フェライト混合物

「フェライト混合物？」と聞くと、多くの人はすぐに袋に入った完成した粉末を想像します。それを注いで圧縮するだけです。これはおそらく、新人技術者の間でよく見られる最も一般的な単純化された見方です。実際、これはバッグのずっと前から始まる物語です。混合物が製造段階に到着した場合、それはすでに数十の受け入れとテストバッチが行われたことを意味し、それは単なる塵ではなく、RF トランスのコアであれ、センサー素子であれ、所定の運命を持った材料です。しかし、これらすべてを備えたとしても、新しいバッチごとに小さなリスクが伴います。その理由は次のとおりです。

灰色の粉の後ろには何があるのでしょうか？

組成は単なるFe2O3ではなく、亜鉛、ニッケル、マンガンの酸化物が一定の割合で含まれています。まずは原材料の歴史です。同じ化学組成でも、異なる炭酸鉄または酸化鉄から作られた場合、焼結後の出力は異なる粒度分布となり、重要なことに、異なる磁気損失が得られます。私たちはかつて、パスポートによれば形式的には同一である混合物を 2 つのバッチを 2 つの供給者から入手しました。プレス焼結後の初透磁率（μi）のバラツキは15％に達しました。そして、これは一見厳格なGOSTにもかかわらずです。すべては前駆体と、混合前の成分の粉砕の細かさにかかっています。

既製品を購入する業界には、ここに落とし穴がよくあります。フェライト混合物。サプライヤーからの原材料の投入段階での節約は、最終製品のパラメータの不安定性につながる可能性があります。高周波フェライトは特にこの影響を受けやすくなります。したがって、長年にわたり、当社のサイクルでは、完成した混合物だけでなく、入ってくる原材料の管理に重点を置いてきました。高価ですが、より予測可能です。

ちなみに安定性について。理想的な混合物とは、パラメーターがバッチ間だけでなく、1 つのバッチ内でも狭い範囲内に収まるものです。混合の不均一性は厄介な問題です。型の一方の部分では顆粒が大きく、もう一方の部分では顆粒が小さくなっていると想像してください。圧縮密度が異なるため、焼結中に変形や亀裂が確実に発生します。古いリボンミキサーでこれを見ました。私たちは惑星型に切り替えました - 状況は平準化されましたが、エネルギーコストも跳ね上がりました。

理論からワークショップへ: 薄いところは壊れる

実験室用バッチ 5 kg から工業用バッチ 2 トンへの移行は常に課題です。研究室では、セラミックドラムの中ですべてを手で混合し、チャンバー炉で理想的なプロファイルで焼結しました。ワークショップには、ハーフキューブミキサー、ゾーンを備えたトンネルオーブン、保護雰囲気 (通常は窒素) の流れ、および避けられない温度勾配があります。そしてここで、理想的な条件下で開発した完成した混合物のパラメーターが「浮き上がり」始めます。

重要なポイントの1つは結合剤と可塑剤です。追加されるのは、フェライト混合物圧縮率を向上させ、未焼成のワークピースに強度を与えます。付け加えるだけでは十分ではありません。粉末は粉塵を発生し、金型はすぐに摩耗し、パレット上での輸送中にワークピースは崩れてしまいます。やりすぎると、焼結中にバインダーが激しく燃え尽きて気孔が残ったり、材料が膨潤したりすることがあります。割合は、テストプレスを作成し、熱処理中のワークの挙動を観察する経験に基づいて、ほぼ目で選択しました。標準のポリビニルアルコール (PVA) は優れていますが、吸湿性があります。彼らは作業場の湿度を変更しました - そしてすべての設定が間違っていました。

実践から得た実際のケース。新しいトンネルオーブンを設置したら。材料データシートに従って温度プロファイルを表示します。最初のロットの不良率は 30% です。芯が歪んでいました。彼らはそれを理解し始めました。サプライヤーであることが判明しましたフェライト混合物バインダーの種類をより熱安定性の高いものに変更しましたが、警告はしませんでした。接合部のバーンアウトゾーンで温度が急激に上昇する古いプロファイルは適切ではありませんでした。新しい材料にはより平坦な曲線が必要でした。些細なこと？いいえ、1 週間のダウンタイムと大量のネタバレコンテンツです。

設備とスケール：LONGIからの眺め

鉱山機械を生産する企業などの大規模生産になると、材料の要件が変化します。ここで重要なのは、最大透磁率よりも安定性、信頼性、そして重要なことにコストです。たとえば、株式会社ロンギ(Shenyang Scientific Electromagnetic Company LONGJI LLC) は、1993 年以来大規模なメーカーに成長しました。ウェブサイトでljmagnet.ru面積 140,000 平方メートル、従業員 1,200 名以上、年間約 4,000 台の装置生産という、その規模が深刻であることは明らかです。

