1概述
铁氧体是一类具有亚铁磁性的氧化物，被广泛应用于高频、脉冲、微波以及光频波段，有力地推动了无线电电子学、通信、微波电子学以及信息存储与处理等科学技术的迅速发展。铁氧体从1940年代进入工业化生产以来，其产量不断增长，现已成为与金属磁性材料并驾齐驱的重要磁性材料[1]。
软磁铁氧体是铁氧体发展史的主干，1936年软磁铁氧体就进入了工业生产。目前，软磁铁氧体已广泛应用于电信、仪器仪表、自动控制和计算技术等方向，成为品种最多、应用最广的一类铁氧体磁性材料。广义的软磁铁氧体应当包括矫顽力较低的一大类铁氧体，但从应用角度出发，人们习惯上将矩磁、旋磁、压磁等材料单独分离出去；因此，从材料上分类，软磁铁氧体主要有MnZn、NiZn、MgZn、LiZn等尖晶石型铁氧体以及Co2Y、Co2Z等平面六角型铁氧体[1]。本文所论述的软磁铁氧体主要指MnZn、NiZn、MgZn、LiZn等尖晶石型铁氧体。
铁氧体材料的制备沿袭粉末冶金和陶瓷工业的基本工序，形成了氧化物的工艺流程。随着软磁行业的发展和新材料系列的开发，应用范围日益扩大，开拓了许多新的应用领域；应用范围的日益扩大，不仅对软磁铁氧体材料本身，而且对材料产品亦提出了各种类型的要求，这些要求的工艺性很强，给传统的氧化物陶瓷工艺带来了困难，因而促进了软磁铁氧体制备工艺的新飞跃，除氧化物法制备粉料外，湿法制备铁氧体粉料的方法得到了发展。在传统的氧化物陶瓷工艺中，改进了球磨、制粒、成型等工艺，如采用砂磨机、气流磨、喷雾造粒、回转窑、自动成型等设备，实现了自动化、管道化的工艺流程，提高了产量，保证了质量，降低了劳动强度[1]。软磁材料作为一个传统产业被广泛应用，近年来随着非晶合金和纳米晶系软磁材料的飞速发展，对传统的软磁材料提出了新的挑战。对此，生产软磁铁氧体不仅必须在提高材料性能方面，而且还应该在改进工艺、降低成本、环境保护等方面作出更大的努力，才能继续保持在电子行业中的主导地位，以适应现代电子工业的发展和需要。
2制粉工艺原理
钣铁氧体的制粉工艺与陶瓷工艺相似，其简要工艺流程如下：
配料→混料→预烧→磨料→造粒
a.配料：指根据系统研究成果和理论的定性指导并按照使用要求而设计的配方，结合原材料氧化物的含杂量不同，计算并按铁氧体常规工艺卫生要求准确称取各原材料氧化物。
b.混料：配料之后的混料是指将各原材料氧化物混和均匀，以利于材料预烧时固相反应完全，分干混和湿混两种。物料的混合与粉碎是影响产品质量的重要工序，作为混料的机械设备，干混有：强混机、振磨机、粉碎机等；湿混有：滚动球磨机、砂磨机等。目前使用最多的是球磨机和砂磨机，采用湿混工艺技术。
c.预烧：指在低于烧结温度下（一般为900℃~1200℃/3~6hrs）将混料后的粉料焙烧数小时，其目的是为了使各种氧化物发生初步固相反应即固体粉末间（多相成分）在低于熔化温度下的化学反应，它是由参与反应的离子或分子经过热扩散而生成新的固溶体的过程。固相反应基本上是在预烧过程中完成的，一般固相反应完成后，约有90~95%的原始粉料已生成新相，值得注意的是新相出现的温度与反应完成的烧结温度往往有可能相差甚远。
软磁铁氧体材料预烧温度的选择对控制产品的收缩率、形变、以及确定最佳烧结温度有很大的影响。若预烧温度过低，则固相反应不能充分进行，因此达到最佳磁性能要求需要较高的烧结温度，产品收缩率大，易形变；若预烧温度过高，则固相反应虽能充分进行，产品收缩率小，不易形变，但达到最佳磁性能要求亦需要较高的烧结温度，增大能耗；若预烧温度较理想，则达到最佳磁性能要求需要时烧结温度最低，结晶结构良好，产品磁性能较易控制，一致性好[1]。
