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1、锶永磁铁氧体烧结过程中的质量问题探讨张红（宜宾职业技术学院材料1081 班，四川 宜宾 644007）摘要铁氧体磁性材料是电子功能材料之一，应用领域广泛，市场需求巨大。主要 应用在电机、变压器、电子仪表等生产设备领域；汽车、家用电器、核磁共振等 消费或医疗领域。现在，全球磁性材料产业纷纷向中国或第三世界地区转移，随 着磁性材料产业向中国的转移，中国磁性材料工业的整体实力不断增强，进一步 加速了中国成为世界磁性材料生产基地和销售市场的步伐。本文就锶永磁铁氧体 烧结过程中常见质量问题进行探讨，进一步对烧结中质量问题的原因进行分析、 控制，加强对质量的检测与反馈，及时有效地采取有效预防措施，真正达到
2、保证 制品的性能、质量以及产品合格率等指标的稳定和提高，从而让锶永磁铁氧体在 磁性材料领域赢得更广阔的市场空间。关键词：锶永磁铁氧体材料；烧结；质量问题Discussion on quality problems of strontium ferrite sintered processzhanghong(Department of Electronic Engineering ,Yibin Vocational & Technical College, Yibin 644003, P.R. China)ABSTRACTFerrite materials of electronic funct
3、ional materials, widely, large market demand. Mainly USES in motors, transformers, electronic instrument equipment field; etc. Cars, household appliances, nuclear magnetic resonance consumption or medical field. Now, the global magnetic material industry in China or the third world region, with the
4、magnetic material industry of China, Chinas transfer to the overall strength of magnetic material industry unceasing enhancement, accelerates the China becomes the world magnetic material production base and sales market construction. This strontium hard ferrite sintering process is discussed, the q
5、uality of sinter quality problems in further reason of points, control, to strengthen the quality of detection and feedback, timely and effectively to take effective preventive measures, ensure the quality and performance of products, product rate of index, so that to stabilize and improve the hard
6、ferrite magnetic materials at 5100 has a broader market space.Keywords: Strontium hard ferrite materials；Sintering；Quality proble前言随着世界经济的不断进步与发展，永磁材料作为一种重要的功能性材料在科 学技术各个领域越来越发挥其特有的作用，广泛应用于电子信息产业、汽车、摩 托车行业、航空航天、家用电器、交通运输及其他工业部门。其中永磁铁氧体材 料的发展，尽管受到某些高档永磁材料的冲击，但它仍以其价格低廉，性能稳定 而独占鳌头，其产量、产值一直处于永磁材料之首，全世界仅
7、用于汽车工业的永 磁锶铁氧体1992年为9.5万吨，2000年已达23万吨，国内也是如此，目前锶永磁 铁氧体行业年产量约60万吨，市场潜力巨大。虽然锶永磁铁氧体批量生产性能稳定，但不少厂家在烧结工艺中，常出现变 形、起泡、开裂等现象，严重影响了产品的性能和成品率，为了解决这些问题， 我们必须从实践和理论上进行探讨和分析。1 锶永磁铁氧体烧结过程中常见的质量问题1.1 外观质量缺陷 锶永磁铁氧体在烧结过程中产生的外观质量缺陷主要有变形、起泡、开裂三 方面。1.1.1 变形 在锶铁氧体烧结过程中，发现有个别产品上部小下部大，呈梯形状，与入窑 前的产品形状不一样，严重的甚至上下分成两部分。这种外观缺
8、陷就是磁性材料 中的变形。变形包括很多，如：表面不平，磁体弯曲等外观缺陷。1.1.2 起泡 在锶铁氧体生产过程中，由于某些因素的影响、在烧结后，发现有个别产品在靠吸水孔面的24 mm处出现突起的小泡、圈裂或凹陷的小坑。这种产品外观 缺陷叫起泡。如（图 1-1）示：图 1-1 磁体起泡示意图磁性材料都属于瘠性原料，并且都经历了预烧，因此在烧结时自身并不能产 生多少气体（产生气体的添加剂量很少）。另有一种特殊情况是生坯混有油污等 杂质，烧结时会产生大量的气泡。1.1.3 开裂开裂是指在锶永磁铁氧体的烧结过程中造成的磁体裂纹。开裂的分类：断裂、 侧裂、龟裂、炸裂等。1.2 性能不合格1.2.1 产品
