MnZn铁氧体磁心成形裂纹成因浅探＊

尉晓东 李栓强 田 甜

（陕西金山电器有限公司 陕西 咸阳 712021）

MnZn铁氧体磁心成形裂纹成因浅探
＊

尉晓东 李栓强 田 甜

（陕西金山电器有限公司 陕西 咸阳 712021）

MnZn铁氧体磁心的生产过程较复杂，裂纹是导致质量问题的重要因素。笔者就导致成形裂纹的各种原因进行了分析，并根据生产实践经验提出了一些解决办法。

MnZn铁氧体 成形 裂纹

目前生产铁氧体磁心多采用干压成形的方法。干压成形生产效率高，自动化程度高，生坯烧成后收缩率小、不易变形，但是干压成形过程复杂，易出现问题。成形工序出现异常（如粉料异常、工艺条件不当、设备异常等），均有可能造成生坯开裂并最终体现在烧成品上。生坯出现裂纹主要有以下几个原因。

1 粉料的工艺特性

颗粒料的物理特性如含水率、流动性、粒度及粒度分布等出现异常，使成形困难，可能会造成生坯裂纹。遇到这种问题，要及时对颗粒料进行相应的调整，直到解决问题。

1.1 水分及粘合剂（PVA）

粉料含水率及粘合剂（PVA）添加量不当是造成成形裂纹比较常见的一个原因。适当的含水率和PVA可以增加颗粒间的结合力，提高生坯的强度。粉料含水率含量过低、PVA含量过少会造成粉料颗粒间结合力不足，生坯强度较差，甚至导致生坯开裂无法成形。含水率过大容易造成脱模困难、粘模，并由此引发坯体裂纹，尤其是潜在裂纹。另外根据不同的材料特性，选择合适的PVA牌号也能减少出现裂纹的几率。PVA添加量过高也会造成烧结时PVA排出的困难，增加了升温时间和裂纹产生的几率。通常生坯需二次加工，粉料含水率应该控制在（质量分数）为2%～5%，而对无需二次加工的粉料含水率宜控制在0.3%～1.5%。PVA一般的加入量（固体含量）为0.5%～1.0%。

1.2 润滑剂

铁氧体成形一般采用的润滑剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙，其作用是为了减少压制时模具与粉料及粉料与粉料之间的摩擦。其添加量过少会出现成形和脱模困难，在压制和脱模过程中由于摩擦力过大，可能出现裂纹。然而添加量过多可能导致粘模，会使粉料之间的结合力和流动性变差，严重时可能会出现生坯分层或无法成形的情况。一般情况下润滑剂（以硬脂酸锌为例）添加量一般为0.1%～0.4%。另外，润滑剂必须与粉料混合均匀后才能使用，并且粉料内不能有成团的润滑剂，否则会使生坯密度不均匀，影响生坯的强度。

1.3 粒度及粒度分布

用于成形的粉料要有合适的粒度和粒度分布，以保证合适的流动性和松装比重。好的流动性能保证粉料在填充模腔时的均匀性，适当的松装比重可以保证生坯的强度。只有粉料的粒度和粒度分布适当的情况下，才能使粉料有较好的流动性和适当的松装比重。粒度较大易导致松装比重减小，进而使生坯的强度变低，导致生坯烧结时易产生裂纹。较小的粒度导致粉料的流动性变差，成形装料不均匀，从而使生坯密度不均匀。细粉料的吸附性强，压制时与模腔的摩擦力大，因而过细的粉料易导致成形时生坯脱模困难、分层。另外，生产实践证明，为保证合适的流动性和松装比重，还必须使粉料有适当的颗粒分布而不是由单纯某种粒径组成。一般喷雾造粒生产的粉料，通常需要粒径为100～400μm的颗粒达到80%以上，松装比重在1.32～1.35g/cm3。

