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SA高純制氮機(jī)組在磁性材料生產(chǎn)中的應(yīng)用
一、概述
磁性材料是現(xiàn)代電子工業(yè)主要的基礎(chǔ)材料之一，廣泛應(yīng)用于廣播、電視、通迅、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化和家用電器等眾多領(lǐng)域，人均消費(fèi)磁性材料的多少能表明那個(gè)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)
經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的人均消費(fèi)磁性材料巳達(dá)7Kg，而我國(guó)僅0．1Kg，可見，中國(guó)還有著磁性材料很大的發(fā)展空間。
磁性材料按其特性通常分為五類，即永磁、軟磁、旋磁、矩磁和壓磁。永磁產(chǎn)量中國(guó)居，軟磁產(chǎn)量中國(guó)巳位列第二，中國(guó)已是磁性材料生產(chǎn)大國(guó)。九十年代以來(lái)，我國(guó)的磁性材料以每年15~20％的速度增長(zhǎng)，目前我國(guó)具有一定規(guī)模的磁性材料生產(chǎn)企業(yè)巳超過(guò)500家，固定資產(chǎn)投資總額超過(guò)1000萬(wàn)元的磁性材料生產(chǎn)企業(yè)已有五、六十家，據(jù)1997年統(tǒng)計(jì)，年銷售收入超億元者有15家左右[1]。
磁性材料生產(chǎn)過(guò)程中，需要應(yīng)用惰性氣體保護(hù)的是永磁材料中的稀土永磁和軟磁材料中的高性能MnZn（錳鋅）鐵氧體。目前我國(guó)年產(chǎn)50~300噸的釹
鐵硼（第三代稀土永磁材料）約有30余家，軟磁鐵氧體(MnZn)生產(chǎn)企業(yè)約100余家，其中年產(chǎn)1000~5000噸者約有10家。
二、稀土永磁合金和MnZn鐵氧體生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介
粉末冶金法是制造稀土永磁合金的主要方法，其典型生產(chǎn)工藝流程如下：
配料(金屬)——熔煉——制粉——取向壓制——燒結(jié)(熱處理)——磨加工——充磁檢測(cè)。
*，稀土金屬即使在常溫下也極容易氧化，而它們的氧化將制約高品位稀土永磁體的獲得，過(guò)量氧化將導(dǎo)致磁體磁性惡化，因?yàn)?/span>1份重量的氧能使6份重量的稀土元素氧化而失去作用。以Nd-Fe-B（釹鐵硼）為例，要制得N45的磁體（即大磁能積為45MGOe)，必須保證其生產(chǎn)工藝環(huán)境氧含量≤0．01％，終產(chǎn)品中的氧含量為0．09±0．02％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))[2]，故在稀土永磁生產(chǎn)中除后兩道工序外，其他各工序均需采取防氧化措施。目前國(guó)內(nèi)外大規(guī)模生產(chǎn)稀土永磁合金時(shí)的制粉（細(xì)碎）工序采用了“氮?dú)饬髂?/span>”——利用高速氮?dú)饬鲙?dòng)物料顆粒相互碰撞而達(dá)到研磨效果（粉料粒徑3~5μm），同時(shí)利用氮?dú)獾亩栊苑乐怪品圻^(guò)程物料的氧化，它是用氮量大的工序。一條年產(chǎn)100噸的Nd-Fe-B生產(chǎn)線，一般需要配備60Nm3/h、99.999%的高純制氮機(jī)組。
磁性材料生產(chǎn)中還需要使用氮?dú)獾氖擒洿胖械?/span>MnZn鐵氧體，它典型的生產(chǎn)工藝流程如下：
配料(氧化物)——混合——預(yù)燒——制粉——壓制——燒結(jié)——磨加工——檢測(cè)。
MnZn鐵氧體使用的原材料為Fe、Mn、Zn的氧化物，故在燒結(jié)前后各生產(chǎn)工序中均無(wú)防氧化之需，一必須采取防氧化工序是“燒結(jié)”。這是因?yàn)?/span>MnZn鐵氧體是由三種金屬(Fe、Mn、Zn)氧化物在高溫?zé)Y(jié)時(shí)產(chǎn)生固相反應(yīng)生成的，而Mn、Fe極容易變價(jià)，在不同的溫度和氣氛(氧分壓)條件下，Mn、Fe的離于價(jià)是不同的，而要使MnZn鐵氧體具有規(guī)定的磁性，則必須保證其中各金屬離于的特定價(jià)態(tài)和尖晶石單相晶體結(jié)構(gòu)。除合適的配方外，關(guān)鍵是嚴(yán)格控制燒結(jié)條件——溫度和氣氛，使之滿足平衡氣氛燒結(jié)條件，防止氧化或還原的發(fā)生，杏則會(huì)出現(xiàn)不良后果——輕則產(chǎn)品性能降低，重則不能生成MnZn鐵氧體，即產(chǎn)品失去了磁性。因此，國(guó)內(nèi)外大規(guī)模燒結(jié)MnZn鐵氧體都采用了一種名為“氮?dú)獗Ｗo(hù)隧道窯”的設(shè)備，它可據(jù)工藝要求來(lái)調(diào)節(jié)三條燒結(jié)曲線：
溫度——時(shí)間曲線、氧含量——時(shí)間曲線