锰锌铁氧体用氧化铁的性能要求

1 引言 众所周知，自上世纪90年代开始，世界软磁铁氧体生产中心逐渐转移到中国。据统计，2000年全国软磁铁氧体产量约6万吨[1]。国产软磁铁氧体在全球中低档产品中占有很大比例，但在高档产品中的市场分额远低于日、欧等发达国家。其中，原材料对中国软磁铁氧体质量的制约是显而易见的。锰锌铁氧体原料中氧化铁的重量百分比约为70%，所以要制造高档锰锌铁氧体，氧化铁原料必须满足相应的性能要求。我们结合生产实践研究了氧化铁理化性能对铁氧体制造工艺和产品性能的影响，并总结出了氧化铁应满足的性能指标要求。2 氧化铁的生产工艺 在现代轧钢生产中，普遍使用盐酸对热轧钢板进行酸洗，去除氧化层后再进行冷却，酸洗废液主要成分为FeCl2，通过加热分解生成HCl气体，溶于水再生成盐酸回收使用，同时获得副产品氧化铁。Ruthner法是现代轧钢生产首选的酸回收工艺，其主要流程如下：酸液溶解废钢板，加氨水提高酸液pH值，通气氧化产生Fe(OH)3沉淀，将沉 淀凝聚物滤除，所得的高纯度酸液再经喷雾焙烧生成氧化铁[2]。在氧化铁的生产过程中引入的杂质主要有Al、Cr、Na、P、Si、S、Cl等。某些特殊材料如汽车钢板的酸洗还会引入B。为了获得优质高纯氧化铁，在焙烧前后必须分别对酸洗废液和氧化铁进行提纯精制处理。

3 氧化铁的性能对锰锌铁氧体粉料工艺及性能的影响3.1 氧化铁的化学性能氧化铁的纯度是影响锰锌铁氧体性能的首要因素，氧化铁中的杂质对铁氧体的影响主要表现为影响晶粒的非正常生长，造成晶格缺陷，从而影响铁氧体的微观结构和内禀特性。其中，Si和Cl、S含量相当关键。粉碎时添加少量Si对提高锰锌铁氧体性能大有好处，然而氧化铁中固有的Si却严重影响铁氧体性能[3]。 Cl、S等酸根元素在高温下会挥发，且容易腐蚀设备及污染环境，严重制约锰锌铁氧体生产工艺，并对性能产生不利影响。表1列举了国内外部分优质氧化铁的理化性能指标。

3.2 氧化铁的物理性能在实际铁氧体生产中，化学成分良好的原材料，有时未必能获得性能及微观结构良好的铁氧体，其原因就是物理性能的影响。表1所列的氧化铁的物理性能包括平均粒径APS，比表面积SSA和松装密度BD。由于锰锌铁氧体配方中氧化铁占70%左右，故它的APS值对铁氧体粉料的APS值有极大的影响。一般来说，氧化铁APS值小，铁氧体粉料的APS值也小，有利于加快化学反应的速度。然而考虑到粉料颗粒过细不利于后道压制及烧结易结晶的情况，APS值不宜过小。显然，当氧化铁APS值过大时，在预烧时，由于粒径较大，仅能进行尖晶石相的扩散反应，还不能进一步进行晶粒长大过程。这必然导致烧结时所需的激活能提高，不利于固相反应。其次，一般来说，氧化铁粉末细，即比表面积SSA值大，反应活性好，在一定工艺条件下，容易获得优良铁氧体。但是，过细的粉末容易团聚，给混料均匀性带来困难。而且细粉在烧结过程中极易引起自烧结，形成大的单一成分团粒，导致铁氧体性能恶化。纳米原料的自烧结就严重影响了其在锰锌软磁铁氧体行业中的应用。对球形颗粒而言，SSA值大，则APS值小。但对不规则形状颗粒而言，不一定如此。松装密度BD是一个综合参数。一般，APS值小，SSA值大，则BD小。因为颗粒间的摩擦增加了。同时，BD也反映了颗粒的形状，颗粒形状越不规则，球形度越低，则BD就越小。研究表明，球形颗粒比杆形颗粒有更好的活性。

4 锰锌铁氧体用氧化铁的理化性能指标 根据我公司的长期研究及生产实践，我们认为锰锌铁氧体用氧化铁应具备表2中所列的理化特性。

5 结束语 在铁氧体制造过程中，各物料间要发生许多物理、化学变化，因此，不能片面强调氧化铁的物化性能，还应注意氧化铁与其它原料的匹配问题。

参考文献[1] 翁兴园. 前景广阔的中国软磁铁氧体产业[J]. 国际电子变压器，2003，10：87.[2] 余承圣. 中钢氧化铁特性及软磁应用[J]. 粉末冶金工业，1999，9（2）：75.[3] 赵光. 中国软磁铁氧体用氧化铁[A]. 全国磁性元件与铁氧体材料标准化技术委员会第三届三次年会文集[C]. 杭州，2001.19.

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