karbon ferit

Ketika mereka membicarakan tentangkarbon ferit, banyak orang langsung berpikir tentang ferit strontium atau barium klasik, tetapi karbon adalah cerita yang berbeda. Seringkali dalam percakapan produksi Anda mendengar bahwa karbon digunakan untuk baja, tetapi dalam ferit, karbon adalah pengotor yang dihilangkan. Namun dalam praktiknya segalanya lebih rumit. Saya sendiri sudah lama berpikir demikian, sampai saya menemukan sekumpulan material dari satu pemasok, di mana fase yang mengandung karbon memberikan efek yang tidak terduga pada stabilitas termal - mereka tidak membaik, tetapi memperburuknya dalam kisaran tertentu. Hal ini memaksa saya untuk menggali lebih dalam.

Apa yang sebenarnya terjadi pada karbon dalam muatan tersebut

Dalam teknologi klasik untuk produksi ferit, terutama yang keras, karbon sering kali dimasukkan melalui bahan mentah - oksida besi, karbonat. Mereka mencoba membakarnya pada tahap pra-kalsinasi. Tapi membakarnya sepenuhnya adalah hal yang ideal. Kenyataannya, terutama dengan volume tungku yang besar, selalu terdapat zona lokal dimana karbon disimpan dalam bentuk grafit atau bahkan membentuk besi karbida selama proses sintering. Itu tidak selalu merupakan bencana. Pada beberapa merek ferit untuk aplikasi frekuensi rendah, kandungan karbon sisa yang kecil, biasanya hingga 0,2%, bahkan dapat sedikit menghaluskan loop histeresis, menjadikannya sedikit lebih persegi panjang - tetapi ini adalah garis yang sangat halus, bersilangan - dan gaya koersif merayap naik tak terkendali.

Saya ingat di salah satu fasilitas produksi lama yang terkait dengankarbon feritsistem, ada masalah dengan kumpulan cincin untuk transformator pulsa. Permeabilitas magnetik bervariasi dari satu batch ke batch lainnya. Mereka mulai menyelidikinya - bukan komposisi utama yang harus disalahkan, tetapi metode pembuatan oksida besi. Serbuk besi tereduksi digunakan, yang kemudian dioksidasi. Dan bergantung pada mode oksidasi, rantai karbon dari proses karbonil asli tetap berada dalam struktur. Merekalah yang menciptakan pusat tambahan untuk memperbaiki dinding domain. Solusinya tidak ditemukan dalam pembakaran ideal, namun dalam pemasukan kalsit yang terkontrol ke dalam muatan, yang dalam prosesnya mengikat karbon ini menjadi fase stabil pada tahap sintering. Tapi ini menambah panggung untuk dikendalikan.

Hal lainnya adalah karbon dapat bermigrasi. Jika ferit yang disinter kemudian mengalami pemrosesan mekanis - pemotongan, penggilingan - panas berlebih lokal di bagian tepinya dapat menyebabkan difusi karbon dari atmosfer sekitar (minyak, CO2) ke lapisan permukaan. Hal ini menciptakan lapisan tipis dan rapuh, yang kemudian menimbulkan retakan mikro selama siklus termal. Hal ini diamati pada produk yang dioperasikan pada catu daya dengan perbedaan suhu yang besar. Saya harus mengganti cairan pendingin selama penggilingan dan menerapkan anil suhu rendah setelah pemesinan.

Kasus praktis dan eksperimen yang gagal

Kami melakukan eksperimen sekitar sepuluh tahun yang lalu - upaya untuk membuat ferit dengan kemampuan mesin yang lebih baik untuk bentuk yang kompleks. Idenya adalah dengan sengaja memasukkan karbon halus dalam bentuk jelaga ke dalam bubuk press sebelum dicetak. Mereka berpikir seperti ini: selama sintering, karbon akan terbakar, meninggalkan pori-pori mikro yang akan mengurangi kerapuhan dan memudahkan penyelesaian selanjutnya dengan alat berlian. Teorinya sebagian berhasil - kemampuan kerja sebenarnya meningkat. Namun sifat magnetnya, terutama induksi saturasi dan rugi-rugi arus eddy, menurun drastis. Pori-pori tersebut bertindak seperti pemutusan sirkuit magnet. Untuk produk yang tidak bertanggung jawab, ini mungkin berhasil, tetapi untuk elemen daya, ini akan menjadi kegagalan total. Saya harus menolak.

