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SA高純制氮機組在磁性材料生產(chǎn)中的應用
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，廣泛應用于廣播、電視、通迅、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動化和家用電器等眾多領(lǐng)域，人均消費磁性材料的多少能表明那個國家的國民經(jīng)
經(jīng)濟發(fā)展水平。西方工業(yè)發(fā)達國家的人均消費磁性材料巳達7Kg，而我國僅0．1Kg，可見，中國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)量中國居，軟磁產(chǎn)量中國巳位列第二，中國已是磁性材料生產(chǎn)大國。九十年代以來，我國的磁性材料以每年15~20％的速度增長，目前我國具有一定規(guī)模的磁性材料生產(chǎn)企業(yè)巳超過500家，固定資產(chǎn)投資總額超過1000萬元的磁性材料生產(chǎn)企業(yè)已有五、六十家，據(jù)1997年統(tǒng)計，年銷售收入超億元者有15家左右[1]。
磁性材料生產(chǎn)過程中，需要應用惰性氣體保護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。
*，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，過量氧化將導致磁體磁性惡化，因為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)量分數(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。目前國內(nèi)外大規(guī)模生產(chǎn)稀土永磁合金時的制粉（細碎）工序采用了“氮氣流磨”——利用高速氮氣流帶動物料顆粒相互碰撞而達到研磨效果（粉料粒徑3~5μm），同時利用氮氣的惰性防止制粉過程物料的氧化，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%的高純制氮機組。
磁性材料生產(chǎn)中還需要使用氮氣的是軟磁中的MnZn鐵氧體，它典型的生產(chǎn)工藝流程如下：
配料(氧化物)——混合——預燒——制粉——壓制——燒結(jié)——磨加工——檢測。
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)工序中均無防氧化之需，一必須采取防氧化工序是“燒結(jié)”。這是因為MnZn鐵氧體是由三種金屬(Fe、Mn、Zn)氧化物在高溫燒結(jié)時產(chǎn)生固相反應生成的，而Mn、Fe極容易變價，在不同的溫度和氣氛(氧分壓)條件下，Mn、Fe的離于價是不同的，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，國內(nèi)外大規(guī)模燒結(jié)MnZn鐵氧體都采用了一種名為“氮氣保護隧道窯”的設備，它可據(jù)工藝要求來調(diào)節(jié)三條燒結(jié)曲線：
溫度——時間曲線、氧含量——時間曲線