前言
軟磁鐵氧體經過40多年的發展，其工藝已日趨成熟、穩定，各企業間的差異在日漸縮小，例如配方和燒結工藝，也無多少技術秘密可言，但大規模穩定生產高質量軟磁鐵氧體就比較棘手。這是因為軟磁鐵氧體材料牌號繁多，磁芯形狀、尺寸各不相同，用戶對品質的要求越來越高，對交貨期要求大大縮短，而磁芯制造商為控制成本,降低經營風險又必須大量減少庫存（這將在一定程度上縮短了生產和技術準備周期），這都給批量生產帶來許多困難。批量生產中的癥結出現在備料、成型、燒結、磨加工和分包等各個環節，工藝技術及質量控制也應緊緊貫穿于這些環節中。
1 軟磁鐵氧體生產的工藝流程及質量控制基本思想
軟磁鐵氧體是由Fe、Zn、Mn或Ni的氧化物按一定比例混合，經預燒、破碎、造粒、壓制成型、燒結和磨加工而成。軟磁鐵氧體分為MnZn鐵氧體和NiZn鐵氧體兩類，MnZn鐵氧體比NiZn鐵氧體的產量和用量都要大得多。本文僅對MnZn鐵氧體的批量生產工藝技術及質量控制進行簡要描述。
在軟磁鐵氧體的批量生產過程中，做好技術質量的控制工作十分重要。通過加強技術質量控制，提高產品合格率，是降低生產成本的重要途徑之一。軟磁鐵氧體的批量生產技術質量控制，簡單地說，就是要把以預防和控制為主的基本思想，貫穿于從原材料的選擇開始直到產品交付使用的整個生產經營過程。
許多工藝技術人員認為，達到優異的磁性能是磁芯生產中技術質量控制的重要目標，其實這是一種較片面的認識。根據基礎物理效應，一種軟磁材料不可能同時兼有各種有利的磁特性，在某些磁特性之間總是相互折衷的，如不能同時獲得磁導率和功率損耗。在實際生產中，應根據用戶的不同需求，有選擇性地保證某些磁特性，比如在高電感元件應用中，應重點保證磁芯有高的電感因數AL；在電源變壓器應用中，對功率損耗PC的要求更高一些；在回掃變壓器應用中，需要磁芯有高的直流疊加特性。因此，在批量生產中，軟磁鐵氧體具有優異的磁特性并非是重要的目標，在很大程度上要取決于其應用場合，其它諸如機械特性、外觀質量、成本或交貨期等也很重要，在某些場合下甚至更為重要些。而堅持預防和控制為主的基本思想，單從材料特性這一控制環節來說，就是要根據不同用戶、不同磁芯使用要求上的差異，選擇不同配方或不同燒結工藝的材料，固化工藝，規范管理，實現“管理流程化、作業標準化”，把復雜的問題簡單化，把簡單的問題重復做好，這樣方能避免出現差錯和正確處理好產品質量、生產效率及產品成本之間的矛盾統一關系。
2 軟磁鐵氧體批量生產的工藝技術及質量控制
軟磁鐵氧體的各制造工序對磁芯的特性、外觀質量、成本、交貨期等的影響有所不同。表1直觀地概括了這種相關性。當然，表1中的蘭垡步銜?鞴郟?贍芤蚱笠倒ひ丈璞缸純齪凸ば蚱ヅ淝榭霾煌??歟???賦雋蘇?鋈澩盤?跆逕??途??械墓丶?侍狻＜際踔柿靠刂剖俏???途???竦模?虼?必然要結合這些實際問題開展工作。
注 ：☆表示 生 產 工 序 對 特 性的 影 響 度 指 數 ；—表 示 該 工 序 對 特 性 影 響 不 大 。
2．1 原材料選擇及配方