Dan inilah contoh sebaliknya, dimana karbon memainkan peran positif, namun dalam peran yang berbeda. Kita berbicara tentang ferit untuk sensor. Di sana Anda memerlukan stabilitas titik Curie. Kita dihadapkan pada kenyataan bahwa ketika menggunakan bahan baku sekunder (daur ulang sampah), bahan tersebut mau tidak mau mengandung jejak ikatan organik, yaitu karbon yang sama. Setelah mengoptimalkan siklus sintering - pemaparan yang lebih lama pada suhu menengah - residu ini tidak hanya terbakar, namun berhasil mengembalikan sebagian besi besi menjadi besi divalen, yang tidak signifikan, namun menggeser titik Curie ke wilayah suhu yang lebih tinggi dan membuat transisi lebih mendadak. Ini berguna untuk sensor suhu. Namun mengulangi efek ini secara stabil dalam kondisi produksi merupakan tantangan lain. Tergantung pada banyak faktor: granulometri, atmosfer dalam tungku, laju pemanasan.

Di sini perlu disebutkan pengalaman para pemain besar yang telah lama bekerja dengan bahan magnetik dalam skala industri. Misalnya,Perusahaan LONGI(situs web resmi -https://www.ljmagnet.ru), yang sejak tahun 1993 telah mengembangkan dan memproduksi peralatan pertambangan, termasuk tentu saja pemisah magnetik. Insinyur mereka pasti menghadapi masalah pengaruh karbon pada sifat magnetik ferit dalam konteks keausan dan stabilitas elemen pemisah. Dalam konteks produksinya di Fushun, dengan luas 140.000 m2 dan produksi sekitar 4.000 unit peralatan per tahun, masalah reproduktifitas dan daya tahan sistem magnetik menjadi akut. Saya pikir pendekatan praktis mereka terhadap material, ketika keandalan unit industri dipertaruhkan, sangat berbeda dengan penelitian laboratorium. Kemungkinan besar mereka mengikuti jalur pemurnian maksimum muatan dari karbon dan penggunaan teknologi sintering konservatif yang telah terbukti untuk memastikan stabilitas medan magnet pemisah selama bertahun-tahun. Ini adalah skala yang berbeda dan filosofi berbeda dalam bekerja dengan material.

Dampak pada proses dan kontrol kualitas

Seperti apa tampilannya di lantai toko? Titik utama pengendaliannya, tentu saja, adalah kalsinasi. Namun di sini pun, tidak semuanya sederhana. Jika Anda berlebihan dengan suhu atau waktu penahanan saat mengkalsinasi oksida, Anda bisa mendapatkan struktur berbutir terlalu kasar, yang nantinya tidak dapat diperbaiki. Karbon, jika tetap ada, berperilaku sangat berbahaya dalam struktur seperti itu - selama sintering berikutnya, karbon dapat menyebabkan reduksi lokal dan pembentukan besi logam. Dan ini sudah menjadi pernikahan, dan tidak selalu terlihat oleh mata. Ini terdeteksi hanya saat mengukur kerugian atau setelah pengoperasian jangka panjang pada frekuensi tinggi - produk terlalu panas.

Oleh karena itu, kontrol tambahan diperkenalkan - tidak hanya analisis kimia untuk total karbon (ini membutuhkan waktu lama), tetapi juga tes cepat untuk resistivitas bubuk press setelah kalsinasi. Metode tidak langsung, namun berhasil. Jika resistansi lebih rendah dari yang diharapkan, ada kemungkinan sisa karbon atau bentuk besi bervalensi rendah. Batch dikirim untuk anil tambahan.

Nuansa praktis lainnya adalah cetakannya. Untuk membentuk produk kompleks, seperti inti berbentuk U, digunakan pengikat organik. Faktanya, ini juga merupakan karbon. Kuantitas dan jenisnya (polivinil alkohol, parafin) sangat penting. Terlalu sedikit maka bagian tersebut akan hancur saat diangkut untuk sintering. Terlalu banyak - ketika terbakar, pori-pori besar dan deformasi akan tetap ada. Kami memilihnya secara eksperimental, dan untuk setiap ukuran standar produk terdapat resep berbeda. Tidak ada solusi universal. Anda mengingat ini hanya setelah beberapa batch yang gagal dan keluhan dari kolektor.

