Acima de 180°C: Existem outros materiais de substrato para componentes magnéticos além do PPS?

A pedra angular do desempenho magnético: parâmetros principais e lógica de seleção de materiais

Compreender a seleção de materiais requer começar com os parâmetros principais das propriedades magnéticas.

A coercividade, especialmente a coercividade intrínseca (Hcj), é crucial para medir a resistência à desmagnetização de materiais magnéticos permanentes. Este parâmetro afeta diretamente a estabilidade do material em altas temperaturas ou em campos magnéticos reversos. Geralmente, a coercividade diminui com o aumento da temperatura.

O produto de energia magnética (BH), especialmente o produto de energia magnética máxima (BHmax), representa a densidade de energia magnética armazenada por unidade de volume do ímã e é um dos principais indicadores para medir a resistência das propriedades magnéticas de um material. Conforme mostrado na figura abaixo, a gama de produtos de energia magnética varia significativamente entre os diferentes materiais de ímã permanente; o produto da energia magnética dos ímãs moldados por injeção é normalmente menor do que o dos ímãs sinterizados.

Folha AHD PA6 Branca

No campo dos plásticos magnéticos (ímãs ligados), três principais matrizes de resina termoplástica são comumente usadas: PA6, PA12 e PPS. A escolha entre eles depende principalmente da temperatura operacional e do ambiente:

PA6: Custo mais baixo, mas a temperatura operacional a longo prazo é normalmente inferior a 150°C.

PA12: Melhora a resistência a baixas temperaturas do PA6, com temperatura máxima de operação de aproximadamente 120°C. Resolve o problema de fragilidade em baixa temperatura.

PPS: Quando a temperatura operacional excede 180°C, suas propriedades de fluxo são excelentes. Além do PPS, apenas o LCP é adequado, mas o LCP tem baixa adesão e encapsulamento com materiais inorgânicos, e seu rápido resfriamento e taxa de cura o tornam inadequado para materiais magnéticos. Portanto, o PPS é a única opção de plástico magnético termoplástico com resistência à temperatura de 180°C.

Portanto, para aplicações de alta temperatura, alta corrosão ou alta precisão, os materiais compósitos magnéticos baseados em PPS são um caminho tecnológico indispensável.

Dicas sobre magnetização de plásticos magnéticos

Magnetização Axial: Linhas magnéticas de força são injetadas ao longo da direção axial do ímã moldado por injeção, criando pólos magnéticos nessa direção. Este método é adequado para aplicações que requerem um campo magnético axial, como rotores de motores e codificadores magnéticos.

Magnetização Radial: Linhas magnéticas de força são injetadas ao longo da direção radial do ímã moldado por injeção, criando pólos magnéticos nessa direção. Ímãs moldados por injeção magnetizados radialmente são comumente usados em aplicações que exigem um campo magnético radial, como acopladores magnéticos e sensores magnéticos.

Magnetização axial multipólo: Vários pólos magnéticos são formados por magnetização repetida ao longo da direção axial do ímã moldado por injeção. Este método aumenta a intensidade do campo magnético e o número de pólos, tornando-o adequado para aplicações que exigem alta intensidade de campo magnético e campos magnéticos multipolares, como motores de passo e codificadores magnéticos.

Magnetização radial multipólo: Vários pólos magnéticos são formados por magnetização repetida ao longo da direção radial do ímã moldado por injeção. A magnetização radial multipolar em ímãs moldados por injeção pode gerar distribuições complexas de campo magnético, adequadas para aplicações que requerem campos magnéticos multipolares, como sensores magnéticos e acopladores magnéticos.

Magnetização radial: Linhas magnéticas de força irradiam para fora do centro do ímã moldado por injeção, gerando um campo magnético forte na região central e um campo mais fraco nas regiões periféricas. A magnetização radial é comumente usada em aplicações que exigem um forte campo magnético na região central, como equipamentos de ressonância magnética (MRI) e sensores magnéticos.

Magnetização local: Apenas uma área específica do ímã moldado por injeção é magnetizada, enquanto o restante permanece não magnetizado. Os ímãs moldados por injeção magnetizados localmente podem atender a requisitos de aplicação específicos, como em alguns dispositivos eletrônicos onde apenas uma área específica precisa ser magnetizada para atingir uma função específica.

Folha de plástico AHD PPS

Principais Desafios

A aplicação bem-sucedida de resina PPS em materiais compósitos magnéticos de alto desempenho não é uma simples questão de mistura física; requer a solução de uma série de desafios da ciência dos materiais derivados da própria aplicação.

