Una nueva ruta de fabricación de imanes para automóviles y robots
El Instituto de Ciencia de Materiales de Corea del Sur (KIMS) anunció el 23 de octubre de 2026 que sus investigadores habían desarrollado tecnologías clave para fabricar imanes permanentes potentes sin añadir los costosos elementos de tierras raras pesadas disprosio y terbio. El proceso utiliza partículas de polvo de alta pureza de aproximadamente un micrómetro y combina la producción del polvo, la alineación magnética y la sinterización, el proceso de calentamiento que convierte el polvo compactado en un imán sólido.
Contenido
- Una nueva ruta de fabricación de imanes para automóviles y robots
- Por qué importa la resistencia a la pérdida de magnetismo
- Crear partículas diminutas en lugar de moler una aleación
- Proteger el polvo de la oxidación
- Ayudar a que las partículas finas se alineen
- Eliminar el carbono que deja el lubricante
- Dos publicaciones científicas y nueve patentes
- Qué necesitan aún los fabricantes
- Puntos clave
El anuncio completo del KIMS describe el desarrollo de polvo ultrafino monocristalino de Nd-Fe-B y las tecnologías de alineación y sinterización necesarias para convertirlo en imanes permanentes sin añadir tierras raras pesadas.
El trabajo fue realizado por Kim Su-min, investigador sénior, y los investigadores principales Kim Tae-hoon y Lee Jung-gu, de la división de investigación de nanomateriales del instituto. Su método se centra en los imanes de neodimio, hierro y boro, conocidos como imanes de Nd-Fe-B, que se utilizan en motores de vehículos eléctricos, articulaciones robóticas y generadores de turbinas eólicas.
El neodimio sigue siendo un ingrediente esencial. El avance consiste en eliminar la necesidad de determinados aditivos de tierras raras pesadas y, al mismo tiempo, mejorar la capacidad del imán para resistir la pérdida de magnetismo. El equipo persiguió ese objetivo reduciendo el tamaño de los granos cristalinos del material y desarrollando métodos para convertir el polvo fino resultante en un imán útil.
Para los fabricantes surcoreanos, el posible beneficio es una ruta de producción nacional que reduzca la dependencia de materiales costosos cuyo suministro se concentra en un pequeño número de países. Kim afirmó que sería necesario seguir trabajando para integrar los procesos y establecer la producción en masa antes de aplicar la tecnología a motores de vehículos eléctricos y robots humanoides.
Por qué importa la resistencia a la pérdida de magnetismo
Los imanes de Nd-Fe-B se utilizan ampliamente porque generan campos magnéticos intensos. Sin embargo, en el motor de un vehículo eléctrico, la intensidad magnética es solo una parte de los requisitos. El imán también debe conservar su magnetismo mientras funciona en un entorno de alta temperatura.
Los investigadores denominan coercitividad a la resistencia a la desmagnetización. En términos sencillos, mide la resistencia de un imán frente a un campo magnético opuesto que intenta cambiar su estado magnético. Una coercitividad elevada es especialmente valiosa en aplicaciones exigentes de motores, donde es esencial conservar el rendimiento magnético.
Se suelen añadir disprosio y terbio para mejorar esa resistencia. Ambos pertenecen al grupo de las tierras raras pesadas y son materiales costosos cuyas cadenas de suministro están concentradas. Por eso, los fabricantes tienen motivos para buscar otra forma de obtener las propiedades magnéticas necesarias.
El equipo del KIMS se centró en la estructura interna del imán en lugar de recurrir a esos aditivos. Su método utiliza polvo muy fino para producir granos cristalinos más pequeños, es decir, las diminutas regiones cristalinas del material acabado. Afinar esos granos ofrece una vía para mejorar la coercitividad sin añadir disprosio ni terbio.
Crear partículas diminutas en lugar de moler una aleación
La producción convencional de polvo consiste en descomponer una aleación existente en fragmentos más pequeños. Sin embargo, la molienda mecánica tiene límites cuando se busca obtener partículas extremadamente finas adecuadas para este método.
En su lugar, los investigadores utilizaron óxidos de tierras raras como materiales de partida y sintetizaron directamente partículas finas de cristales de Nd-Fe-B mediante un proceso de reducción y difusión, abreviado como RD. La reducción consiste en eliminar el oxígeno de los compuestos iniciales, mientras que la difusión permite que los átomos se desplacen y se combinen para formar el material deseado.
