За пределами 180°C: существуют ли другие материалы подложки для магнитных компонентов, кроме PPS?

Краеугольный камень магнитных характеристик: ключевые параметры и логика выбора материала

Понимание выбора материала требует начала с основных параметров магнитных свойств.

Коэрцитивность, особенно собственная коэрцитивность (Hcj), имеет решающее значение для измерения сопротивления размагничиванию материалов постоянных магнитов. Этот параметр напрямую влияет на стабильность материала при высоких температурах или в обратных магнитных полях. Обычно коэрцитивная сила уменьшается с повышением температуры.

Продукт магнитной энергии (BH), особенно продукт максимальной магнитной энергии (BHmax), представляет собой плотность магнитной энергии, запасенной на единицу объема магнита, и является одним из основных показателей для измерения силы магнитных свойств материала. Как показано на рисунке ниже, диапазон продуктов магнитной энергии значительно различается в зависимости от различных материалов постоянных магнитов; Продукт магнитной энергии отлитых под давлением магнитов обычно ниже, чем у спеченных магнитов.

AHD PA6 Лист Белый

В области магнитных пластиков (связанных магнитов) обычно используются три основные матрицы термопластичных смол: PA6, PA12 и PPS. Выбор между ними зависит в первую очередь от рабочей температуры и окружающей среды:

PA6: более низкая стоимость, но длительная рабочая температура обычно ниже 150°C.

PA12: Улучшает низкотемпературную ударную вязкость PA6, максимальная рабочая температура составляет примерно 120°C. Это решает проблему низкотемпературной хрупкости.

PPS: Когда рабочая температура превышает 180°C, его текучесть превосходна. Помимо PPS, подходит только LCP, но LCP имеет плохую адгезию и герметизацию с неорганическими материалами, а его быстрое охлаждение и скорость отверждения делают его непригодным для магнитных материалов. Таким образом, PPS является единственным вариантом термопластичного магнитного пластика с термостойкостью 180°C.

Таким образом, для высокотемпературных, коррозионностойких или высокоточных применений магнитные композиционные материалы на основе ППС являются незаменимым технологическим путем.

Советы по намагничиванию магнитных пластмасс

Осевая намагниченность: магнитные силовые линии инжектируются вдоль осевого направления отлитого под давлением магнита, создавая магнитные полюса в этом направлении. Этот метод подходит для применений, требующих осевого магнитного поля, таких как роторы двигателей и магнитные энкодеры.

Радиальная намагниченность: магнитные силовые линии инжектируются вдоль радиального направления отлитого под давлением магнита, создавая магнитные полюса в этом направлении. Литые магниты с радиальной намагниченностью обычно используются в приложениях, требующих радиального магнитного поля, таких как магнитные муфты и магнитные датчики.

Осевое многополюсное намагничивание: несколько магнитных полюсов образуются в результате повторяющегося намагничивания в осевом направлении отлитого под давлением магнита. Этот метод увеличивает напряженность магнитного поля и количество полюсов, что делает его подходящим для приложений, требующих высокой напряженности магнитного поля и многополюсных магнитных полей, таких как шаговые двигатели и магнитные энкодеры.

Радиальная многополюсная намагниченность: несколько магнитных полюсов образуются путем повторного намагничивания вдоль радиального направления отлитого под давлением магнита. Радиальная мультипольная намагниченность в отлитых под давлением магнитах может создавать сложные распределения магнитного поля, подходящие для применений, требующих многополюсных магнитных полей, таких как магнитные датчики и магнитные муфты.

Радиальная намагниченность: магнитные силовые линии расходятся наружу от центра отлитого под давлением магнита, создавая сильное магнитное поле в центральной области и более слабое поле в периферийных областях. Радиальная намагниченность обычно используется в приложениях, требующих сильного магнитного поля в центральной области, таких как оборудование для магнитно-резонансной томографии (МРТ) и магнитные датчики.

Локальная намагниченность: намагничивается только определенная область отлитого под давлением магнита, а остальная часть остается ненамагниченной. Литые магниты с локальным намагничиванием могут соответствовать конкретным требованиям применения, например, в некоторых электронных устройствах, где для достижения определенной функции необходимо намагничивать только определенную область.

Пластиковый лист AHD PPS

Основные проблемы

Успешное применение смолы PPS для высокоэффективных магнитных композитных материалов – это не просто вопрос физического смешивания; это требует решения ряда проблем материаловедения, вытекающих из самого приложения.

