永磁鐵氧體磁瓦強(qiáng)度分析與工藝控制研究

邱偉國 胡智 邵陳 程朝華 張偉

摘 要：從全球的永磁鐵氧體行業(yè)來看，發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)在不斷減少，主要原因是中低檔產(chǎn)品生產(chǎn)成本過高，沒有競爭力，另一方面也是環(huán)保需要。因此，在發(fā)達(dá)國家試圖繼續(xù)保持技術(shù)水平和品質(zhì)優(yōu)勢，而中低檔產(chǎn)品從中國等發(fā)展中國家采購。但以中國為代表的發(fā)展中國家永磁鐵氧體生產(chǎn)技術(shù)差距與發(fā)達(dá)國家相比，在越來越縮小，隨著應(yīng)用市場的不斷深入發(fā)展，中國的永磁鐵氧體行業(yè)大有可為、前景可期。永磁鐵氧體磁瓦是一種功能性電子元器件，其用途非常廣泛。

關(guān)鍵詞：永磁鐵氧體磁瓦 強(qiáng)度 工藝控制

中圖分類號(hào)：TM277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（b）-0028-01

該文分析了永磁鐵氧體磁瓦生產(chǎn)制造過程中的粒度分布、料漿含水率、壓制成型、燒結(jié)和磨削方式等方面影響強(qiáng)度的原因，并提出了磁瓦強(qiáng)度改善的工藝控制方法。具體的分析了永磁鐵氧體磁瓦生產(chǎn)制造過程中的粒度分布、料漿流動(dòng)性、壓制成型、磨削方式等方面影響強(qiáng)度的原因，并提出了改善磁瓦強(qiáng)度的工藝控制方法。

1 原料及球磨后的料漿粒度分析

原材料對(duì)磁瓦機(jī)械強(qiáng)度的影響眾所周知，選用好的原材料是生產(chǎn)好的永磁鐵氧體磁瓦的前提條件，原料的純度、粒度、粒度分布和摻雜物都對(duì)磁瓦強(qiáng)度有很大的影響。永磁鐵氧體磁瓦的原料是由主成分Fe2O3和SrCO3經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)所得到的鐵氧體預(yù)燒料，吳新元等人也報(bào)道了，倘若原料在預(yù)燒過程中Fe2O3和SrCO3沒有完全反應(yīng)，該預(yù)燒料在二次球磨研磨過程中，多余的SrO會(huì)形成Sr（OH）2，使球磨機(jī)內(nèi)料漿的pH值上升，料漿粘度增大影響抽濾，壓制成型后，毛坯的壓制密度不均勻，同時(shí)，由于非磁性相的存在，磁瓦在高溫?zé)Y(jié)過程中會(huì)產(chǎn)生晶體不能連續(xù)生長，這樣會(huì)導(dǎo)致磁瓦的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不質(zhì)密或存在局部內(nèi)應(yīng)力，最終導(dǎo)致磁瓦強(qiáng)度不良，所以選擇好的原材料是必要的。

2 料漿含水率分析

在壓制磁瓦生坯之前，料漿的流動(dòng)性對(duì)最終磁瓦強(qiáng)度也有很大的影響，為使單疇顆粒易于轉(zhuǎn)動(dòng)，需將成型用料漿做成軟泥狀，水分在其中起潤滑作用，有利于顆粒在磁場作用下的轉(zhuǎn)動(dòng)和更好地填充模具空間。

目前，通力公司發(fā)明了一種快速測量料漿含水量的方法—稱量法，此方法操作簡單，能快速知道料漿的含水量，這樣能很好的控制料漿的含水量，保證最終磁瓦的機(jī)械強(qiáng)度。

稱量法測量含水量方法如下：若 容器重量為m，容器體積為V，裝滿料漿后容器重為M，料粉密度為4.1 g/cm3，料漿含水率為P，則得出含水率理論計(jì)算公式：

根據(jù)上式，如果知道容器的體積V和重量m，那么直接稱量料漿的重量就能算出料漿的含水率。

3 成型工序?qū)Υ磐邫C(jī)械強(qiáng)度的影響分析

成型工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)永磁鐵氧體壓制成型的過程中，成型模具的設(shè)計(jì)和加工是十分重要的。永磁鐵氧體的產(chǎn)品外觀缺陷和強(qiáng)度問題，90%以上都能在成型工序找到引起其質(zhì)量問題的原因以及相應(yīng)的解決措施。在成型階段，影響磁瓦機(jī)械強(qiáng)度的主要因素有注料時(shí)間與注料壓力、成型壓力、加壓方式、保壓時(shí)間、壓制速度等。注料壓力太小、時(shí)間太短，都容易造成注料不足、密度不均勻等缺陷，最終導(dǎo)致磁瓦強(qiáng)度不良，一般注料時(shí)間需控制在3～5 s。壓制速度對(duì)磁場成型效果也有很大影響，為了提高磁瓦的機(jī)械強(qiáng)度，使產(chǎn)品的密度較均勻，需控制好快、慢壓速度及其時(shí)間，在開模時(shí)，速度要慢，防止振動(dòng)。成型壓力是否恰當(dāng)也對(duì)磁瓦強(qiáng)度產(chǎn)生較大的影響，壓力太大，坯件易起層，壓力太小，則坯件的強(qiáng)度不夠，所以要根據(jù)毛坯的形狀和外形尺寸選擇合適的壓力。

