【陶瓷材料】浅谈磁性陶瓷制作工艺 陶瓷材料制作工艺

    浅谈磁性陶瓷制作工艺 陶瓷材料制作工艺

磁性陶瓷在人类日常生活、科技与国防事业中运用广泛?熏它是由含铁氧化物和具有磁性而不含铁元素的氧化物经陶瓷工艺技术而制成的外金属磁性陶瓷材料。磁性陶瓷又称铁氧体或铁淦氧，是特种陶瓷材料的重要品种。

磁性陶瓷的半导体材料，它的电阻率在10～107ω·m，用作磁芯时，涡流损失小，介质损耗低，最适合使用于一般磁性金属磁性材料无法胜任的高频下，多样的磁学性能，使磁性陶瓷在自动化控制、电子计算机和微波技术等方面获得广泛应用，显示出它强大的生命力。

一、磁性原理

众所周知，物质的特性是由构成物质的原子结构决定的。电子不停地围绕原子核旋转，同时还在自转，因而就会产生磁场，象一个个小小的磁铁，这叫做磁矩，原子核也具有磁矩。可以这样说，一切物质都具有磁性。那么，为什么大多数物质在自然界并不显示磁性呢?如果物质结构具有填满轨道的成对电子，它们的磁矩接近互相抵消，使得物质的磁性非常弱，因而大多数物质几乎不显示磁性。而只有如铁、钴、镍等过渡族或稀士族元素，其外层轨道有不成对电子，它们产生的磁矩彼此没有完全抵消，因而保留了一个永久磁矩。该磁矩在一种“交换作用”机理作用下，使许多原子磁矩相叠加，就形成了一个磁铁，物质在宏观上就表现出很强的磁性，具有这种特性的材料就是铁磁性材料。

铁磁性材料的一大特点就是相对磁导率特别大，另一大特点就是铁磁性在一定温度和磁场作用下，显示出很强的磁性。实验证实：单一元素的磁性并不好，而几种铁磁性元素与其它元素组成合金时，才具有优良的磁性能，磁性陶瓷即属这一类铁磁性材料。

二、磁性陶瓷的类别

磁性陶瓷按晶体结构分为尖晶石型、石榴石型和磁铅石型三类。根据外加磁场和磁化情况不同，分为软磁铁氧体、压磁铁氧体、旋磁铁氧体、钜磁铁氧体、压磁铁氧体五类。

软磁铁氧体，易被磁化，也容易退磁，适用于反复磁化的场合，可作为导磁介质，以高效、低耗传递电磁能量。它的最大用途是各种变压器、传感器、电磁铁、继电器等电感元件。

硬磁铁氧体，磁滞特性很强，磁化后不易退磁，并能长期保持其磁性。主要在磁路中作为永磁铁来产生恒稳磁场。如用作录音磁头、电视聚焦器和扬声器、示波器、磁电仪表等等。

旋磁铁氧体，具有旋磁效应，能使作用于它的电磁波发生一定角度的偏转。利用此性质，可制成各种元器体，如衰减器、调制器和环行器、隔离器、回相器以及倍频器、混频器、放大器等等。

矩磁铁氧体，具有矩形磁滞回线的磁性材料，可用于电子计算机上的记忆元件，逻辑元件，磁光存储器和磁声存储器等等。

压磁铁氧体，在外力作用下可产生磁致伸缩效应的材料。在外力作用下可产生磁致伸缩效应的材料。在超声工程方面可用作;超声发生器、接收器、探声器和声纳等;在计算计中作各类存储器;在电讯方向作滤波器，稳频器振荡器等等。

三、磁性陶瓷制作工艺

1、软磁铁氧体

目前，软磁铁氧体品种最多，应用最为广泛。根据不同用途，有成分，性能吻合的各类铁氧体，如在超高频范围，可选用磁铅石型六方铁氧体，在音频、中频、高频范围、常用尖晶石型的mn—zn铁氧体，ni-zn铁氧体，li—zn铁氧体等。

软磁铁氧体的制作生产，要求原料纯度高，配比精确。实验证实：在mn—zn铁氧体的配方组成中，fe2o3含量在53～635%时，铁氧体的磁致伸缩系数接近于o，适用于不同频率，具有良好的特性。另外，随着zno含量增加，磁导率和磁感应强度提高。若zno含量超过25%时，磁导率反而下降。为改善磁性能，促进烧结，可在配方中引入外加剂。如加入少量wo3，有助于晶粒成长，提高磁导率;加入cao、sio2或cao、ba2o3以及ceo2能提高电阻率，降低损耗;加入cao可降低烧结温度，提高密度;加入微量p2o5也能使烧成温度降低。

