制造高檔錳鋅鐵氧體氧化鐵應(yīng)滿(mǎn)足哪些性能指標(biāo)要求

1、引言

眾所周知，自上世紀(jì)90年代開(kāi)始，世界軟磁鐵氧體生產(chǎn)中心逐漸轉(zhuǎn)移到中國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年全國(guó)軟磁鐵氧體產(chǎn)量約6萬(wàn)噸。國(guó)產(chǎn)軟磁鐵氧體在全球中低檔產(chǎn)品中占有很大比例，但在高檔產(chǎn)品中的市場(chǎng)分額遠(yuǎn)低于日、歐等發(fā)達(dá)國(guó)家。其中，原材料對(duì)中國(guó)軟磁鐵氧體質(zhì)量的制約是顯而易見(jiàn)的。

錳鋅鐵氧體原料中氧化鐵的重量百分比約為70%，所以要制造高檔錳鋅鐵氧體，氧化鐵原料必須滿(mǎn)足相應(yīng)的性能要求。我們結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐研究了氧化鐵理化性能對(duì)鐵氧體制造工藝和產(chǎn)品性能的影響，并總結(jié)出了氧化鐵應(yīng)滿(mǎn)足的性能指標(biāo)要求。

2、氧化鐵的生產(chǎn)工藝

在現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)中，普遍使用鹽酸對(duì)熱軋鋼板進(jìn)行酸洗，去除氧化層后再進(jìn)行冷卻，酸洗廢液主要成分為FeCl2，通過(guò)加熱分解生成HCl氣體，溶于水再生成鹽酸回收使用，同時(shí)獲得副產(chǎn)品氧化鐵。Ruthner法是現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)首選的酸回收工藝，其主要流程如下：酸液溶解廢鋼板，加氨水提高酸液pH值，通氣氧化產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀，將沉

淀凝聚物濾除，所得的高純度酸液再經(jīng)噴霧焙燒生成氧化鐵。在氧化鐵的生產(chǎn)過(guò)程中引入的雜質(zhì)主要有Al、Cr、Na、P、Si、S、Cl等。某些特殊材料如汽車(chē)鋼板的酸洗還會(huì)引入B。為了獲得優(yōu)質(zhì)高純氧化鐵，在焙燒前后必須分別對(duì)酸洗廢液和氧化鐵進(jìn)行提純精制處理。

3、氧化鐵的性能對(duì)錳鋅鐵氧體粉料工藝及性能的影響

3.1 氧化鐵的化學(xué)性能

氧化鐵的純度是影響錳鋅鐵氧體性能的首要因素，氧化鐵中的雜質(zhì)對(duì)鐵氧體的影響主要表現(xiàn)為影響晶粒的非正常生長(zhǎng)，造成晶格缺陷，從而影響鐵氧體的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和內(nèi)稟特性。其中，Si和Cl、S含量相當(dāng)關(guān)鍵。粉碎時(shí)添加少量Si對(duì)提高錳鋅鐵氧體性能大有好處，然而氧化鐵中固有的Si卻嚴(yán)重影響鐵氧體性能。 Cl、S等酸根元素在高溫下會(huì)揮發(fā)，且容易腐蝕設(shè)備及污染環(huán)境，嚴(yán)重制約錳鋅鐵氧體生產(chǎn)工藝，并對(duì)性能產(chǎn)生不利影響。表1列舉了國(guó)內(nèi)外部分優(yōu)質(zhì)氧化鐵的理化性能指標(biāo)。

3.2 氧化鐵的物理性能

在實(shí)際鐵氧體生產(chǎn)中，化學(xué)成分良好的原材料，有時(shí)未必能獲得性能及微觀(guān)結(jié)構(gòu)良好的鐵氧體，其原因就是物理性能的影響。表1所列的氧化鐵的物理性能包括平均粒徑APS，比表面積SSA和松裝密度BD。由于錳鋅鐵氧體配方中氧化鐵占70%左右，故它的APS值對(duì)鐵氧體粉料的APS值有極大的影響。一般來(lái)說(shuō)，氧化鐵APS值小，鐵氧體粉料的APS值也小，有利于加快化學(xué)反應(yīng)的速度。然而考慮到粉料顆粒過(guò)細(xì)不利于后道壓制及燒結(jié)易結(jié)晶的情況，APS值不宜過(guò)小。顯然，當(dāng)氧化鐵APS值過(guò)大時(shí)，在預(yù)燒時(shí)，由于粒徑較大，僅能進(jìn)行尖晶石相的擴(kuò)散反應(yīng)，還不能進(jìn)一步進(jìn)行晶粒長(zhǎng)大過(guò)程。這必然導(dǎo)致燒結(jié)時(shí)所需的激活能提高，不利于固相反應(yīng)。

其次，一般來(lái)說(shuō)，氧化鐵粉末細(xì)，即比表面積SSA值大，反應(yīng)活性好，在一定工藝條件下，容易獲得優(yōu)良鐵氧體。但是，過(guò)細(xì)的粉末容易團(tuán)聚，給混料均勻性帶來(lái)困難。而且細(xì)粉在燒結(jié)過(guò)程中極易引起自燒結(jié)，形成大的單一成分團(tuán)粒，導(dǎo)致鐵氧體性能惡化。納米原料的自燒結(jié)就嚴(yán)重影響了其在錳鋅軟磁鐵氧體行業(yè)中的應(yīng)用。對(duì)球形顆粒而言，SSA值大，則APS值小。但對(duì)不規(guī)則形狀顆粒而言，不一定如此。

松裝密度BD是一個(gè)綜合參數(shù)。一般，APS值小，SSA值大，則BD小。因?yàn)轭w粒間的摩擦增加了。同時(shí)，BD也反映了顆粒的形狀，顆粒形狀越不規(guī)則，球形度越低，則BD就越小。研究表明，球形顆粒比桿形顆粒有更好的活性。

4、錳鋅鐵氧體用氧化鐵的理化性能指標(biāo)

根據(jù)我公司的長(zhǎng)期研究及生產(chǎn)實(shí)踐，我們認(rèn)為錳鋅鐵氧體用氧化鐵應(yīng)具備表2中所列的理化特性。

5、結(jié)束語(yǔ)

在鐵氧體制造過(guò)程中，各物料間要發(fā)生許多物理、化學(xué)變化，因此，不能片面強(qiáng)調(diào)氧化鐵的物化性能，還應(yīng)注意氧化鐵與其它原料的匹配問(wèn)題。

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