CN104392837B - 锰锌铁氧体磁芯的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锰锌铁氧体磁芯的生产方法，包括以下步骤：压坯、摆坯，烧结升温、烧结保温和烧结降温，其中：所述摆坯是通过自动化摆坯机将压制好的生坯自动叠层摆放于承烧板内；所述烧结升温为分段升温，分别为：室温‑700℃、700‑1100℃、1100‑1350℃；所述烧结保温为：将生坯在1350℃下保温2‑6h；所述烧结降温为分段降温，分别为：1350‑900℃、900‑200℃、200‑室温。本发明还公开了一种能实现自动摆坯的自动化摆坯机。本发明锰锌铁氧体磁芯的生产方法步骤科学、合理，在提高生产效率的同时，还降低了生产成本，采用该方法制备得到的锰锌铁氧体磁芯性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及磁性材料技术，尤其涉及一种锰锌铁氧体磁芯的生产方法。
背景技术
高磁导率铁氧体磁粉、磁芯是实现程控通讯、数字技术、网络通讯彩电等电子设备中用作电感器、滤波器、脉冲变压器等产品使其小型化、轻量化必不可少的电子材料，不断提高磁性材料中的初始磁导率，一直是本领域的研究热点。
传统锰锌铁氧体磁芯的生产不同程度的存在以下缺陷：压制好的生坯采用人工操作摆放在承烧板内，生产效率极低；且因人工操作摆放不整齐，降低了产品烧结的合格率，导致单位磁芯的生产成本较高；此外现有锰锌铁氧体磁芯的烧结条件不合理，导致产品性能、一致性和合格率均不理想。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述传统锰锌铁氧体磁芯的生产方法不合理，导致生产效率低、生产成本高，生产得到的锰锌铁氧体磁芯质量不佳的问题，提出一种锰锌铁氧体磁芯的生产方法，该方法步骤科学、合理，在提高生产效率的同时还降低了生产成本，采用该方法制备得到的锰锌铁氧体磁芯性能稳定。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种锰锌铁氧体磁芯的生产方法，包括以下步骤：压坯、摆坯，烧结升温、烧结保温和烧结降温，其中：
所述压坯可采用常规技术手段或设备完成；
所述摆坯是通过自动化摆坯机将压制好的生坯自动叠层摆放于承烧板内；该摆坯摆放效率高，摆放整齐；
所述烧结升温为分段升温：
(1.1)将生坯从室温升至700℃，以排除生坯内的粘结剂和水分，所述升温速率为1-2℃/min，并在350-450℃时保温1-2h，保持通风；
(1.2)继续将生坯从700℃升温至1100℃，所述升温速率为2-3℃/min，并在1100℃下保温1-2h，保持通风；
(1.3)继续将生坯从1100℃升温至1350℃，升温速率为3-5℃/min；升温至1200-1300℃时停止通风，开启循环风机，向烧结体系充氮气，所述氮气流量控制在1.0-3.0L/min；
所述烧结保温为：将生坯在1350℃下保温2-6h，保持循环风机开启，持续向烧结体系充氮气，所述烧结体系内气压为2KPa～4KPa，氧含量控制在5～6％；
所述烧结降温为分段降温，分别为：
(2.1)以2.5℃/min的降温速度自1350℃降至900℃，烧结体系内气压为2KPa～4KPa，氧含量持续降低至0.01％；
(2.2)以1.5℃/min的降温速度自900℃降温至200℃，烧结体系内气压为2KPa～4KPa，氧含量持续保持在0.01％；
(2.3)自200℃降温至室温，获得锰锌铁氧体磁芯，该过程为自然降温。
进一步地，所述烧结升温为分段升温，分别为：
(1.1)将生坯从室温升至700℃，所述升温速率为1℃/min，并在400℃时保温1h，逐步加强通风，强制抽气空气流量从5.0-10.0L/min加至40.0-50.0L/min，保持通风；
(1.2)继续将生坯从700℃升温至1100℃，所述升温速率保持在2℃/min，逐步减小强制抽气流量，保持通风，从40.0-50.0L/min减至5.0-10.0L/min；并在1100℃下保温1-2h，以促进晶体化；
(1.3)继续将生坯从1100℃升温至1350℃，所述升温速率为3.5℃/min；升温至1200℃时停止通风，关闭强制抽气，开启循环风机，循环气体流量调至6.0L/min，向烧结体系充氮气，所述氮气流量控制在2.0L/min；
进一步地，所述烧结保温为：将生坯在1350℃下保温3-5h，循环气体流量保持在8.0L/min，持续向烧结体系充氮气，所述烧结体系内气压为2KPa～4KPa，氧含量维持在5～6％。
进一步地，所述烧结降温工艺时间生坯分段降温，分别为：
(2.1)将生坯自1350℃降至900℃，烧结体系内气压为3KPa，氧分压持续降低至0.01；
