软磁材料生产基本工艺流程及主要设备

软磁材料生产根本工艺流程及主要设备一、 根本工艺流程多晶铁氧体材料主要制备工艺流程图〔一〕原料的影响总的说来，铁氧体产品性能的优劣取决于二个方面的影响：〔含杂量、组成、形貌〔颗粒尺寸及分布、外形〕等，影响化学反响的进度、晶体的生长状况及显微构造的均匀性。最终产品的电磁性能。影响原料活性的主要因素性，其主要影响因素有：颗粒的粒度及其分布对于铁氧体而言，并不是原料越细越好，平均粒度的大小有一个相对范围，原料太细，将会产生一系列不利影响：①团聚现象；②高温自烧结；③长时间研磨将导致粉料粒度分布过宽，引入有害杂质，甚至0.1~5m。颗粒外形：对软磁材料而言，挨次为：球形或接近球形〔立方形、板形、片形、针形对永磁材料而言，挨次相反。原料构造陷处能位较高，较之正常晶格而言处于亚稳状态，活性较高。煅烧与粉料活化得到校正，构造较严密，因而活性差。原料活性判别方法磁化强度、烧结密度等，或做X-射线衍射分析相组成，从而推断固相反响的完全程度。原料种类与制备方法氧化物法：特点：原料廉价、工艺简洁，是目前工业生产的主要方0.5%的此类有害杂质，可使磁MnZn铁氧体的原料提出的要求如下：〔wt%〕杂质 SiO2 Na2O/ CaO 其它 总杂质K2O 含量0.030.05≤0.080.040.10}0.030.05≤0.080.040.10}≤0.03}光谱纯0.0020.002≤0.5ZnO原料的颗粒度与比外表积Fe2O3 Mn3O4 ZnO平均颗粒尺寸(μm) 0.15~0.25 <0.1 0.2~0.3比外表积(m2/g) 4~10 15~25 3~7氧化铁:Fe2O3,国内目前主要用铁鳞(或铁屑),铁精矿两种原材料生产铁红,其工艺流程如下:有关的化学反响方程式为：Fe3O4+8HCl+Fe 4FeCl2+H2OFe3Cl2+NH4HCO3 Fe(CO3)x(OH)2(1-x) Fe(CO3)x(OH)2(1-x) α-Fe2O3+CO2+H2O(700~900℃)从70生的氧化铁副产品作为原料,其价谦,活性亦佳.我国一些钢铁厂亦相继承受此工艺回收盐酸,同时为磁材料厂供给氧化铁.现已成为氧化铁原料的主-Fe2O3，20~400μm0.10~0.25μm的微颗粒所组成。化学共沉法：按配方要求，将含铁和其它金属盐〔硫盐酸或氯剂溶液NaO、草酸铵N42C24、碳酸铵N42CO3等，则发生共沉淀反响，其工艺过程如下：〔<0.05μm〕,,且钠离子污染及沉淀物呈胶体状很难洗涤。草酸盐法：沉淀效果好，纯度高，但价格较贵。〔水热法：是目前工业生产的主要方法，用F2+M2+的水溶液，参加〔NaO60~9℃全转变为尖晶石铁氧体。Fe2++M2++ROH+O2 M1-xFe2+x+O4+R++H2O影响因素：反响温度及保温时间，悬浮液PH值，金属离子浓度和空气流量，适的尖晶石铁氧体粉末,PH值很重要,如MnZn铁氧体,PH<8.5Mn2+PH>10.5沉淀不均匀,9.5±1,使用NH4OH沉淀力量强,但易被铁氧体吸取,从而影响性能.使用NH4OH沉淀力量较差,,但一般不混入铁氧钵。其他制备方法酸盐分解法：如MnCO3 MnO+CO2Li2CO3 Li2O+CO20.7Ni(NO3)2+0.3Zn(NO3)2+2Fe(NO3)2溶于酒精,喷入,硝酸盐分解和反响马上完成,可得到平均颗粒尺寸0.15μm的Ni0.7Zn0.3Fe2O4粉料。-MnZn铁氧体制备熔盐合成法：如SrSO4+6Fe2O3+Ma2CO3 SrFe12SO19+Na2SO4+CO2↑Na2CO3~600℃(二)混合与粉碎作为混合粉碎的机械有:球磨机、砂磨机、强混机、气流机、粉碎机等，目前使用最多的是前两种——球磨机和砂磨机。球磨机转速物料无粉碎作用。最好佳转速的选取可推知n =临界