1. Противоречие между высоким содержанием наполнителя и текучестью.

Для получения достаточных магнитных свойств содержание наполнителя (объемная доля) магнитного порошка (например, NdFeB и феррита) обычно должно достигать более 82%. Высокая доля неорганических наполнителей резко увеличивает вязкость расплава, ухудшает текучесть при обработке и приводит к трудностям при литье под давлением, что затрудняет заполнение сложных тонкостенных прецизионных форм.

Решение: разработать марки смолы PPS специально для систем с высоким содержанием наполнителей посредством проектирования молекулярной структуры и контроля процесса. Суть заключается в оптимизации распределения молекулярной массы смолы для значительного улучшения текучести расплава при сохранении основных свойств материала, обеспечения хорошего заполнения формы и формования сложной структуры даже при высоких нагрузках магнитного порошка.

2. Долговременная стабильность при высоких температурах.

Высокотемпературные среды являются основным сценарием применения материалов PPS, но они также представляют собой серьезную проблему для системы материалов.

Длительное воздействие высоких температур (например, >180°C) может привести к:

Термоокислительное старение полимерной матрицы и снижение механических свойств.

Ускоренное окисление магнитного порошка (особенно NdFeB) приводит к необратимой деградации магнитных свойств.

Межфазная связь между смолой и магнитным порошком ослабевает.

Решения: Рассмотрите как синтез смол, так и процессы создания композитов. С одной стороны, улучшить термоокислительную стабильность и чистоту самой матрицы PPS; с другой стороны, разработать эффективные технологии обработки поверхности магнитным порошком и системы придания совместимости для улучшения межфазной связи между наполнителем и матрицей при высоких температурах, формирования прочного защитного слоя и замедления окисления магнитного порошка и снижения производительности.

3. Контроль точности размеров и анизотропная усадка.

Магнитные компоненты, особенно магнитные кольца, используемые в энкодерах серводвигателей и прецизионных датчиках, требуют чрезвычайно высокой точности размеров и стабильности формы. Поскольку PPS является полукристаллическим полимером, кристаллизация во время литья под давлением может привести к неравномерной усадке и короблению, что влияет на точность и однородность намагничивания конечного компонента.

Решение: корректируя поведение смолы при кристаллизации и разрабатывая рецептуры с низкой степенью коробления, усилия сосредоточены на уменьшении анизотропной усадки и улучшении стабильности размеров. Это обеспечивает надежную основу для производства высокоточных многополюсных намагниченных (например, с осевым/радиальным многополюсным намагничиванием) магнитных компонентов.

Лист полифениленсульфида

По сравнению с обычно используемыми спеченными магнитами, магниты, полученные литьем под давлением, имеют следующие преимущества и недостатки:

1. Большая гибкость в проектировании продукции, позволяющая производить сложные и тонкие изделия.

2. Упрощенный процесс, позволяющий литье под давлением для встраивания металлических вставок за один процесс формования. Высокая точность размеров.

3. Лучшая прочность, меньшая склонность к растрескиванию при ударных нагрузках.

4. Лучшая коррозионная стойкость.

5. Меньшая магнитная энергия, чем у спеченных магнитов.

По сравнению с обычно используемыми спеченными магнитами, литые магниты, представленные PPS, обладают уникальными преимуществами, которые еще больше усиливаются высокопроизводительными матрицами PPS.

Гибкость конструкции и формования: изделия сложной геометрии и тонкостенные конструкции могут быть отлиты целиком, что позволяет получить конструкции, невозможные при использовании процессов спекания. Отличная текучесть PPS делает это возможным.

Высокая точность размеров и интеграция. Высокая точность размеров изделия и возможность интеграции вставок, таких как металлические втулки и сенсорные элементы, в единый процесс формования посредством закладного формования сокращают количество операций сборки. Для этого решающее значение имеют низкие характеристики усадки PPS.

Превосходная механическая прочность: по сравнению с хрупкими спеченными магнитами, магниты, отлитые под давлением, обладают лучшей ударопрочностью и менее склонны к поломке во время сборки и использования.

Выдающаяся коррозионная стойкость: сама смола PPS обладает превосходной устойчивостью к большинству кислот, щелочей и растворителей, что позволяет использовать магнитные компоненты в суровых условиях без дополнительной гальванической защиты.

AHD PPS стержень