Las partículas de polvo resultantes medían alrededor de un micrómetro, es decir, una millonésima de metro. Esto equivale a una milésima de milímetro. Se trata del tamaño de las partículas de polvo utilizadas para fabricar el imán, no del tamaño del componente acabado.
La síntesis directa aborda las limitaciones de tamaño de la molienda al crear partículas pequeñas desde el inicio. Luego, los investigadores tuvieron que preservar la calidad del polvo y desarrollar métodos de procesamiento adecuados para partículas tan pequeñas que tienden a pegarse entre sí.
Proteger el polvo de la oxidación
La ruta RD ya presentaba un problema de procesamiento: la oxidación del polvo. La reacción del oxígeno con el material durante el procesamiento puede comprometer su calidad, por lo que controlar el estado del polvo es esencial para producir un material magnético útil.
El equipo del KIMS desarrolló un tratamiento posterior a la síntesis para abordar el problema de la oxidación. Según el instituto, esto permitió producir polvo de Nd-Fe-B de alta pureza con partículas de aproximadamente un micrómetro.
Por tanto, el tamaño y la pureza del polvo fueron dos aspectos relacionados del trabajo. Los investigadores necesitaban partículas lo bastante pequeñas para favorecer el refinamiento de los granos y, al mismo tiempo, controlar los cambios químicos no deseados que podían reducir ese beneficio.
La siguiente tarea consistía en orientar esas partículas de forma útil y mantenerlas unidas durante la fabricación. El polvo magnético fino aún requiere alineación, moldeado y tratamiento térmico antes de convertirse en un imán permanente acabado.
Ayudar a que las partículas finas se alineen
Las partículas muy pequeñas plantean un problema de manipulación. La fricción entre ellas y su tendencia a aglomerarse dificultan que cada partícula gire hasta alcanzar la orientación deseada dentro de un campo magnético.
La alineación importa porque las direcciones magnéticas del polvo deben actuar conjuntamente. Cuando más partículas se orientan en la dirección deseada, el imán acabado puede aprovechar mejor las propiedades magnéticas del material.
Los investigadores recubrieron la superficie del polvo con un lubricante para facilitar el movimiento de las partículas. También aplicaron un campo magnético alterno amortiguado. El campo cambia de dirección mientras su intensidad disminuye gradualmente, lo que ayuda a que las partículas se alineen.
El KIMS afirmó que esta combinación mejoró tanto la orientación del polvo como la estabilidad del cuerpo de polvo moldeado. Ese cuerpo es la forma compactada que se prepara antes de la sinterización. Mantenerlo estable permite conservar la disposición deseada de las partículas durante las etapas restantes de fabricación.
Eliminar el carbono que deja el lubricante
El lubricante resolvió un problema, pero introdujo otra dificultad de procesamiento: el carbono residual. El carbono que deja el lubricante podría contribuir a una pérdida de coercitividad después del tratamiento térmico y debilitar la propiedad que el equipo intentaba preservar.
Los investigadores utilizaron un proceso asistido por hidrógeno para reducir ese carbono residual. El KIMS afirmó que el tratamiento abordó la disminución de la coercitividad tras el calentamiento y ayudó a establecer una ruta para fabricar imanes sinterizados a partir del polvo ultrafino.
La sinterización utiliza calor para unir partículas compactadas y formar un sólido denso. En esta investigación, el reto consistía en pasar de partículas pequeñas y cuidadosamente alineadas a un imán sólido, conservando el rendimiento magnético deseado.
Por tanto, el trabajo combinó varias tareas de fabricación: sintetizar partículas finas, limitar la oxidación, mejorar la alineación, estabilizar el polvo compactado y reducir el carbono antes de completar el tratamiento térmico. Cada etapa abordó un problema que, de otro modo, podría reducir el valor de las mejoras anteriores.
Dos publicaciones científicas y nueve patentes
La investigación recibió apoyo del Programa de Desarrollo de Tecnologías de Nanociencia y Materiales de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, financiado por el Ministerio de Ciencia y TIC. El KIMS afirmó que el equipo generó nueve patentes relacionadas con estas tecnologías.
Los resultados se publicaron en dos revistas científicas: un estudio trató la producción de polvo ultrafino y el otro, la alineación del polvo y la fabricación de imanes. La secuencia sitúa el trabajo sobre la síntesis del polvo antes de la publicación de la investigación sobre su conversión en imanes.
