Магнитопласты

Магнитные характеристики магнитопластов определяются составом магнитного компонента. Магнитные порошки изготавливают из бариевого или стронциевого ферритов, сплавов на основе редкоземельных элементов (неодим—железо—бор, самарий—кобальт, самарий—железо, феррит—барий, феррит—стронций), алнико; используются также смеси этих материалов.

Технология полимерных магнитов дает возможность создавать разнообразные сложные конфигурации магнитных полюсов. В зависимости от состава полимерной компоненты можно получать гибкие и жесткие (негибкие) полимерные магниты. Жесткие магнитопласты характеризуются более высокими, чем у гибких магнитов, значениями коэрцитивной силы H_с, остаточной индукции B_r и максимальной удельной магнитной энергии W_m.

В жестких полимерных магнитах в качестве полимерной связки используются реактопласты и термопласты. Реактопласты (например, эпоксидные смолы) затвердевают в результате происходящей в них химической реакции и, как правило, не могут впоследствии быть размягчены воздействием повышенной температуры. Термопласты (на основе поливинил-хлорида, полистирола, полиамида и т.д.) способны размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении. При изготовлении гибких полимерных магнитов используются термопласты и эластомеры (винил, нитриловая резина, хайпалон).

Полимерные магниты изготавливаются литьем под давлением прессованием, экструзией и каландрированием. Литье под давлением применяют в тех случаях когда, в качестве наполнителя используются различные термопласты и осуществляют в магнитном поле на термопластавтоматах путем выдавливания нагретой смеси в заданную форму. Затем производят намагничивание изделия в специальных устройствах.

При прессовании в качестве наполнителя используется эпоксидная смола. Исходную смесь из магнитного порошка и эпоксидной смолы помещают в заданную форму и подвергают отвердению под прессом, обеспечивающим воздействие механического одноосного напряжения. Производство прессованием менее производительно и более дорогое, по сравнению с литьевым методом, так как необходимы дорогостоящая пресс-форма из высокопрочных штамповых сталей и материалов и многотонный пресс. Однако за счет увеличения плотности магнита (всего 3-5 % вес связующего) достигаются высокие магнитные характеристики.

При экструзии исходная смесь состоит из магнитного порошка, полимерного материала, антиокислителей и пластификаторов (при необходимости). Магнитный порошок может составлять до 78% от полного объема исходной смеси. В процессе экструзии нагретая смесь исходных компонентов продавливается через головку с профилирующим каналом заданной формы. В результате получаются магнитные полимерные профили нужного сечения.

Каландрирование представляет собой многоступенчатую прокатку нагретой смеси исходных компонентов через систему металлических валиков круглого поперечного сечения.

Благодаря сочетанию свойств магнитопласты находят широкое применение в электродвигателях, генераторах, различного рода исполнительных устройствах и сенсорах. Помимо высокой воспроизводимости и стабильности магнитных свойств, магнитопласты обладают высокими механическими свойствами (пластичность, ударная вязкость, прочность, поддаются механической обработке) и имеют меньший, чем у обычных магнитов, вес. Применение различных технологий обеспечивает возможность изготовления сложных форм магнитов с высокой точностью соблюдения заданных размеров. Используя метод литья под давлением, можно исключить дополнительные операции сборки, например, при создании многополюсных систем, что невозможно при использовании спеченных магнитов. Магнитопласты могут использоваться как конструктивные элементы с высоким качеством и кроме того находят применение в тех случаях, когда постоянный магнит должен повторить неровности и кривизну контактирующих с ним поверхностей. Магнитопласты стойки в агрессивных средах, устойчивы к коррозии.

Они находят широкое применение в электродвигателях, генераторах, различного рода исполнительных устройствах и сенсорах.

Получают методом прессования из тонкодисперсного порошка сплавов тех же систем, что и металлокерамические магниты — из сплавов Fe-Ni-Al-Co или Fe-Ni-Al, легированных Si, Cu и др. получают металлопластические магниты. Процесс изготовления металлопластических магнитов аналогичен процессу прессования, только в порошке диэлектрика содержится наполнитель в виде зерен измельченного магнитотвердого сплава. Исходную смесь прессуют вместе с диэлектрической связкой, и проводят термообработку при невысокой температуре. Из-за жесткого наполнителя необходимо более высокое давление, доходящее до 500Мпа, температура полимеризации диэлектрика – до 180^оС. В изделии связующим является диэлектрик, например, фенольная смола, наполнителем – магнитный порошок.

Магнитные свойства металлокерамических магнитов довольно низкие из-за повышенного содержания неферромагнитных компонентов. Коэрцитивная сила по сравнению с литыми магнитами ниже на 10-15%, остаточная индукция — на 35-50%, а запасенная магнитная энергия — на 40-60%. Понижение магнитных свойств связано с большим содержанием (до 30%) немагнитного связующего вещества. Но наряду с этим металлокерамические магниты несколько дешевле, имеют высокое электросопротивление и лучшие механические свойства, кроме того, металлопластическая конфигурация позволяет получать магниты с арматурой. Механические свойства металлопластических магнитов лучше, чем у литых сплавов.