(2.2)将生坯继续自900℃降温至200℃，烧结体系内气压为3KPa，氧分压持续保持在0.01；
(2.3)将生坯继续自200℃降温至室温，获得锰锌铁氧体磁芯，该过程为自然降温。
进一步地，所述自动化摆坯机包括：传输单元，气动推坯单元，工作台和生坯吸附摆放单元，所述传输单元上料端与压坯设备的出料端连接，所述传输单元的下料端处设置有能将生坯推至工作台的气动推坯单元；所述工作台面上方设置有生坯吸附摆放单元，所述生坯吸附摆放单元能将放置于工作台上的生坯吸附并摆放在承烧板内。
进一步地，所述传输单元为传送带，优选的所述传送带为两条，分别为第一传送带和第二传送带。第一条传送带负责接料，为连续转动，第二条传送带负责排整推送，有自动暂停功能。
进一步地，所述传送带的传输速率为0.1-0.2m/s。
进一步地，所述气动推坯单元包括电联的光电传感器及气动机械推手，所述光电传感器用于识别生坯是否达到单次推坯数量要求(该数量根据生产线处理量预先设置)；当所述生坯数量达到单次推坯数量要求时，所述气动机械推手推动生坯至工作台。
即，所述传送单元和气动推坯单元能将生坯自压坯设备的出料端移动到工作台面上。
进一步地，所述气动机械推手单次推坯数量为25-30个，可以理解根据生产线处理量的需要，所述气动机械推手单次推坯数量还可以发生变化。
进一步地，所述生坯吸附摆放单元单次摆放生坯数量为250-300个，可以理解根据生产线处理量的需要，所述生坯吸附摆放单元单次摆放生坯数量还可以发生变化。
进一步地，所述承烧板内生坯的摆放层数为3-5层。摆放层数多可提高烧结量，但单个承烧板有最大承重量。所述生坯水平摆放在承烧板内。
本发明提供了一种锰锌铁氧体磁芯的生产方法，该方法步骤科学、合理，与现有技术相比较具有以下优点：
(1)本发明公开了一种自动化摆坯机，该机器结构简单、紧凑，能快速实现生坯的转移和在承烧板内的摆放；
(2)本发明所述摆坯采用自动化摆坯机摆放，在提高生坯摆放效率的同时，还提高了承烧板的装载量，从而降低了单位锰锌铁氧体磁芯的烧结生产成本；
(3)本发明优化了烧结升温、保温和降温过程，根据各温度段不同的物理化学反应，其中升温和降温分别采用了分段升温和分段降温工艺，该过程简单易行，生产得到的锰锌铁氧体磁芯产品性能稳定。
附图说明
图1为本发明锰锌铁氧体磁芯的生产方法的流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种锰锌铁氧体磁芯的生产方法，如图1所示，包括以下步骤：压坯、摆坯，烧结升温、烧结保温和烧结降温，其中：
压坯采用常规压制设备压制完成，所述生坯的成分和质量占比分别为三氧化二铁70％，氧化锰22.4％，氧化锌7.6％。
本实施例摆坯通过自动化摆坯机将压制好的生坯自动叠层摆放于承烧板内；自动化摆坯机包括：传输单元，气动推坯单元，工作台和生坯吸附摆放单元，所述传输单元上料端与压坯设备的出料端连接，所述传输单元的下料端处设置有能将生坯推至工作台的气动推坯单元；所述工作台面上方设置有生坯吸附摆放单元，所述生坯吸附摆放单元能按照承烧板摆放要求定量的将放置于工作台上的生坯吸附并摆放在承烧板内。
所述传输单元为两条传送带：第一传送带和第二传送带，所述第一传送带与压坯设备连接，第二传送带用于气动推坯。所述第一传送带和第二传送带的传输速率为0.1-0.2m/s。所述气动推坯单元包括电联的光电传感器及气动机械推手，所述光电传感器用于识别生坯是否达到单次推坯数量要求(该数量根据生产线处理量预先设置)；当所述生坯数量达到单次推坯数量要求，所述气动机械推手推动生坯至工作台。即，所述传送单元和气动推坯单元能将生坯自压坯设备的出料端移动到工作台面上。
所述气动机械推手单次推坯数量为25-30个，可以理解根据生产线处理量的需要，所述气动机械推手单次推坯数量还可以发生变化。所述生坯吸附摆放单元单次摆放生坯数量为250-300个，可以理解根据生产线处理量的需要，所述生坯吸附摆放单元单次摆放生坯数量还可以发生变化。
所述承烧板内生坯的摆放层数为3-5层。
所述烧结升温为分段升温，分别为：
(1.1)将生坯从室温升至700℃，升温速率为1℃/min，并在400℃时保温1h，逐步加强通风，强制抽气空气流量从5.0L/min加至40.0L/min；
(1.2)继续将生坯从700℃升温至1100℃，升温速率保持在2℃/min，逐步减小通风强制抽气空气流量，从40.0L/min减至5.0L/min；并在1100℃下保温1h，以促进晶体化；
(1.3)继续将生坯从1100℃升温至1350℃，升温速率为3.5℃/min；升温至1200℃时关闭强制抽气(停止通风)，开启循环风机，循环气体流量调至6.0L/min，向烧结体系充氮气，氮气流量控制在2.0L/min；