- 14 de julio de 2026: La investigación sobre la producción de polvo ultrafino de Nd-Fe-B se publicó en el Journal of Alloys and Compounds.
- 19 de septiembre de 2026: La investigación sobre la alineación del polvo y la fabricación de imanes apareció en línea en el Chemical Engineering Journal.
- 23 de octubre de 2026: El KIMS anunció los avances combinados de fabricación y sus posibles aplicaciones industriales.
El estudio sobre la producción del polvo se publicó en línea y tuvo como autores de correspondencia a Kim Tae-hoon y Lee Jung-gu. En el estudio sobre la alineación y la fabricación de imanes, la investigadora posgraduada Kim So-yeon fue la primera autora y el responsable de investigación Kim Su-min fue el autor de correspondencia.
Los estudios tienen, respectivamente, los identificadores 10.1016/j.jallcom.2026.189820 y 10.1016/j.cej.2026.182156. Estos identificadores de objeto digital proporcionan números de referencia permanentes para localizar cada artículo científico.
Qué necesitan aún los fabricantes
Kim Su-min, responsable de la investigación e investigador sénior del KIMS, describió el resultado como un avance tanto en la síntesis del polvo como en las etapas posteriores de fabricación. Afirmó:
Esta investigación es importante porque superó las limitaciones técnicas de la síntesis de polvo ultrafino y de la alineación y sinterización del polvo necesarias para fabricar imanes permanentes de Nd-Fe-B de alto rendimiento. En particular, presentamos un nuevo enfoque técnico que puede mejorar el rendimiento de los imanes sin depender de tierras raras pesadas costosas.
El KIMS señaló que los motores de tracción de vehículos eléctricos y los robots humanoides podrían ser aplicaciones de esta tecnología una vez que se completen la integración de los procesos y el desarrollo de tecnologías de producción en masa. Los imanes permanentes también se utilizan en articulaciones robóticas y generadores de turbinas eólicas, por lo que este método de fabricación es pertinente para varias industrias que dependen de materiales magnéticos potentes.
El anuncio no incluyó cifras de coercitividad, límites de temperatura de funcionamiento, costos de producción, objetivos de producción de las fábricas ni una fecha de lanzamiento comercial. Estos datos serán importantes para que los fabricantes decidan si el proceso cumple los requisitos de un motor o robot concreto.
Aunque el KIMS describió mejoras en la coercitividad y las etapas de procesamiento utilizadas para preservarla, el material proporcionado no incluye valores de coercitividad medidos ni resultados de pruebas de temperatura de funcionamiento. Por tanto, no cuantifica el rendimiento de los imanes a las temperaturas elevadas que se alcanzan en las aplicaciones de motores.
El beneficio para el suministro consiste en reducir la demanda de disprosio y terbio en estos imanes. El neodimio y las materias primas de óxidos de tierras raras siguen formando parte del proceso. Para Corea del Sur, la oportunidad industrial consiste en desarrollar más capacidad de fabricación nacional y reducir al mismo tiempo la dependencia de los aditivos de tierras raras pesadas que los investigadores se propusieron sustituir.
El logro inmediato es un conjunto integrado de tecnologías clave de procesamiento, desde el polvo de aproximadamente un micrómetro hasta los imanes sinterizados. El siguiente paso que identificó el equipo es integrar esas tecnologías para producir a gran escala, de modo que el material pueda avanzar hacia su uso en equipos industriales exigentes.
Puntos clave
- El KIMS anunció el 23 de octubre de 2026 un método de fabricación de imanes de Nd-Fe-B sin disprosio ni terbio.
- El proceso sintetiza directamente partículas de polvo de alta pureza de aproximadamente un micrómetro.
- Nuevos tratamientos abordan la oxidación, la alineación de las partículas y el carbono residual del lubricante.
- La investigación apareció en dos revistas científicas y el equipo generó nueve patentes relacionadas.
- Se necesitan más trabajos de integración de procesos y producción en masa para las aplicaciones propuestas en vehículos y robots.
- Los imanes siguen conteniendo neodimio, un elemento de tierras raras.
- El material proporcionado no incluye valores de coercitividad medidos ni resultados de pruebas de temperatura de funcionamiento.
