Главная страница   Контактная информация   Новости науки и техники   Поиск на сайте   Форум

Изготовление и применение магнитопластов (магнитоэластов)

Введение

Магнитопласты - это полимерные постоянные магниты. Они изготавливаются из смеси магнитного порошка с магнитотвердыми свойствами, связующего полимера и различных добавок. В зависимости от физических свойств связующего полимера магнитопласты могут быть жесткими, пластичными (термопластичными) и эластичными (магнитоэласты). Преимуществами магнитопластов перед спеченными магнитами являются более простая, доступная, высокопроизводительная и дешевая технология изготовления, стойкость к коррозии и, соответственно, большой срок службы, возможность изготовления изделий сложной формы с высокой точностью (размеры с допусками по 3 - 4 классу) и со сложной конфигурацией магнитных полюсов.

Для изготовления магнитного порошка используются феррит бария (стронция), сплавы неодим-железо-бор, самарий-кобальт, алнико, их всевозможные смеси, а также другие материалы. В качестве связующего полимера могут применяться эпоксидные, фенольные и полиэфирные смолы, термопласты (на основе полиамида, поливинилхлорида, полистирола), эластомеры (винил, нитриловая резина, каучук). Содержание магнитного порошка в исходной смеси может достигать 76 % по объему или 94 % по массе. От состава магнитного порошка и его содержания в исходной смеси зависят магнитные характеристики получаемого магнитопласта.

При получении магнитопластов из исходной смеси могут использоваться технологии, применяемые для обработки пластмасс: литье под давлением, прессование, экструзия, каландрование.

Применение магнитопластов

Магнитопласты могут находить широкое применение в различных областях, в частности, заменяя собой спеченные магниты:

Опыты по изготовлению магнитопластов

Оборудование, использованное для изготовления магнитопластов:

Способ 1

В качестве исходного материала для изготовления магнитопластов использовался лом постоянных спеченных феррит-бариевых магнитов, предварительно размагниченный в установке для размагничивания [12] (рис. 12) и раздробленный. Отсеянная через сито с размерами ячеек 5 х 5 мм2 фракция подвергалась размолу в шаровой мельнице [14]. Дальнейший отсев производился через сито с размерами ячеек 0.5 х 0.5 мм2. Полученный порошок феррита бария (приблизительные свойства: коэрцитивная сила по намагниченности 190 кА/м, остаточная индукция 0.3 Тл) тщательно смешивался с эпоксидной смолой КДА с отвердителем и пластификатором. Массовое содержание феррита бария в исходной смеси удавалось доводить до 70 %. Затем смесь помещалась в заданную форму и подвергалась механическому одноосному напряжению (прессованию) с помощью пресса [9, 10]. В некоторых случаях пресс не использовался, а смесь просто набивалась в форму. Отвержение смолы производилось при температуре 20 ... 80 0C в течение четырех - шести часов (в зависимости от марки отвердителя) на воздухе или в печи [8]. В результате получался жесткий полимерный постоянный магнит с изотропными магнитными свойствами. Его намагничивание производилось в установке намагничивания [12] (рис. 8, 9) или с помощью специальных приспособлений для намагничивания [4] (рис. 10, 11). Благодаря изотропности магнитных свойств направление намагничивания и расположение магнитных полюсов может быть любым. В качестве исходного магнитотвердого материала могут применяться порошки феррита бария, феррита стронция, ЮНД, ЮНДК (ални, алнико), редкоземельных магнитов (РЗМ) (неодим-железо-бор, самарий-кобальт) и их смеси.

Способ 2

Исходный материал - смесь предварительно размагниченного лома магнитов из феррита бария, феррита стронция, ЮНД, ЮНДК (ални, алнико), РЗМ (неодим-железо-бор, самарий-кобальт). Примерное процентное содержание по массе: феррит ~ 60 %, алнико ~ 35 %, редкоземельные магниты ~ 5 %. Дальнейшая обработка такая же как и по первому способу, за исключением того, что отвержение эпоксидной смолы производилось в ориентирующем постоянном магнитном поле, направление которого соответствовало направлению осуществляемого впоследствии намагничивания полимерного магнита. Таким образом удавалось получить полимерные магниты с анизотропными магнитными свойствами. Их намагничивание производилось в установке намагничивания [12] (рис. 8). Направление намагничивания соответствовало направлению ориентирующего магнитного поля (такое же или противоположное). В качестве исходного материала могут применяться порошки феррита бария, феррита стронция, ЮНД, ЮНДК (ални, алнико), РЗМ (неодим-железо-бор, самарий-кобальт) и их смеси.

