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錳鋅鐵氧體用氧化鐵的性能要求

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作者:邵 峰,李曉清,錢瓊輝 時間:2007-02-09 來源:中國電子設(shè)計 收藏
1 引言

眾所周知,自上世紀(jì)90年代開始,世界軟磁鐵氧體生產(chǎn)中心逐漸轉(zhuǎn)移到中國。據(jù)統(tǒng)計,2000年全國軟磁鐵氧體產(chǎn)量約6萬噸[1]。國產(chǎn)軟磁鐵氧體在全球中低檔產(chǎn)品中占有很大比例,但在高檔產(chǎn)品中的市場分額遠(yuǎn)低于日、歐等發(fā)達國家。其中,原材料對中國軟磁鐵氧體質(zhì)量的制約是顯而易見的。

氧體原料中的重量百分比約為70%,所以要制造高檔氧體,原料必須滿足相應(yīng)的性能要求。我們結(jié)合生產(chǎn)實踐研究了理化性能對鐵氧體制造工藝和產(chǎn)品性能的影響,并總結(jié)出了氧化鐵應(yīng)滿足的性能指標(biāo)要求。

2 氧化鐵的生產(chǎn)工藝

在現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)中,普遍使用鹽酸對熱軋鋼板進行酸洗,去除氧化層后再進行冷卻,酸洗廢液主要成分為FeCl2,通過加熱分解生成HCl氣體,溶于水再生成鹽酸回收使用,同時獲得副產(chǎn)品氧化鐵。Ruthner法是現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)首選的酸回收工藝,其主要流程如下:酸液溶解廢鋼板,加氨水提高酸液pH值,通氣氧化產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀,將沉

淀凝聚物濾除,所得的高純度酸液再經(jīng)噴霧焙燒生成氧化鐵[2]。在氧化鐵的生產(chǎn)過程中引入的雜質(zhì)主要有Al、Cr、Na、P、Si、S、Cl等。某些特殊材料如汽車鋼板的酸洗還會引入B。為了獲得優(yōu)質(zhì)高純氧化鐵,在焙燒前后必須分別對酸洗廢液和氧化鐵進行提純精制處理。

3 氧化鐵的性能對氧體粉料工藝及性能的影響

3.1 氧化鐵的化學(xué)性能

氧化鐵的純度是影響錳鋅鐵氧體性能的首要因素,氧化鐵中的雜質(zhì)對鐵氧體的影響主要表現(xiàn)為影響晶粒的非正常生長,造成晶格缺陷,從而影響鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu)和內(nèi)稟特性。其中,Si和Cl、S含量相當(dāng)關(guān)鍵。粉碎時添加少量Si對提高錳鋅鐵氧體性能大有好處,然而氧化鐵中固有的Si卻嚴(yán)重影響鐵氧體性能[3]。 Cl、S等酸根元素在高溫下會揮發(fā),且容易腐蝕設(shè)備及污染環(huán)境,嚴(yán)重制約錳鋅鐵氧體生產(chǎn)工藝,并對性能產(chǎn)生不利影響。表1列舉了國內(nèi)外部分優(yōu)質(zhì)氧化鐵的理化性能指標(biāo)。

                         國內(nèi)外部分優(yōu)質(zhì)氧化鐵的理化性能指標(biāo)

3.2 氧化鐵的物理性能

在實際鐵氧體生產(chǎn)中,化學(xué)成分良好的原材料,有時未必能獲得性能及微觀結(jié)構(gòu)良好的鐵氧體,其原因就是物理性能的影響。表1所列的氧化鐵的物理性能包括平均粒徑,比表面積SSA和松裝密度BD。由于錳鋅鐵氧體配方中氧化鐵占70%左右,故它的值對鐵氧體粉料的值有極大的影響。一般來說,氧化鐵APS值小,鐵氧體粉料的APS值也小,有利于加快化學(xué)反應(yīng)的速度。然而考慮到粉料顆粒過細(xì)不利于后道壓制及燒結(jié)易結(jié)晶的情況,APS值不宜過小。顯然,當(dāng)氧化鐵APS值過大時,在預(yù)燒時,由于粒徑較大,僅能進行尖晶石相的擴散反應(yīng),還不能進一步進行晶粒長大過程。這必然導(dǎo)致燒結(jié)時所需的激活能提高,不利于固相反應(yīng)。

其次,一般來說,氧化鐵粉末細(xì),即比表面積SSA值大,反應(yīng)活性好,在一定工藝條件下,容易獲得優(yōu)良鐵氧體。但是,過細(xì)的粉末容易團聚,給混料均勻性帶來困難。而且細(xì)粉在燒結(jié)過程中極易引起自燒結(jié),形成大的單一成分團粒,導(dǎo)致鐵氧體性能惡化。納米原料的自燒結(jié)就嚴(yán)重影響了其在錳鋅軟磁鐵氧體行業(yè)中的應(yīng)用。對球形顆粒而言,SSA值大,則APS值小。但對不規(guī)則形狀顆粒而言,不一定如此。

松裝密度BD是一個綜合參數(shù)。一般,APS值小,SSA值大,則BD小。因為顆粒間的摩擦增加了。同時,BD也反映了顆粒的形狀,顆粒形狀越不規(guī)則,球形度越低,則BD就越小。研究表明,球形顆粒比桿形顆粒有更好的活性。

4 錳鋅鐵氧體用氧化鐵的理化性能指標(biāo)

根據(jù)我公司的長期研究及生產(chǎn)實踐,我們認(rèn)為錳鋅鐵氧體用氧化鐵應(yīng)具備表2中所列的理化特性。

                   錳鋅鐵氧體用氧化鐵的理化特性

5 結(jié)束語

在鐵氧體制造過程中,各物料間要發(fā)生許多物理、化學(xué)變化,因此,不能片面強調(diào)氧化鐵的物化性能,還應(yīng)注意氧化鐵與其它原料的匹配問題。

參考文獻

[1] 翁興園. 前景廣闊的中國軟磁鐵氧體產(chǎn)業(yè)[J]. 國際電子變壓器,2003,10:87.
[2] 余承圣. 中鋼氧化鐵特性及軟磁應(yīng)用[J]. 粉末冶金工業(yè),1999,9(2):75.
[3] 趙光. 中國軟磁鐵氧體用氧化鐵[A]. 全國磁性元件與鐵氧體材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會第三屆三次年會文集[C]. 杭州,2001.19.

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