4 燒結(jié)工序溫度曲線分析

鐵氧體燒結(jié)過程也是影響鐵氧體磁瓦強(qiáng)度的關(guān)鍵工序之一，燒結(jié)過程中加熱鐵氧體磁瓦生坯時(shí)，坯件會(huì)發(fā)生一系列物理、化學(xué)的變化，最后得到具有一定強(qiáng)度，密度和磁性能的鐵氧體磁瓦。所以燒結(jié)過程對(duì)鐵氧體磁瓦的性能、強(qiáng)度和物理特性起著決定性的作用。在鐵氧體坯件中會(huì)含有一定的水分和有機(jī)物，為了防止產(chǎn)品在燒結(jié)過程中的開裂，提高機(jī)械強(qiáng)度和提高產(chǎn)品合格率，在工業(yè)生產(chǎn)中要在燒結(jié)之前對(duì)坯件進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，?duì)坯件進(jìn)行干燥和排除有機(jī)物。

鐵氧體磁瓦的燒結(jié)過程可分成升溫、保溫和降溫3個(gè)階段。在升溫的開始階段，要求升溫速度小些、溫度升高要平穩(wěn)些。如果升溫速度太大，將引起鐵氧體坯件內(nèi)部水分蒸發(fā)太快、黏合劑揮發(fā)太快、太集中，會(huì)造成產(chǎn)品開裂和變形，嚴(yán)重的情況是坯件炸裂，所以在升溫階段，一定要控制一定的升溫速率。

5 磨加工砂輪工裝設(shè)計(jì)分析

磨加工是鐵氧體磁瓦的最后一道工序，也是影響磁瓦質(zhì)量和成品率的關(guān)鍵工序之一。永磁鐵氧體材料是一種硬度很高脆性很強(qiáng)的材料，若磨加工過程不當(dāng)，使磁瓦所受機(jī)械作用力超過了其所承受極限，就會(huì)導(dǎo)致磁瓦內(nèi)部受損，進(jìn)而降低磁瓦的機(jī)械強(qiáng)度，使磁瓦因強(qiáng)度不良而報(bào)廢。磨加工時(shí)，磁瓦主要受到三個(gè)力的作用，即抗壓、抗彎和抗拉，其中磁瓦所能承受抗壓強(qiáng)度最大。鐵氧體的機(jī)械強(qiáng)度與磨加工的砂輪、工裝和加工工藝有很大的關(guān)系。內(nèi)外弧磨加工的每道工序的工裝及砂輪設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的坯件基本相符，單道工序的磨削量不超過0.5 mm。為了能有效地進(jìn)行磨削，又不使磁瓦的強(qiáng)度受影響，首先應(yīng)用粗砂輪快速粗磨，然后再快速細(xì)磨。在磨加工階段一般要采用深切緩進(jìn)的強(qiáng)力磨削方式，即加大磨削深度，減少送進(jìn)速度，由于磨削深度加大，提高了效率；送進(jìn)速度降低，磨粒的切屑厚度極薄，單位磨粒承受的切削負(fù)荷較小，磨粒不易磨損；進(jìn)刀時(shí)，由于負(fù)荷小，不易產(chǎn)生振動(dòng)，可保證磁瓦的機(jī)械強(qiáng)度不受影響。磁瓦在磨加工的過程中，冷卻水要足夠大，冷卻水可起到冷卻、潤滑、沖洗的作用；能有效地改善散熱條件，帶走絕大部分摩擦熱，降低磨削溫度，還能防止劃傷產(chǎn)品表面，提高磁瓦的成品率和質(zhì)量。

6 結(jié)語

該文分析了永磁鐵氧體磁瓦生產(chǎn)制造過程中的粒度分布、料漿含水率、壓制成型工藝、燒結(jié)工藝和磨削工藝等影響強(qiáng)度的原因，并提出了磁瓦強(qiáng)度改善的工藝控制方法，對(duì)永磁鐵氧體磁瓦的機(jī)械強(qiáng)度的提高與改善有著較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

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