MnZn鐵氧體磁心成形裂紋成因淺探＊

尉曉東 李栓強(qiáng) 田 甜

（陜西金山電器有限公司 陜西 咸陽 712021）

MnZn鐵氧體磁心成形裂紋成因淺探
＊

尉曉東 李栓強(qiáng) 田 甜

（陜西金山電器有限公司 陜西 咸陽 712021）

MnZn鐵氧體磁心的生產(chǎn)過程較復(fù)雜，裂紋是導(dǎo)致質(zhì)量問題的重要因素。筆者就導(dǎo)致成形裂紋的各種原因進(jìn)行了分析，并根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了一些解決辦法。

MnZn鐵氧體 成形 裂紋

目前生產(chǎn)鐵氧體磁心多采用干壓成形的方法。干壓成形生產(chǎn)效率高，自動化程度高，生坯燒成后收縮率小、不易變形，但是干壓成形過程復(fù)雜，易出現(xiàn)問題。成形工序出現(xiàn)異常（如粉料異常、工藝條件不當(dāng)、設(shè)備異常等），均有可能造成生坯開裂并最終體現(xiàn)在燒成品上。生坯出現(xiàn)裂紋主要有以下幾個(gè)原因。

1 粉料的工藝特性

顆粒料的物理特性如含水率、流動性、粒度及粒度分布等出現(xiàn)異常，使成形困難，可能會造成生坯裂紋。遇到這種問題，要及時(shí)對顆粒料進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，直到解決問題。

1.1 水分及粘合劑（PVA）

粉料含水率及粘合劑（PVA）添加量不當(dāng)是造成成形裂紋比較常見的一個(gè)原因。適當(dāng)?shù)暮屎蚉VA可以增加顆粒間的結(jié)合力，提高生坯的強(qiáng)度。粉料含水率含量過低、PVA含量過少會造成粉料顆粒間結(jié)合力不足，生坯強(qiáng)度較差，甚至導(dǎo)致生坯開裂無法成形。含水率過大容易造成脫模困難、粘模，并由此引發(fā)坯體裂紋，尤其是潛在裂紋。另外根據(jù)不同的材料特性，選擇合適的PVA牌號也能減少出現(xiàn)裂紋的幾率。PVA添加量過高也會造成燒結(jié)時(shí)PVA排出的困難，增加了升溫時(shí)間和裂紋產(chǎn)生的幾率。通常生坯需二次加工，粉料含水率應(yīng)該控制在（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為2%～5%，而對無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（固體含量）為0.5%～1.0%。

1.2 潤滑劑

鐵氧體成形一般采用的潤滑劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣，其作用是為了減少壓制時(shí)模具與粉料及粉料與粉料之間的摩擦。其添加量過少會出現(xiàn)成形和脫模困難，在壓制和脫模過程中由于摩擦力過大，可能出現(xiàn)裂紋。然而添加量過多可能導(dǎo)致粘模，會使粉料之間的結(jié)合力和流動性變差，嚴(yán)重時(shí)可能會出現(xiàn)生坯分層或無法成形的情況。一般情況下潤滑劑（以硬脂酸鋅為例）添加量一般為0.1%～0.4%。另外，潤滑劑必須與粉料混合均勻后才能使用，并且粉料內(nèi)不能有成團(tuán)的潤滑劑，否則會使生坯密度不均勻，影響生坯的強(qiáng)度。

1.3 粒度及粒度分布

用于成形的粉料要有合適的粒度和粒度分布，以保證合適的流動性和松裝比重。好的流動性能保證粉料在填充模腔時(shí)的均勻性，適當(dāng)?shù)乃裳b比重可以保證生坯的強(qiáng)度。只有粉料的粒度和粒度分布適當(dāng)?shù)那闆r下，才能使粉料有較好的流動性和適當(dāng)?shù)乃裳b比重。粒度較大易導(dǎo)致松裝比重減小，進(jìn)而使生坯的強(qiáng)度變低，導(dǎo)致生坯燒結(jié)時(shí)易產(chǎn)生裂紋。較小的粒度導(dǎo)致粉料的流動性變差，成形裝料不均勻，從而使生坯密度不均勻。細(xì)粉料的吸附性強(qiáng)，壓制時(shí)與模腔的摩擦力大，因而過細(xì)的粉料易導(dǎo)致成形時(shí)生坯脫模困難、分層。另外，生產(chǎn)實(shí)踐證明，為保證合適的流動性和松裝比重，還必須使粉料有適當(dāng)?shù)念w粒分布而不是由單純某種粒徑組成。一般噴霧造粒生產(chǎn)的粉料，通常需要粒徑為100～400μm的顆粒達(dá)到80%以上，松裝比重在1.32～1.35g/cm3。

2 模具及壓機(jī)

