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镍锌软磁铁氧体杯型磁芯的生产要点

2008-04-07 11:22:31 来源:《国际电子变压器》2008年04月刊 点击:1681

1. 前言
随着通讯及家电产品不断向小型化,精密化,高组装密度方向发展,产品内的抗电磁干扰要求越来越严格。为此,高端电子产品往往在设计方面通过各种方式防止电磁干扰,其中在电感磁芯外面加一杯型产品罩住整个电感磁芯:一方面能提高电感磁芯的电感量;另一方面能起到一个很好的磁屏蔽作用,防止各电子元件在机电产品内的互相干扰。
由于该类产品一般壁薄、腔深,利用普通的粉料和成型工艺往往容易引起产品较大的变形,直接影响到产品的外观,装配和品质,客户难以使用。本文就以上存在的问题,通过采用不同于普通产品的生产工艺方法,做出合格的杯型产品。
2. 粉料工艺方法的探索
镍锌软磁铁氧体粉料的制作方法传统的生产方式是采用机械造粒,由于杯子产品壁薄、腔深,例如:我公司制作的产品有一款磁芯为T16.5*22,磁芯外径为¢16.5mm,磁芯高度为22mm,而磁芯壁厚仅为1.5mm。如下图1烧结前生坯图及图2烧结后产品示意图:
由于传统机械造粒的颗粒形状不规则,流动性差,一般流动角>32°,颗粒较粗,一般颗粒分布在35~100目。对于此类壁薄且腔深的产品在成型填料时很难填满模腔,且连续生产时,填料很不均匀,因此,烧结后产品尺寸相差较大。为了改善粉料颗粒流动性差的问题,需采用另一种生产工艺——喷雾造粒。喷雾造粒能将粉料颗粒的流动性控制在<30°,流动性好,同时颗粒较细且分布比较合理,一般颗粒分布在60~150目。
通过喷雾造粒解决了产品成型时填料一致性均匀性问题,但是仍有一个重要的问题——产品变形。因为产品壁薄且腔深,产品易于变形。经综合分析,产品变形比较典型的是杯口和杯底大,杯身小,俗称“细腰”变形。如图3:
此类变形在表观上分析主要是在成型的过程中,因产品高度太高,且壁薄,同时,因产品是半封闭式的,压制时难以上下均匀用力,因此,压力不能均匀分布,特别是在产品中部偏向杯底部分,压力最小,收缩最大,形成明显的“细腰”形产品。
经过多次实践和工艺改进,最终我们从两方面着手解决此问题:一方面减小粉料的收缩率,使粉料压制烧结后收缩率变化不明显,从而缓解并改善变形;另一方面通过改善成型的压制方式,确保压制时产品各点密度均匀。下面分别对这两方面进行详细的描述:为了减小粉料的收缩率我们采用了多种方法进行,如采用收缩率较小的原材料,增大粉料的颗粒度,以及提高粉料的预烧温度。在多次试验对比下最佳的方式是提高粉料的预烧温度,当然粉料的预烧温度不是越高越好,预烧温度太高,粉料烧得太硬,没有活性,则喷雾造粒时粉料不吸胶,成型时粘结力不够,成型生坯强度太差易破损,若粉料预烧温度太低,则达不到预期的目的,经反复多次实验,我们最终确定预烧温度比正常粉料的预烧温度提高约100℃。在这样预烧温度下粉料吸胶性能正常,产品烧结收缩比(生坯尺寸:熟坯尺寸)由正常的1.15~1.16下降到1.12~1.13,对产品的收缩变形有较大改善。
3. 模具设计及压制
通常的产品压制是中模固定式结构,因上模的插入量受到限制,成型壁薄,高度较高,上模插入量少,各部位的密度无法获得均匀。相反如采用中模浮动式结构,可以增大上模的插入量,这样成型体上下密度也会比较均匀。如图4所示出中模浮动式结构的示意图:
如图4中第二个图看到,上模进入凹模时,通过粉料的压缩,把压力传递到中模,接着中模也一起往下运动,使之产品壁部分的密度上下达到一致,最后通过顶压使整体密度一致。
4. 结论
   通过采用喷雾造粒制粉,提高粉料预烧温度,改变模具设计及压制方式等几方面的处理,使成型毛坯的各方面密度比较均匀,烧结后几乎没有变形,完全能达到客户使用要求。
综上,我们将这一系列的改进措施进行规范整理,很快进行量产,生产出优质的产品,形成又一个经济增长点。

参考文献
    第三届全国高新磁性材料及器件产学研讨论会论文集.2006.9《软磁铁氧体罐形磁芯的模具设计》.王金庭.P62~P63

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