O magnésio é um metal leve amplamente utilizado nos sectores aeroespacial, automóvel, eletrónico e médico, devido à sua excelente relação resistência/peso, maquinabilidade e capacidade de reciclagem. Com a crescente procura de materiais não magnéticos em equipamento de alta precisão, surge uma questão comum: O magnésio tem propriedades magnéticas?
O que é o magnésio
O magnésio (símbolo químico Mg, número atómico 12) é um elemento do grupo 2 da tabela periódica, também conhecido como metal alcalinoterroso. É um metal branco-prateado com uma densidade de aproximadamente 1,74 g/cm3, cerca de um terço mais leve que o alumínio. O nome deriva de uma região próxima do local da sua descoberta (Magnésia na Grécia antiga), semelhante em etimologia ao íman, embora o magnésio em si não seja magnético. O magnésio puro é relativamente frágil à temperatura ambiente, mas a sua resistência e ductilidade podem ser significativamente melhoradas ligando-o a elementos como o alumínio, o zinco e o manganês, tornando-o muito comum na maquinagem e em componentes estruturais.
O que é o Magnetismo?
O magnetismo é a capacidade de uma substância produzir atração ou repulsão sob a influência de um campo magnético externo, com base nos momentos magnéticos gerados pelo movimento de rotação e orbital dos electrões nos seus átomos ou moléculas. Diferentes materiais apresentam respostas distintas a um campo magnético externo devido a variações na configuração eletrónica, interações interatómicas e estrutura cristalina. Estas respostas determinam a adequação do material a várias aplicações de engenharia e inspeção.
Classificação do Magnetismo
Com base na estrutura eletrónica microscópica dos materiais e nas suas caraterísticas de resposta a um campo magnético externo, o magnetismo pode ser dividido em três tipos básicos.
Ferromagnetismo
Os materiais ferromagnéticos possuem a capacidade de se magnetizarem espontaneamente. Eles são fortemente atraído por um campo magnético externo e retêm o magnetismo residual depois de o campo externo ser removido (facilmente magnetizável). Os metais representativos incluem o ferro, o níquel, o cobalto e a maioria dos aços de baixa liga. Devido à sua forte reação magnética, estes materiais devem geralmente ser evitados na proximidade de equipamentos sensíveis à magnética.
Paramagnetismo
Os materiais paramagnéticos são fracamente atraído quando é aplicado um forte campo magnético externo, mas não retêm qualquer magnetismo quando o campo é removido (sem remanência). Os materiais paramagnéticos típicos incluem o alumínio e o titânio. Embora sejam frequentemente considerados "não magnéticos" na maioria das aplicações de engenharia, a sua resposta paramagnética deve ainda ser considerada em medições de campos magnéticos de alta precisão ou em ambientes magnéticos fortes.
Diamagnetismo
Os materiais diamagnéticos geram uma resposta magnética extremamente fraca na direção oposta ao campo externo, manifestando-se como um ligeira repulsão. O cobre, a prata e o magnésio pertencem a esta categoria. A resposta diamagnética é muito fraca e normalmente impercetível em condições quotidianas, pelo que estes materiais são frequentemente utilizados em cenários que requerem "neutralidade magnética".
O magnésio é magnético?
O magnésio é essencialmente não magnéticoDo ponto de vista da física, é um metal diamagnético. Os electrões mais exteriores dos seus átomos estão todos emparelhados e os seus spins anulam-se mutuamente, o que significa que não possui um momento magnético permanente. Quando o magnésio é colocado num campo magnético externo, não é atraído mas é sujeito a uma força repulsiva extremamente fraca. Quer se trate de magnésio puro ou de ligas de magnésio comuns, o seu magnetismo é extremamente fraco e podem geralmente ser considerados materiais não magnéticos. Esta caraterística é a razão pela qual o magnésio é preferido em dispositivos que requerem neutralidade magnética (como equipamento médico de ressonância magnética, componentes electrónicos aeroespaciais e instrumentos de teste de precisão).
Um íman pode colar-se ao magnésio?
NãoUm íman normal não pode aderir à superfície de um bloco de magnésio puro ou de uma peça de liga de magnésio; não se gera qualquer atração visível entre os dois. Esta propriedade permite que o magnésio seja amplamente utilizado em estruturas magneticamente neutras, implantes médicos e invólucros de equipamentos de teste não magnéticos. É de notar que, se a liga de magnésio contiver impurezas como ferro ou níquel, pode ocorrer uma reação magnética localizada muito fraca, mas o material permanece globalmente não magnético.
Comparação das propriedades magnéticas entre o magnésio e outros metais comuns
| Metal | Tipo magnético | É atraído por um íman? | Custo |
| Ferro | Ferromagnético | Fortemente atraído | Baixa |
| Níquel | Ferromagnético | Fortemente atraído | Médio-Alto |
| Alumínio | Paramagnético | Muito fracamente atraído | Médio |
| Cobre | Diamagnético | Não atraído | Médio |
| Magnésio | Diamagnético | Não atraído | Inferior |
| Zinco | Paramagnético fraco | Ligeiramente atraído | Baixa |
| Aço (a maioria) | Ferromagnético | Fortemente atraído | Médio |
Três minerais mais magnéticos
- Magnetite (Fe3O4) Este é o mineral mais magnético encontrados na natureza. A magnetite é um óxido de ferro que apresenta as clássicas ferromagnetismoé fortemente atraído por campos magnéticos e mantém o magnetismo remanescente. É um minério de ferro vital e o principal material utilizado pelos povos antigos para criar as primeiras bússolas naturais (pedras angulares).