2.1 模具

通常模具凹模內(nèi)表面在脫模的出口處有一定角度的脫模傾角，因?yàn)樯髟诔蜂N壓力時(shí)會發(fā)生膨脹，如果凹模內(nèi)壁完全垂直，則有可能導(dǎo)致脫模困難，使生坯在脫模時(shí)開裂。模具的粗糙度和垂直度都會影響到生坯的脫模。如凹模模腔粗糙度過大，則造成脫模時(shí)摩擦力增大，使生坯表面出現(xiàn)龜裂。上下模的垂直度和成形面的粗糙度出現(xiàn)問題同樣會導(dǎo)致生坯裂紋的出現(xiàn)。出現(xiàn)該類問題應(yīng)及時(shí)修復(fù)模具，以達(dá)到使用要求。模具在長期使用后，凹模模腔出現(xiàn)所謂的“鼓形”模腔，即模腔成形位置內(nèi)凹，造成脫模不暢，使生坯產(chǎn)生裂紋，此時(shí)應(yīng)及時(shí)處理更換模具。

2.2 壓制

對于上下加壓的產(chǎn)品，如果高徑比（即高度/直徑）較大，極易因上下兩端壓力不當(dāng)使生坯密度不均勻，或一端密度過大而產(chǎn)生裂紋。此時(shí)可通過對生坯兩端密度的測定，判定兩端的壓力差異，然后調(diào)整機(jī)床壓力消除裂紋。

如果機(jī)床壓制速度過快，也容易導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。生坯壓制時(shí)，壓力通過生坯成形面向內(nèi)部傳遞，伴隨著壓力的傳遞，生坯的各部分的密度不斷增加并趨向均勻，如果以較快的速度壓制，壓力沒有及時(shí)傳遞到生坯各部分，使生坯各部分的密度差異非常大，壓力撤銷時(shí)在回彈力的作用下，密度大的地方可能會出現(xiàn)裂紋，密度小的部位也可能因?yàn)槭杷桑诿撃ＤΣ亮Φ淖饔孟鲁霈F(xiàn)裂紋。因此，要根據(jù)不同的產(chǎn)品型號選擇不同的壓制速度以保證壓制的數(shù)量和質(zhì)量。

如果模具的收縮率設(shè)計(jì)過小，對于實(shí)際收縮較大的粉料，則需要采用較大的壓力壓制產(chǎn)品以保證適當(dāng)?shù)氖湛s，使燒結(jié)后的產(chǎn)品幾何參數(shù)符合要求。壓力過大可能導(dǎo)致壓力撤銷后的回彈力很大，尤其對于高度較低的產(chǎn)品，這種大的回彈力就會導(dǎo)致生坯出現(xiàn)層裂，無法成形。因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)要綜合考慮各方面因素，以保證壓制的效率。

3 其他原因

一般對于自動壓機(jī)，生坯脫模后由擋板推出，如果壓機(jī)調(diào)整的不適當(dāng)，脫模位置不當(dāng)，生坯很有可能受到凹模或者擋板的阻礙發(fā)生掉塊或者出現(xiàn)裂紋，這對于旋轉(zhuǎn)壓機(jī)尤為重要。如脫模位置不當(dāng)，對于生坯倒角較大或者兩端為弧形的情況時(shí)，生坯在碰到擋板被推出時(shí)，下模未露出凹模，導(dǎo)致生坯下端一部分位于凹模內(nèi)，在凹模和擋板的擠壓下，極易導(dǎo)致生坯出現(xiàn)裂紋。遇到這種情況，需要根據(jù)不同情況對脫模位置和擋板的位置及方向做相應(yīng)地調(diào)整，使生坯在合適的位置被擋出。在擺坯、裝燒、周轉(zhuǎn)過程中發(fā)生的碰撞、擠壓等情況可能使生坯出現(xiàn)開裂。主要解決方法是：建立合理的操作流程，配備合適的工裝，盡量減少生坯的周轉(zhuǎn)次數(shù)。另外，任何原因造成的生坯密度不均勻可能不會立即使生坯產(chǎn)生開裂或者暫時(shí)無法察覺，但這會給后續(xù)的燒結(jié)工序留下隱患，有可能在燒結(jié)后出現(xiàn)由此原因引起的裂紋，因此確保生坯密度的均勻性非常重要。對于成形工序出現(xiàn)的裂紋，較易發(fā)現(xiàn)的也較容易排除，難以發(fā)現(xiàn)的往往在燒結(jié)后才會出現(xiàn)。產(chǎn)品是否出現(xiàn)裂紋，要通過生坯浸白油漆、煤油等檢測生坯是否存在裂紋。

4 結(jié)論

生坯開裂與原材料的物理特性、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)管理等環(huán)節(jié)都有關(guān)系，出現(xiàn)裂紋時(shí)應(yīng)深入分析，準(zhǔn)確判斷，找到產(chǎn)生裂紋的原因，才能快速消除裂紋，保證生產(chǎn)的有序進(jìn)行。

1 李愛民.鐵氧體材料成形時(shí)易出現(xiàn)的問題及解決方法.電子元件與材料，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

尉曉東（1985－），本科，工程師；主要從事MnZn鐵氧體的燒結(jié)工藝研究。E－mail：Weixd02@126.com