Способ 3

Исходный материал - смесь предварительно размагниченного лома магнитов из феррита бария, феррита стронция, ЮНД, ЮНДК (ални, алнико). Примерное содержание по массе: ферриты ~70 %, алнико ~30 %. Лом размельчался таким же образом, как и в первом способе. Полученный магнитотвердый порошок совместно с гранулами поливинилхлорида (соотношение по массе 4 : 1) засыпался в литьевую установку [5]. Далее смесь нагревалась примерно до 300 0C, тщательно перемешивалась мешалкой и выдавливалась в форму. Форма остужалась на воздухе или в воде, затем разбиралась, и из нее извлекался полученный магнит. Его намагничивание производилось в установке намагничивания [12] (рис. 8, 9) или с помощью специальных приспособлений для намагничивания [4] (рис. 10, 11). Благодаря изотропности магнитных свойств направление намагничивания и расположение магнитных полюсов может быть любым. В качестве исходного магнитотвердого материала могут применяться порошки феррита бария, феррита стронция, ЮНД, ЮНДК (ални, алнико) и их смеси.

Контроль магнитных свойств

Для контроля величины магнитной индукции на поверхности магнитопластов использовались различные тесламетры [11].

Образцы магнитопластов

Магнитопласты типоразмера П40 х 16 х 8, изготовленные по первому способу, применялись в качестве постоянных магнитов, работающих совместно с герконами в шлейфе охранной сигнализации [6] (см. рис. 1).

Рис. 1. Полимерные магниты для датчиков охранной сигнализации [6]. Массовый состав: феррит бария 70 %, эпоксидная смола 30 %. Направление намагничивания - вдоль длинной оси.

На рис. 2 показан полимерный магнит датчика приближения на магниточувствительной микросхеме. Для его изготовления смесь эпоксидной смолы и порошка феррита бария (массовое содержание порошка 60 - 70 %) набивалась в отверстие, просверленное в пластине из немагнитного материала (текстолит или оргстекло, толщина пластины 10 мм). При этом пластина одновременно использовалась и в качестве пресс-формы и в качестве конструктивного элемента для последующего крепления магнита на объекте. После отвержения смолы получался цилиндрический полимерный магнит типоразмера Д6 х 10, совмещенный с крепежным элементом.

Рис. 2. Цилиндрический полимерный магнит для датчика приближения (вид сверху, направление намагничивания - вдоль оси цилиндра). Массовый состав: феррит бария 70 %, эпоксидная смола 30 %.

Для магнитного стикера был изготовлен магнит, показанный на рис. 3. Размер магнита 40 х 60 мм2, толщина 2 мм. Состав: эпоксидная смола, феррит-бариевый порошок (60 - 70 % по массе). Для изготовления использовалась соответствующая пресс-форма. Одностороннее многополюсное намагничивание (полюса в виде полос) осуществлялось в специальном намагничивающем устройстве [13] (рис. 9) или с помощью намагничивающего валика [4] (рис. 10, 11). Магнит хорошо притягивается к гладким стальным поверхностям: дверца холодильника, корпус системного блока компьютера и т. п.

Рис. 3. Полимерный магнит для магнитного стикера. Массовый состав: феррит бария 60 ... 70 %, эпоксидная смола 20 ... 30 %. Намагничивание многополюсное, магнитные полюса в виде параллельных полос.

Пример магнита более сложной формы (призма с основанием в виде ромба) приведен на рис. 4. Состав: эпоксидная смола (30 % по массе), смесь порошков феррита бария и алнико в примерном соотношении 2 : 1.

Рис. 4. Полимерный призматический магнит изотропного состава ромбовидной формы. Массовый состав: смесь феррита бария и алнико 70 %, эпоксидная смола 30 %. Размеры: большая диагональ ромба 40 мм, малая диагональ ромба 10 мм, высота призмы 6 мм. Направление намагничивания может быть любым: вдоль длинной или вдоль короткой диагонали ромба, по высоте призмы. Для улучшения магнитных свойств полимеризация может производиться в ориентирующем постоянном магнитном поле соответствующего направления.

Цилиндрический магнит аналогичного состава (эпоксидная смола 30 % по массе, остальное - смесь порошков феррита бария и алнико в примерном соотношении 2 : 1) с изотропными свойствами показан на рис. 5.

Рис. 5. Полимерный цилиндрический магнит с изотропными свойствами. Массовый состав: смесь феррита бария и алнико 70 %, эпоксидная смола 30 %. Размеры: длина 40 мм, диаметр 3 мм. Направление намагничивания по высоте или по диаметру цилиндра.