2 模具及压机

2.1 模具

通常模具凹模内表面在脱模的出口处有一定角度的脱模倾角，因为生坯在撤销压力时会发生膨胀，如果凹模内壁完全垂直，则有可能导致脱模困难，使生坯在脱模时开裂。模具的粗糙度和垂直度都会影响到生坯的脱模。如凹模模腔粗糙度过大，则造成脱模时摩擦力增大，使生坯表面出现龟裂。上下模的垂直度和成形面的粗糙度出现问题同样会导致生坯裂纹的出现。出现该类问题应及时修复模具，以达到使用要求。模具在长期使用后，凹模模腔出现所谓的“鼓形”模腔，即模腔成形位置内凹，造成脱模不畅，使生坯产生裂纹，此时应及时处理更换模具。

2.2 压制

对于上下加压的产品，如果高径比（即高度/直径）较大，极易因上下两端压力不当使生坯密度不均匀，或一端密度过大而产生裂纹。此时可通过对生坯两端密度的测定，判定两端的压力差异，然后调整机床压力消除裂纹。

如果机床压制速度过快，也容易导致裂纹的产生。生坯压制时，压力通过生坯成形面向内部传递，伴随着压力的传递，生坯的各部分的密度不断增加并趋向均匀，如果以较快的速度压制，压力没有及时传递到生坯各部分，使生坯各部分的密度差异非常大，压力撤销时在回弹力的作用下，密度大的地方可能会出现裂纹，密度小的部位也可能因为疏松，在脱模摩擦力的作用下出现裂纹。因此，要根据不同的产品型号选择不同的压制速度以保证压制的数量和质量。

如果模具的收缩率设计过小，对于实际收缩较大的粉料，则需要采用较大的压力压制产品以保证适当的收缩，使烧结后的产品几何参数符合要求。压力过大可能导致压力撤销后的回弹力很大，尤其对于高度较低的产品，这种大的回弹力就会导致生坯出现层裂，无法成形。因此在设计模具时要综合考虑各方面因素，以保证压制的效率。

3 其他原因

一般对于自动压机，生坯脱模后由挡板推出，如果压机调整的不适当，脱模位置不当，生坯很有可能受到凹模或者挡板的阻碍发生掉块或者出现裂纹，这对于旋转压机尤为重要。如脱模位置不当，对于生坯倒角较大或者两端为弧形的情况时，生坯在碰到挡板被推出时，下模未露出凹模，导致生坯下端一部分位于凹模内，在凹模和挡板的挤压下，极易导致生坯出现裂纹。遇到这种情况，需要根据不同情况对脱模位置和挡板的位置及方向做相应地调整，使生坯在合适的位置被挡出。在摆坯、装烧、周转过程中发生的碰撞、挤压等情况可能使生坯出现开裂。主要解决方法是：建立合理的操作流程，配备合适的工装，尽量减少生坯的周转次数。另外，任何原因造成的生坯密度不均匀可能不会立即使生坯产生开裂或者暂时无法察觉，但这会给后续的烧结工序留下隐患，有可能在烧结后出现由此原因引起的裂纹，因此确保生坯密度的均匀性非常重要。对于成形工序出现的裂纹，较易发现的也较容易排除，难以发现的往往在烧结后才会出现。产品是否出现裂纹，要通过生坯浸白油漆、煤油等检测生坯是否存在裂纹。

4 结论

生坯开裂与原材料的物理特性、设备的运行状态、生产管理等环节都有关系，出现裂纹时应深入分析，准确判断，找到产生裂纹的原因，才能快速消除裂纹，保证生产的有序进行。

1 李爱民.铁氧体材料成形时易出现的问题及解决方法.电子元件与材料，2007，26（4）：68～69

Research on Molding Cracks of MnZn Ferrite Cores

Wei Xiaodong，Li Shuanqiang，Tian Tian（Shaanxi Jinshan Electric Appliances Co.，Ltd.，Shaanxi，Xianyang，712021）

The producing process of MnZn ferrite cores is more complex，the crack is an important factor lead to quality problems.The reasons of molding cracks were analyzed，and according to my experience，some solutions proposed.

MnZn ferrite；Molding；Cracks

TM277

B

1002－2872（2011）09－0035－02

尉晓东（1985－），本科，工程师；主要从事MnZn铁氧体的烧结工艺研究。E－mail：Weixd02@126.com