Gruppi magnetici ermeticamente sigillati per applicazioni con vuoto e idrogeno

Soluzioni magnetiche ermetiche per ambienti sotto vuoto e idrogeno

La sigillatura ermetica è essenziale nelle applicazioni in cui è fondamentale impedire l'ingresso o l'uscita di gas, liquidi e particolato. Questo articolo evidenzia l'importanza di assemblaggi magnetici ermeticamente sigillati, in particolare in ambienti sotto vuoto e in quelli che richiedono protezione dall'idrogeno. L'idrogeno può attaccare in modo aggressivo i magneti al neodimio-ferro-boro (NdFeB) e la sigillatura ermetica offre soluzioni efficaci.

Sigilli ermetici: una panoramica

Le guarnizioni ermetiche creano una barriera ermetica per impedire il passaggio di sostanze dentro o fuori da un contenitore protettivo. Ampiamente utilizzate in settori quali imballaggio alimentare, dispositivi medici, elettronica, MEMS, sensori e aerospaziale, le guarnizioni ermetiche proteggono i componenti sensibili dai fattori ambientali e salvaguardano l'ambiente da contenuti potenzialmente dannosi.

I magneti in terre rare, come i magneti al neodimio (NdFeB) e al samario-cobalto (SmCo), possono essere generalmente utilizzati in ambienti sotto vuoto, ma la loro compatibilità dipende da diversi fattori.

Magneti nelle applicazioni nel vuoto:

I magneti possono essere utilizzati in applicazioni sotto vuoto; tuttavia, sono necessarie alcune considerazioni speciali nelle seguenti aree:

Selezione del Materiale magnetico:

Selezionare un magnete permanente che non faccia parte del gruppo legato. I materiali magnetici legati sono realizzati utilizzando resine per legare la polvere. Le resine sono materiali polimerici, come termoplastiche o resine termoindurenti, gomma o elastomeri, come il nylon. Questi materiali hanno valori elevati di TML (Total Mass Loss) e CVCM (Collected Volatile Condensable Material). Magneti in terre rare (Samario Cobalto or Neodimio Ferro Boro), Alnico e Ceramici sono adatti.

Selezione di un trattamento superficiale:

I materiali magnetici possono essere utilizzati senza rivestimento in condizioni di basso vuoto, ma in condizioni di alto vuoto, pressioni inferiori a 10 mTorr, si dovrebbe prendere in considerazione il trattamento superficiale. I trattamenti superficiali metallici sono i più desiderabili, poiché i rivestimenti polimerici degassano, tuttavia, il nostro PR1010 è stato testato e si è scoperto che soddisfa gli standard considerati molto buoni per le applicazioni spaziali (vedere le caratteristiche di degassamento sulla scheda tecnica del PR1010). Offriamo i seguenti tipi di trattamenti superficiali compatibili con il vuoto:

1. Nichelatura
2. Cromato di alluminio IVD
3. PR1010 

Selezione del materiale del pezzo polare:

Il polo o il percorso di ritorno devono essere selezionati con attenzione. Si consiglia di utilizzare acciaio inossidabile CRES410 o, se il materiale è soggetto a ossidazione, di utilizzare la nichelatura. Se si utilizza CRS1010, CRS1018 o altri acciai a basso tenore di carbonio, o acciai specializzati come Vanadium Permendur, Hiperco 50, Carpenter 50 o equivalenti, si consiglia la nichelatura.

 Fissaggio del magnete:

I magneti possono essere fissati in due modi:

1. Meccanicamente
2. Utilizzando materiali leganti

Se il magnete verrà fissato meccanicamente, il degassamento sarà un problema minore. Si consideri l'uso di elementi di fissaggio ventilati per evitare che i gas rimangano intrappolati nei fori filettati.

Se il magnete è fissato tramite materiali leganti, utilizzare epossidici e adesivi avanzati con valori TML e CVCM bassi. Offriamo diversi epossidici. Contattateci prima di decidere e lavoreremo con voi per selezionare l'adesivo o l'epossidico corretto.

Assemblaggio delle parti:

L'assemblaggio delle parti è molto importante. Le parti DEVONO essere pulite con cura. La manipolazione deve essere eseguita utilizzando guanti compatibili con la camera bianca. A pressioni molto basse, anche un'impronta digitale è un problema. Non consigliamo di farlo da soli. Abbiamo l'esperienza necessaria per assemblare un assemblaggio che sarà compatibile con il vuoto.

1. Degassamento: nelle applicazioni sotto vuoto, il degassamento è un problema significativo. Il degassamento si riferisce al rilascio di gas intrappolati dai materiali quando sono sottoposti ad ambienti a bassa pressione. Ciò può portare alla contaminazione del vuoto e influire sulle prestazioni di apparecchiature sensibili. Come accennato in precedenza, i magneti in terre rare possono degassare se non rivestiti o trattati correttamente, contaminando apparecchiature sensibili in ambienti ad alto vuoto. Per mitigare questo problema, i magneti in terre rare sono spesso rivestiti con materiali come nichel, oro o resina epossidica, che riducono il degassamento e proteggono il magnete dagli effetti del vuoto.
2. Ossidazione superficiale: i magneti al neodimio sono particolarmente inclini all'ossidazione, che può essere esacerbata nel vuoto a causa dell'assenza di aria e umidità. I ​​rivestimenti sono anche essenziali per prevenire l'ossidazione, specialmente quando questi magneti vengono utilizzati in condizioni di ultra-alto vuoto (UHV).
3. Stabilità meccanica: in condizioni di vuoto, l'assenza di pressione dell'aria può avere un impatto sull'integrità meccanica del magnete, in particolare se il magnete è stato incollato o se si basa su adesivi. Selezionare gli adesivi giusti che siano compatibili con il vuoto e garantire una corretta sigillatura ermetica sono fondamentali per mantenere l'integrità strutturale del magnete.
4. Considerazioni sulla temperatura: gli ambienti sotto vuoto spesso comportano condizioni di temperatura estreme. I magneti in terre rare possono perdere il loro magnetismo ad alte temperature, quindi è importante considerare le proprietà termiche del materiale del magnete e l'ambiente di applicazione specifico.

Materiali e metodi per la sigillatura ermetica

Le guarnizioni ermetiche possono essere realizzate in metalli, ceramiche, vetri e polimeri. I metalli e le ceramiche sono preferiti per la loro impermeabilità a gas come vapore acqueo, idrogeno ed elio. I metodi comuni di sigillatura ermetica includono:

1. Saldatura: tecniche come la saldatura laser e la saldatura a fascio di elettroni uniscono i metalli per ottenere elevate prestazioni ermetiche.
2. Saldatura a termocompressione: utilizza calore e pressione per unire i metalli, spesso in imballaggi per semiconduttori.
3. Guarnizioni a compressione: realizzate pressando due parti insieme, ideali per applicazioni ad alta pressione e alta temperatura.
4. Adesione: legami formati dall'attrazione superficiale tra substrati e adesivi, come l'epossidico.

Gruppi magnetici ermeticamente sigillati per applicazioni sotto vuoto