페라이트 탄소

그들이 이야기할 때페라이트 탄소, 많은 사람들은 고전적인 스트론튬이나 바륨 페라이트를 즉시 생각하지만 탄소는 다른 이야기입니다. 종종 생산 과정에서 탄소는 강철에 사용되지만 페라이트에서는 제거되는 불순물이라는 말을 듣게 됩니다. 그러나 실제로는 모든 것이 더 복잡합니다. 나는 탄소 함유 상이 열 안정성에 예상치 못한 영향을 미치는 한 공급 업체의 재료 배치를 발견 할 때까지 오랫동안 그렇게 생각했습니다. 개선되지는 않았지만 특정 범위에서 악화되었습니다. 이로 인해 더 깊이 파고들게 되었습니다.

전하 속 탄소에는 실제로 어떤 일이 일어나는가?

페라이트, 특히 경질 페라이트 생산을 위한 고전 기술에서 탄소는 종종 산화철, 탄산염과 같은 원료를 통해 전하로 들어갑니다. 소성 전 단계에서 소각하려고 합니다. 하지만 완전히 태워버리는 것이 이상적입니다. 실제로, 특히 용해로 용량이 큰 경우 소결 과정에서 탄소가 흑연 형태로 저장되거나 심지어 탄화철을 형성하는 국지적 영역이 항상 존재합니다. 항상 재앙은 아닙니다. 저주파 응용 분야를 위한 일부 브랜드의 페라이트에서는 일반적으로 최대 0.2%의 작은 잔류 탄소 함량으로 히스테리시스 루프를 약간 완화하여 좀 더 직사각형으로 만들 수 있습니다. 그러나 이는 매우 가는 선이고 교차되며 보자력은 제어할 수 없을 정도로 커집니다.

나는 다음과 관련된 오래된 생산 시설 중 하나를 기억합니다.페라이트 탄소시스템에서 펄스 변압기용 링 배치에 문제가 있었습니다. 자기 투자율은 배치마다 다양했습니다. 그들은 그것을 조사하기 시작했습니다. 비난을받는 것은 주요 구성이 아니라 산화철을 준비하는 방법이었습니다. 환원철분말을 사용하고 이를 산화시켰다. 그리고 산화 모드에 따라 원래 카르보닐 공정의 탄소 사슬이 구조에 남아 있었습니다. 도메인 벽을 고정하기 위해 추가 센터를 만든 것은 바로 그들이었습니다. 해결책은 이상적인 연소가 아니라 충전물에 방해석을 제어하여 도입하는 것에서 발견되었으며, 이 과정에서 소결 단계에서 이 탄소를 안정된 상태로 묶었습니다. 그러나 이것은 통제할 단계를 추가했습니다.

또 다른 요점은 탄소가 이동할 수 있다는 것입니다. 소결된 페라이트가 기계 가공(절단, 연삭)을 거치는 경우 가장자리의 국부적 과열로 인해 주변 대기(오일, CO2)에서 표면층으로 탄소가 확산될 수 있습니다. 이로 인해 얇고 부서지기 쉬운 층이 생성되고 열 순환 중에 미세 균열이 발생합니다. 이는 온도 차이가 큰 전원 공급 장치에서 작동하는 제품에서 관찰되었습니다. 연삭 중에 절삭유를 교체해야 했고, 가공 후에는 저온 어닐링을 도입해야 했습니다.

실제 사례와 실패한 실험

우리는 약 10년 전에 복잡한 형상에 대한 가공성이 향상된 페라이트를 만들려는 시도를 했습니다. 그 아이디어는 성형하기 전에 프레스 파우더에 그을음 형태의 미세한 탄소를 의도적으로 도입하는 것이었습니다. 그들은 다음과 같이 생각했습니다. 소결하는 동안 탄소가 연소되어 취약성을 줄이고 다이아몬드 도구로 후속 마무리를 용이하게 하는 미세 기공이 남습니다. 이론은 부분적으로 효과가 있었고 작업성은 실제로 향상되었습니다. 그러나 자기 특성, 특히 포화 유도 및 와전류 손실이 눈에 띄게 떨어졌습니다. 기공은 자기 회로의 파손과 같은 역할을 했습니다. 책임이 없는 제품의 경우 작동할 수 있지만 전력 요소의 경우 완전한 실패가 됩니다. 나는 거절해야만 했다.

