【正文】 率； 錳鋅鐵氧體； 制備工藝ABSTRACTManganese zinc is soft magic ferrite spinel ferrite materials is an important branch of the manganese zinc series materials, in the use of the frequency 1000 Hz ~ 5 MHz in the scope of the ferromagic low loss, starting the magic permeability, high Curie temperature, saturation magization strength higher characteristic and by many production and use. In this paper, the preparation high magic permeability manganesezinc ferrite formula position, system cutting method, key technology and sintering process were discussed, analyzed some problems, and the preparation of magic permeability for 18000 of manganesezinc ferrite. Keywords: High magic permeability。國內(nèi)錳鋅高磁導率鐵氧體年產(chǎn)約 6 萬噸，μ i 達到 10000 至 12022 以上的材料約占 30%，其中 μi 為12022 至 15000 的材料不足 10%，15000 以上材料不足 3% 。為了兼顧其他性能，現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中鐵氧體材料的 μ i 值很難超過 20220，絕大多數(shù)工廠生產(chǎn)的材料 μ i 值在 10000 左右，而早在 1940～1950 年代就已經(jīng)確定了錳鋅鐵氧體的基本配方（Fe 2O3，MnO，ZnO 的摩爾比為：～∶ ～∶～） ；60～70年代，對制備工藝、相組成及顯微結構進行了研究；80～90 年代對三元系材料性能與成分的關系及添加物的影響進行了系統(tǒng)的研究。但是，我國高磁導率鐵氧體材料起步相對比較緩慢：50 年代才有專業(yè)的鐵氧體生產(chǎn)工廠；從 70 年代開始由于家電的普及，需求量激增；80 年代開始引進國外先進的工藝設備和技術，從而生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量都有了很大的提高；從 90 年代開始國內(nèi)基本上能制造大部分的鐵氧體生產(chǎn)設備，大大地促進了我國的鐵氧體生產(chǎn)和性能提高。如圖所示： 圖 1—1 鐵氧體的晶體結構其金屬離子的分布可用下式表示： ????43121312 OFeMnFeZnxxxx ?????其中( )內(nèi)的離子表示占 A 位置，[ ]內(nèi)的離子表示占 B 位置。常用符號 μi 表示，它等于磁介質(zhì)中磁感應強度 B 與磁場強度 H 之比，即 μi=B/H，也就是說，在某一磁場強度下的磁導率與該磁場強度對應的磁化曲線上的點的斜率成正比，斜率越大，磁導率越高。因此損耗角正切 tgδ 和品質(zhì)因素 Q 也是錳鋅鐵氧體主要參數(shù)之一。而在生產(chǎn)工藝條件下證明，影響鐵氧體原料活性的主要因數(shù)有：顆粒的表觀形貌、原料的結構、預燒溫度等。原料的加工方法不同，制得的顆粒外形一般也不相同，對于產(chǎn)品的質(zhì)量在一定程度上有很大的影響。表 2—1 高性能高質(zhì)量錳鋅鐵氧體對原料的要求雜質(zhì)原料 SiO2 Na2O/K2O CaO 其他 總雜質(zhì)Fe2O3 Mn3O4 ZnO 光譜純≤≤ 配方的選擇配方是生產(chǎn)高磁導率錳鋅鐵氧體材料的關鍵。