软磁铁氧体材料生产基本工艺流程及主要设备.doc

软磁材料生产基本工艺流程及主要设备 基本工艺流程 多晶铁氧体材料主要制备工艺流程图 原料的影响 总的说来，铁氧体产品性能的优劣取决于二个方面的影响： 内因方面：原料的纯度（含杂量）、组成、形貌（颗粒尺寸及分布、外形）等，影响化学反应的进度、晶体的生长情况及显微结构的均匀性。 外因方面：主要指制备工艺，它影响化学反应和显微结构、并进而影响到最终产品的电磁性能。 影响原料活性的主要因素 原料的活性是指组成粉料的质点挣脱其本身结构而进行挥发、扩散的可能性，其主要影响因素有： 颗粒的表观形貌 颗粒的粒度及其分布 对于铁氧体而言，并不是原料越细越好，平均粒度的大小有一个相对范围，原料太细，将会产生一系列不利影响：①团聚现象；②高温自烧结；③长时间研磨将导致粉料粒度分布过宽，引入有害杂质，甚至使粉体进入超顺磁状态，磁性能下降，故一般要求平均粒度在0.1~5m。 颗粒外形：对软磁材料而言，顺序为： 球形或接近球形（立方形）、板形、片形、针形 对永磁材料而言，顺序相反。 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。 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。 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。 原料种类与制备方法 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： 原料中最大的含杂量（wt%） 杂质 原料 SiO2Na2O/ K2OCaO其它总杂质含量Fe2O3 Mn3O4 ZnO03 04 0.00205 10 0.002 }≤0.03 }光谱纯≤0.08 ≤0.5原料的颗粒度与比??面积 Fe2O3Mn3O4 ZnO平均颗粒尺寸(μm)0.15~0.250.10.2~0.3比表面积(m2/g)4~1015~253~7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+Fe 4FeCl2+H2O Fe3Cl2+NH4HCO3 Fe(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。 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+O2 M1-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,PH8.5时Mn2+沉淀不完全PH10.5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。 其他制备方法