Файл: Соломоник И.Ш. Производство керамических деталей радиоаппаратуры.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.06.2024

Просмотров: 76

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ходе печн имеется разгрузочная шлюзовая камера 7, анало­ гичная входной форкамере 3.

В целях дальнейшего повышения плотности изделий, улуч­ шения чистоты поверхности и корректировки габаритных раз­

меров применяется п о в т о р н о е

п р е с с о в а н и е (калиб­

ровка ) — в с е с т о р о н н е е

о б ж а т и е деталей после

спе­

кания. Точность размеров

и чистота откалиброванных

дета­

лен зависят от точности и

чистоты

обработки калибрующего

инструментария. Усилия обжатия чаще всего равны усилиям прессования. Для повышения прочности и плотности деталей иногда приходится прибегать к усилиям калибрования, пре­ вышающим усилия первичного (формующего) прессования. Тогда после обжатия необходим отжиг для снятия наклепа.

Кроме методов холодного прессования с последующей тер­

мообработкой, значительный

интерес представляет

способ

г о р я ч е г о п р е с с о в а н и я

металлокерамических

изделий,

когда совмещаются операции прессования и спекания. Способ горячего прессования в 20—30 раз сокращает время спека­

ния н

снижает

максимальную температуру термообработки

(таблица 4-5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

4-5

 

 

Температура

Время спекания.

 

 

 

спекания. С С

 

мин

 

 

 

.Материал

после хо­

•при горя-j

после

хо­

при

го­

 

 

рячем

 

 

лодного

!чеы прес-.

лодного

 

 

 

 

 

 

.прессования

сований

прессования іі прессова­

 

 

 

 

 

 

нии

Алюмкннй

482

427

15

 

0.75

 

.Медь

ТЪ% Си;

954

871

30

 

0.75

 

Сплав

 

 

 

 

 

 

8% Хц

17%Sn

1010

871

30

 

0,65

 

Никель

 

1093

982

30

 

0.75

 

Карбид

вольфрама

1427

1343

60

 

0.75

 

При горячем прессовании получаются очень плотные изде­ лия. Но трудносте подбора жаростойких сплавов для прессформ, способных длительно противостоять большим давлени­ ям и очень высоким температурам спекания металлокерами­ ческих композиции, ограничивают применимость метода.

В последнее время начали изготовлять металлокерамические ленты, продавливая порошок через зазор между вра­ щающимися прокатными валками. Ленты спекаются в печах непрерывного действия при температурах обычных для ме­ таллокерамики. Тонкая лента быстро прогревается, поэтому выдержка ленты при высокой температуре мала. Из металлокерамнческон ленты можно вырубать заготовки деталей, ис­ пользуя операции холодной штамповки.


Детали из металлокерамики могут подвергаться поверх­ ностному упрочнению путем цементации или азотирования, антикоррозийной защите, поверхностной металлизации. Порис­ тые антифрикционные изделия пропитываются в кипящем масле.

§ 2. Производство деталей из магнитной керамики

Трудоемкость изготовления ряда радиотехнических узлов (трансформаторов, дросселей, реле, контурных индуктивно-

стей) может

быть существенно снижена,

если в их

конструк­

циях

предусмотреть

использование

сердечников — магнито-

проводов.

При этом

в

несколько

раз

сокращается расход

обмоточного

провода,

а

иногда вес

и объем всего

изделия.

Но

чтобы

на радиочастотах сердечники

не

вносили

большие

потери, они

должны изготовляться из магнитных

материалов

с большим

удельным

сопротивлением.

Обычные

 

сплошные

листовые

материалы

(трансформаторные

стали,

пермаллои

и др.) обладают значительной электропроводностью, и из-за вихревых токов ухудшается добротность индуктивностей. Кроме того, магнитные характеристики листовых материалов чувствительны к механическим воздействиям, что приводит к нестабильности работы радиотехнического устройства. По­ этому, проектируя стабильные магнитопроводы для работы на радиочастотах, целесообразно назначать не листовые фер-

роматериалы,

а порошковые изделия м е т а л л о п л а с т м а с -

с о в о г о или

м е т а л л о к е р а м и ч е с к о г о

т и п а .

