Издательство тгту
 Скачать 0.78 Mb.
|
|
пресс-порошка В производстве ферритов применяют гидравлические, рычажные, эксцентриковые и другие прессы. Давление прессования изменяется в зависимости от вида изделия и его массы (от 10 до 300 МПа. При одностороннем прессовании из- за неравномерного распределения давления в пресс-форме получаются заготовки с неоднородной плотностью, что существенно ограничивает размеры изготавливаемых деталей. Наиболее универсальными устраняющим этот недостаток является гидростатический (изостатический) метод прессования. Сущность его заключается в том, что давление на пресс-порошок передается через жидкость на резиновую оболочку. Этим способом получают тонкостенные изделия сложной формы. Пластичное формование является самым древним способом изготовления керамических изделий. В основе этой технологии лежит способность природных глин давать с водой пластичные тестообразные массы. Этот способ формования применяют для получения длинномерных изделий (стержни, трубы, а также тел вращения. Для получения тестообразной массы в ферритовые порошки добавляют пластификаторы – чаще всего это водные растворы полимеров. В результате такого взаимодействия вокруг частиц образуются коллоидные структуры, обладающие относительно небольшой прочностью, что позволяет проводить формование при небольших давлениях. Под действием приложенных нагрузок коллоидные структуры разрушаются, а получающиеся изделия обладают достаточной прочностью для сохранения размеров. Для повышения пластичности в формуемую массу добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ, которые значительно увеличивают поверхности взаимодействия порошка с пластификатором. Чаще всего в качестве пластификатора применяют водные растворы поливинилового спирта и карбоксиметилцеллюлозы. Чаще всего для формования изделий из пластичных масс применяют два способа протяжка профильных изделий и формование их вращением. При протяжке пластичная масса продавливается через специальные формы – мундштуки, имеющие профиль заготовки. В качестве оборудования для этой цели применяют вакуумные и безвакуумные поршневые или шнековые прессы. Формование вращением проводят на шпиндельных станках с помощью шаблонов, имеющих профиль изделия. Недостатком пластичного формования является необходимость выжигания пластификатора и продолжительное время сушки изделия после формования. Формование литьем или шликерное литье применяется при производстве ферритов очень редко и только для изделий сложной формы и больших габаритов. Кроме того, этим методом можно получать тонкие пленки и тонкостенные изделия. Шликеры представляют собой суспензию твердых минеральных частиц в жидкости и являются жидкотекучими системами. Они заполняют форму любой конфигурации под небольшим давлением и даже под собственным весом. Для этого количество жидкости-пластификатора должно быть таким, чтобы поддерживать систему в жидкотекучем состоянии. Однако чтобы отливка была достаточно прочной, в процессе формования необходимо либо удалить часть пластификатора, либо чтобы он затвердевал при охлаждении. Поэтому, чем ниже вязкость формовочной смеси, тем лучше заполнение формы при литье и более сложные отливки можно получать. В качестве пластификаторов применяют воду, термопластичные полимеры, а также органические жидкости и растворы. Вязкость шликеров зависит от поверхностного взаимодействия между дисперсной фазой и пластификатором. Для стимулирования этих процессов в систему добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ. Чаще всего в качестве ПАВ, которые одновременно являются и электролитами, применяют соли и гидроксиды натрия, калия или кальция, раствор соляной кислоты и др. При сушке изделий растворитель испаряется, а оставшийся полимер обеспечивает