摘要：瓦形磁体外观质量主要是缺边掉角和裂纹，虽然一般不会影响产品性能，但影响产品的合格率，尤其细裂纹还可能严重影响装机质量。目前，对瓦形磁体细裂纹尚难用目测方法检出，也无其他较好方法检验。基于毛细管原理，介绍了一种可广泛用于瓦形磁体装机前成品细裂纹检验、烧结后毛坯细裂纹快速检验以及瓦形磁体烧结前“生”坯质量控制检验等简便快速的检验方法。研究方法对提高瓦形磁体产品生产质量和装机质量具有一定意义。
　　关键词：毛细管；瓦形磁体；装机；烧结；裂纹；测试；微电机
    0  引  言
    永磁铁氧体主要分为方块磁、柱形磁、环形磁、瓦形磁等种类，其中瓦形磁体产品规格最多，用量****，大量使用汽车电机、家用电器电机等微电机中。瓦形磁体的生产目前主要采用湿法成型工艺。其生产过程为：雷蒙(粉碎)、球磨(或砂磨)、成型、烧结、磨削(磨加工)、清洗、检验、装箱。
    瓦形磁体的磁性能高低主要取决于原料的配方；而外观质量特性中的缺陷，则主要有成型、烧结、搬运、储存等过程形成的缺边掉角及裂纹等。对于缺边掉角和有明显裂纹的瓦形磁体，通过操作工人的目测，很容易将它们剔除，但其中还有一种很细的裂纹，很难用肉眼将它们检出。这种很细的裂纹，主要源自成型过程。成型“生”坯的细裂纹经烧结、磨削加工，还不能检出，只有经过清洗干净后、刚出清洗机时经仔细辨认才能检出(因而常常漏检)。另外，装箱、打包后的成品，由于搬运、储存等物流环节，致使部分产品破损但未完全破损、裂开，其破损也造成细裂纹。用户在装机使用前的瓦形磁体产品，如果存在由于装箱前的细裂纹漏检产品，或由于搬运、储存而形成的细裂纹产品，都可能会影响到装机质量，甚至对电机有致命的影响——瓦形磁体装进电机　　中如有细裂纹或破损裂纹，随着电机震动，极有可能因裂纹而掉块、卡死电机转子。因此，瓦形磁体的细裂纹，无论于生产方过程质量、成本的控制(这种带有细裂纹的瓦形磁体并不在少数，作废品处理是很大的经济损失)，还是于使用方装机质量的保证，都是极其不利的。
　　目前，瓦形磁体的这些细裂纹尚无好的物理或化学方法进行检验判定。本文基于毛细管原理，探索一种可用于瓦形磁体细裂纹的简便快速的检验方法，能较好地解决上述问题。
　　1瓦形磁体细裂纹状况描述与成因

      瓦形磁体细裂纹是指用肉眼很难看出，但经磨削、清洗后，表面呈现有如绒毛粗细的细状裂纹。细裂纹沿瓦形磁体滤布面轴向方向分布，呈直线或曲线，如图l所示。裂纹之间基本呈平行状态，少有交错，而且裂纹较光滑。
　　瓦形磁体细裂纹的出现，主要来自成型环节和搬运、储存等物流环节。在成型环节，瓦形磁体毛坯细裂纹的形成，不是因为毛坯密度分布不均匀、经烧结而收缩产生，而是由于成型过程中，浆料粒度普遍过小、成型时水分排泄不畅所致。
　　我们知道，成型用浆料粒度一般控制在1．Oμm以下。球磨(或砂磨)工序完成后测试其粒度。
　　尽管测试浆料的粒度结果约为O．1μm，符合工艺要求，但并不表明所有的浆料粒度都是1．Oμm，而是平均粒度为1 0 μm。当浆料的控水、备料如果不是采用带搅拌系统的沉淀塔，而是采用沉淀箱进行滤水备料时，最容易使粒度大的浆料首先沉入箱的下部，而粒度小的浆料沉淀在箱的上部，即上部和下部的粒度不均匀一致，当工人取料时，要么取的是“粗料”，要么用的是“细料”，也即无意之中将粗料、细料“分开”使用。若使用粗料，其疏水性好，很少形成毛细裂纹(但对产品性能有一定影响)，而如果用的是细料，由于浆料粒度很细(大部分在0．5μm以下)，在成型时极易堵塞滤纸滤布的孔眼，使水不能顺利通过滤纸滤布，而是沿着瓦形磁体的滤纸面或滤布面，而且是轴向方向的两端挤出(即裂纹分布不是杂乱无“章”，而是沿轴向方向)，因而在瓦形磁体“生”坯的表面形成一道道“水路”——极细的裂纹，这样将形成批量的极细裂纹的瓦形磁体“生”坯(用带搅拌系统的沉淀塔控水，也会发生类似现象，但细裂纹产品数量显着少于沉淀箱的)。带有极细裂纹的瓦形磁体“生”坯，经烧结后，因其收缩使原有的裂纹有所放大而形成与毛细管管径基本相当的毛细裂纹。