d.磨料：磨料是影响产品质量的重要工序，目前使用最多的是球磨机和砂磨机，采用湿混工艺技术。预烧后的磨料其主要目的是根据产品磁性能及成型工艺要求将预烧料（其颗粒尺寸约为几毫米）碾磨成一定颗粒尺寸范围（约几μm）的粉体，以利于造粒成型。一般认为，磨料颗粒平均粒度越小，表面能越高，颗粒有可能处于高活性。其实则不然，对于铁氧体制造而言，并不是原料越细越好，平均粒度的大小有一个相对范围，在此范围内可以说颗粒平均粒度越细，活性越高。颗粒太细，将会产生一系列不利影响，如：团聚现象，导致晶体材料显微结构的不均匀；粉料粒度分布过宽，即随着研磨时间的延长，粉末颗粒的平均粒度减小，但同时其中的大颗粒与平均粒度的差额亦增大，热能增加的结果有可能导致晶粒的不连续生长；引入杂质，即长时间的研磨会使罐体和磨球表面的铁脱落，混入粉料，最终在铁氧体制品中出现二价铁离子，对磁性能造成影响；料浆过稠，流动性变差；粉料过细，磁性能急剧下降；尤其对某些性能如减落系数、磁滞损耗等，颗粒的均匀度对其影响非常敏感[2]。
e.造粒：是实现生产产品稳定性与一致性的一个重要环节。即将预烧后的磨细粉料与稀释的粘合剂混合均匀，过筛成一定尺寸的颗粒以利于成型，颗粒的大小取决于块件的大小，小块件需要小颗粒，大块件可取合适的大颗粒。当颗粒的表面水分稍稍烘去，而内部仍保持潮湿时，颗粒料具有良好的分散性与流动性，成型时能很快地流进并填满压模内的填料空间。亦可以在较低的压力下，先将与粘合剂混合均匀的粉料用均压法进行预压，再粉碎研磨成一定大小的粗颗粒，根据需要过筛成一定尺寸的成型颗粒料，由于这些颗粒内部密度已接近所需要的生坯密度，将它再进一步加压成型有利于得到密度均匀的产品。工业生产中常采用喷雾干燥制粒法，以及流化床制粒法，以有利于进行自动化的大量生产，净化环境。
3混料传统工艺技术
我们知道配料之后的混料其主要目的是将各原材料氧化物和均匀，以利于材料预烧时固相反应完全，分干混和湿混两种。物料的混和与粉碎是影响产品质量的重要工序，作为混料的机械设备，干混有：强混机、振磨机、粉碎机等；湿混有：滚动球磨机、砂磨机等。出于成本和能耗及环境因数考虑，虽然现代化大生产中干混工艺有取代湿混工艺的趋势，但要达到其预期的目的，工艺的控制及固化尚不趋定，不很成熟；因此目前在铁氧体生产制粉中，混料及磨料使用最多的还是滚动球磨机和砂磨机，即采用传统的湿混工艺技术。
a.影响固相反应完全的因素有如下几个方面：①由于Δ∝r2，因而粉料越细，反应速度越快。②粉末间接触面积越大越好，一般粉料越细和粉料间密度越大，接触面积越大。③降低激活能，增进原料活性。从离子扩散的角度来看，晶格空隙多，离子易于扩散，原料活性高。一般通过加入少量矿化物（催化剂），形成中间产物或活性络合物，使激活能降低；或者少量杂质离子的存在，致使某些部位晶格点阵畸变、溶点降低，成为反应中心，利于新化合物形成，在适当的温度下又成为结晶中心，助长晶粒成长。④由于K∝e-Q/KT，P∝t，所以升高温度较之延长反应时间更有效。⑤少量熔点较低的物质加入反应物中，可起类似于熔剂的作用，促使其它原料的固相反应加速进行[1]。
混料的目的是将各原材料氧化物混和均匀，并主要满足材料预烧时影响固相反应完全的因数中第①、②两方面的要求，采用传统的湿混工艺技术，利用滚动球磨机和砂磨机混料较易达到预期的工艺目的。③、④、⑤几方面因数主要是在其它工序过程中来完成的。
b.滚动球磨机工作原理：滚动球磨机采用圆柱体滚筒，当筒体滚动时，带动筒内钢球、物料及弥散剂一起运动，装在筒内的钢球和物料在摩擦力和离心力的作用下被提升到一定高度时，在重力的作用下自动落下，对物料产生冲击和摩擦作用，使物料粉碎和混和均匀。随着筒体转速的变化，筒内钢球运动存在三种方式，即雪崩式、瀑布式和离心式。当球磨机转速较低时，呈雪崩式，料物的粉碎取决于球与料在运动过程中的相互摩擦力，其粉碎效果较差；当球磨机转速增加到一定范围时，在离心力与筒壁摩擦力作用下，钢球被提升到较高高度，然后在重力的作用下瀑布式地泻下，这种状态下，物料将在钢球的冲击下被粉碎，在球间摩擦力作用下被碾细，此时粉碎效果最佳。当球磨机转速进一步增加到作用在钢球上的离心力超过其重力时，钢球将随着筒壁旋转，处于离心状态，对物料基本上无粉碎作用。因此，选择合适的球磨机转速使钢球瀑布式运动是滚动球磨机工作时的最佳方式[3]。
