mistura de ferrita

Quando dizem “mistura de ferrite?”, muitas pessoas imediatamente imaginam o pó acabado em um saco, que só precisa ser despejado e comprimido. Esta é talvez a visão simplista mais comum que vejo frequentemente entre os novos tecnólogos. Na verdade, toda essa história começa muito antes da bolsa. Se a mistura chegou à produção, significa que dezenas de aceitações e lotes de testes já foram realizados com ela, e não é apenas pó, mas um material com um determinado destino - seja um núcleo para um transformador de RF ou um elemento sensor. Mas mesmo com tudo isso, cada novo lote representa um pequeno risco, e aqui está o porquê.

O que está por trás do pó cinza?

A composição não é apenas Fe2O3, óxidos de zinco, níquel, manganês em certa proporção. Esta é, antes de tudo, a história das matérias-primas. A mesma composição química, mas a partir de um carbonato ou óxido de ferro diferente, dará ao resultado após a sinterização uma granulometria diferente e, criticamente, diferentes perdas magnéticas. Certa vez, pegamos dois lotes da mistura, formalmente idênticos segundo o passaporte, de dois fornecedores. Após prensagem e sinterização, o espalhamento na permeabilidade magnética inicial (μi) atingiu 15%. E isso apesar do GOST aparentemente rigoroso. Tudo se resumia aos precursores e à finura da moagem dos componentes antes da mistura.

Muitas vezes há aqui uma armadilha para as indústrias que compram produtos prontosmistura de ferrita. A economia na etapa de entrada da matéria-prima do fornecedor pode resultar na instabilidade dos parâmetros do seu produto final. As ferritas de alta frequência são especialmente sensíveis a isso. Portanto, durante muitos anos, em nosso ciclo, focamos no controle das matérias-primas recebidas, e não apenas na mistura acabada. É mais caro, mas mais previsível.

A propósito, sobre estabilidade. Uma mistura ideal é aquela cujos parâmetros estão dentro de um corredor estreito, não apenas de lote para lote, mas também dentro de um lote. A heterogeneidade da mistura é um flagelo. Imagine que numa parte do molde os grânulos são maiores, na outra são menores. A densidade de compactação será diferente e durante a sinterização é garantido que causará deformação ou fissura. Eu vi isso em misturadores de fita antigos. Mudamos para os planetários - a situação se estabilizou, mas os custos de energia também aumentaram.

Da teoria à oficina: onde é fino, quebra

A transição de um lote laboratorial de 5 kg para um lote industrial de 2 toneladas é sempre uma busca. No laboratório, misturei tudo manualmente em um tambor cerâmico e sinterizei em um forno de câmara com perfil ideal. Na oficina existe um misturador de meio cubo, um forno túnel, com suas zonas, fluxos de atmosfera protetora (geralmente nitrogênio) e inevitáveis ​​​​gradientes de temperatura. E aqui os parâmetros da mistura acabada, que você desenvolveu em condições ideais, começam a “flutuar”.

Um dos pontos-chave são os ligantes e plastificantes. Eles são adicionados amistura de ferritapara melhorar a compressibilidade e dar resistência à peça verde (não queimada). Não basta adicionar - o pó gerará poeira, o molde se desgastará instantaneamente e a peça de trabalho se desintegrará durante o transporte em um palete. Se exagerar, durante a sinterização o ligante queimará com muita intensidade, deixando poros ou até mesmo causando inchaço do material. Selecionamos a porcentagem quase a olho nu, com base na experiência, fazendo testes de prensagem e observando o comportamento da peça durante o tratamento térmico. O álcool polivinílico padrão (PVA) é bom, mas higroscópico. Mudaram a umidade na oficina - e todas as configurações deram errado.

Um caso real da prática. Uma vez que instalaram um novo forno de túnel. Exiba o perfil de temperatura de acordo com a folha de dados do material. Os primeiros lotes apresentam defeito em 30%. Os núcleos estavam empenados. Eles começaram a descobrir. Acontece que o fornecedormistura de ferritamudou o tipo de aglutinante para um mais estável ao calor, mas não avisou. O perfil antigo com aumento acentuado de temperatura na zona de queima da ligação não era adequado - o novo material exigia uma curva mais plana. Bagatela? Não, uma semana de inatividade e uma tonelada de material estragado.

Equipamento e escala: uma visão da LONGI

Quando se trata de produção em larga escala, como em empresas que produzem equipamentos de mineração, os requisitos de materiais mudam. O que é importante aqui não é tanto a permeabilidade magnética máxima, mas a estabilidade, a confiabilidade e, principalmente, o custo. Por exemplo, tomeCorporação LONGI(Shenyang Scientific Electromagnetic Company LONGJI LLC), que se tornou um grande fabricante desde 1993. Em seu siteljmagnet.rufica claro que a escala é grave: área de 140 mil m2, mais de 1.200 funcionários, produção de cerca de 4 mil unidades de equipamentos por ano.