　　装机前的成品在搬运、储存等物流环节，当产品受到碰撞、挤压等影响，使其部分产品破损、开裂，或是原有的小裂纹放大变长。其裂纹的大小也与毛细管的管径基本相当。
　　2  瓦形磁体裂纹快速检验原理——毛细管原理

       用放大镜观察瓦形磁体的这种细裂纹，状如发丝。因此，利用毛细管原理产生毛细现象进行检验，应是一个快速有效的方法。
　　毛细管，是指内径很细的管子，通常指的是内径等于或小于l毫米的细管，因管径有的细如毛发而故称。例如，水银温度计，钢笔尖部的狭缝，毛巾吸水和灯芯吸油，吸墨纸纤维间的缝隙，土壤结构中的细隙以及植物的根、茎、叶的脉络等，都可认为是毛细管。这些含有细微缝隙的物体被液体湿润，液体能沿缝隙上升或扩散的现象，称为毛细现象。我们知道，叠在一起的两块玻璃薄片，是很容易用手把它们分开的。但若玻璃片之间有一层水膜，水膜两侧边缘是凹形(如图2)，这时要把玻璃片沿垂直方向掰开，就比较费力。水对玻璃片润湿得愈好，水膜弯月面的曲率半径愈小，二块玻璃片彼此就贴得更紧，掰开它们所用的力也就愈大。这些现象如何解释呢?下面先探讨一下由于弯曲液面所产生的附加压力(△P，又称毛细压力，即内外压力差)与曲率半径的关系式，然后再来回答上述问题。

　　在液体中插入一根毛细管，如图3：要维持管端气泡，气泡内必须有一向外平衡压力P’，P’=P+△P(P为大气压力)，△P是由于凹形液面的表面会自动缩小、压缩气体而产生的附加压力．方向指向气体。稍增加气泡内压力．使气泡体积增加dv，相应地面积增加dA所作的功等于反抗AP与体积变化dV的乘积，即dW’=△Pd V.根据能量守恒原理：反抗附加压力所作的功应等于物系表面能的增加，即△PdV=σdA。

　　从上式可知，△P与表面张力成正比，与曲率半径成反比。这表明曲率半径愈小，弯曲液面的内外压差就愈大。因此，水对玻璃片润湿得愈好，也就是水膜弯月面的曲率半径愈小，二块玻璃片彼此就贴得更紧，掰开它们所用的力也就愈大。
　　凹形的液面，其曲率半径为负，则△p为负值，附加压力的方向指向气体；若液面为凸形(如汞滴)，曲率半径为正，附加压力方向指向液体内部；若液面为平面，因R无穷大，故△P=O。
　　在毛细管中，能润湿管壁的液体的液面呈凹形(如图4，θ<90°)。由于附加压力△P(即毛细压力)的作用，液体上升至高度h，液柱所产生的静压力(pgh)恰好与△P相平衡。即：

以r表示毛细管半径，则r与R的关系为：R=r/cosθ

代人式(2)，即：
h=2σcosθ/rpg  (3)