9、带剩磁现象在生产中发现部分永磁铁氧体产品经烧结出炉时带有一定磁性（有的称为余 磁），带磁现象多表现为单面多级形式，极数为几极到几十极不等，而且极面很 不规则，用磁性显示仪可以清楚地看到多个不规则的小圆圈，圆圈内外即为不同 极，用霍尔探头可测出不同的极性和强度。1.2.2 烧结产品的磁性能不合格烧结产品的磁性能不满足图纸或用户的要求，如磁性能参数中的 Br 、HCB、HCJ、（BH）max 中任何一个指标不满足要求，均为磁性能不合格。1.2.3 烧结产品的机械强度不合格机械强度不合格是指产品的抗压强度、抗振强度不满足图纸或用户的要求。1.3 产品尺寸超差尺寸超差是指烧结后产品（毛坯）尺寸没有收缩
10、到位，与标准尺寸之间形成 的差异。2 产生锶永磁铁氧体质量问题的原因分析2.1 外观缺陷的成因2.1.1 烧结过程中产生变形的原因对大弧度磁瓦、大件产品、含水量高的产品，在过程中容易产生变形。这些 产品在烧结时收缩不均匀或升温开裂，但多数是由于装坯方式不合理，进板速度 过大（即升温速度过大），窑膛温度上下或左右截面温差大，致使同一产品受热 不均匀而造成，因此需要针对不同情况加以解决。不同的烧结方式（即烧结时，磁体的不同摆放方式），对产品的弯曲度是有 十分大的影响的。我们选用三种烧结方式来观察烧结方式对弯曲度的影响（见图 2-1 和图 2-2）：仏fbj（c）图 2-1 磁体不同烧结方式示意图图
11、中，“上”表示压型时生坯的上方；“下”表示压型时生坯的下方；“1”代表磁铁； “2”代表耐火砖。从图比较可知（b）种烧结方式最佳，（a）种烧结方式弯曲度最差。当压塑毛坯 上方朝上时，由于上部温度高，下部温度偏低，因此磁体沿垂直于取向方向上部 收缩大，下部收缩小，又因为毛坯下部较上部取向度高，则磁体沿垂直于取向方 向下部收缩较上部收缩小，从而造成：（a）种烧结方式的磁体弯曲度最大；（b ）种 烧结方式由于温度原因产生的磁体收缩和由于磁场原因产生的磁体收缩刚好相 反，磁体弯曲部分抵消，因此磁体的弯曲度最小；而（c）种烧结方式，毛坯烧结 时，其上下部位温度一致，磁体的弯曲只是磁场分布不同起主要作用，
12、与烧结温 度无关，所以（c）种烧结方式弯曲度介于（a）、（b）两种烧结方式之间。另外匣钵底 部不平，坯件密度不均匀也是很重要的原因。2.1.2 烧结过程中产生气泡的原因坯件内外含水率差小，初始表面水分蒸发要比内部水分扩散的速度要快，随 着时间的推移，表面含水率下降，毛坯内外含水率差增大，如果坯件中心有残存 的封闭水，在高温处就会产生气泡。产生气泡主要从烧结温度、烧结气氛、烧结中温度变化的速度和含水率四方 面分析：烧结温度对磁体产生气泡的原因分析锶永磁铁氧体起泡的原因是由于坯件出模后，坯件含水率大。当温度升高时， 磁体收缩，表层晶粒孔隙度急剧减小，内部水蒸汽有向外挥发的趋势，但又无法从晶粒孔隙中
13、迅速挥发出去。这实际上可近似为一种理想气体等体积运动。若V 一定，T增加，水蒸汽压强P必然增加。当这种压强小于或等于磁体收缩的表面 张应力所产生的压强P1和大气压P0之和时，磁体不会产生鼓泡现象，示意图（见 图 2-3）。A图 2-3 磁体收缩压强和大气压变化的水蒸气压示意图烧结气氛对磁体产生气泡的原因分析本实验就箱式马沸炉和辊道窑的烧结情况进行了比较，见（表2-1）表 2-1 不同烧结炉对磁体产生气泡的影响窑炉种类烘干时间:?天水分偏标率/10烧结温度起泡率/ 10 -1马沸炉4斗112500辗道窑441125065表中显示出了不同烧结炉对磁体产生泡状物的影响。其中马沸炉烧结的磁体 起泡率为
14、0；而辊道窑烧结构磁体起泡率为65。这说明烧结炉气氛也是影响磁 体起泡的一重要因素。烧结速度对磁体产生气泡的原因分析 一是由于高温阶段过快，产品收缩过程中内部的气体来不及排除去而形成气 泡；二是由于烧成温度过高，引起坯体膨胀而产生全面的小泡（表现为产品表面 比较均匀的气泡）。含水率对磁体产生气泡的原因分析 含水率过高，水分子蒸发速度慢，水蒸汽不能及时从坯体中“脱离”出来， 留在坯体中，继续膨胀，形成气泡。含水率过低，在较短时间内就可完成挥发过 程，晶粒长大，气孔度降低，此时毛坯内部水蒸气还未完全挥发。2.1.3 烧结过程中产生开裂的原因一般来说，在升温阶段的低温区，主要是坯件内水分的蒸发过程，
15、含水量太 高、升温速度太快、空气循环不好（水汽带不走）等原因都会造成升温开裂，升 温开裂的特征是裂纹很深，向纵深发展，断面粗糙不锋利。此时，需缓缓升温， 否则，水分的急剧挥发就会引起坯件开裂。这里我们以RBL8801型全辊道电气隧道窑以较快速度（2.4m / h）烧结永磁铁 氧体来探讨一下升温曲线对产品开裂和降温曲线对产品脆性的影响。RBL8801型全辊道电气隧道窑由于炉膛矮（36mx 0.6mx 0.14m），产品烧结均 匀性好，又由于鼓风管和引风管上阀门大小可调，产品烧成速度连续可调（1-4m /h），温度曲线非常灵活， 若产品移进速度为2.4m/h，每天（24h）可烧结cp 45x20x8（mm）的产品4万多只，产量远大于其它电窑。该窑长36m,当产品移进速 度为2. 4m/h时，用DM801D型数字式测温表测温度做出时间一温度升温曲 线如下（图2-4）所示：表 2-2 升温曲线表产品规格5町升温曲线调整前开裂百分数（坯）升涓曲纯调整后开裂百分数（%）也 32 X19X 650.7075C255.6X55.6X12.7 （小方块）10010从（表2-2）可以看出，产品越大，越易开裂，特别是方形磁块，100开裂。 将产品敲开观察开裂面，发现颜色乌黑，断面不平整