所述烧结保温为：将生坯在1350℃下保温3-5h，循环风机频率保持在8.0，持续向烧结体系充氮气，烧结体系内气压为2KPa，氧含量控制在5％。
所述烧结降温为分段降温，分别为：
(2.1)将生坯自1350℃降至900℃，烧结体系内气压为3KPa，氧含量控制在0.01％；
(2.2)将生坯继续自900℃降温至200℃，烧结体系内气压为3KPa，氧含量控制在0.01％；
(2.3)将生坯继续自200℃降温至室温，获得锰锌铁氧体磁芯，该过程为自然降温。
本实施例制备得到的锰锌铁氧体磁芯具有优良的稳定性。
实施例2
本实施例公开了一种锰锌铁氧体磁芯的生产方法，包括以下步骤：压坯、摆坯，烧结升温、烧结保温和烧结降温，其中：
压坯采用常规压制设备压制完成，所述生坯的成分和质量占比分别为三氧化二铁70％，氧化锰22.4％，氧化锌7.6％。所述摆坯通过自动化摆坯机将压制好的生坯自动叠层摆放于承烧板内，本实施例采用的自动化摆坯机与实施例1相同；
所述烧结升温为分段升温，分别为：
(1.1)将生坯从室温升至700℃，以排除生坯内粘结剂和水分，升温速率为2℃/min，并在450℃时保温2h，逐步加强通风，强制抽气空气流量从10.0L/min加至50.0L/min；
(1.2)继续将生坯从700℃升温至1100℃，升温速率为3℃/min，并在1100℃下保温2h，以促进晶体，化逐步减小通风强制抽气空气流量，从50.0L/min减至10.0L/min；
(1.3)继续将生坯从1100℃升温至1350℃，升温速率为4℃/min；升温至1300℃时关闭强制抽气(停止通风)，开启循环风机，循环气体流量调至6.0，向烧结体系充氮气，氮气流量控制在1.0L/min；
所述烧结保温为：将生坯在1350℃下保温4h，保持循环风机开启，频率保持在8.0，持续向烧结体系充氮气，烧结体系内气压为3KPa，氧含量控制在5；
所述烧结降温为分段降温，分别为：
(2.1)将生坯自1350℃降至900℃，烧结体系内气压为2KPa，氧含量控制在0.01；
(2.2)将生坯继续自900℃降温至200℃，烧结体系内气压为2KPa，氧含量控制在0.01；
(2.3)将生坯继续自200℃降温至室温，获得锰锌铁氧体磁芯，该过程为自然降温。
本实施例制备得到的锰锌铁氧体磁芯具有优良的稳定性。
实施例3
本实施例公开一种锰锌铁氧体磁芯的生产方法，包括以下步骤：压坯、摆坯，烧结升温、烧结保温和烧结降温，其中：
压坯采用常规压制设备压制完成，所述生坯的成分和质量占比分别为三氧化二铁70％，氧化锰22.4％，氧化锌7.6％。
所述摆坯通过自动化摆坯机将压制好的生坯自动叠层摆放于承烧板内，本实施例采用的自动化摆坯机与实施例1相同；
所述烧结升温为分段升温，分别为：
(1.1)将生坯从室温升至700℃，以排除生坯内粘结剂和水分，升温速率为1.5℃/min，并在400℃时保温1.5h，保持通风，逐步加强通风，强制抽气空气流量从10.0L/min加至50.0L/min；
(1.2)继续将生坯从700℃升温至1100℃，升温速率为2.5℃/min，并在1100℃下保温1.5h，保持通风；逐步减小通风强制抽气空气流量，从50.0L/min减至10.0L/min；
(1.3)继续将生坯从1100℃升温至1350℃，升温速率为3℃/min；升温至1250℃时关闭强制抽气，关闭通风，开启循环风机，循环气体流量调至6.0L/min，向烧结体系充氮气，氮气流量控制在1.0L/min；
所述烧结保温为：将生坯在1350℃下保温6h，保持循环风机开启，持续向烧结体系充氮气，烧结体系内气压为4KPa，氧含量控制在6％；
所述烧结降温为分段降温，分别为：
(2.1)将生坯自1350℃降至900℃，烧结体系内气压为4KPa，氧含量控制在0.01；
(2.2)将生坯继续自900℃降温至200℃，烧结体系内气压为4KPa，氧含量控制在0.01；
(2.3)将生坯继续自200℃降温至室温，获得锰锌铁氧体磁芯，该过程为自然降温。
本实施例制备得到的锰锌铁氧体磁芯具有优良的稳定性。
本发明不局限于上述实施例所记载的锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其中烧结温度的改变、升温速率的改变、烧结体系内压力的改变和自动化摆坯机结构的改变均在本发明的保护范围之内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：压坯、摆坯，烧结升温、烧结保温和烧结降温，其中：
所述摆坯是通过自动化摆坯机将压制好的生坯自动叠层摆放于承烧板内；
所述烧结升温为分段升温，分别为：
（1.1）将生坯从室温升至700℃，所述升温速率为1-2℃/min，并在350-450℃时保温1-2h，保持通风；
