Mezclado mecánico de polvos Fe, Ni, Co y su efecto en sus propiedades magnéticas y eléctricas en un material compuesto (M-polímero)

Abstract

In this work, the magnetic and electrical properties of a soft magnetic composite (SMC) material were studied, using low-energy mechanical milling on Fe, Ni and Co metal powders at different mixing times, to promote the homogeneity of metal particles within the matrix, taking advantage of its individual magnetic properties, increasing stresses, defects and lattice strain, to increase its electrical resistivity, magnetization and decrease its coercivity. A direct relationship between the accumulation of lattice strain with the magnetic properties of the metal particles was found. An increase in magnetization greater than 70% was obtained because the dislocations represent connections between the magnetic domains, which increases the total domain size, in each magnetized particle. The effect of different compaction loads with respect to the magnetic permeability of the composite material was also studied, said property increased with respect to the increase in the compaction load for the system of powders without milling. In the case of milling systems, when used in the composite material, its magnetic properties decrease due to the contribution of cold work on the particles produced by both processes, reducing the particle size and therefore decreasing the magnetic domain size. The electrical resistivity was benefited by the thermoset polymeric material of the matrix, and by the accumulation of defects in the particle lattice through the milling process. Soft magnetic composite materials with high magnetic and electrical properties were obtained by taking advantage of each stage in their manufacturing processes, with competitive properties to commercially available soft magnetic composite materials used as magnetic energy concentrators.

En este trabajo se estudiaron las propiedades magnéticas y eléctricas de un material compuesto magnético blando, polímero-metal, utilizando molienda mecánico de baja energía sobre polvos metálicos de Fe, Ni y Co a diferentes tiempos de mezclado, para propiciar la homogeneidad de las partículas metálicas dentro de la matriz, aprovechando sus propiedades magnéticas individuales, el incremento de esfuerzos, defectos y de tensión en la red, para aumentar su resistividad eléctrica, magnetización y disminuir su coercitividad. Se encontró una relación directa de la acumulación de tensión en la red con respecto a las propiedades magnéticas de las partículas metálicas. Se obtuvo un aumento en magnetización superior al 70% debido a que las dislocaciones representan conexiones entre los dominios magnéticos, lo que incrementa el tamaño total del dominio, en cada partícula magnetizada. Se estudió también el efecto de diferentes cargas de compactación con respecto a la permeabilidad magnética del material compuesto, dicha propiedad incrementó con respecto al aumento de la carga para el sistema de polvos sin molienda. En el caso de los sistemas de molienda, al ser utilizados en el material compuesto, sus propiedades magnéticas disminuyen debido a la contribución del trabajado en frio sobre las partículas producido por ambos procesos, reduciendo el tamaño de partícula y por ende disminuyendo el tamaño del dominio magnético. La resistividad eléctrica se vio beneficiada por el material polimérico termoestable de la matriz, y por la acumulación de defectos en la red de las partículas mediante el proceso de molienda. Se obtuvieron materiales compuestos magnéticos blandos con elevadas propiedades magnéticas y eléctricas aprovechando cada etapa en sus procesos de fabricación, con propiedades competitivas a los materiales compuestos magnéticos blandos de venta comercial utilizados como concentradores de energía magnética.