Spesifik untuk berbagai jenis ferit

Ferit mangan-seng (Mn-Zn), yang digunakan untuk inti yang sangat permeabel, memiliki sikap yang paling ketat terhadap karbon. Di sana, bahkan jejak pun dapat meningkatkan sisa kerugian. Semua teknologi dirancang untuk menghilangkannya. Sintering dalam atmosfer yang mengandung oksigen sering digunakan pada tahap akhir tepatnya untuk mengoksidasi sisa senyawa karbon.

Dengan ferit nikel-seng (Ni-Zn) untuk aplikasi RF, ceritanya sedikit berbeda. Awalnya terdapat resistivitas yang lebih tinggi, dan pengaruh karbon terhadap konduktivitas listrik tidak begitu fatal. Namun hal ini dapat mempengaruhi kinetika pembentukan fasa selama reaksi sintering. Ada kasus di mana penambahan sejumlah kecil karbonat ke muatan ferit Ni-Zn untuk peredam gelombang mikro memungkinkan kontrol yang lebih baik terhadap ukuran butir - karbon untuk sementara menghambat difusi kation pada tahap tertentu. Tapi ini, sekali lagi, adalah pengetahuan dari produksi tertentu, yang tidak diiklankan.

Untuk ferit barium dan strontium (magnet keras), karbon adalah musuh utama. Ini mengurangi kekuatan koersif. Namun ada hal yang menarik dalam produksi magnet anisotropik dengan pengepresan kering dalam medan magnet. Aditif yang mengandung karbon (stearat) digunakan untuk meningkatkan kemampuan mengalir bubuk dan orientasi partikel. Tujuannya agar mereka benar-benar terurai dan keluar sebelum butiran fase utama mulai tumbuh. Jika rezim suhu dilanggar, karbon dari stearat menembus batas butir dan secara tajam memperburuk sifat magnetik magnet yang sudah jadi. Dipantau dengan termogravimetri saat mengembangkan rezim.

Berpikir keras dan kesimpulan yang tidak jelas

Jadi, kembali kekarbon ferit. Ini bukan sekadar 'pencampuran'. Ini adalah parameter teknologi yang dapat menjadi faktor destabilisasi dan, dalam kerangka yang sangat sempit, alat untuk mempengaruhi properti tertentu. Itu semua tergantung pada apa yang Anda produksi, peralatan apa, dan kondisi pengoperasian apa. Kemurnian mutlak tidak dapat dicapai pada skala industri, dan hal ini tidak selalu diperlukan. Hal utama adalah memahami di mana ia dapat muncul (bahan mentah, pengikat, atmosfer), bagaimana perilakunya dalam profil suhu tertentu, dan bagaimana menstabilkan proses ini dari batch ke batch.

Seringkali masalah dengan reproduktifitas sifat tidak terletak pada komposisi utama, tetapi pada “hal-hal kecil” seperti itu - kandungan dan bentuk karbon yang mengapung karena perubahan pemasok oksida atau karena keausan lapisan tungku, perubahan atmosfer. Oleh karena itu, dalam peta proses teknologi untuk produk-produk penting, kami sekarang menulis di baris terpisah tidak hanya “kandungan Fe2O3”, tetapi juga “kandungan C maksimum setelah kalsinasi” dan bahkan “jenis pengikat yang direkomendasikan untuk pengepresan.” Hal ini mengurangi risiko.

Oleh karena itu, bekerja dengan ferit selalu merupakan kompromi antara karakteristik magnetik, kemampuan manufaktur, biaya dan stabilitas. Carbon adalah salah satu pemain di bidang ini. Hal ini tidak bisa diabaikan, namun juga tidak boleh dibenci. Anda hanya perlu mengetahui kebiasaannya dalam rantai teknologi spesifik Anda. Seperti banyak hal dalam ilmu material, terdapat lebih banyak pengalaman empiris dan akumulasi daripada teori murni dari buku teks. Dan pengalaman inilah, termasuk eksperimen yang gagal, yang membedakan seorang praktisi dari seorang ahli teori.