Металлопластмассовые магнитопроводы из

прессованного

порошка магнитодиэлектрика обладают большим удельным

сопротивлением (0,1-М00 ом. см), но

они изменяют свои

технические характеристики во времени

( с т а р е ю т ) . Степень

старения зависит от стабильности свойств диэлектрика, обво­ лакивающего ферромагнитные зерна, от постоянства свойств ферромагнитного материала и от устойчивости параметров связывающей пластмассы. К существенным недостаткам магнитодиэлектриков можно отнести сравнительно малую маг­ нитную проницаемость (<С65 гс/эрс), небольшую влагостой­ кость и заметную температурную нестабильность. Большие диэлектрические потери в пластмассовых наполнителях сдер­ живало внедрение магнитных материалов в коротковолновом и СВЧ диапазонах радиочастот. Разработка индикаторных и импульсных устройств также тормозилась из-за отсутствия магнитных материалов с большой магнитной восприимчиво­ стью и малыми высокочастотными потерями.

Впервые физико-химические исследования с целью поиска подходящих высокочастотных магнитных материалов были проведены японскими учеными Н. Сато и Т. Такэи и голланд­ скими инженерами фирмы «Филлипс». В 1933 г. Сато и Такэи


создали

магнитно-твердый

материал

керамического типа из

окислов

железа и кобальта

с очень большой коэрцитивной си­

лой — «ОР — магнит». Этот

материал

получил промышленное

использование в производстве постоянных магнитов. Позднее, исследуя взаимодействие магнетита с двухвалентным окис­ лом меди или цинка, они получили высококачественные маг- нито-мягкие материалы керамического типа, получившие фир­

менное

наименование — oxide

core

(оксидный

сердечник).

В 1946 г. Сноеку

(Голландия)

после

многолетних

 

поисков

удалось

получить

магнитно-мягкий

материал керамического

 

 

 

 

 

 

типа

с

очень

высокой

на­

 

 

 

 

 

 

чальной магнитной проница­

 

 

 

 

 

 

емостью

и большим

удель­

 

 

 

 

 

 

ным

сопротивлением.

Ис­

 

 

 

 

 

 

ходным

веществом

 

служил

 

 

 

 

 

 

м а г н е т и т

 

(m-FeO-

 

 

 

 

 

 

•nF203 ),

в котором

 

атомы

 

 

 

 

 

 

двухвалентного

железа

за­

 

 

 

 

 

 

менялись

атомами

 

двухва­

 

 

 

 

 

 

лентного

марганца,

меди,

 

 

 

 

 

 

никеля или магния. Рентге-

 

 

 

 

 

 

ноструктурный

анализ

этих

 

20

40

60

SO

WO

новых

двухкомпонентных

 

систем обнаруживал

 

кубиче­

 

 

 

 

 

 

скую

структуру

кристалли­

 

 

 

 

 

 

ческой

решетки.

Поэтому

 

 

Р и с .

4-6

 

 

получившийся материал на­

 

 

 

 

 

 

звали

 

ф е р р о с к у б о м .

Сердечники

из ферроскуба

были изготовлены методами по­

рошковой металлургии и успешно работали в широком

диа­

пазоне

радиочастот

от нескольких

килогерц до десятков ме­

гагерц. В Советском Союзе системы керамического типа, объ­ единяющие трехвалентную окись железа и двухвалентные

(реже одновалентные) окиси других

металлов, называют

ф е р р и т а м и . Наибольшее техническое

применение получи­

ли многокомпонентные ферриты, например, никель-цинковые, марганец-цинковые, магний-цинковые, литий-цинковые систе­ мы. Химический состав, крупность фракций, режим прессова­ ния и спекания должны строго выдерживаться, иначе полу­ чатся изделия с недопустимо большим рассеиванием магнит­ ных характеристик. Так, например, на рис. 4-6, изображена объемная номограмма, устанавливающая зависимость на­ чальной магнитной проницаемости от состава компонент ни­ кель-цинкового феррита, формула которого имеет вид

m-NiOFe.203+n-ZnO-Fe.iOz + p.FeO-Fe-2p.i,

где т, п, р определяют количественное соотношение компо­ нентов смеси.


