料浆含水率对永磁铁氧体性能的影响研究

舒云峰 张 伟

(中钢集团安徽天源科技股份有限公司)

料浆含水率对永磁铁氧体性能的影响研究

舒云峰 张 伟

(中钢集团安徽天源科技股份有限公司)

为探讨料浆含水率对永磁铁氧体性能的影响，详细分析了料浆含水率对永磁铁氧体生坯密度、产品抗压强度和成品合格率的影响。结果表明，料浆含水率为36%时，其所生产铁氧体的生坯密度、成品合格率和抗压强度均最佳。

永磁铁氧体 料浆含水率 抗压强度 合格率

永磁铁氧体广泛应用于汽车行业、家电行业、计算机行业、电动工具、玩具行业和电声产品领域。近年来，随着这些领域的不断发展，我国永磁铁氧体产量与产值逐年增加，年增长率保守估计为10%左右，永磁铁氧体产业迎来了更加广阔的发展前景[1-2]。而目前，仅有横店集团东磁股份有限公司、广东江粉磁材股份有限公司、中钢集团安徽天源马鞍山通力磁材有限公司、上海龙磁电子科技有限公司和湖南航天磁电有限责任公司等几家企业具有较高生产能力，但其总的产品合格率都不是很高。许多学者报道了球磨、压型、烧结和瓦磨等工艺过程对永磁铁氧体产品质量的影响，例如谢瑞兵等[3]报道了湿压永磁铁氧体成型工艺对生产效率和合格率的影响；丁文澜等[4]报道了环境温度对永磁铁氧体球磨效率的影响。但料浆含水率对铁氧体生坯质量、密度和产品合格率的影响还没见报道，本文就料浆含水率对铁氧体性能的影响进行了探讨，合适的料浆含水率可以提高生坯密度、产品抗压强度、质量和产品的生产效率和合格率。

1 试验方法

1.1 永磁铁氧体的制备

采用通力公司发明的快速测量料浆含水量的称量法测量料浆含水率，该方法操作简单、控制方便。若容器质量为m、容器体积为V、装满料浆后容器质量为M、料浆含水率为P、无水的铁氧体粉末真密度为4.1 g/cm3，则料浆含水率为：

(1)

由式(1)，如果知道容器的体积V和质量m，那么直接称量料浆的质量就能算出料浆的含水率。

以通力公司TY42B料浆为原料，对测得含水率分别为30%、32%、34%、36%、38%、40%、42%、44%、46%的料浆进行取样，用100 t磁性材料湿式成型液压机压制磁瓦TW152(通力公司编号)，各压制2 000片。采用不同含水率的料浆进行压制磁瓦时，其压机参数(如成型压力、成型磁场强度、磁场方向和位置、保压时间、注料时间和压制时间等)都相同。在36 m双推板电窑中一起烧结，再经过打磨、清洗、烘干，并检验产品的外观结构，计算出各自的产品合格率。

1.2 测试方法

采用日本Mac Science公司MXP18AHF型转靶X射线衍射仪(XRD)分析产品的物相结构，X射线源采用Cu-Ka靶，波长0.154 18 nm，管压40 kV，扫描步长0.02°，扫描速度8°/min；采用济南中路昌试验机制造有限公司制造的WDW-10M型微机控制电子式万能试验机来测量产品的强度；采用深圳市群隆仪器设备有限公司制造的固体密度测试仪来测量生坯的密度。

2 试验结果与讨论

2.1 对结晶度程度的影响

图1是料浆含水率分别为34%、40%和46%时所生产产品的XRD图谱。

图1 不同含水率料浆所生产产品的XRD图

由图1可知，所有的样品为单一的M型六角铁氧体相，并无其他杂峰，从3种产品的XRD图的峰值强度看，3种料浆含水率所生产产品的结晶度都比较好。

2.2 对生坯密度的影响

图2是料浆含水率不同时所压制铁氧体生坯的密度。从图2可知，料浆含水率小于36%时，生坯密度保持在3.3 g/cm3左右，而当含水率大于36%时，生坯密度急剧下降。因此，要想提高生坯密度，必须保证料浆含水率小于或等于36%。为了便于成型时各晶粒在磁场下能自由转动，则颗粒的易磁化轴必然要转向，以与外磁场方向一致，这样所生产的产品才具有各向异性，如果料浆含水率过小的话，则料浆取向度降低；而且又要考虑压型效率和成型难度，因此36%的料浆含水率较合适。

图2 料浆含水率对生坯密度的影响

2.3 对成品合格率的影响

图3为料浆含水率不同时所生产铁氧体的成品合格率。从图3可知，随着料浆含水率的增加，成品的合格率先逐渐增大，当料浆含水率为36%时，成品合格率达到最高值(98%)，料浆含水率大于36%时，成品合格率急剧下降，含水率为46%时，产品合格率只为76%，而且含水过高时，在压型阶段，易于出现跑料现象，毛坯不易成型，因此，36%的料浆含水率较合适。

图3 料浆含水率对成品合格率的影响

2.4 对产品抗压强度的影响

图4为不同含水率的料浆所生产铁氧体产品的抗压强度。从图4可知，当含水率为36%时，对应产品的强度最高，当料浆含水率高于42%时，其所生产产品的强度急剧下降，这是因为在压制磁瓦生坯之前，料浆的流动性对最终磁瓦强度有很大的影响，为使单畴颗粒易于转动，需将成型用料浆做成软泥状，水分在其中起润滑作用，有利于颗粒在磁场作用下的转动和更好地填充模具空间[5]。含水量太小，则颗粒取向度、填充性较差，进而所得的磁瓦密度分布不均匀，降低其机械强度，若含水量太大，则水分不容易排出，容易出现层裂，降低磁瓦强度。因此，从产品抗压强度角度考虑，宜选取36%的料浆含水率。

图4 料浆含水率对产品抗压强度的影响

3 结 论

从料浆含水率对铁氧体生坯密度、产品抗压强度、成品合格率方面的影响进行了探讨，结果表明，料浆的含水率对磁性铁氧体性能有很大影响，在实际生产中，料浆含水率太大或太小，都不适合铁氧体的生产，而当料浆含水率为36%时，其所生产的永磁铁氧体强度、成品合格率和生坯密度最佳。

[1] 刘先松，都有为.M型永磁铁氧体的现状与进展[J].磁性材料及器件，2001，32(1)：27-33.

[2] 翁兴园.我国永磁铁氧体产业发展现状与前景[J].透视，2013(4)：31-33.

[3] 谢瑞兵，张云程，扬 宇.湿压永磁铁氧体成型工艺探讨[J].J Magn Mater Devices，2012，43(5):64-66.

[4] 丁文澜.环境温度对永磁铁氧体球磨的影响[J].中国粉体技术，2014，20(1)：43-46.

[5] 吴新元.铁氧体磁瓦机械强度影响因素分析[J].材料科学及器件，2007(6)：61-62.

2015-01-16)

舒云峰(1984—)，男，工程师，243000 安徽省马鞍山市红旗南路51号。