- Maghemita (gama-Fe2O3) A maghemite é outro óxido de ferro que apresenta ferrimagnetismo. A sua força magnética é muito elevada, perdendo apenas para a magnetite. Ocorre frequentemente como um produto de oxidação da magnetite e, devido à sua excelente estabilidade e propriedades magnéticas, é amplamente utilizado na produção de suportes de registo magnético (como as primeiras fitas magnéticas e os discos rígidos dos computadores).
- Titanomagnetite (Fe(3-x)TixO4) A titanomagnetite é uma série mineral de solução sólida entre a magnetite e a ilmenite (FeTiO3). Embora a presença de titânio enfraqueça ligeiramente o seu magnetismo em comparação com a magnetite pura, é crucial na geociências. É o mineral magnético mais comum em rochas vulcânicas e plutónicas, fornecendo provas fundamentais para estudos paleomagnéticos e análise magnética de rochas da Terra.
Factores que afectam as propriedades magnéticas do magnésio
Embora o magnésio seja inerentemente diamagnético e geralmente considerado "não magnético", a sua resposta magnética na prática de engenharia pode apresentar variações mensuráveis, embora pequenas, ou anomalias localizadas devido a vários factores. Os principais factores incluem:
- Teor de impurezas e elementos de liga Se a liga ou a matéria-prima contiver elementos magnéticos como o ferro, o níquel ou o cobalto, mesmo quantidades vestigiais podem gerar uma resposta magnética mensurável em áreas localizadas. Para peças com requisitos rigorosos em termos de neutralidade magnética, é essencial o controlo dos níveis de impureza das matérias-primas e a exigência de relatórios de análise química (Certificados de Composição Química).
- Processo de fabrico e defeitos nos cristais A fundição, a soldadura ou o trabalho a frio (como a estiragem ou a laminagem a frio) podem introduzir localmente tensões residuais, deslocações ou transições de fase. Estas alterações microestruturais afectam por vezes a distribuição de electrões, influenciando consequentemente a resposta magnética a uma escala extremamente pequena. No caso de produtos magneticamente sensíveis, a inspeção magnética ou os passos de recozimento devem ser acrescentados à especificação do processo para eliminar as tensões.
- Efeitos do tratamento térmico e da temperatura A temperatura afecta a suscetibilidade magnética de um material: a altas temperaturas, o movimento dos electrões é reforçado e a resposta magnética de certos materiais altera-se. Embora o diamagnetismo do magnésio não transite para o ferromagnetismo a temperaturas de processamento comuns, a suscetibilidade magnética pode flutuar ligeiramente em condições extremas (temperatura muito elevada ou campos magnéticos fortes), o que exige uma avaliação em aplicações especiais.
- Contaminação da superfície e do ambiente As partículas magnéticas adsorvidas na superfície (como limalhas de ferro resultantes da maquinagem) ou os componentes magnéticos incorporados nos revestimentos podem causar uma atração magnética localizada na superfície. A limpeza e a inspeção antes de os produtos acabados saírem da fábrica podem prevenir eficazmente estes problemas.
Aplicações do magnésio em ambientes magnéticos
O diamagnetismo, a baixa densidade e a boa condutividade térmica do magnésio conferem-lhe vantagens significativas em vários domínios de topo de gama que requerem "neutralidade magnética" ou uma conceção leve. As aplicações e considerações de engenharia são detalhadas abaixo:
Equipamento médico (por exemplo, relacionado com a ressonância magnética)
- Aplicação: Suportes em ambientes de ressonância magnética, pegas para instrumentos cirúrgicos não magnéticos, caixas de equipamento, etc.
- Pontos de engenharia: Assegurar que o material e o tratamento de superfície estão isentos de impurezas magnéticas; evitar a contaminação por limalha de ferro durante a montagem e a construção no local; fornecer relatórios de composição do material e de ensaios magnéticos, quando necessário.
Aviónica e instrumentação
- Aplicação: Invólucros para instrumentos de voo, suportes de sensores e componentes estruturais para dispositivos de navegação, utilizando o magnésio para reduzir o peso e evitar interferências com sensores magnéticos.
- Pontos de engenharia: Preste atenção às medidas de compatibilidade electromagnética (CEM) na conceção da montagem e da ligação à terra; o bom desempenho térmico do magnésio também ajuda na conceção da dissipação de calor.
Equipamento de medição de precisão e sensores
- Aplicação: Mesas de medição de alta precisão, bases de montagem para sensores magnéticos e caixas para equipamentos de laboratório.
- Pontos de engenharia: Efetuar uma avaliação da compatibilidade magnética durante a fase de projeto; as estruturas feitas de magnésio podem reduzir significativamente o risco de desvio magnético, satisfazendo simultaneamente os requisitos de rigidez; a linha de produção deve incluir procedimentos de desmagnetização/limpeza para eliminar a contaminação magnética da superfície.
Eletrónica de consumo e dispositivos portáteis
- Aplicação: Computadores portáteis, corpos de câmaras e caixas de instrumentos portáteis, combinando propriedades de leveza com um bom toque.
- Pontos de engenharia: O tratamento da superfície (anodização, pintura) deve ser equilibrado para evitar a introdução de materiais magnéticos; evitar a utilização de fixadores ferromagnéticos perto de sensores críticos durante a montagem.
Conclusão
O magnésio é um metal leve e diamagnético cuja estrutura atómica determina que não será atraído por ímanes nem apresentará uma reação magnética percetível. Esta caraterística torna-o extremamente valioso em campos de engenharia que exigem neutralidade magnética ou medições de alta precisão. Para saber mais sobre o processamento e aplicação de materiais de magnésio, por favor contactar a nossa equipa de engenharia para soluções personalizadas.
