resinas termoplásticas, respectivamente, debido a que estos elementos de transición proporcionan alta permeabilidad magnética (por encima de 500) y altas temperaturas de Curie (mayores de 300C)[4], tales componentes metálicos son mezclados con algún tipo de polímero, dicha mezcla es posteriormente prensada y entonces consolidada (curado) a temperatura ambiente, para obtener así el material compuesto de matriz polimérica (CMP).
Se han reportado valores altos de permeabilidad magnética en materiales compuestos [(Fe-Ni)-Polímero] y que la misma se incrementa a mayor presión decompactación, alcanzando valores de hasta 1400 [5], atribuyéndose a la fragmentación de las partículas de Fe (5μm – 20μm) generando con esto un mayor número de dominios magnéticos, lo cual es benéfico para lograr altas permeabilidades magnéticas. Por otro lado, en otro estudio se reportó una menor permeabilidad magnética de ~800 en un CMP con tamaño promedio de partícula de Fe de 7μm [6].
La finalidad deeste trabajo es observar el comportamiento de permeabilidad magnética de los materiales CMP [(Fe-Ni-Co) – polímero] en relación a la variación de concentración de cobalto y también respecto a la presión de compactación.
Experimentación
La distribución del tamaño de partícula de los polvos metálicos (Fe, Ni y Co) se midió en un analizador marca Beckman Coulter y la morfología de las partículasse observaron en un microscopio electrónico de barrido (MEB).
El pesaje de componentes fue en base a la composición química de los materiales a obtener, como se muestra en la Tabla 1. La relación en peso de Fe y Ni se mantuvo constante y la concentración de cobalto fue de 10%, 20% y 30% en peso de los componentes metálicos, para materiales M1, M2 y M3, respectivamente, como lo indica la Tabla1. Los materiales de 100% componente metálico Co, Ni o Fe sirven de referencia para la comparación de valores de permeabilidad magnética respecto a los materiales que contienen mezcla de los tres componentes metálicos.
Tabla 1. Composición en peso de los CMP y de los materiales de referencia.
MATERIALCMP | COMPOSICIÓN |
| Fe (g) | Ni (g) | Co (g) | Resina (g) | Catalizador (g) |
M1 |1.8 | 1.8 | 0.4 | 0.165 | 0.089 |
M2 | 1.6 | 1.6 | 0.8 | 0.165 | 0.089 |
M3 | 1.4 | 1.4 | 1.2 | 0.165 | 0.089 |
Co | 0 | 0 | 4 | 0.165 | 0.089 |
Ni | 0 | 4 | 0 | 0.165 | 0.089 |
Fe | 4 | 0 | 0 | 0.165 | 0.089 |
La cantidad de resina EPN1139 pesada fue 0.165 gr. (4% en peso) y la cantidad de catalizador HY83735.5 pesado fue 0.089 gr. (2% en peso). Se pesaron materiales para fabricar 36muestras, debido a que cada tipo de material CMP se obtendría a 6 cargas de presión (MPa) de compactación (15.6 (P1), 31.2 (P2), 46.8 (P3), 62.4 (P4), 78 (P5) y 91.6 (P6)).
Los pasos para la fabricación de los materiales CMP se realizó como sigue:
En un recipiente de vidrio se diluyó resina y catalizador en 1.5 mL de acetona, agitando estos componentes con un lápiz de ultrasonido durante...
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