软磁铁氧体磁芯在烧结过程中的开裂控制
软磁铁氧体磁芯在烧结过程中的开裂控制 摘 要:本文论述了磁芯在烧结过程中出现开裂的原因及其控制方法。
关键词:磁芯 开裂 烧结 控制
中图分类号:tn712 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2012)01(a)-0056-01
1 引言
磁性
材料
关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料
作为在国民经济各个领域不可缺少的功能材料,其产量和使用量成为衡量一个国家经济和信息技术发展程度的标志之一,特别是软磁材料,随着电子设备向轻薄短小、集成化、智能化和多功能化方向发展,各种软磁铁氧体磁芯发展迅猛。软磁铁氧体中,目前需求最多就是功率铁氧体和高磁导率铁氧体,功率铁氧体主要用于各种小型化的开关电源(如ac-dc,dc-dc变换器)及显示器回扫变压器,高磁导率铁氧体主要用于宽带变压器,脉冲变压器和抗电磁波干扰器件等。
软磁铁氧体磁芯生产工序多,生产周期长,产品质量给每个工序的质量息息相关,任何一个工序的质量问
题
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都有造成后续产品的质量等级降低和报废,其中烧结过程中的产品开裂问题是关键的一环,如果控制不好,就会导致烧结产品大批次的开裂,由此引起的废品损失是相当惊人的。图1示出了软磁铁氧体磁芯生产工艺流程简图。
2 软磁铁氧体磁芯烧结开裂控制
针对软磁铁氧体材料的基本属性,从软磁铁氧体产品的制备工艺入手,找出诱发产品开裂因素,经大量实验表明,烧结产品开裂有以下四方面原因造成,一为粉体制备工艺的预烧(rk)工序;二为喷雾造粒(sd)工序粉体参数的质量控制;三为坯件成型工艺参数的质量控制;四为烧结产品的质量控制。
2.1 预烧工序的质量控制
预烧(rk)工序是粉料制备中的关键工序,它是经混合后的fe2o3、mno、zno原料在一定温度下进行预烧结后使其初步形成mnfe2o4和znfe2o4的全过程。
1000?
mn3o4+3fe2o33mnfe2o4+1/2o2
700?
zno+fe2o3znfe2o4
同时预烧温度,抽排气状况、预烧时间、进料量大小、回转窑转速、预烧粉料的出口温度等因素直接关系到预烧料得氧化程度,若预烧料氧化不充分,会使下道工序的成型坯件在最终烧结过程中带来两个问题。(1)由于坯件各部分收缩不均匀,从而产生内部应力不断增大,应力集中的部位产生裂纹。(2)如果预烧温度过低,在最终烧结过程中,由于温度的急剧升高,使得坯件重新氧化,产生热膨胀效应,会使产品产生裂纹。
针对上述现象,选择合适的预烧温度曲线,严格控制rk的进料量和
回转窑转速,确保rk料的出口温度(200?以下),加强粉料的检测使之达到
标准
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规定
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要求。
2.2 sd料的质量控制
由于铁氧体属于脆性材料,为了赋予其成型所要求的形状,必须对其粉料进行可塑化,粉粒的可塑化是使之凝集成大小适度的颗粒和一定的松装密度,从而提高粉粒的流动性,若造粒操作不当,会使成型毛坯产生密度不均,这样在烧结过程中由于坯件密度不均匀导致产品裂纹的产生。
2.3 坯件成型的控制及要求
(1)对模具的要求
模具的配合精度要高,同时模具对坯件的成型具有高的光洁度,这样才能充分保证成型坯件在模具中运动自如,而不受阻碍,减少应力的产生。
(2)对设备的要求
在坯件压制过程中,设备必须具有顶压和预加载功能,及二次成型过程和减缓坯件膨胀过程,确保坯件在成型过程中密度分布的均匀性。
(3)成型对粉体的要求
粉体必须具备较好的球形颗粒及好的流动性,同时具有良好的粒度分布,确保粉体在填入模腔中分布均匀,保证成型过程坯件密度的一致性,这样才能根本解决烧结过程裂纹的产生。
2.4 烧结产品的质量控制
对烧结mnzn铁氧体的推板式气氛保护窑炉而言,从升温至烧结结束,可以按三个阶段来划分。第一段喂排胶段,其温度低于600?,以对流传热为主,辐射,传导为辅;第二段为升温段,其温度在600,1100?,以对流传热为主;第三段为烧结段,其温度在1100,1400?,以辐射传热为主,综合烧结全过程从坯件入窑至烧结结束,排胶段和升温段直接关系到产品的开裂与变形。
在坯件烧结过程中,坯件本身各部分都存在相应的温度差,当推进速度恒定是,坯件的温差主要体现在:坯件表面与坯件内部的温差,坯件最薄部分与最厚部分的温差,坯件与推板,预烧板,刚玉砂之间的温差,坯件受热面的温差,同一排坯件传热方向上的温差,pva和有机添加剂的挥发直接与其所在部分的温度有关,因此,即使同一个坯件,pva的排出都有先有后,由表及里地进行,需要足够的时间才能完成。
值得注意的是,对大磁芯而言,在排胶区,pva和各种有机添加剂在600?以下应该会先后完成,循环热风中充满了这些有机物挥发的气体,若没有足够的新鲜空气供应和足够的废气排出量,该有机物不容易挥发出来,坯件中的水分及有机物的排出是由表及里的,坯件表面的容易排出,坯件内部的要有排出通道才行,特别市较大的坯件或坯件较厚的部位,坯件内部的有机物排出困难;坯件密度达到3.0g/cm3以上时,排胶相当困难,在坯件较厚、密度较大的情况
下,坯件中的pva和有机物在该排出的温度下没有排出,由于温度升高,坯件内某一部分形成高压气体,当压强达到坯件的强度不能承受的时候,气体会冲破坯件排出来,使坯件形成裂纹,这种裂纹往往发生在坯件最厚部位或坯件两部分之间的结合部位,磁芯的方侧裂、丫裂以及叠烧产品芯柱裂等。
综上所述,烧结时应特别注意排胶区旋转风机的抽气量和新鲜空气的进气量及窑炉温度曲线的设定与控制,同时注意大磁芯成型密度的控制。
3 结语
通过对以上现象的分析,掌握并了解烧结开裂的原因,抓住关键因素并加以控制,在单位的生产实施中,取得了较好的经济效益,为企业降本增效提高经济效益起到了积极的推动作用。但在产品质量控制上仍存在许多有待研究的问题:如底薄、腿高一类产品的成型烧结质量控制问题,铁氧体粉料可塑性问题,烧结工艺的改进问题等还需进一步探索和完善。
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