c.砂磨机工作原理：砂磨机是采有在一立式圆筒内装入物料、钢球及弥散剂，用旋转圆盘或搅拌棒搅动的方式使钢球产生紊乱的高速运动，从而对圆筒内物料起研磨作用，使物料粉碎和混和均匀。
d.湿混工艺特点：(1)在湿磨中，不管是砂磨还是球磨，料：弥散剂：球之间均存在着一最佳配比以使效率最高，具体的比例根据生产实践确定；通常在大生产中使用的弥散剂是水，因此湿混好的粉料还必须放入烘箱内经过200℃左右的温度烘干，烘料时间为20~30小时，烘干的料用碾料机碾细后待预烧，较耗时耗能。(2)球磨时，混料时间较长，一般6~10小时，钢球与粉料严重碰撞，噪音大，磨损混杂较多。而与球磨机球磨相比，用砂磨机砂磨时具有以下特点，即：无严重碰撞，噪音不太大，磨损混杂较少；混料时间较短，一般2~5小时，效率高，可连续生产；砂磨机的起动转矩大，尤其是中途停止再起动较为困难，往往需要减少料浆才能起动；湿混工艺中，不管是砂磨还是球磨，混料结束，在出料过程中，都或多或少面临机内余料出不干净和浆溅出地面的问题及烘干粉料预烧结前在碾细过程中均不可避免地造成粉料损失和环境污染。
4干混技术的应用及前景
经验证明，湿混工艺比干混工艺得到的颗粒更细，粒度分布较窄，混和亦较均匀。从成本和能耗及环境因数考虑，现代化大生产中干混工艺有取代湿混工艺的趋势，要达到其预期目的，工艺的控制及固化难度较大，受制因数较多。由于原料颗料的比重或尺寸不同引起的分散作用、混料方法和工艺要求等方面的原因，实际上要把二种以上的原材料氧化物混和均匀是十分因难的，而均匀性对材料的磁性能影响很大，尤其是对某些性能的影响甚为敏感。
针对以上难题及采用传统湿混工艺技术特点中存在的能耗、效率及环境噪音污染方面的不足之处，我公司在实际生产中，通过工程技术人员的工艺技术攻关，不断探索和总结，将干混技术在高性能软磁铁氧体材料大生产制粉的混料工序中加以应用，形成了自己的一套独特工艺，取代了传统的湿混工艺技术，在改进工艺、降低成本、提高生产效率、环境保护等方面取得了较好的效果，工艺趋于成熟。
干混采用强混机、振磨机进行，没有弥散剂。在强混混料中，是通过将配好的原材料氧化物装入强混机中，以固定转速通过旋转叶轮的搅动上下翻转一定时间（约2~3小时）使料混和均匀，在此过程中，无物料与接触物的碰撞情况，不会有磨损物的掺入，避免了导致配比成分偏移。在振磨混料中，是通过将配好的原材料氧化物装入振磨机中，通过振磨机的振动使其内之钢球与物料碾磨、粉碎一定时间（约1~2小时）使料混和均匀。干混时间的确定是其工艺的关键之处，直接影响混后粉料的均匀性和制成粉料的磁性能，应根据实际生产实践、设计要求及使用不同型号的干混设备来合理确定，决不能千篇一律，湿混工艺中必须有弥散剂（一般用水），有时还要加分散剂及混合粉料，必须经较长时间的烘干并碾细才能进窑预烧结等不足之处，这样既节约了能源，又缩短了制粉周期，提高了生产效率。
在我公司高性能软磁铁氧体材料大生产制粉中，干混混料工艺已在宽频带射频材料系列、高频低损耗材料系列、宽温材料系列及锰锌高μi材料中得到推广应用，形成了系列材料的独特干混工艺技术。当然，一种工艺的确定和完善必须经过许多实验数据的积累，要达到尽善尽美需要不断地实践和实验总结；相反传统的工艺技术为在当新工艺技术的应用确实不能满足其预期目的时提供了一个安全的避风港，这是前辈的杰作。不过，创新是企业发展的动力，尤其工艺和技术的创新是企业发展的内在源动力，因此，干混技术在高性能软磁铁氧体材料大生产制粉混料工序中加以应用，取代传统的湿混工艺是现代软磁铁氧体材料生产发展的一个趋势，必将带来巨大的经济效益，推动软磁材料大生产在低成本、高效率及环保方向运行和不断发展状大。

参考文献
[1]都有为，《铁氧体》。
[2]张有纲，黄永杰，罗迪民，《磁性材料》。
[3]吴安国，软磁铁氧体技术。