此外，在燒結過程中必須盡量避免 Zn 的揮發(fā)，可采用過量的 Fe2O3和ZnO，使磁晶各向異性常數(shù) K1和飽和磁致伸縮系數(shù) λs 下降直至零。當各向異性常數(shù) K1和磁滯伸縮系數(shù) λs 接近于 0 時，材料就表現(xiàn)在有較好的初始磁導率。Fe 2+占據(jù)尖晶石結構 B 位，增加了 B 位和 A 位上磁矩差，故 Bs 增加。增加 Fe2O3含量主要提高 Bs 和 Tc，但 Q 值下降。純度高、雜質(zhì)少、粒度細和活性高的材料對防止燒結過程中形成巨晶是非常重要的，因為巨晶會影響鐵氧體的微結構，阻礙固相反應，形成非磁性相，形成內(nèi)應力和退磁場，使材料矯頑力增大，功耗大，磁導率下降?？梢圆捎眠^量的 Fe2O3 和 ZnO，使磁晶各向異性常數(shù) K1 和飽和磁致伸縮系數(shù)下降直至趨于零，通常在配方中提高 Zn 的含量可以提高材料磁導率，但過多的 Zn 會降低居里溫度而使材料失去使用價值。此法是將金屬有機化合物如醇鹽等溶解于有機溶劑中，通過加入純水等使其水解、聚合、形成溶腔，再采取適當?shù)姆椒ㄊ怪纬赡z，并在真空狀態(tài)下低溫干燥，得疏松的干凝膠，再作高溫煅燒處理，即可制得納米級氧化物粉末，凝瞍的結構和性質(zhì)在很大程度上取決于其后的干燥致密過程，并最終決定材料的性能。與共沉淀法相比，該法合成的納米粉體僅在燒結時才出現(xiàn)團聚，且在不高的溫度(700～800℃)晶化完全。鐵氧體取得優(yōu)良的性能是通過嚴格控制成分和組織獲得的，而目前摻雜已成為改變軟磁鐵氧體微觀組織和性能的主要手段之一。掃描電子顯微鏡和能譜儀分析顯示：Ti 4+均勻地分布在晶粒的表面，在高導配方中摻入少量的 Ti4+可以促進晶粒的均勻增長。故 CaO 在 MnZn 鐵氧體中所起的作用主要為改善電磁性能的作用，同時這也可抑制晶粒生長。所以摻雜是改善和提高材料性能的有效措施。具體的工序流程下圖所示： 圖 2—3 錳鋅鐵氧體原料的制備工序流程圖材料檢驗 試驗 配料 材料混合一次球磨 脫水 烘干 預壓預燒 檢查3 高磁導率錳鋅鐵氧體制造工藝探討 生產(chǎn)工藝流程工藝流程的選擇，對于生產(chǎn)企業(yè)來說，都是至關重要的。成型對磁芯的幾何尺寸、外觀、電磁性能都有極大的影響。壓機操作不當、使用顆粒料的特性不好、模具設計不到位，都會造成產(chǎn)品微觀結構不均勻，內(nèi)部出現(xiàn)裂紋。我們知道，生坯密度的原料混合 球磨 脫水制備 攪拌碎粒 造粒 二次干燥 混合整粒成型 燒結 磨加工 成品檢測分選大小和均勻性及氣孔率都對產(chǎn)品的磁導率有很大的影響。 燒結工藝探討軟磁鐵氧體材料的燒結過程是一個物理和化學變化的結合過程，它對磁芯幾何尺寸和電磁性能起著決定性作用。對于常規(guī)燒結，起始磁導率與鐵氧體平均晶粒直徑成正比，與晶界厚度和氣孔成反比。微波燒結過程中，熱量的產(chǎn)生來自于材料本身與微波的耦合，而非來自于外加熱源的熱傳遞，因此微波加熱是種體積加熱。 燒結溫度高磁導率材料的燒結溫度一般在 1400℃左右，個別超過 1450℃，晶粒生長過大，產(chǎn)品性能難以提高。m，渦流損耗不及磁滯損耗。為了保證金屬氧化物不會發(fā)生氧化或還原，溫度越高，則周圍氣氛中的氧氣含量也應越高；而且溫度越高，其發(fā)生氧化或還原的速度也越快。由此可見，在燒結保溫段和冷卻段，F(xiàn)e 2+的氧化比 Mn2+更活躍。 常規(guī)工藝與新工藝的比較在常規(guī)工藝的燒結中存在以下難點：（1）燒結初期，氣孔細小且均勻密布于界面上，而且多數(shù)是封閉的氣孔，呈不規(guī)則的多面體，隨著溫度的升高，氣孔表面逐漸接近于球形，表面能變小，氣孔更穩(wěn)定；同時氣孔中的氣體隨著溫度升高壓力增大，小氣孔的壓力相對較大，則逐漸遷移到較大的氣孔中，當然也可能向晶粒內(nèi)部擴散。顯微結構直接影響錳鋅鐵氧