文档介绍：宜宾职业技术学院《铁氧体生产工艺技术》第二讲固相反应 1 宜宾职业技术学院《铁氧体生产工艺技术》?教学目标: ?了解铁氧体的固相反应过程,基本掌握欲使固相反应完全、烧结时间缩短应采取的措施。?职业技能教学点: ?1、固相反应的基理及过程, ?2、固相反应的简化模型分析, ?3、添加剂的种类及作用。?教学设计: ?复****讲授——小结——作业布置?教学手段: ?课堂讲授 2 宜宾职业技术学院《铁氧体生产工艺技术》复****上次课重点: 1、铁氧体磁性材料的分类, 2、铁氧体磁性材料主要生产工艺流程, 3、影响原料活性的因素: A 、形貌, B 、结构, 预烧温度。新课教学§1、2 固相反应大量生产的是多晶铁氧体,它的制造工艺与陶瓷粉末冶金工艺相似,其基本工艺流程如下: 3 宜宾职业技术学院《铁氧体生产工艺技术》?配料(一次)( A)混合预烧(初步固相反应)→备料( B) 成型→烧结→加工→检测包装?(A )包括氧化物法、盐类分解法、化学共沉淀法、喷雾热分解法、溶液—凝胶法等。?(B)包括干压法、磁场成型法、注浆法、热压法等。?但是,不管制备方法怎么变化,除粘结铁氧体外,所有的铁氧体的制备都必须经过烧结,固相反应。?即产品在烧结前基本是各种金属氧化物的机械混合物, 烧结后生成新的复合氧化物,即铁氧体。?一般产品的烧结温度比各原料的熔点低,约为铁氧体熔点的 80~90% , ?即: T 烧结=( — )T 熔点( 0C) 4 宜宾职业技术学院《铁氧体生产工艺技术》?一、概念?固相反应:是固体粉末间(多相成分) ?在低于熔化温度下的化学反应, ?它是由参与反应的离子或分子经过热扩散而生成新的固熔体。?固相反应是烧结中的一种形式,基本上是在预烧过程中进行的。直到今天,铁氧体的制造均是两次烧结, 一次是化工原料配方后进行一次预烧,初步固相反应, 二次是在成型后进行烧结,使之充分铁氧体化。?二、固相反应的过程?固相反应与温度密切相关。 5 宜宾职业技术学院《铁氧体生产工艺技术》铁氧体产品在高温下发生固相反应 6 宜宾职业技术学院《铁氧体生产工艺技术》?下面以 ZnFe 2O 4的生成为例进行说明: ?1 、表面接触期( T<300 0C ): 无离子扩散,晶格结构无变化。?2 、形成表面孪晶期( 300 —400 0C ): 颗粒表面质点相互作用形成表面分子膜(假分子或孪晶),随着温度升高,孪晶数增加。?3 、孪晶发展与巩固期( 400 —500 0C ): 假分子结合强度进一步加强,少数金属离子发生扩散至表面,表面离子接触构成新的表面分子,但该阶段尚无明显的新相生成。?4、全面扩散期( 500 —600 0C): 表面与内部的 Zn 2+,Fe 3+充分扩散形成固熔体,产生晶格畸变, 但尚在固熔度范围内,无新相( ZnFe 2O 4)出现。 7 宜宾职业技术学院《铁氧体生产工艺技术》?5 、反应结晶产物形成期( 600 —750 0C ): 新相出现,形成晶粒,密度提高。(开始析出锌铁氧体晶粒) ?6 、形成化合物的晶格校正期(> 750 0C ): 修正结构缺陷,晶粒长大,密度大大上升(扩散加速进行,晶格缺陷消失成为正常尖晶石结构)。一般固相反应完成后,约有 90—95% 的原始粉料已生成新相,新相出现的温度与反应达完成的温度有可能相差甚远,如: ? NiO+Fe 2O 3 600 ~800 0C NiFe 2O 4 1100 ~1200 0C 达反应完成?三、固相反应的简化模型分析 8 宜宾职业技术学院《铁氧体生产工艺技术》?以 MgO+Al 2O 3 =MgAl 2O 4生成反应为例: ?1、假设?(1)氧离子未参与扩散过程?(2) Mg 2+, Al 3+以3:2 的比例进行相反方向的扩散?进入氧离子晶格间隙,形成 MgAl 2O 4 ,如果在原接触界面做一标志,则在界面两边按 1:3的比例形成 MgAl 2O 4 相,这种离子扩散机制称为 Wagner 机制。 9 宜宾职业技术学院《铁氧体生产工艺技术》?(3)反应产物无限薄?欲使化学反应完成,烧结时间缩短,需考虑以下因素: ?(1)粉料愈细反应速度愈快。?通常用机械球磨粒度约 1—5μm ,化学共沉淀法制得的粉料粒度有可能更细。?(2)粉末间接触面积越大越好。?为此,增大成型压力(提高坯件密度) ?或采用二次球磨工艺(混合球磨→预烧→再球磨)时, 将进行预烧后的粉料先预压成块状或造粒。?(3)降低激活能,增进原料的活性?采用高纯原料往往需要提高烧结温度。 10