Цилиндрический магнит, полученный с помощью литья, представлен на рис. 6. Массовый состав - 80 % феррита бария, 20 % поливинилхлорида. Магнит обладает изотропными свойствами и может быть намагничен в любом направлении.

 

Рис. 6. Полимерный цилиндрический магнит с изотропными свойствами. Массовый состав: феррит бария 80 %, поливинилхлорид 20 %. Размеры: высота 20 мм, диаметр 22 мм. Направление намагничивания по высоте или по диаметру цилиндра.

Магнит на основе РЗМ (порошок неодим-железо-бор 80 % по массе, эпоксидная смола 20 %) можно видеть на рис. 7. Отвержение производилось без приложения ориентирующего магнитного поля, поэтому образец обладает изотропными свойствами и может быть намагничен в любом направлении.

Рис. 7. Полимерный цилиндрический магнит с изотропными свойствами.  Массовый состав: неодим-железо-бор 80 %, эпоксидная смола 20 %. Размеры: высота 26 мм, диаметр 12 мм. Направление намагничивания по высоте или по диаметру цилиндра.

Намагничивание магнитопластов

Для намагничивания магнитопластов могут применяться различные установки импульсного намагничивания [12] и магнитные системы для намагничивания постоянных магнитов [4]. Комплектация установки и конструкция намагничивающего устройства определяются составом магнитопласта и требуемой топологией магнитного поля.

На рис. 8 представлена установка для одноосного намагничивания магнитопластов любого состава в комплекте однополярным импульсным генератором [2] или емкостным накопителем энергии [3] и соленоидом. Размер зоны намагничивания: диаметр 35 мм, высота 60 мм.

Рис. 8. Установка импульсного одноосного намагничивания магнитопластов любого состава.

Для одностороннего одноосного с переменной полярностью намагничивания магнитных стикеров использовалась установка, показанная на рис. 9, в комплекте с емкостным накопителем энергии [3] и специальным намагничивающим устройством [13].

Рис. 9. Установка импульсного многополюсного с переменной полярностью намагничивания магнитопластов на основе феррита бария.

Еще одним способом многополюсного намагничивания листовых магнитопластов является использование намагничивающего валика или аналогичных приспособлений [4] (рис. 10, 11).

Рис. 10. Валик для многополюсного одностороннего намагничивания листовых магнитопластов толщиной до 3 мм с ферритовым наполнителем [4]. Ширина зоны намагничивания 50 мм за один проход.

Рис. 11. Валки для непрерывного многополюсного одностороннего намагничивания листовых магнитопластов с ферритовым наполнителем шириной до 400 мм толщиной до 5 мм [4].

В некоторых случаях возникает задача размагничивания магнитопластов. Для этого может применяться установка, аналогичная показанной на рис. 12, в комплекте с биполярным импульсным генератором [1] и соленоидом.

Рис. 12. Установка для размагничивания магнитного лома и магнитопластов любого состава. Размер зоны размагничивания: диаметр 35 мм, высота 60 мм.

Ссылки:

  1. Генератор мощных импульсов тока биполярный
  2. Генератор мощных импульсов тока однополярный
  3. Генератор мощных импульсов тока (емкостной накопитель энергии)
  4. Магнитные системы для намагничивания постоянных магнитов
  5. Малогабаритная ручная установка для литья под давлением деталей из термопластичных полимеров (рабочий объем 150 куб. см)
  6. Охранная сигнализация для дома, квартиры, помещения, сейфа
  7. Постоянные магниты: Справочник / Альтман А. Б., Герберг А. Н., Гладышев П. А. и др.; Под ред. Ю. М. Пятина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. - 488 с., ил.
  8. Печь сопротивления с регулятором мощности
  9. Пресс настольный ручной с гидравлическим домкратом 5 тонн
  10. Пресс настольный ручной с гидравлическим домкратом 10 тонн
  11. Приборы для измерения магнитных полей
  12. Установки импульсного намагничивания и размагничивания постоянных магнитов
  13. Устройство для многополюсного импульсного намагничивания магнитных стикеров размером до 60 х 80 кв. мм (ширина полюса 8 мм)
  14. Шаровая микромельница

Словарь терминов:

25.07.2006
29.09.2006
21.10.2006
06.03.2007
16.03.2007
23.07.2007
29.10.2009
26.02.2010


Альтернативные источники энергии
Компьютеры и Интернет
Магнитные поля
Механотронные системы
Перспективные разработки
Электроника и технология

Главная страница



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hosted by uCoz