在ni—zn铁氧中，要严格控制fe2o3的含量，相应提高nio含量。一般来说，使用频率要求越高，nio含量增加，而zno含量要低。为降低烧结温度，改善磁性，可引入微量cao、cuo、coo和mno等外加剂。一种适用于高频的ni—zn软磁铁氧体的配方范围为：fe2o3 50～70%zno 5～40% nio 5～40%。

软磁铁氧体的成型，一般彩用;干压，挤制，注浆或热压铸以及等静压，热压和爆炸法等方法。为减少制品烧成收缩，使反应充分，同时提高铁氧体的内在性能，一般要先进行预烧，有的进行低温预烧，有的进行高温预烧，有的甚至要求两次预烧。铁氧体的烧成，一般选用硅碳棒电窑，在1150～1350℃的氧化气氛中进行。在烧制高磁导率的软磁铁氧体时，还必须控制冷却速度，使之缓慢冷却，以降解铁氧体的内部应力。

2、硬磁铁氧体

硬磁铁氧体可称为永磁材料，主要有：磁铅石型的ba—铁氧体、sr—铁氧体、pb—铁氧体、还有尖晶石型的co—铁氧体等。

硬磁铁氧体的生产制作，不仅要求原料纯度高和精确的配方组成，还要求磁体晶粒大小适度、分布均匀、取向合理，结构致密。

硬磁铁氧体预烧温度一般在1100～1300℃。烧结温度在1150～1250℃的氧化气氛中进行。如ba—铁氧体是把原料在1100～1200℃的温度下预烧，成型后在1150～1250℃的温度下烧结而成。co—铁氧体是在900℃左右的温度下预烧，再在1100℃的温度下减压烧成后，在居里温度300℃之间的温度下施加磁场，然后缓慢冷却而制成的。

铁氧体烧结密度关系到剩余磁感应强度的大小，铁氧体愈致密，其剩余磁感应强度越大。虽然提高烧成温度，能使磁体密度增大，但会导致磁相晶粒长大，对磁感应强度不利。正确方法是引入添加剂，来加快烧结速度、提高致密度、还能有效抑制磁体晶粒的长大。常用的外加剂有：al2o3、as2o3和bi2o3等。

3、旋磁铁氧体

旋磁铁氧体主要用来制作各类微波元件，因此，又被称为微波铁氧体。目前，应用广泛的主要有“尖晶石型和石榴型铁氧体。其中尖晶石型旋磁铁氧体用途最广，常用的有镁系铁氧体cmg—mn、mg—mn—al2o3、mg—cr铁氧体等)，镍系铁氧体(ni—mg、ni—zn、ni—al铁氧体等)。此外，还有锂系铁氧体cli—mg、li—al铁氧体等。

石榴石型旋磁铁氧体是由含稀土元素的铁系氧化物构成，其中最重要的就是钇石榴石铁氧体。也有不含或少含稀土元素的石榴石旋磁铁氧体，如bi—ca—v石榴石。

磁铅石型旋磁铁氧体可用于很高的频段，它是用al来代替ba、sr和pb铁氧体中的一部分fe而制成。

4、矩磁铁氧体

一般来说，密度高，晶粒均匀，结晶向异性大的尖晶石型铁氧体均可制成矩磁铁氧体。常用矩磁铁氧体有;mn—mg、mn—cu、mn—ni、li—mn、li—ni铁氧体等陶瓷材料。

在mn—mg矩磁铁氧体中，fe2o3的含量在40～50%时，mgo和mno的比例含量允许有较宽的选择范围。mno的含量高，使铁氧体具有良好的矩形磁滞回线，但过量时、磁化时需较大电流，对磁芯的工作不利。当fe2o3含量在43%，mgo：mno：fe2o3为1：3：3时，mn—mg铁氧体矩磁特性最好。配方中引入以la2o3为主稀土元素，有助于改善矩磁铁氧体的性能。

5、压磁铁氧体

压磁铁氧体以含ni铁体为主，应用较广的是ni—zn、ni—cu、ni—mg铁氧体等。压磁铁氧体的密度大小直接关系到铁氧体的压磁性能。在生产工艺中，可采用加大成型压力、提高烧成温度、引入添加物和高温预烧等方法，来提高铁氧体的密度。如在ni—zn压磁铁氧体中，增加zn的含量或以少许cu来取代ni作助熔剂，有利于提高铁氧体密度。

以上仅就磁性陶瓷的类别和工艺进行了简单的介绍。有关磁性陶瓷的工艺特性，科技工作者还在进行更深入的研究。可以预见;随着科技的日益发展，新型的磁性陶瓷材料还将在更多的领域发挥其巨大作用。

瓷砖相关 家美陶瓷 陶瓷窑炉 紫砂陶瓷 北京建筑装饰材料博览会 建设材料交易市场 富逸装饰材料广场 ,本资讯的关键词:陶瓷材料制作工艺