提高軟磁鐵氧體特性的關鍵之一在配方(包括二次球磨中加雜)，因此應重點選擇好主配方料，要求主配方料的純度要高、含有害雜質如氯根、酸根等較少、化學活性和流動性要好、粒度分布適當、3種主配方料的比表面積匹配較好。就功率鐵氧體來說，目前國內外制造商的配方大約為：Fe2O3（53～54）mol％、MnO（35～40）mol％、ZnO（8～12）mol％之間。如PC44，有廠家取配方為：Fe2O3 53.3mol％、MnO 36.5mol％、ZnO 10.2mol％。為促進固相反應、助熔、防止晶粒長大、改善材料性能及增加機械強度等，通常在配方中要加入一些有益的雜質，如Al2O3、HfO2、Nb2O5、TiO2、V2O5、Cr2O3、CaO、ZrO2、Pb3O4及CoO等，但要控制好添加量，過多反而有害。
在本工序，應重點預防和控制原材料的純度并確保配方稱量的準確性。
2．2 備料
以典型的氧化物法備料（濕式混料）工藝為例，該工序包括一次砂（或球）磨、一次噴霧干燥、預燒、二次球（或砂）磨、二次噴霧干燥等過程。一次砂（或球）磨的主要目的是保證主配方料混合均勻，從生產效率的角度，一般選擇砂磨方式，時間僅需約1h即可（球磨則需要6h左右），料∶球∶水=1∶2～2.5∶0.6～0.7，并采用等徑鋼球。一次噴霧干燥的目的是將混合均勻的原料烘干、造粒，使其具有一定的密度，這有利于固相反應的進行和提高預燒效率，減少預燒中料在窯體內的粘壁現象。預燒時要根據所用的窯體（回轉窯效果更好）和原料，確定合適的預燒溫度和保溫時間，這對成型生坯的收縮率、顆粒料（二次料）的流動性、松裝密度和二次燒結溫度曲線的選擇都有很大影響。一般軟磁鐵氧體的預燒溫度在1000℃左右，用回轉窯預燒的效果較好。
經過預燒的坯料是多氣孔、多缺陷、低密度的部分鐵氧體化物質，將其用球磨機粉碎、研磨制成利于壓制成型的粒度，這道工序習慣上稱為二次球磨，球磨時間約需12～16h，以確保顆粒料的平均粒徑在1μm以下。加雜通常在二次球磨時進行，同時加入一些粘合劑如聚乙烯醇（PVA）以滿足干壓成型的要求。
備料工序的一步是在噴霧干燥器中造粒，將粉料制成具有良好流動性、有一定強度和粘度的顆粒，以利于成型。干壓成型要求顆粒料的含水量在0.2％～0.4％、粒度在100～350μm為宜，而且呈正態分布(150～300μm占80％以上)，同時要求松裝密度≥1.32g/cm3，這將減少成型坯件起層和減少顆粒料填充模腔時的“拱橋現象”，從而改善成型生坯的強度和密度均勻性。在本工序，應重點預防和控制二次球磨后顆粒料的平均粒徑、顆粒料的粒度及其分布、松裝密度、含水量、粘合劑的質量和加入量等。
2．3 成型
成型是軟磁鐵氧體制造過程中的關鍵工序之一，干壓成型是經常采用的成型方式。成型的質量對磁芯的幾何尺寸、外觀、電磁性能都有極大影響。成型坯件密度的均勻性尤為重要，坯件密度不均勻，會導致燒結產品出現開裂、起層、變形等缺陷，這些缺陷常見于罐形、高度高臂薄的EC、EEL形等磁芯中。成型是批量生產中控制難度的工序之一，它對顆粒料的粒度、流動性、粘結性、模具、壓機以及調試人員、操作人員的要求都較高。壓機操作不當、使用顆粒料的特性不好、或模具設計不到位，都會造成產品微觀結構的不均勻，內部出現裂紋。顆粒料的流動性決定著顆粒料在模腔中的填充速度和填充效果；模具設計應根據產品形狀、坯件的收縮比、顆粒料的裝料比、可成型性等，綜合考慮其壓制方向、相關尺寸、模腔高度、凹模脫坯錐度。
