[實(shí)用新型]用于軟磁鐵氧體燒結(jié)的人工智能可控氣氛鐘罩式電阻爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920304585.0
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN201476537U
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯擁和;侯季淹;楊克輝;歐陽建;王朋生;張勛郎;宇文靜;彭偉;高平立;易煥能;莊永濱;楚淇
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙礦冶研究院
• 主分類號: F27B5/04
• 分類號: F27B5/04;F27B5/06;F27B5/08;F27B5/14;F27B5/16;F27B5/18;F27D9/00;C04B35/26;C04B35/64
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型主要涉及到軟磁鐵氧體燒結(jié)設(shè)備領(lǐng)域，特指一種用于軟磁鐵氧體燒結(jié)的人工智能可控氣氛鐘罩式電阻爐，可適用于二垛～十六垛(二垛、四垛、八垛、十六垛)的鐘罩式電阻爐。

背景技術(shù)

鐵氧體可以看作是一種以鐵為主要成分的材料，它是由磁鐵礦(Fe²⁺O·Fe₂³⁺O₃)用二價金屬離子取代其中的Fe²⁺之后形成的。在晶格中還可以加入三價金屬離子代換Fe³⁺，或者加入其它價離子(+1、+4、+5、+6)同時改變Fe²⁺/Fe³⁺比例進(jìn)行電荷補(bǔ)償。在所有情況下，代換離子的半徑應(yīng)在0.5～1A之間(Gorter1954)。比較常用的二價金屬是來自第一組過渡金屬(Mn、Fe、Co、Ni)和Cu、Zn、Mg、Cd和Ge等金屬。三價的Al、Cr、Ga、和Mn可以代換Fe³⁺，一價的Li和四價的Ti、Sn可以分別通過降低和升高Fe²⁺/Fe³⁺比例而加入鐵氧體晶格之中。化學(xué)成分不是決定鐵氧體性質(zhì)的唯一因素，陽離子和點(diǎn)缺陷在晶位中的分布起著頭等重要的作用。

制備高性能多晶鐵氧體是困難而復(fù)雜的，主要原因是鐵氧體在應(yīng)用時所要求的性能多數(shù)不是本征性的而是非本征性的，也就是說，鐵氧體性能并不是完全由其化學(xué)成份及晶體結(jié)構(gòu)決定的，還需要研究和控制它的密度、晶粒尺寸、氣孔率以及它們在晶粒內(nèi)部之間的分布等。

制備鐵氧體工藝大致可分為四步：①粉末制作；②成型；③燒結(jié)；④磨加工，做成最終形態(tài)。這些步驟是相互有關(guān)的，要想成功地做出產(chǎn)品，每一步都是必要條件但不是充分條件。對微觀結(jié)構(gòu)而言，燒結(jié)過程是不可逆的，因此必須隨時小心燒結(jié)過程中的各種條件。

燒結(jié)就是在一定的溫度場和氣氛場下，使坯件內(nèi)的原子遷移率升高到足以降低由晶粒邊界引起的自由能。Coble和Burke(1964)詳細(xì)研究過結(jié)晶固體的燒結(jié)問題。Zener(1948)曾給出過晶體生長率經(jīng)驗公式，即：

d＝K^tn

式中，d為平均晶粒直徑，t為溫度，n大約等于1/3，K與溫度有關(guān)。對錳鋅鐵氧體而言，K還與氣氛有關(guān)，氣氛為氮?dú)鈺r，(Roess?1971)，在真空下(Schichijo等1964)。Zener認(rèn)為，晶粒的生長要受到在晶粒邊界上的氣孔和包雜的阻礙，到直徑dc≤4D/3f時，將停止生長。其中，dc是晶粒直徑，D是氣孔直徑，f是氣孔占的體積分?jǐn)?shù)。

在燒結(jié)過程，特別是在冷卻過程中，控制氣氛對控制坯料的氧化枛還原反應(yīng)有很重要的作用。根據(jù)MnZnFe鐵氧體的平衡相圖，它表示出了氣氛對尖晶石相和三氧化二鐵相界內(nèi)氧化狀態(tài)的重要性。這個相圖是Blank(1961)最先畫出的，與Morineau和Paulus(1975)詳細(xì)研究過的普通適用氣氛相圖是很一致的。要特別注意，先沿等成份線冷卻，接著在最低的溫度下通過相界迅速冷卻，這時生長動力學(xué)不敏感，使α-Fe₂O₃的脫溶量最少，從而氧化發(fā)生的程度最輕。

燒結(jié)一般是指坯件在高溫窯爐中，加熱至一定溫度并保溫一定時間而后冷卻的全過程。其三大相關(guān)理論基礎(chǔ)是固相反應(yīng)速度理論、氣氛平衡理論和物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論。鐵氧體燒結(jié)的目的是形成有一定強(qiáng)度及符合規(guī)定性能、形狀、尺寸、外觀的磁芯，燒結(jié)的任務(wù)則是在一定的設(shè)備條件下，控制好燒結(jié)的溫度條件和氣氛條件，來實(shí)現(xiàn)鐵氧體的燒結(jié)目的。鐵氧體的燒結(jié)過程大致可分為三個階段：即升溫階段、保溫階段、降溫階段。

其中主要產(chǎn)品——尖晶石型Mn-Zn軟磁鐵氧體磁性材料的工藝條件如下。溫度要求為：

·室溫-500℃：升溫速度≤4℃/min，便于水分和有機(jī)物的揮發(fā)和燃燒，在2-4小時左右完成該段升溫，同時在此階段通入一定流速的熱風(fēng)，使磁芯中的膠能安全脫除。

·500℃-900℃：用1.5小時左右完成，升溫速度約4.5℃/min，殘余的有機(jī)物在此階段揮發(fā)完畢。

·900℃-1250℃：升溫速度一般在1℃/min～2℃/min。

·1250℃-1420℃：約在0.8小時內(nèi)完成該階段的升溫，升溫速度約3.5℃/min.

·1420℃恒溫：爐溫升到預(yù)定的溫度后，約保溫4小時左右。

·1420℃-室溫：降溫時間控制在9小時內(nèi)，盡可能快一些。

以上溫度條件并不是一成不變的，隨著產(chǎn)品的不同，各段溫度制度和范圍也要進(jìn)行相應(yīng)的改變。

對溫度精度的要求為：