Para tal produção, forneçamistura de ferrita- não se trata de comprar um saco de pólvora, mas sim de um contrato de longo prazo de milhares de toneladas com rígidos regulamentos de controle em cada etapa. Presumo que eles, como muitos grandes players, tenham uma lista aprovada de fornecedores cujos processos tecnológicos são auditados. Eles estão interessados ​​em uma mistura que garanta as mesmas propriedades em cada circuito magnético para, digamos, um conversor de energia de dragagem ou um sistema de separação magnética. Não há tempo para experimentar novos aditivos - precisamos de um “trabalhador” comprovado. composto.

Seria interessante saber se, como alguns, praticam a integração vertical - ou seja, a produção de pós ou misturas de ferrite para necessidades próprias através de subsidiárias. Isto proporciona o máximo controle, mas também requer enormes investimentos de capital em processos metalúrgicos. A julgar pela escala e especialização do equipamento final, muito provavelmente trabalham com fornecedores externos de misturas confiáveis, mas possuem seu próprio laboratório poderoso para controle de entrada e saída. Esta é uma prática padrão e razoável para uma empresa deste porte.

Falhas como ponto de crescimento

Você não pode falar sobre prática sem lembrar dos fracassos. A mais ofensiva estava relacionada com uma tentativa de poupar dinheiro. Decidimos comprar não uma mistura calibrada pronta, mas óxidos básicos e fazer nós mesmos a mistura. A lógica era: mais barato, mais controle total. No papel - sim. Na prática, eles não levaram em consideração a necessidade de moagem ultrafina e ultrauniforme dos componentes antes da mistura. Nossos próprios moinhos de bolas não forneceram a dispersão necessária. Como resultado, após a sinterização, as perdas magnéticas (Pcv) foram várias vezes superiores às nominais. O lote teve que ser descartado. Economizamos centavos, perdemos milhares e, o mais importante, tempo. Conclusão: você não deve se envolver na cadeia de criação de materiais sem o ciclo completo dos equipamentos necessários. Às vezes é mais seguro confiar em um fabricante especializadomistura de ferrita.

Outra lição é a dependência do fator humano. Mesmo com o carregamento automatizado de componentes no misturador, o operador pode cometer um erro no pedido. Os óxidos devem ser carregados em ordem estrita para melhor homogeneização. Certa vez vi como, devido a um erro na ordem de carregamento, formaram-se inclusões locais de carbonato na mistura, que então, durante a sinterização, deram origem a bolsas de gás no interior do produto. O teste de recozimento da amostra antes de colocar todo o lote no forno nos salvou de um defeito grave. Agora, esta é uma regra rígida.

E, claro, logística. A mistura de ferrita é um material higroscópico. Armazenar em um armazém sem aquecimento no inverno e depois levá-lo para uma oficina quente leva à condensação de umidade nas partículas. Pressionar tal mistura é uma tortura. Foi necessária a introdução de uma regra de condicionamento obrigatório de uma sacola desembalada em ambiente de oficina por pelo menos 24 horas antes do uso. É uma coisa pequena, mas se você perder, problemas de pressão são garantidos.

Um olhar sobre o futuro do material

Hoje em dia fala-se muito em ferritas nanométricas e misturas para tecnologias aditivas (impressão 3D de elementos magnéticos). Isto é certamente promissor, mas para a maior parte da indústria - da electrónica à engenharia pesada - o clássicomistura de ferritaà base de ferritas de manganês-zinco e níquel-zinco. Sua evolução segue o caminho de uma estabilização ainda maior de parâmetros, redução de perdas em altas frequências (para eletrônica de potência) e adaptação a novos métodos de prensagem mais produtivos, por exemplo, isostáticos.

Também vejo uma tendência para os “afiados”. misturas. Não é um material universal, mas uma composição otimizada para a aplicação específica de um determinado fabricante. Digamos paraCorporação LONGIuma mistura com maior resistência mecânica após a sinterização pode ser desenvolvida se seus núcleos magnéticos operarem sob condições de vibração de equipamentos de mineração. Isto requer uma cooperação estreita entre o fabricante da mistura e os engenheiros da fábrica do produto final.

Em última análise,mistura de ferrita- este não é um produto, mas sim um produto semiacabado com alto grau de responsabilidade. Sua qualidade é a chave para a qualidade de todo o dispositivo no qual ele se encaixará. E não há pequenos detalhes nesse processo: desde a escolha do minério do fornecedor da matéria-prima até a temperatura e a atmosfera no forno túnel da sua oficina. A experiência vem precisamente através da compreensão desta cadeia e da análise dessas coisas muito “inexplicáveis”. falhas, que, via de regra, têm uma causa totalmente material em algum lugar na junção das etapas tecnológicas.