时，钢球下落的距离最大，粉碎效率最高，即临界:d要求(D:m)15wt%,25wt%,60wt%。实践证明：在筒体内壁加上四条或六条钢筋〔筋高为筒径的 〕并

〕后,球磨效率提高.最正确C.球磨方式、时间与固液比实践说明，湿磨比干磨得到的颗粒更细，粒度分布较窄，混合亦较均匀，为〔构造、外形、颗粒尺寸等、投料量、料：球：水的比例及混合机械有关。ZnO在常参加分散剂〔如聚丙烯，以增加颗粒均匀性。下，可取球：料：水〔wt〕=(1.5~2.0):1:)(1.0~1.5)。D． 砂磨机原理：在一立式圆筒内，用旋转圆盘或搅拌棒使小钢球〔钢球直径产生紊乱高速运动，从而对机内粉料起研磨作用，通常进料可连续生产。〔二〕固相反响概念〔多相成分〕在低于熔化温度下的化学反响，它是由一种形式，根本上是在预烧过程中进展的，固相反响根本完毕后〔>90，烧结尚未完成。固相反响的过程固相反响与温度亲热相关。随着温度的上升，首先是颗粒外表的活性质点相互接触、集中形成外表分子膜；温度连续上升，内局部子的活性也随之增加，整个体系内的质点集中加ZnFe2O的生长成为例进展说明：〔T<300℃〕无离子集中,晶格构造无变化。b.形成外表孪晶期〔300~400℃〕(假分子或孪晶),随着温度的上升,孪晶数增加。c．孪晶进展与稳固期〔400~500℃〕构成的外表分子，但该阶段尚无明显的相生成。d.全面集中期〔500~600℃〕充分集中形成固溶体，产生晶格畸变，但尚在固溶度范围内，无相〔ZnFe2O4〕消灭。〔600~750℃〕相消灭，形成晶粒，密度提高。f.形成化合物的晶格校正期〔>750℃〕修正构造缺陷，晶粒长大，密度大大上升。90~95%的原始粉料已生成相，相消灭的间谍与反响达完成的的温度有可能相差甚远，如：为粉体颗粒半径,K=Koe-Q/KT(Q:集中激活能)。由于 愈细反响速度愈快。通常用机械球磨粒度约粉末间接触面积越大越好。为此，增大成型压力或承受二次球磨工艺〔混合〔球磨〕 预烧 〕时，将进展预烧的粉料先预压成块状或造粒。离子易于集中，原料活性高，所以承受酸盐低温分解而得的氧化物活性往往较高；参加少量矿化物〔催化剂物，激活能降低；少量杂质离子存在所产生的极化作用，致使某些部位晶格点阵畸变、溶点降低，这些位置成为反响中心，利于化合物形成，在适当的温度下又成为结晶中心，助长晶粒成长，相反地，承受高纯原料往往需要提高烧结温度。由于，所以上升温度较之延长反响时间更有效。Bi2O3〔T熔点=825℃〕参加锂铁氧体，可使烧结温度降低，有效地抑制LiO2的挥发，到达高密度。〔四〕方与添加剂例如制备组成为Mn0.75Zn0.25Fe2.1O4± 的粉料400kg，需MnCO3(94%),ZnO(99.5%),Fe2O3(99.7%)各为多少？159.69,对应的化学反响式为:0.75MnCO3+0.25ZnO+1.05Fe2O3 Mn0.75Zn0.25Fe2.1O4+CO20. 75×114.950.25×81.3961.05×159.69241.230.94x 0.995y 0.997z 400求得x=152.08kg,y=33.9kg,z=278.88kg再:NiCuZn-1000材料的配方如下表所列重量百分比是:组分(%)摩尔质量