сохранение его формы. Важной операцией при подготовке шликера является вакуумирование, которое значительно повышает литейные свойства шликера, и качество заготовки. Для формования ферритов литьем чаще всего применяют горячее литье под давлением в металлические формы и литье тонких пленок. Наиболее перспективным для ферритов является первый метод. В качестве пластификатора используется парафин в смеси с воском, церезином и др. Шликер, нагретый до 60 … 80 С, под давлением сжатого воздуха в (5 … 8) · 10 Па, подается вхолодную металлическую форму. После затвердевания термопластичного шликера изделие извлекают из формы. В этом состоянии заготовка настолько прочна, что для нее возможна механическая обработка. Этот способ шликерного литья нашел широкое применение при изготовлении броневых сердечников. Для изготовления ферритовых изделий малых размеров, например, микросердечников, в последние годы разрабатывается метод вырубки изделий из прокатанной ферритовой ленты. В качестве заготовки служит гибкая эластичная лента с высокой плотностью, которая достигается подбором связующих компонентов (каучуки др) и условиями прокатки гранулированного ферритового порошка или тестообразной ферритовой массы. Высота сердечников при этом определяется толщиной прокатанной ферритовой ленты. Все перечисленные методы формования предполагают наличие в формовочной массе пластификатора. Это – вспомогательный материал, и после получения изделия его необходимо удалить. На производстве этот процесс проводят или обыкновенной сушкой, если пластификатор представляет собой водные и неводные растворы полимеров, либо выжиганием или специальной тепловой обработкой, если в состав пластификатора входят смолы, воск, парафин. Совмещение операций сушки или выжигания со спеканием ферритовой смеси в большинстве случаев приводит к разрушению детали. Исключением является полусухое формование, так как количество пластификатора при этом способе прессования незначительно, и его удаление происходит на операции обжига без разрушения. Для остальных видов формования операция сушки или выжигания обязательна. Сушку, как правило, проводят в сушильных шкафах или на воздухе. В том случае, если пластификатор не удаляется при сушке, его выжигают при медленном нагревании заготовки до 300 … 500 С, это относится, прежде всего, к термореактивным полимерам. Для удаления пластификатора из изделий, полученных горячим литьем под давлением, разработан специальный способ, при котором отформованное изделие помещают в порошковую засыпку, состоящую из талька или глинозема. При медленном нагревании пластификатор (обычно это – парафин, находясь в расплавленном состоянии, переходит в засыпку. Затем температуру поднимают до 120 Си парафин диффундирует уже в газообразном состоянии. Операция частичного удаления пластификатора, при которой сохраняется механическая прочность, проводится при температуре около 180 С. Процесс удаления пластификатора из изделия, полученного горячим литьем под давление, является наиболее сложным из всех существующих способов формования и постоянно совершенствуется. Окончательной операцией в технологии изготовления ферритов является спекание обжиг. Этот процесс сопровождается уменьшением пористости и увеличением плотности заготовок, приближаясь к характеристикам компактного материала. Это сложный физико-химический процесс, который из-за большого разнообразия материалов и композиций еще недостаточно хорошо изучен. На производстве проводится спекание как простых – однокомпонентных порошков, таки более сложных – многокомпонентных. Эти процессы сопровождаются взаимным растворением составляющих, химическими реакциями, появлением жидкой фазы и т.