永磁鐵氧體磁瓦強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來看，發達國家生產在不斷減少，主要原因是中低檔產品生產成本過高，沒有競爭力，另一方面也是環保需要。因此，在發達國家試圖繼續保持技術水平和品質優勢，而中低檔產品從中國等發展中國家采購。但以中國為代表的發展中國家永磁鐵氧體生產技術差距與發達國家相比，在越來越縮小，隨著應用市場的不斷深入發展，中國的永磁鐵氧體行業大有可為、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。

關鍵詞：永磁鐵氧體磁瓦 強度 工藝控制

中圖分類號：TM277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（b）-0028-01

該文分析了永磁鐵氧體磁瓦生產制造過程中的粒度分布、料漿含水率、壓制成型、燒結和磨削方式等方面影響強度的原因，并提出了磁瓦強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制造過程中的粒度分布、料漿流動性、壓制成型、磨削方式等方面影響強度的原因，并提出了改善磁瓦強度的工藝控制方法。

1 原料及球磨后的料漿粒度分析

原材料對磁瓦機械強度的影響眾所周知，選用好的原材料是生產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磁瓦強度有很大的影響。永磁鐵氧體磁瓦的原料是由主成分Fe2O3和SrCO3經過高溫燒結所得到的鐵氧體預燒料，吳新元等人也報道了，倘若原料在預燒過程中Fe2O3和SrCO3沒有完全反應，該預燒料在二次球磨研磨過程中，多余的SrO會形成Sr（OH）2，使球磨機內料漿的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，由于非磁性相的存在，磁瓦在高溫燒結過程中會產生晶體不能連續生長，這樣會導致磁瓦的內部組織結構不質密或存在局部內應力，最終導致磁瓦強度不良，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，料漿的流動性對最終磁瓦強度也有很大的影響，為使單疇顆粒易于轉動，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動和更好地填充模具空間。

目前，通力公司發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，保證最終磁瓦的機械強度。

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算公式：

根據上式，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 成型工序對磁瓦機械強度的影響分析

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

4 燒結工序溫度曲線分析

鐵氧體燒結過程也是影響鐵氧體磁瓦強度的關鍵工序之一，燒結過程中加熱鐵氧體磁瓦生坯時，坯件會發生一系列物理、化學的變化，最后得到具有一定強度，密度和磁性能的鐵氧體磁瓦。所以燒結過程對鐵氧體磁瓦的性能、強度和物理特性起著決定性的作用。在鐵氧體坯件中會含有一定的水分和有機物，為了防止產品在燒結過程中的開裂，提高機械強度和提高產品合格率，在工業生產中要在燒結之前對坯件進行適當的處理，對坯件進行干燥和排除有機物。

鐵氧體磁瓦的燒結過程可分成升溫、保溫和降溫3個階段。在升溫的開始階段，要求升溫速度小些、溫度升高要平穩些。如果升溫速度太大，將引起鐵氧體坯件內部水分蒸發太快、黏合劑揮發太快、太集中，會造成產品開裂和變形，嚴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 磨加工砂輪工裝設計分析

磨加工是鐵氧體磁瓦的最后一道工序，也是影響磁瓦質量和成品率的關鍵工序之一。永磁鐵氧體材料是一種硬度很高脆性很強的材料，若磨加工過程不當，使磁瓦所受機械作用力超過了其所承受極限，就會導致磁瓦內部受損，進而降低磁瓦的機械強度，使磁瓦因強度不良而報廢。磨加工時，磁瓦主要受到三個力的作用，即抗壓、抗彎和抗拉，其中磁瓦所能承受抗壓強度最大。鐵氧體的機械強度與磨加工的砂輪、工裝和加工工藝有很大的關系。內外弧磨加工的每道工序的工裝及砂輪設計與產品的坯件基本相符，單道工序的磨削量不超過0.5 mm。為了能有效地進行磨削，又不使磁瓦的強度受影響，首先應用粗砂輪快速粗磨，然后再快速細磨。在磨加工階段一般要采用深切緩進的強力磨削方式，即加大磨削深度，減少送進速度，由于磨削深度加大，提高了效率；送進速度降低，磨粒的切屑厚度極薄，單位磨粒承受的切削負荷較小，磨粒不易磨損；進刀時，由于負荷小，不易產生振動，可保證磁瓦的機械強度不受影響。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，還能防止劃傷產品表面，提高磁瓦的成品率和質量。

6 結語

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

參考文獻

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[4] 周文運.永磁鐵氧體和液體設計工藝[M].成都：電子科技大學出版社，1991.