1. A contradição entre alto teor de carga e fluidez

Para obter propriedades magnéticas suficientes, o teor de carga (fração volumétrica) do pó magnético (como NdFeB e ferrita) normalmente precisa atingir mais de 82%. Uma alta proporção de cargas inorgânicas aumenta drasticamente a viscosidade do fundido, piora a fluidez do processamento e leva a dificuldades de moldagem por injeção, tornando difícil o preenchimento de moldes de precisão complexos e de paredes finas.

Solução: Desenvolva classes de resina PPS especificamente para sistemas com alto teor de carga por meio de projeto de estrutura molecular e controle de processo. O núcleo reside na otimização da distribuição do peso molecular da resina para melhorar significativamente a fluidez do fundido, mantendo as propriedades básicas do material, garantindo um bom enchimento do molde e moldagem de estruturas complexas, mesmo sob altas cargas de pó magnético.

2. Estabilidade de longo prazo em altas temperaturas

Ambientes de alta temperatura são o principal cenário de aplicação para materiais PPS, mas também representam um grave desafio para o sistema de materiais.

A exposição prolongada a altas temperaturas (por exemplo, >180°C) pode levar a:

Envelhecimento termo-oxidativo da matriz polimérica e diminuição das propriedades mecânicas.

A oxidação acelerada do pó magnético (especialmente NdFeB) leva à degradação irreversível das propriedades magnéticas.

A ligação interfacial entre a resina e o pó magnético enfraquece.

Soluções: Abordar tanto a síntese de resina quanto os processos de compósitos. Por um lado, melhora a estabilidade termo-oxidativa e a pureza da própria matriz PPS; por outro lado, desenvolver tecnologias eficazes de tratamento de superfície de pó magnético e sistemas compatibilizadores para melhorar a ligação interfacial entre o enchimento e a matriz em altas temperaturas, formando uma camada protetora robusta e retardando a oxidação do pó magnético e a degradação do desempenho.

3. Controle de precisão dimensional e contração anisotrópica

Componentes magnéticos, especialmente anéis magnéticos usados em codificadores de servomotores e sensores de precisão, exigem precisão dimensional e estabilidade de forma extremamente altas. Por ser um polímero semicristalino, o comportamento de cristalização do PPS durante a moldagem por injeção pode levar a encolhimento e empenamento irregulares, afetando a precisão e a uniformidade de magnetização do componente final.

Solução: Ao ajustar o comportamento de cristalização da resina e desenvolver formulações de baixa deformação, os esforços estão focados na redução da contração anisotrópica e na melhoria da estabilidade dimensional. Isso fornece um substrato confiável para a fabricação de componentes magnéticos magnetizados multipolares de alta precisão (por exemplo, magnetização multipolar axial/radial).

Folha de sulfeto de polifenileno

Em comparação com os ímãs sinterizados comumente usados, os ímãs moldados por injeção têm as seguintes vantagens e desvantagens:

1. Maior flexibilidade no design de produtos, possibilitando a produção de produtos complexos e finos.

2. Processo mais simples, permitindo moldagem por injeção incorporada para incorporar inserções de metal em um único processo de moldagem. Alta precisão dimensional.

3. Melhor tenacidade, menos propensa a rachar sob cargas de impacto.

4. Melhor resistência à corrosão.

5. Menor produto de energia magnética do que ímãs sinterizados.

Em comparação com os ímãs sinterizados comumente usados, os ímãs moldados por injeção, representados pelo PPS, possuem vantagens exclusivas, que são ainda mais amplificadas pelas matrizes PPS de alto desempenho.

Flexibilidade de projeto e moldagem: Geometrias complexas e estruturas de paredes finas podem ser moldadas integralmente, alcançando projetos impossíveis com processos de sinterização. A excelente fluidez do PPS torna isso possível.

Alta precisão dimensional e integração: A alta precisão dimensional do produto e a capacidade de integrar insertos como buchas metálicas e elementos sensores em um único processo de moldagem por meio de moldagem incorporada reduzem as etapas de montagem. As características de baixo encolhimento do PPS são cruciais para isso.

Excelente resistência mecânica: Comparados aos ímãs sinterizados frágeis, os ímãs moldados por injeção têm melhor resistência ao impacto e são menos propensos a quebrar durante a montagem e uso.

Excelente resistência à corrosão: a própria resina PPS possui excelente resistência à maioria dos ácidos, álcalis e solventes, permitindo que componentes magnéticos sejam usados em ambientes agressivos sem proteção adicional de galvanoplastia.

Haste AHD PPS