그리고 여기에 탄소가 긍정적인 역할을 했지만 다른 역할을 한 반대의 예가 있습니다. 우리는 센서용 페라이트에 대해 이야기하고 있습니다. 거기에는 퀴리점의 안정성이 필요합니다. 우리는 2차 원료(폐기물 재활용)를 사용할 때 재료에 필연적으로 미량의 유기 결합, 즉 동일한 탄소가 포함된다는 사실에 직면했습니다. 중간 온도에서 더 긴 노출인 소결 사이클을 최적화한 후 이러한 잔류물은 단순히 연소된 것이 아니라 제2철의 일부를 2가 철로 복원했는데 이는 중요하지 않지만 퀴리점을 더 높은 온도 영역으로 이동시키고 전환을 더욱 급격하게 만들었습니다. 이는 온도 센서에 유용했습니다. 그러나 생산 조건에서 이 효과를 안정적으로 반복하는 것은 또 다른 과제입니다. 입자크기, 용광로 분위기, 가열 속도 등 너무 많은 요인에 따라 달라집니다.

여기에서는 오랫동안 산업 규모의 자성 재료를 사용해 온 주요 업체의 경험을 언급할 가치가 있습니다. 예를 들어,론지 코퍼레이션(공식 홈페이지 -https://www.ljmagnet.ru)는 1993년부터 자기 분리기를 포함한 광산 장비를 개발 및 생산해 왔습니다. 엔지니어들은 분리 요소의 마모 및 안정성과 관련하여 페라이트의 자기 특성에 탄소가 미치는 영향 문제에 직면했을 것입니다. 140,000m2의 면적과 연간 약 4,000대의 장비를 생산하는 Fushun에서 생산되는 상황에서 자기 시스템의 재현성과 내구성 문제는 심각합니다. 산업 단위의 신뢰성이 위태로울 때 재료에 대한 실제적인 접근 방식은 실험실 연구와 매우 다르다고 생각합니다. 이들은 탄소에서 전하를 최대로 정제하고 입증되고 보수적인 소결 기술을 사용하여 수년간 분리기 자기장의 안정성을 보장하는 경로를 따를 가능성이 높습니다. 이것은 재료 작업에 대한 다른 규모이자 다른 철학입니다.

프로세스 및 품질 관리에 미치는 영향

매장 현장에서는 어떤 모습인가요? 물론 주요 제어 지점은 하소입니다. 하지만 여기에서도 모든 것이 단순하지는 않습니다. 산화물을 소성할 때 온도나 유지 시간을 과도하게 설정하면 조직이 너무 거칠어져 나중에 수정할 수 없게 됩니다. 탄소가 남아 있으면 이러한 구조에서 특히 교활하게 행동합니다. 후속 소결 중에 국부적인 재환원과 금속 철의 형성을 유발할 수 있습니다. 그리고 이것은 이미 결혼이며 항상 눈에 보이는 것은 아닙니다. 손실을 측정할 때만 감지되거나 고주파에서 장기간 작동한 후에만 감지됩니다. 제품이 과열됩니다.

따라서 총 탄소에 대한 화학적 분석(시간이 오래 걸림)뿐만 아니라 소성 후 프레스 분말의 저항성에 대한 빠른 테스트 등 추가 제어가 도입되었습니다. 간접적인 방법이지만 작동합니다. 저항이 예상보다 낮으면 잔류 탄소나 저가 철이 존재할 가능성이 있습니다. 추가 어닐링을 위해 배치가 전송됩니다.

또 다른 실용적인 뉘앙스는 금형입니다. U자형 코어와 같은 복잡한 제품을 형성하기 위해 유기 바인더가 사용됩니다. 사실 이것도 탄소입니다. 그 양과 유형(폴리비닐 알코올, 파라핀)이 중요합니다. 너무 적으면 소결을 위해 운반될 때 부품이 부서질 것입니다. 너무 많이 - 태워지면 큰 모공과 변형이 남습니다. 실험적으로 선택했으며 제품의 표준 크기마다 레시피가 다릅니다. 보편적인 해결책은 없습니다. 여러 번의 배치 실패와 수집가의 불만이 제기된 후에야 이 사실을 기억할 수 있습니다.