Как видно из рисунка, большие значения магнитной про­ ницаемости достигаются в узком участке номограммы. До­ пустимые рабочие частоты и температурный диапазон приме­ нимости ферритов также зависят от количественного соотно­ шения окислов (таблица 4—6).

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 4—6

Марка

Магн. про­

 

Состав, %

 

Предель­

Рабоча-я

 

 

 

ная тем­

ницаемость

F e 2 0 3

NiO

ZnO

частота,

феррита

 

пература,

мгц

 

 

 

 

 

°С

 

НЦ—2000

2000

66,8

10

23,2

70

0,8

НЦ—1000

1000

66,5

11,0

22,5

ПО

2,0

НЦ— 400

400

65,5

11,5

23,0

120

25

Наименование марок ферритов вначале устанавливалось по величине магнитной проницаемости и индексу двухвалент­ ного металла (Н — никель, Ц — цинк, Л — литий и т. д.). На­ пример, полиферрит марки МНЦ-55 означает многокомпо­ нентную систему двухвалентных окислов меди, никеля, цинка и кобальта с окисью железа РегОз. Затем, по мере разработ­ ки ферритов со специфическими магнитными характеристи­ ками (определенной прямоугольностью гистерезисной петли, величиной коэрцитивной силы и т. д.), усложнился химиче­ ский состав ферритов и начали применяться разнообразные технологические процессы получения исходных порошков и режимы их обработки. В связи с этим была принята большая условность в обозначениях марок ферритов, например, ВТ-1, ВТ-2, ВТ-4, К-28, К-65, ПП-1, ПП-2, ПП-4, ПП-24 и др. Ино­ гда способ получения ферритов также служит основой мар­ кировки магнитной керамики. Так, если ферриты изготовля­ ются методами термического разложения солей, то их назы­ вают о к с и ф е р а м и , а в зависимости от величины началь­ ной магнитной проницаемости они приобретают наименование «оксифер-1000», «оксифер-400» и т. д.

а. П р и м е н е н и е ф е р р и т о в ы х д е т а л е й

вр а д и о а п п а р а т у р е

Конкретное использование магнитной керамики в радио­ устройствах зависит от совокупности электрических и маг­ нитных свойств материала. Важнейшие технические парамет­ ры ферритовых деталей обычно находятся из кривых намаг­ ничивания и предельных гистерезисных петель перемагннчивания. На рис. 4-7 приведены кривая намагничивания и пре­

дельная

петля гистерезиса, по которым определяются макси­

мальная

индукция

В м , остаточная

индукция Вг и коэрци­

тивная сила Я с . По

этим первичным

магнитным характерис­

тикам можно рассчитать вторичные магнитные параметры из-


делия,

коэффициент

прямоугольности петли гистерезиса

Кпо—-^

> рабочий диапазон

магнитной

проницаемости

ja = ~ff'

м а к с и м а л ь н ы й

запас

магнитной

энергии

(В-Н)„

и т. д. В зависимости от состава магнитной керамики и ре­ жимов технологического процесса ферритовые детали могут

обладать пологой, крутой или прямоугольной

фор­

мой гистерезисной петли (рис. 4-8 а, б, в), различной про­ тяженностью линейной части и кривизной нелинейных частей графика намагничивания.

Р и с . 4-7

Электрические характеристики магнитной керамики также отличаются большим разнообразием. Так, удельное электри­ ческое сопротивление феррита в зависимости от состава и

технологии

производства получается в пределах от 10~' до

10ш ом-см,

диэлектрическая проницаемость от сотен тысяч до

десятков единиц, тангенс угла потерь от единиц до тысячных долей единицы. Причем эти электрические параметры функ­ ционально связаны с частотой сигналов, температурой окру­ жающей среды, механическими напряжениями и другими факторами. Поэтому выбор состава магнитной керамики и ре­ жимов изготовления ферритовых деталей производится с уче­

том и особенностей работы принципиальной

схемы прибора,

и условий его эксплуатации.

 

Так, в резонансных высокочастотных контурах приемно-

усилительных устройств и широкополосных

трансформаторах

многоканальных систем связи целесообразно применять мар­ ганец-цинковые ферритовые сердечники с очень узкой гисте­ резисной петлей. Они имеют высокую магнитную проницае-