Polvo de Hierro Reducido con Hidrógeno N° 100

La reducción con hidrógeno proporciona varias ventajas sobre otros procesos de producción de polvo de hierro. Comparado con el polvo de hierro electrolítico; el polvo reducido con hidrógeno tiene menor costo de producción y morfología de partícula esponjosa que proporciona mejor compresibilidad en matrices de prensado. Comparado con el polvo atomizado (producido fundiendo y atomizando hierro en agua o gas); el polvo reducido con hidrógeno tiene menor contenido de oxígeno en la superficie ya que el hidrógeno del proceso de reducción actúa como atmósfera reductora que previene la re-oxidación superficial durante y después del proceso. Comparado con el polvo reducido con coque (sinterita); el polvo reducido con hidrógeno tiene menor contenido de carbono (menos de 0,02% C vs. 0,1-0,5% C para polvo de sinterita) que es esencial para aplicaciones de núcleos magnéticos blandos donde el carbono empeora las propiedades magnéticas al fijar las paredes de dominio magnético y aumentar la coercitividad. Estas ventajas hacen que el polvo de hierro reducido con hidrógeno sea el material preferido para núcleos de polvo de hierro para inductores y transformadores de alta frecuencia.

El polvo de hierro reducido con hidrógeno se usa en aplicaciones magnéticas suaves principalmente en núcleos de polvo compactado (powder cores) para inductores y transformadores. Los núcleos de polvo de hierro se fabrican mezclando el polvo de hierro con un aislante de resina; compactando la mezcla en la forma del núcleo y curando el aislante. El aislante entre las partículas de hierro proporciona un entrehierro distribuido que aumenta la inductancia de saturación del núcleo y reduce las pérdidas por corrientes de Foucault a frecuencias de aplicación (1 kHz - 1 MHz para núcleos de hierro reducido). Estas propiedades hacen que los núcleos de polvo de hierro sean adecuados para inductores de filtro de entrada en fuentes de alimentación conmutadas; bobinas de reactancia en variadores de velocidad para motores eléctricos; y filtros de línea en electrónica de potencia. La baja coercitividad del polvo de hierro reducido con hidrógeno (comparada con el polvo de hierro con carbono) se traduce en menores pérdidas magnéticas por histéresis que mejoran la eficiencia energética de estos componentes.

Las propiedades de compresibilidad del polvo de hierro reducido con hidrógeno N° 100 determinan directamente los parámetros de prensado en metalurgia de polvos. La morfología de partícula esponjosa (irregular con superficies rugosas y algo de porosidad intrapartícula) de este tipo de polvo proporciona alta compresibilidad ya que las partículas se deforman plásticamente y encajan entre sí bajo presión mejor que las partículas esféricas o lisas. A presiones de compactación de 300-600 MPa (43.500-87.000 psi) se logran densidades verdes de 6,5-7,2 g/cm3 (73-81% de la densidad teórica del hierro de 7,87 g/cm3). La resistencia verde del compactado (que debe ser suficiente para manipular la pieza antes de la sinterización sin que se rompa) es de 10-25 MPa para presiones estándar. Los parámetros de prensado deben ajustarse para cada aplicación específica: mayor presión produce mayor densidad verde y menor porosidad final; pero también mayor desgaste de las herramientas y mayor riesgo de laminación (defecto en capas). La lubricación del polvo con estearato de zinc (0,5-1%) reduce el desgaste de la herramienta y facilita la expulsión del compactado.