このような生産、供給のためにフェライト混合物- これは粉末の袋を購入するのではなく、各段階で厳格な管理規制が設けられた数千トンの長期契約です。多くの大手企業と同様に、彼らも技術プロセスが監査されている承認されたサプライヤーのリストを持っていると思います。彼らは、例えば浚渫電力コンバーターや磁気分離システムなどの各磁気回路で同じ特性が得られることが保証されている混合物に興味を持っています。新しい添加剤を実験する時間はありません。実績のある「作業者」が必要です。化合物。

一部の企業と同様に、彼らも垂直統合、つまり子会社を通じて自社のニーズに合わせたフェライト粉末または混合物の生産を実践しているかどうかを知ることは興味深いでしょう。これにより最大限の制御が可能になりますが、冶金プロセスに莫大な資本投資も必要になります。最終装置の規模と専門性から判断すると、おそらく信頼できる外部の混合供給業者と協力していると考えられますが、流入および流出の制御のための独自の強力な実験室を備えています。これは、この規模の企業では標準的かつ合理的な慣行です。

失敗は成長の糧

失敗を思い出さずに練習を語ることはできません。最も不快なものは、お金を節約しようとする試みに関連したものでした。私たちは、既製の校正済み混合物ではなく、塩基性酸化物を購入し、自分たちで混合することにしました。その論理は、より安価で、さらに完全な制御であるというものでした。紙の上では - はい。実際には、混合前に成分を超微細かつ超均一に粉砕する必要性が考慮されていませんでした。当社独自のボールミルでは必要な分散が得られませんでした。その結果、焼結後の磁気損失（Pcv）は公称値よりも数倍高くなりました。バッチは処分しなければなりませんでした。私たちは数ペニーを節約し、数千ドルを失い、そして最も重要なことに時間を失いました。結論: 必要な機器の全サイクルがなければ、マテリアル作成チェーンに参加すべきではありません。専門メーカーを信頼する方が安全な場合もありますフェライト混合物.

もう 1 つの教訓は、人的要因への依存です。ミキサーへの成分の自動装填が行われていても、オペレーターが順序を間違える可能性があります。より良好な均質化を実現するには、酸化物を厳密な順序でロードする必要があります。私はかつて、充填順序の誤りにより、混合物中に局所的な炭酸塩含有物が形成され、焼結中に製品内にガスポケットが発生する様子を見たことがあります。バッチ全体を炉に入れる前にサンプルをテストアニーリングすることで、重大な欠陥を回避できました。もうこれは鉄則です。

そしてもちろん物流も。フェライト混合物は吸湿性の材料です。冬に暖房のない倉庫に保管し、その後暖かい作業場に持ち込むと、粒子に結露が発生します。このような混合物を圧搾するのは拷問です。開梱したバッグを使用前に作業場環境で少なくとも 24 時間環境調整することを義務付けるルールを導入する必要がありました。小さなことですが、これを逃すとプレスに問題が発生するのは確実です。

素材の未来を見つめる

最近では、ナノサイズのフェライトや付加技術（磁性要素の 3D プリンティング）用の混合物について多くの話題が高まっています。これは確かに有望ですが、エレクトロニクスから重工業まで、業界の大部分にとっては古典的なものです。フェライト混合物マンガン亜鉛フェライトおよびニッケル亜鉛フェライトをベースとしています。その進化は、パラメータのさらなる安定化、高周波での損失の削減（パワーエレクトロニクス用）、および静水圧などのより生産性の高い新しいプレス方法への適応という道をたどります。

また、「尖った」ものへの傾向も見られます。混合物。普遍的な材料ではなく、特定のメーカーの特定の用途に最適化された組成。のために言ってみましょう株式会社ロンギ磁気コアが鉱山機械の振動条件下で動作する場合、焼結後の機械的強度が向上した混合物を開発できます。これには、混合物メーカーと最終製品製造工場のエンジニア間の緊密な協力が必要です。

最終的には、フェライト混合物- これは製品ではなく、高度な責任を伴う半完成品です。その品質は、それが適合するデバイス全体の品質の鍵となります。このプロセスには、原料サプライヤーからの鉱石の選択から、作業場のトンネル炉の温度や雰囲気に至るまで、細かい点はありません。経験はまさに、この連鎖を理解し、それらの非常に「説明できない」事柄を分析することによってもたらされます。故障は、原則として、技術段階の分岐点のどこかに完全に重大な原因があります。