软磁材料生产基本工艺流程及主要设备Word文档下载推荐.docx

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对永磁材料而言，顺序相反。

B．原料结构

原料加工粉碎过程中产生的裂纹、位错、偏扭、表面尖凸、凹形等缺陷处能位较高，较之正常晶格而言处于亚稳状态，活性较高。

C．煅烧与粉料活化

实践证明：

低温煅烧才能得到高活性原料，高温煅烧由于晶格缺陷已得到校正，结构较紧密，因而活性差。

2．原料活性判别方法

不同的原料经同样的工艺在低温下制成烧结体，然后测定收缩率、比饱和磁化强度、烧结密度等，或做X-射线衍射分析相组成，从而判断固相反应的完全程度。

3．原料种类与制备方法

A．氧化物法：

特点：

原料便宜、工艺简单，是目前工业生产的主要方法，对于软磁材料，尤其是高磁导率材料，切忌离子半径较大的杂质（如BaO、SrO、PbO等）存在，含有0.5%的此类有害杂质，可使磁性能降低约50%。

Strivens对制备高质量MnZn铁氧体的原料提出的要求如下：

（1）原料中最大的含杂量（wt%）

杂质

原料

SiO2

Na2O/K2O

CaO

其它

总杂质含量

Fe2O3

Mn3O4

ZnO

1.03

1.04

0.002

1.05

1.10

}≤0.03

}光谱纯

≤0.08

≤0.5

（2）原料的颗粒度与比表面积

Mn3O4

平均颗粒尺寸（μm）

0.15~0.25

<

0.1

0.2~0.3

比表面积（m2/g）

4~10

15~25

3~7

氧化铁:

Fe2O3是铁氧体生产中的主要原料,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:

有关的化学反应方程式为：

Fe3O4+8HCl+Fe4FeCl2+H2O

Fe3Cl2+NH4HCO3Fe（CO3）x（OH）2（1-x）+NH4Cl

Fe（CO3）x（OH）2（1-x）α-Fe2O3+CO2+H2O（700~900℃）

从70年代起，国外普遍采用钢铁厂清洗钢板的废酸液再生过程中所产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采用此工艺回收盐酸,同时为磁材料厂提供氧化铁.现已成为氧化铁原料的主要生产方式.该工艺常称为为Ruthner法，采用稀盐酸清洗钢材，废液为氯化铁溶液，首先在洗涤室与热交换器中进行浓缩，然后将浓缩液喷入焙烧炉中进行分解，氯气溶于水，成为再生的盐酸，副产品氧化铁为α-Fe2O3，呈中空球体，外径为20~400μm，由平均粒径为0.10~0.25μm的微颗粒所组成。

B．化学共沉法：

按配方要求，将含铁和其它金属盐（硫盐酸或氯化物）溶于水，形成一定浓度的水溶液，剧烈搅拌下注入沉淀剂溶液（NaOH、草酸铵（NH4）2C2O4）、碳酸铵（NH4）2CO3等），则发生共沉淀反应，其工艺过程如下：

中和法：

粉末尺寸一般很小（<

0.05μm）,用作工业生产的原料尚有困难,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。

氧化法：

（水热法）：

是目前工业生产的主要方法，用Fe2+和M2+的水溶液，加入碱溶液（如NaOH），形成含有中间沉淀物的胶体悬浮液，加热悬浮液至60~90℃保温，均匀吹入纯净空气，促使中间沉淀物氧化反应，直至中间沉淀物消失，完全转变为尖晶石铁氧体。

Fe2++M2++ROH+O2M1-xFe2+x+O4+R++H2O

影响因素：

反应温度及保温时间，悬浮液PH值，金属离子浓度和空气流量，适当控制，可获得0.05~1.0μm的尖晶石铁氧体粉末,尤其是PH值很重要,如MnZn铁氧体,PH<

8.5时Mn2+沉淀不完全PH>

10.5沉淀不均匀,应控制在9.5±

1,使用NH4OH沉淀能力强,但易被铁氧体吸收,从而影响性能.使用NH4OH沉淀能力较差,且价格较贵,但一般不混入铁氧钵。

C．其他制备方法

酸盐分解法：

如MnCO3MnO+CO2

Li2CO3Li2O+CO2

喷雾热分解法：

如0.7Ni（NO3）2+0.3Zn（NO3）2+2Fe（NO3）2溶于酒精,喷入高温燃烧室内,硝酸盐分解和反应立即完成,可得到平均颗粒尺寸0.15μm的Ni0.7Zn0.3Fe2O4粉料。

溶胶-凝胶法：

如MnZn铁氧体制备

熔盐合成法：

如SrSO4+6Fe2O3+Ma2CO3SrFe12SO19+Na2SO4+CO2↑Na2CO3熔点~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。

a.球磨机转速

随着筒体转动速度的变化，筒内钢球运动大致上存在三种方式，即雪崩式、瀑布式和离心式。

当球磨机转速较低时，呈雪崩式，物料的粉碎取决于球与料在运动过程中的相互摩擦力，故其破碎效果较差。

球磨机转速增加时，在离心力与筒壁摩擦力作用下，钢球资将提升到较高高度，然后在重力作用下瀑布式地泻下，处于这种状态时，物料将在钢球的冲击下被粉碎，在球间摩擦力作用下被碾细，这时粉碎效果最佳。

当筒体转速进一步增加，以致作用在钢球上的离心力超过其重力时，钢球将随着筒壁旋转，处于离心状态，对物料无粉碎作用。

最好佳转速的选取

可推知n临界=

有关计算表明当n=75.5%n临界时，钢球下落的距离最大，粉碎效率最高，即

b.钢球大小:

球径d要求（D:

单位m）

其中大球约15wt%,中球25wt%,小球60wt%。

在筒体内壁加上四条或六条钢筋（筋高为筒径的）并适当下降转速（60~80%n最佳）后,球磨效率提高.