  上式可求液柱高度。毛细管半径r愈小，润湿良好(润湿角θ<90°)，则液体上升高度愈高。例如，在完全润湿的情况下(cosθ=1，θ一般在0°～

当然，实际情况是，θ一般在0°～90°之间，即cosθ=l～0之间。瓦形磁体经高温烧结，其内外不含有机疏水物质，润湿良好，不可能使θ=90°即eosθ≠O，因而h>O。这样，利用液体能沿裂纹缝隙(毛细管)上升或扩散的现象，可以对瓦形磁体细裂纹状况进行检验，剔除裂纹产品。
　　3基于毛细管原理的瓦形磁体细裂纹快速检验方法及其运用3．1微电机在安装前的瓦形磁体部件细裂纹快速检验方法测试用物料：海绵和／或盆，水。
　　测试方法：用一块浸透水的海绵，或一内盛约1 mm的自来水的盆，将瓦形磁体部件立于海绵或盆中(见图5，****将瓦形磁体部件垂直于盆中的海绵上)，如果瓦形磁体部件没有细裂纹或裂纹很大，海绵或盘内的水几乎不会在瓦形磁体部件背面(外弧面，也即滤布面，下同)上渗透、扩展。
　　如果瓦形磁体部件背面有细裂纹，其时，由于细裂纹的毛细作用原理，海绵或盆内的水立即沿着细裂纹伸展方向向上渗透、扩展，瓦灰色的瓦形磁体部件背面将会很快呈现出一道道暗色的水印，与没有细裂纹的地方有明显的区别。

      上述检验使用的检测器具非常简单，一般无须专门购置，只要有水、有盆，则可以进行检测。
　　检测人员也无须进行特殊训练，只要按照上述方法进行，就可以快速剔除有细裂纹的瓦形磁体部件。而且由于该方法简单、快速、效果明显，可以用这种检验方法对微电机在安装前的瓦形磁体部件进行“全数检验”(即100％检验)，确保产品质量。
　　上述快速检验方法，也可以用于瓦形磁体烧结毛坯与成型“生”坯质量的控制。
　　3．2快速检验法在瓦形磁体烧结毛坯与成型“生”坯质量控制中的运用

     1)快速检验方法在瓦形磁体烧结毛坯质量控制中的应用

       当瓦形磁体毛坯刚刚从烧结窑炉上搬卸下来时，就采用上述检验方法进行“全数检验”(检验原理、方法同上)，检出现象十分明显。在此环节采用上述快速检验方法检出，可以减少磨加工费用，降低生产成本，也大大减少用户装机用瓦形磁体部件细裂纹的现象。
　　2)快速检验方法在瓦形磁体成型“生”坯质量控制中的应用

      烧结是一个特殊过程，其质量不能同步检验，只有当此过程结束后才能进行检验，而且该过程要消耗大量的能源(用于烧结)，是生产成本形成的主要过程。因此，为了降低生产成本，严格质量控制，还应该从源头开始——从成型“生”坯就开始严格控制瓦形磁体细裂纹问题。其操作方法是：从装载瓦形磁体成型“生”坯的每个周转箱内抽出一定比例的“生”坯，提前放入烧结炉内烧结，出炉后立即用上述方法快速检验，一旦发现毛坯细裂纹严重，就将该批号的“生”坯进行处理，从而避免大批量的、有细裂纹的烧结毛坯出现，使烧结能源浪费现象减少到最小。
　　4结语

       一方面，瓦形磁体在生产过程中使用的浆料目前主要采用球磨机或砂磨机制备。无论是用球磨机还是砂磨机，制备的浆料粒度都是不均匀的，粗中有细，瓦形磁体细裂纹总是存在；另一方面，成品在搬运、储存等过程中难免受到碰撞、挤压等影响，也或多或少使瓦形磁体形成细裂纹。因此，要提高微电机的装机质量和供应商生产合格率，将瓦形磁体产品细裂纹快速检出是关键。本文基于毛细管原理介绍的瓦形磁体细裂纹的检验方法，解决了瓦形磁体细裂纹无法检出的问题，对提高微电机装机质量，提高供应商产品合格率以及降低瓦形磁体生产成本，都具有比较重要的作用。