Fe2O399.566.7159.69

ZnO99.522.581.39

NiO1006.674.70

CuO98.54.279.55添加剂的种类及作用:,参加铁氧体的添加剂可分为以下四种:矿化作用、助熔作用、阻晶作用、改善电磁性能的作用。矿化作用反响前后根本不变。、WO3等含有小半径、大电荷数金属离子的化合物。高温制晶粒生长。助熔作用CuO、P2O5、Bi2O3、PbO等。d.改善电磁性能面改善显微构造来提高性能的，而是从基相的电磁特性或其它方面〔如晶界〕SiO2、CaO等。〔五〕成型粘合剂高坯件的机械强度，需参加肯定量的粘合剂的要求如下：强颗粒间的吸附力。杂质。量气体挥发，易使产品开裂。以聚乙烯醇、石蜡较为常用。聚乙烯醇构造式[CH2—CH]n。OH5~10wt%，参加量为粉料的3~10wt%，石蜡构造熔点~50℃，适于加热状况下的干压与热压铸成型。造粒为了提高成型效率与产品质量，需将二次球磨后的粉料与稀释的粘合剂混合，过筛成肯定尺寸的颗粒，当颗粒外表水分稍稍烘去，而内部照旧保持潮湿时，具有良好的分散性与流淌性。工业生产中常成型方法及工艺将二次球磨后的粉料或颗粒按产品要求压成肯定的坯件外形，称为成型。常用的成型方法有：〔1〕〔2〕〔3〕热〔4〕〔5〕〔6〕流延法成型等。干压成型同时对模具质量要求较高。op件成型密度可用下式表示：dpdt/ŋ(d为加压后坯件的成型密op度;do为加压前模具内粉料的填充密度,与预烧等有关;p为压力;t为加压时间;ŋ为颗粒的内摩擦系数,与外形、粘合剂、造粒方法等有关)。P的大小直接影响烧后产品的密度和收缩率。P小，烧成实践证明，还易消灭脆性断裂、裂纹、分层、脱模困难等现象。常300~500kg/cm2—1~2ton/cm2。干压成型过程常见问题及其缘由：①横裂〔层裂〕〔〕弹性膨胀而造成层裂；凹模的脱模斜率过大；粉料干湿度不均匀或粘合剂参加不均匀、存放时间过久。②纵裂〔〕脱模时坯件受力不全都；装料不均匀；芯杆无脱模斜度，脱模进坯件内外膨胀不全都。③龟裂〔〕未压紧；与烧结时期的氧化〔分有关，高温时易发生、花斑〔外表为氧化后的另相，内部为晶粒生长过快、不均匀的二次再结晶。④坯件密度不均匀〔〕颗粒流淌性不好；装料不均匀加压时间过短，致使内部压力不均匀。热压铸成型能获得外形简单、尺寸准确的中小型产品〔18~20；2〕压铸快，关心工序少，合格率高；3〕设备和模具简洁，寿命长，原料损失少，故而本钱低；4〕劳动强度不高，生产条件好。在压力作用下铸入模具,并在模具内冷却,然后除去压力,拆开模具,就获得所需外形的坯件,,以削减收缩率,但对于外形简单以及薄壁产品,用量应适当增加,通常NiZn铁氧体中石蜡参加量为15~16wt%,MnZn铁氧体为12~12.5wt%,,常参加外表活性剂,最常用承受分别加热而混合的方法：石蜡〔加进外表活性剂〕加热至80~90℃，坯料在300℃左右烘干，然后将二者混合，混合温度一般低于100℃。混合方法有手工搅拌、机械搅拌和热球磨制浆等几种，其中热球磨制浆的粘度最小，流淌性最好〔80~9℃，3~4hr。热压铸成型时必需留意以下工艺条件：于铸造，使坯体的构造趋于完善。但铸浆温度太高〔T>100℃〕不但导致粘合剂65~90℃之间。造成缺铸，特别是对于薄壁和构造简单的坯件，易消灭裂纹。模具温度通常在0~30℃。3~6atm。能及制品外形和尺寸所打算。〔六〕铁氧体烧结念烧结是成型体〔按所需外形将料末原料成型〕在常压或加压下高温〔T<T 〕加熔点热，使颗粒之间相互结合〔粘结，从而提高提高成型体的强度，排解颗粒之间的气孔，提高材料的强度。〔晶界、气孔〕影响很大。微观构造既与粉末原料特性有关，又与烧结过程相关。晶界越多，物质迁移距离越短，促使气孔集中、致密化的速度越快。烧结阶段的划分及烧结推动力依据烧结过程中气孔的状态，烧结过程可划分为以下三个阶段：烧结初期〔个平衡状态，但不包括晶粒生长。烧结中期60%左右。烧结后期90%〔气孔位于两晶粒的界面、三晶粒的界限或多晶粒的结合点处，也可能被包裹在晶粒内部。烧结后期致密化速率明显减慢，而显微构造进展，的气孔，到达高密度〔X-射线衍射理论密度。烧结推动力：致密化与瓶颈形成推动力：实际上意味着固-气界面消逝，体系外表能的减小和形成的能量更低的固-固界面而引起的界面能的增加。-界面能〔小颗粒向大颗粒〕移动，晶粒生长，晶体生长的驱动力是材料的界面能。晶粒生长与二次再结晶现象95%〔在变或近于无应变材料的平均晶粒尺寸在热处理过程中连续增大而不转变晶粒尺寸的分布状况。