다양한 유형의 페라이트에 대한 세부 사항

고투자율 코어에 사용되는 망간-아연 페라이트(Mn-Zn)에서는 탄소에 대한 태도가 가장 엄격하다. 거기에서는 흔적조차도 잔여 손실을 증가시킬 수 있습니다. 모든 기술은 이를 제거하도록 설계되었습니다. 산소 함유 분위기에서의 소결은 잔여 탄소 화합물을 정확하게 산화시키기 위해 최종 단계에서 종종 사용됩니다.

RF 애플리케이션용 니켈-아연(Ni-Zn) 페라이트의 경우 이야기는 약간 다릅니다. 처음에는 저항률이 더 높으며 탄소가 전기 전도성에 미치는 영향은 그다지 치명적이지 않습니다. 그러나 이는 반응 소결 중 상 형성의 역학에 영향을 미칠 수 있습니다. 마이크로파 흡수체용 Ni-Zn 페라이트 충전물에 소량의 탄산염을 의도적으로 첨가하면 입자 크기를 더 잘 제어할 수 있는 경우가 있었습니다. 탄소는 특정 단계에서 양이온의 확산을 일시적으로 억제했습니다. 그러나 이것은 또 특정 제작의 노하우이며 광고되지 않습니다.

바륨 및 스트론튬 페라이트(단단한 자석)의 경우 탄소는 주로 적입니다. 강제력을 감소시킵니다. 그러나 자기장 내에서 건식 프레싱을 통해 이방성 자석을 생산하는 데에는 흥미로운 점이 있습니다. 탄소 함유 첨가제(스테아레이트)는 분말 흐름성과 입자 배향성을 개선하는 데 사용됩니다. 목표는 주상의 입자가 자라기 시작하기 전에 완전히 분해되어 떠나는 것입니다. 온도 체계가 방해를 받으면 스테아르산염의 탄소가 결정립 경계로 침투하여 완성된 자석의 자기 특성을 급격히 악화시킵니다. 정권을 개발할 때 열중량 측정법으로 모니터링합니다.

큰 소리로 생각하고 명확하지 않은 결론

그래서 다시 돌아가서페라이트 탄소. 단순한 '혼합'이 아니다. 이는 불안정한 요인이 될 수도 있고 매우 좁은 틀 내에서 특정 속성에 영향을 미치는 도구가 될 수도 있는 기술적 매개변수입니다. 이는 모두 귀하가 생산하는 제품, 장비 및 작동 조건에 따라 다릅니다. 절대적인 순도는 산업 규모에서는 달성할 수 없으며 항상 필요한 것도 아닙니다. 가장 중요한 것은 그것이 나타날 수 있는 위치(원료, 결합제, 대기), 특정 온도 프로파일에서 어떻게 작동하는지, 배치마다 이 프로세스를 안정화하는 방법을 이해하는 것입니다.

종종 특성의 재현성에 대한 문제는 주요 구성이 아니라 이러한 "작은 것"(산화물 공급 업체의 변경 또는 용광로 라이닝의 마모로 인해 부유하는 탄소의 함량 및 형태)에 달려 있습니다. 따라서 이제 중요한 제품의 기술 프로세스 맵에서 "Fe2O3 함량"뿐만 아니라 "소성 후 최대 C 함량", 심지어 "압착에 권장되는 바인더 유형"까지 별도의 줄에 표시합니다. 이렇게 하면 위험이 줄어듭니다.

결과적으로 페라이트 작업은 항상 자기 특성, 제조 가능성, 비용 및 안정성 간의 절충안입니다. Carbon은 이 분야의 선두주자 중 하나입니다. 무시할 수는 없지만 악마화해서도 안 됩니다. 특정 기술 체인의 습관을 알아야 합니다. 재료과학의 많은 것들이 그렇듯이, 교과서의 순수 이론보다 더 많은 경험과 축적된 경험이 있습니다. 그리고 실패한 실험을 포함한 이러한 경험은 실무자와 이론가를 구별하는 요소입니다.