（1.2）继续将生坯从700℃升温至1100℃，所述升温速率为2-3℃/min， 并在1100℃下保温1-2h，保持通风；
（1.3）继续将生坯从1100℃升温至1350℃，所述升温速率为3-5℃/min；升温至1200-1300℃时停止通风，开启循环风机，向烧结体系充氮气，所述氮气流量控制在1.0-3.0 L/min；
所述烧结保温为：将生坯在1350℃下保温2-6h，保持循环风机开启，持续向烧结体系充氮气，所述烧结体系内气压为2KPa～4KPa，氧含量控制在5～6%；
所述烧结降温为分段降温，分别为：
（2.1）以2.5℃/min的降温速度自1350℃降至900℃，烧结体系内气压为2KPa～4KPa，氧含量持续降低至0.01%；
（2.2）以1.5℃/min的降温速度自900℃降温至200℃，烧结体系内气压为2KPa～4KPa，氧含量持续保持在0.01%；
（2. 3）自200℃降温至室温，获得锰锌铁氧体磁芯，该过程为自然降温。
2.根据权利要求1所述锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其特征在于，所述烧结升温为分段升温，分别为：
（1.1）将生坯从室温升至700℃，所述升温速率为1℃/min，并在400℃时保温1h，逐步加强通风，强制抽气空气流量从5.0-10.0 L/min加至40.0-50.0 L/min，保持通风；
（1.2）继续将生坯从700℃升温至1100℃，所述升温速率保持在2℃/min，逐步减小强制抽气流量，保持通风，从40.0-50.0 L/min减至5.0-10.0 L/min；并在1100℃下保温1-2h，逐步减小通风强制抽气空气流量，保持通风；
（1.3）继续将生坯从1100℃升温至1350℃，所述升温速率为3.5℃/min；升温至1200℃时停止通风，关闭强制抽气，开启循环风机，循环气体流量调至6.0L/min，向烧结体系充氮气，所述氮气流量控制在2.0 L/min。
3.根据权利要求1所述锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其特征在于，所述烧结保温为：将生坯在1350℃下保温3-5h，循环气体流量保持在8.0 L/min，持续向烧结体系充氮气，所述烧结体系内气压为2KPa～4KPa，氧含量维持在5～6%。
4.根据权利要求1所述锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其特征在于，所述烧结降温工艺时间生坯分段降温，分别为：
（2.1）将生坯自1350℃降至900℃，烧结体系内气压为3KPa，氧含量持续保持在0.01%；
（2.2）将生坯继续自900℃降温至200℃，烧结体系内气压为3KPa，氧含量持续保持在0.01%；
（2.3）将生坯继续自200℃降温至室温，获得锰锌铁氧体磁芯，该过程为自然降温。
5.根据权利要求1所述锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其特征在于，所述自动化摆坯机包括：传输单元，气动推坯单元，工作台和生坯吸附摆放单元，所述传输单元上料端与压坯设备的出料端连接，所述传输单元的下料端处设置有能将生坯推至工作台的气动推坯单元；所述工作台面上方设置有生坯吸附摆放单元，所述生坯吸附摆放单元能将放置于工作台上的生坯吸附并摆放在承烧板内。
6.根据权利要求5所述锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其特征在于，所述传输单元为传送带。
7.根据权利要求6所述锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其特征在于，所述传送带的传输速率为0.1-0.2m/s。
8.根据权利要求5所述锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其特征在于，所述气动推坯单元包括电联的光电传感器及气动机械推手，所述光电传感器用于识别生坯是否达到单次推坯数量要求；当所述生坯数量达到单次推坯数量要求时，所述气动机械推手推动生坯至工作台。
9.根据权利要求5所述锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其特征在于，所述气动机械推手单次推坯数量为25-30个；所述生坯吸附摆放单元单次摆放生坯数量为250-300个。
10.根据权利要求5所述锰锌铁氧体磁芯的生产方法，其特征在于，所述承烧板内生坯的摆放层数为3-5层。
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