在本工序，應重點預防和控制不同特性顆粒料的選擇和使用、生坯重量、磁芯底厚及密度的均勻性，嚴防內部開裂或起層的產品批次流入下工序。
2．4 燒成
燒成直接決定軟磁鐵氧體的終組成、相的分布、晶粒大小、致密性、尺寸、外觀及性能。燒成應根據所用燒結設備、預燒溫度高低、預燒料的收縮性、粘合劑的種類和加入比例、產品性能要求、形狀及大小、裝坯重量和方式等方面的不同，確定合適的燒結溫度及燒結曲線。一般來說，在升溫階段（約從室溫到500℃），主要是坯件內水分、粘合劑和潤滑劑的揮發過程，此時須緩緩升溫以避免坯件開裂；此后是坯件逐漸收縮階段，升溫速率可適當提高，但從900℃到1200℃，升溫速率要適當，因為這一段燒成影響著磁芯晶粒的大小、均勻度、氣孔率及分布等；到燒結溫度后，應有一個3～5h左右的保溫段；在降溫階段，冷卻速率及氧含量對產品的電磁性能及合格率也有很大影響。
在燒成工序，應重點預防產品粘連、變形和開裂；重點控制氧含量、窯尾氣壓的變化以及產品外型尺寸和性能的一致性。根據用戶和產品的不同要求，規范工藝，實行定窯、定溫、定氣氛、定擺坯方式和定期疏通排膠管道的標準化作業模式。
2．5 磨加工
經燒成的磁芯只有極少數可以直接使用，大部分必須經過磨加工才能獲得滿足用戶要求的機械尺寸和外觀。磁芯的磨加工方式通常有直線通過式、圓盤通過式和圓盤周期式等。直線通過式的加工效率很高，但它需要下墊砂帶、鋼帶，而且磁芯相對于臺面也在移動，因此其精度較差，對電感量一致性要求較高和用戶需要批量開氣隙的磁芯，該種加工方式會存在隱患。采用圓盤周期式磨床加工時，由于磁芯與臺面相對固定，且不墊任何介質，因此加工精度較高，適合于加工小型磁芯，其缺陷是磁芯磨損（掉塊）會嚴重一些。
提高磨加工產品質量的一致性，要精選鋼帶、砂帶，必要時，根據產品的磨加工特點，制作一些專用夾具可很好地保證批量磨加工的一致性。此外，磁芯上的燒結粘連異物如鋼玉砂、料粉、毛刺等的處理也相當重要，清除不干凈會導致產品磨斜、表面不平整、尺寸偏差大、電感量及功率損耗散差較大等不良后果，因此在加工前，對磁芯進行簡單的分選和處理也是非常必要的。本工序應重點預防操作人員的傾向性加工錯誤，重點規范磨加工進刀速度、不同產品的磨加工設備選擇和加工方法，以確保產品尺寸和電感量等參數。
2.6 分選及包裝
由于批量生產中的影響因素較多，加之用戶要求的不斷提高，個別的品質偏差也會導致用戶的投訴甚至批量退貨，因此，對磨加工后的產品進行出廠前的分選，是十分必要的。其職能通常包括兩方面：一是根據用戶要求分選，淘汰出外觀、尺寸或性能不符合要求的產品，包括必要時逐測產品性能或逐量產品尺寸；二是對一些產品實行外型尺寸分檔以利于有效配對。
本工序應從規范管理出發，建立較完善的產品質量追溯制度（能追溯到產品交付用戶使用時），堅決杜絕漏分漏檢現象。當然，規范不同產品的包裝材料和包裝方式以利于用戶使用，也是本工序管理的重點內容之一。
3 結語
以上就軟磁鐵氧體磁芯的全部生產過程，從原材料選擇及配方→備料→成型→磨加工→分選及包裝等各個工序，都進行了詳細的介紹，并指出了應該注意的事項。