д. Спеканию предшествует процесс ферритизации с образованием однодоменных частиц ферритов заданного состава. Спекание, как правило, проводится при температурах 1200 … 1300 С. Ферритизация же проходит при температурах на 200 … 300 С ниже. Механизм процесса спекания многие ученые связывают с вязким течением материала в полость поры путем перемещения вакансий. При этом время полного закрытия поры приравнивается к времени полного спекания частиц. Существуют и другие теории спекания ферритов, однако они справедливы для конкретных видов материалов и процессов. Перспективным является метод спекания порошковых материалов под давлением (горячее прессование. Он позволяет значительно сократить продолжительность процесса спекания и обеспечивает более высокую плотность изделия, близкую к теоретической. По схеме, основанной на термическом разложении солей, в качестве исходных материалов используют растворимые соли металлов различных кислот. После грубого измельчения компонентов их перемешивают и растворяют вводе. Затем проводят выпаривание при температуре до 300 С для удаления кристаллизационной воды. После обезвоживания смесь нагревают до температуры 900 … 1000 Си в течение 5 … 10 часов проходит ее термическое разложение. Затем полуспекшуюся массу измельчают. Схема по синтезу совместно осажденных карбонатов, гидроксидов, оксалатов фактически повторяет метод термического разложения солей, только появляются дополнительные операции, связанные с осаждением и выделением осадка. В процессе высокотемпературного обжига формируется микроструктура, которая в значительной степени определяет уровень наиболее важных эксплуатационных характеристик ферритов. Так, для ферритов с прямоугольной петлей гистерезиса такими параметрами являются коэрцитивная сила, коэффициенты прямоугольности и квадратности, время перемагничивания и др. Мелкозернистые ферриты являются более быстродействующими, те. перемагничиваются с большей скоростью, чем крупнозернитсые. Увеличение размеров зерна приводит к снижению коэрцитивной силы, но возрастает время перемагничивания. Существенно ухудшает прямоугольность петли разнозернистость микроструктуры. Для магнитомягких ферритов с округлой петлей гистерезиса (высокопроницаемые ферриты) существенное влияние на основные магнитные параметры оказывают пористость, размер зерна, разнозернистость и т.д. Включения, пористость препятствуют движению доменной границы, что приводит к увеличению коэрцитивной силы. Так, при изготовлении Mn – Zn ферритов методом синтеза механической смеси оксидов и солей, высокие температуры обжига (1150 С) за счет вторичной рекристаллизации приводят к интенсивному росту зерна и появлению внутризеренной пористости. При изготовлении ферритов методом совместного осаждения солей уже при температуре 900 Сформируется более однородная микроструктура, в которой практически отсутствует внутризеренная пористость. На основные параметры магнитотвердых ферритов на основе гексаферритов (MO ⋅ 6Fe 2 O 3 , где M – это Ba, Sr, Pb) наибольшее влияние оказывают размер зерна и пористость. Такс уменьшением размера зерна растет коэрцитивная сила и достигает максимального значения, когда размер зерен кристаллитов достигает величины однодоменных частиц. С увеличением пористости также растет коэрцитивная сила, однако уменьшается значение индукции и магнитной энергии ( ВН) max В общем случае требуемая структура ферритов может быть получена за счет присадок, тормозящих рост зерна или интенсифицирующих процесс спекания (спекание в жидкой фазе, а также изменением гранулометрического состава шихты. список Литературы 1 Орге Л. Введение в химию переходных металлов / Л. Орге. М Мир, 1964. 358 c. 2 Verwey E. J. / E. J. Verwey, J. Н. de Boer // Rec. Trav. Chim. Pays – Bas. 1936. Т. 55. P. 531. 3 Шефтель И. Т. Терморезисторы / И. Т. Шефтель. М Наука, 1973. 