8.5. Влияние предыстории порошков на свойства ферритных изделий

Характерной особенностью производства ферритов является применение порошков с различной предысторией – полученных оксидным, солевым или соосажденным методами. Различные исходные компоненты, температурные превращения и условия образования твердых растворов определяют различия их физико-химических и технологических свойств, условия рекристаллизации и поведение материалов на всех стадиях производственного цикла (предварительного синтеза, измельчения, приготовления суспензий, гранулирования, формования и спекания). Предыстория порошка существенно влияет на формирование микроструктуры (размеры и форму зерен, пористость, однородность, распределение ионов по подрешеткам шпинели) и электромагнитные параметры изделий. Независимо от способа получения порошка ферриты должны иметь одинаковые электромагнитные параметры, диапазоны которых регламентированы техническими условиями и стандартами.

Сравнительная характеристика порошков, полученных разными методами, приведена в табл. 12.

Анализ свойств порошков по табл. 12 позволяет сделать вывод, что большей химической активностью обладают материалы, полученные соосаждением. Это наблюдается по ряду показателей: у них самые высокие значения удельной намагниченности (меньше содержание -Fе₂O₃) и дисперсности, они быстрее растворяются в кислотах. Сильное влияние на технологичность порошков оказывает фаза -Fе₂О₃. Если  < 30%, то прессуемость изделий ухудшается (порошки жесткие). Оптимально содержание  = 40–50%.

Таблица 12

Физико-химические свойства ферритовых порошков и суспензий

Метод получения	Порошки						Суспензии
	хим, с	Sуд, м2/г	dср, мкм	-Fе2O3, %	s10-7, Тлм3/кг	W, %		3, г/см3	k = 2/1
Оксид­ный	35	0,72	2,00	50	9,3	28–33		2,20–2,06	1,07–7,6/7,1
Солевой	43	0,67	2,19	–	17,9	38–41		1,95–1,80	1,17–9,5/8,1
Соосаж-дения	26	1,07	1,35	37	24,6	25–28		2,40–2,25	1,20–8/6,7

Электронные фотографии, по которым определялся средний размер частиц d_ср, показывает, что явление конгломерации имеет место во всех порошках, но в разной степени. Наиболее сильно оно для оксидных композиций, где размеры конгломератов достигают 50–60 мкм и более, минимально – для соосажденных порошков (10–15 мкм).

С такими выводами согласуются и результаты дифференциально-термического анализа. Дериватограммы показали, что экзотермический эффект при Т = 560°С, характеризующий окисление шпинели и переход Мn²⁺  Мn³⁺, у осажденных композиций имеет более острый пик, указывая на более быстрое протекание химического превращения Мn. Второй подобный пик, характеризующий начало шпинелеобразования, наблюдается при T = 740°С для осажденных порошков и T = 840°С – для солевых и оксидных, т. е. в первом случае шпинель начинает образовываться при более низких температурах, материал имеет высокую химическую активность.

Метод получения порошка отражается и на свойствах приготовленных суспензий (табл. 12), основным критерием которых выбрана возможность распыления механическими форсунками (первая текучесть должна находиться в пределах 7–8 с). Для обеспечения этого показателя для каждого порошка в суспензии требуется своя влажность и разница здесь довольно значительная. Между солевыми и соосажденными порошками она отличается примерно в 1,5 раза. В случае оксидных порошков можно получить суспензии с небольшой влажностью и хорошей стабильностью реологии (K = 1,07), что весьма важно для распылительной сушки. Суспензии солевых порошков для обеспечения распыления требуют большей влажности (37–41 против 28–33% для оксидных) и стабильность их хуже (K = 1,17). Из соосажденных материалов получают очень плотные суспензии при невысокой влажности (25–28%), но стабильность их низкая (K = 1,2). При распылительной сушке наиболее технологичны суспензии из оксидных композиций. Их невысокая влажность требует более низких температур сушки, что позволяет увеличивать пластичность пресс-порошков. Для таких суспензий значительно легче подобрать факел распыла правильной формы, что повышает стабильность процесса получения пресс-порошков и выход годного гранулированного продукта. Подбор факела распыла и ведение процесса на основе соосажденных композиций затруднены. Солевые материалы в этом отношении занимают промежуточное положение. На практике для повышения технологичности ферритовых порошков и улучшения электромагнитных параметров изделий часто делают смеси материалов, полученных разными методами, например оксидных и солевых.

Предыстория материала сказывается на всех характеристиках пресс-порошков (полученных через металлические сита) и отпрессованных заготовок (табл. 13).

.

Таблица 13.