之一，而烧结后期只有晶界或体积集中是可能的机制。核并长大，这种长大以消耗根本无应变的细晶粒基质来实现的。过快等，简洁产生非连续的结晶长大。气孔与致密化的关系此，外表张力仍是最根本的推动力。由团聚体的存在而引起的。铁氧体内部气孔的大小、外形、分布与烧结温度和时间有关。烧结温度较低时，气孔细小而密布于晶界，呈不规章的多面体；当烧结温度较高时，气孔较大，外表内部的气孔常远离晶界为较小的圆形〔如麻点。通常适宜的烧结温度能保证得到高密度材料。假设温度偏低，则不完全假设烧结温度偏高则简洁造成铁氧体的分解及某些离子的挥发，而这些都会影响气孔的消退。Stwjts认真争论了高密度NiZn铁氧体的制备，觉察获得高密度，反之，如氧化铁含量略高于正分比，则很能得到致密的样品。可能的缘由是由于铁的变价而产生氧化2F3+—1/2O2 2F2+，气泡在晶界未被排解之故。降低气孔率是制备高密度铁氧体烧结体的关键，其方法有：降低原料的平均粒径，如承受共沉淀法生产的原料；承受高纯原料并缓慢加热；加大成型压力，如承受等静压法等；通过掺杂抑制特别晶粒长大；加压烧结；掌握烧结气氛并缓慢升温。常用的烧结技术低温烧结通过增加晶体内晶格空位的方法，使质点易于集中，从而加快烧结速度〔2〕使在较低温度下生成液相，由于粘性流淌而促进烧结。压力烧结<0.1m简洁获得高磁导率μi>3104、高磁通550m〕的样品。有效地降低烧结温度缩短烧结时间，削减了易挥发组分〔如ZnO〕的挥发，易于制备高致密材料，广泛用于磁记录材料、微波高功率材料的制备。致密化速度加快。气氛烧结①Zn的游离与挥发含锌铁氧体在高温热处理过程中有可能发生锌的游离及挥发，Zn挥发必定导致为例，将有如下反响：ZnFe2O4 (1-ⅹ)ZnFe2O4+2/3ⅹFe3O4+ⅹZnO+ⅹ/6O2游离的ZnO进一步分解：ZnO Zn(907℃)+1/2O2任何减产方程式右边含量的变化，都会促使化学反响向右进展。因此，从挥发产生影响。此外，假设埋粉为氧化铝〔为防止烧结产品之间以及与耐火材料之间粘接在一起而引入的颜色由白色变成了蓝绿色：Al2O3+Zn(g)+1/2O2 ZnAl2O4〔蓝绿色〕当温度高于1200℃时，锌的蒸气压大幅度提高，挥发严峻。影响锌的游离与挥发的因素主要有：铁氧体组成中ZnO的含量、MnO等成分上升时，Zn挥发将难以进展，挥发开头的温度也上升。加热温度与时间Zn挥发随加热温度的上升和加热时间的延长而加剧。四周气氛的影响气氛状态对含锌铁氧体外表Zn气Zn带出窑外，加剧了ZnO产品外表产生内应力，因此产品机械强度明显低于静态气氛烧结产品。Zn与防止氧化是冲突的。Al2O3粉能加剧产品外表Zn的挥发值得留意的是：Zn挥发主要是在样品外表进展的，这可由外表电阻率的下降得到确认。②氧化—复原现象Mn、Fe、Cu、Co等金属元素的铁氧体，在烧结过程中随着氧分压和温度的变化而发生电价的变化以致相变，过度的氧化与复原，就有另相析出(a-Fe2O3、FeO、Fe3O4、Mn2O3)等，将导致磁性能急剧恶化。温三个阶段：发而导致坯件热开裂与变形。通常粘合剂挥发温区为250~600℃，在该温因此，需要先将坯体中的粘合剂排解干净，然后才进展产品的烧成。的提高和保温时间的延长，一般会促使固相反响完全〔例如：NiFe2O4完全反响，密度增加，晶粒增大，但烧结温度过高，保温时间过长，会导致铁氧体分解，产生气孔或另相，反而使性能下降。在降温过程中b.能。二、 主要设备得以改进，如制粉工序引入纳米颗粒及微晶铁氧体的水热合成法、Sol-Gel法、烧结工序向你温烧结法方向进展等。总的说来，将来五年〔十·五期间〕我国软艺之间的关系，开展工艺、设备的争论开发、设备进一步向自动掌握方向、造，提高加工效率、加工精度及延长工装寿命等。〔一〕制粉设备ZJM系列周期式搅拌球磨机型号参数型号参数球磨桶容积〔m3〕〔m3〕球磨桶内径〔cm〕〔mm〕〔μm〕主电机功率〔KW〕ZJM-20ZJM-45ZJM-65ZJM-90ZJM-1200.00680.070.230.581.360.00360.0350.110.3080.7220456590120<2<2<2<2<260~0.560~0.560~0.560~0.560~0.51．53.07.51937:郑州市东方机器制造厂等型号总容积〔型号总容积〔kg〕总质量功率〔L〕〔t〕〔KW〕ZM808025017.5ZM30030010002.822ZM60060014004.537ZM1200120044001075ZM280028001040015200主要制造商：国