C.球磨方式、时间与固液比

实践表明，湿磨比干磨得到的颗粒更细，粒度分布较窄，混合亦较均匀，为了提高球磨效率，常用水作弥散剂。

最佳球磨时间与原料的理化性质（结构、外形、颗粒尺寸等）、投料量、料：

球：

水的比例及混合机械有关。

ZnO在混合6hr后，因表面能作用而产生细颗粒再聚合趋向，均匀度变差，为此，常加入分散剂（如聚丙烯），以增加颗粒均匀性。

在湿磨中，料、球与弥散剂之间存在一最佳比例以使球磨效率最高，一般情况下，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2~6mm）产生紊乱高速运动，从而对机内粉料起研磨作用，通常进料颗粒尺寸小于。

0.1mm出料颗粒尺寸约为1~3μm。

无严重碰撞、混杂少、出料颗粒粒径小、流动性好、效率高、可连续生产。

（二）固相反应

1．概念

固相反应是固体粉末间（多相成分）在低于熔化温度下的化学反应，它是由参与反应的离子或分子经过热扩散而生成新的固溶体。

固相反应是烧结中的一种形式，基本上是在预烧过程中进行的，固相反应基本结束后（>

90%），烧结尚未完成。

2．固相反应的过程

固相反应与温度密切相关。

随着温度的升高，首先是颗粒表面的活性质点互相接触、扩散形成表面分子膜；

温度继续升高，内部分子的活性也随之增强，整个体系内的质点扩散加强，起初形成固溶体，继而出现铁氧体相：

温度再升高，铁氧体相晶化完全。

下面以ZnFe2O的生长成为例进行说明：

a．表面接触期（T<

300℃）

无离子扩散,晶格结构无变化。

b.形成表面孪晶期（300~400℃）

颗粒表面质点相互作用形成表面分子膜（假分子或孪晶）,随着温度的升高,孪晶数增加。

c．孪晶发展与巩固期（400~500℃）

假分子结合强度进一步加强，少数金属离子发生扩散至表面，表面离子接触构成新的表面分子，但该阶段尚无明显的新相生成。

d.全面扩散期（500~600℃）

表面与内部的Zn2+、Fe3+充分扩散形成固溶体，产生晶格畸变，但尚在固溶度范围内，无新相（ZnFe2O4）出现。

e.反应结晶产物形成期（600~750℃）

新相出现，形成晶粒，密度提高。

f.形成化合物的晶格校正期（>

750℃）

修正结构缺陷，晶粒长大，密度大大上升。

一般固相反应完成后，约有90~95%的原始粉料已生成新相，新相出现的间谍与反应达完成的的温度有可能相差甚远，如：

其中r为粉体颗粒半径,K=Koe-Q/KT（Q:

扩散激活能）。

因此，要使固相反应完全，烧结时间缩短，应考虑：

（1）由于，故而粉料愈细反应速度愈快。

通常用机械球磨粒度约为1~5μm，化学沉淀法制得的粉料粒度有可能更细。

（2）粉末间接触面积越大越好。

为此，增大成型压力或采用二次球磨工艺（混合（球磨）预烧再球磨）时，将进行预烧的粉料先预压成块状或造粒。

（3）降低激活能，增进原料的活性。

从离子扩散的角度来看，晶格空隙多，离子易于扩散，原料活性高，所以采用酸盐低温分解而得的氧化物活性往往较高；

加入少量矿化物（催化剂），形成中间产物或活性络合物，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，这些位置成为反应中心，利于新化合物形成，在适当的温度下又成为结晶中心，助长晶粒成长，相反地，采用高纯原料往往需要提高烧结温度。

（4）由于，所以升高温度较之延长反应时间更有效。

（5）少量熔点较低的物质加入反应物中，可起类借尸似于熔剂的作用，促使其它原料的固相反应加速进行。

例如，将Bi2O3（T熔点=825℃）加入锂铁氧体，可使烧结温度降低，有效地抑制LiO2的挥发，达到高密度。

（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？

MnCO3分子量114.95,ZnO分子量81.396,Fe2O3分子量159.69,对应的化学反应式为:

0.75MnCO3+0.25ZnO+1.05Fe2O3Mn0.75Zn0.25Fe2.1O4+CO2

1.75×

114.950.25×

81.3961.05×

159.69241.23

0.94x0.995y0.997z400

求得x=152.08kg,y=33.9kg,z=278.88kg

再:

有一种NiCuZn-1000材料的配方如下表所列重量百分比是:

组分

NiO

CuO

纯度（%）

99.5

100

98.5

重量百分比（%）

66.7

22.5

6.6

4.2

摩尔质量

159.69

81.39

74.70

79.55

添加剂的种类及作用:

依据所起作用的不同,加入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。

a.矿化作用

增加反应速度；

助长和控制晶粒生长；

本身成分和重量一般在反应前后基本