415 c. 4 Курлина Е. В. / Е. В. Курлина, В. Г. Прохватилов, И. Г. Шефтель // ДАН. 1952. Т. 86. С. 305. 5 Sinha АР. / A.P.B. Sinha, N. R. Sanjana, A. B. Biswas // Acta Cryst. 1957. V. 10. P. 439. 6 O ′Keefe M. / M. O′Keefe // J. Phys. Chem. Sol. 1961. V. 21. P. 172. 7 Wickham D. G. / D. G. Wickham // J. Inorg. Nuckl. Chem. 1964. V. 26. P. 1369. 8 Шефтель АИ АИ. Шефтель, АИ. Заславский, Е. В. Курлина // ФТТ. 1961. Т. 3. C. 2712. 9 Larson E. G. / E. G. Larson // J. Phys. Chem. Sol. 1962. V. 23. P. 1771. 10 Заславский АИ АИ Заславский, В. Г. Прохватилов // Вопросы радиоэлектроники. ер. III. 1961. Т. 3. С. 33. 11 Лепилина Р. ГР. Г. Лепилина, Ю. П. Балло, Е. В. Курлина // ЖПХ. 1967. Т. 40. C. 2462. 12 Богданов СВ СВ. Богданов, В. А. Рассушин // Известия АН СССР. ер. Физика. 1960. Т. 10. C. 1247. 13 Jon Ker G. H. / G. H. Jon Ker // Sol. State Elektron. 1964. V. 7. P. 895. 14 Heywang W. / W. Heywang // Sol. State Electron. 1961. V. 3. P. 51. 15 Sauer J. R. / J. R. Sauer, J. Fisher // J. Amer. Ceram. Soc. 1961. V. 44. P. 187. 16 Saburi O. / O. Saburi, E. W. Wakino // IEEE Transact. On Component Parts, CP-10. 1963. V. 2. P. 53. 17 Гудинаф Д. Магнетизм и химическая связь / Д. Гудинаф. М Изд-во иностр. лит, 1968. 18 Kanamory J. / J. Kanamory // J. Phys. Chem. Solids. 1959. V. 10. P. 87. 19 Neel L. / L. Neel // J. Appl. Phys. 1954. V. 15. P. 46. 20 Рабкин ЛИ. Ферриты. Строение, свойства технология производства / ЛИ. Рабкин, С. А. Соскин, Б. Ш. Эпштейн. Л Ленингр. oтд-ние изд-ва "Энергия, 1968. 384 с. 21 Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные свойства вещества Перс яп. / С. Тикадзуми. М Мир, 1983. 270 c. 22 Жураковский Е. А. Электронные состояния в ферримагнетиках / Е. А. Жураковский, П. П. Киричок. Киев Наукова Думка, 1985. 325 c. 23 Смит Я. Ферриты Перс англ. / Я. Смит, Х. Вейн. М Изд-во иностр. лит. 1962. 504 с. 24 Кринчик ГС. Физика магнитных явлений / ГС. Кринчик. М Изд-во Моск. унта, 1976. 367 c. 25 Kroger F. A. / F. A. Kroger, H. I. Vink // Solid State physics. N.Y., Acad. Press. 1956. V. 3. P. 307. 26 Летюк Л. М. Химия и технология ферритов / Л. М. Летюк, Г. И. Журавлев. Л Химия, 1983. 255 Оглавление Введение …………………………………… ……………………... 3 1 КРИСТАЛЛОГРАФИЯ ОКИСЛОВ …………………………. 4 2 Основы электростатической теории поля ………. 7 3 МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ И СПОСОБЫ СИНТЕЗА ОКСИДНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ С УПРАВЛЯЕМОЙ ВЕЛИЧИНОЙ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ …….. 10 4 Фазовые равновесия в системах окислов марганца, никеля, кобальта, меди …………………. 17 4.1 Система CuO – MnO – O 2 …………………………………... 18 4.2 Система NiO – MnO – O 2 …………………………………… 20 4.3 Система СоО – О – О …………………………………... 23 5 Тройные системы окислов ……………………………... 25 5.1 Электропроводность тройных систем окислов …………… 26 6 Основы технологии изготовления терморезисторов с отрицательным ТКС ………………………….. 28 7 ПОЗИСТОРЫ (полупроводниковые твердые растворы на основе титаната бария) …………………………………………... 31 7.1 Влияние легирования титанатов на электропроводность ... 33 7.2 Температурная зависимость электропроводности полупроводниковых титанатов бария …………………………... 35 7.3 Технология изготовления позисторов ……………………... 38 8 ФЕРРИТЫ …………………………………………………………. 40 8.1 Общая характеристика и классификация ферритов ……… 40 8.2 Природа магнетизма ферритов …………………………….. 41 8.3 Условия заполнения электронных оболочек ……………… 42 8.4 Ферриты со структурой шпинели ………………………….. 51 8.5 Ферриты со структурой граната …………………………… 56 8.6 Гексаферриты ……………………………………………….. 58 8.7 Ортоферриты ………………………………………………... 61 8.8 Дефекты в ферритах ………………………………………… 62 8.9 Свойства и применение ферритов …………………………. 65 8.10 Технология получения ферритов ……………………………. 68 сок Литературы ………………………………………… 78 |