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    4. 技術支持
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    6. 金屬磁粉心的現狀及前景展望
    7. 作者:   來源:   發表時間:2014-01-15
    8. 摘要:
    9. 本文對金屬磁粉心的工藝流程、特點、發展歷史及現狀作了簡單描述,并對其應用進行了較詳細地介紹,同時對其發展前景也作了簡單分析。
    10. 前言

      按化學成分,軟磁材料分為金屬軟磁材料和鐵氧體軟磁材料,在鐵氧體軟磁材料出現以前均是金屬及其合金如純鐵、坡莫合金、鐵硅合金、鐵硅鋁合金等金屬軟磁材料,它們具有高μ、高Bs的特點,但電阻率低(約為10-610-9Ω.cm),在高頻下由于渦流損耗隨頻率升高而增大無法使用;如果將鐵的粉末與絕緣介質均勻混合壓制成磁心的話,其電阻率因含絕緣介質而比金屬及其合金要大得多,用在高頻下的渦流損耗大大減??;而且這種磁心Bs較大還能在高功率中使用。金屬磁粉心就是這種用金屬或合金軟磁材料制成的粉末,通過特殊的工藝壓制而成的一種具有良好綜合性能的新型軟磁材料。它既保留了金屬軟磁和鐵氧體軟磁的一些優良特性,同時又最大限度地克服了它們的某些缺陷,使得金屬磁粉心磁導率較小但線性度好、飽和磁密較高,工作頻率范圍較寬,這對于電子產品向高精度、高靈敏度和大容量、小型化方向發展具有極為重要的意義。由于這種磁心用的原材料是鐵粉,所以最初將其稱為鐵粉心。

      隨著科學技術的發展,在上世紀40年代出現了鐵氧體包括軟磁鐵氧體,其最大優點是在高頻下具有較高的磁導率和電阻率(102106Ω.cm),因此曾一度取代了鐵粉心;但是它的Bs比金屬材料低得多故而只能在低功率下使用。而鐵粉心又顯現出了它的特有功能,它恰好填補了金屬軟磁材料與鐵氧體之間的空隙,即使用頻率由低到高是金屬粉心鐵氧體,承受功率由低到高則是鐵氧體粉心金屬。

      由于應用的需要,除了鐵粉外還有其它金屬合金粉末,因此鐵粉心就不能代表了,日本磁學界將其叫做壓粉心,我國普遍則稱為磁粉心。至目前按磁粉心的性能可分為低損耗、高Bs、低成本與低損耗等幾種;若按成分與應用看仍以金屬磁粉心為主,盡管現在已出現非晶、納米非晶磁粉心,但還在金屬之列。常用的還是羰基鐵、鐵硅鋁、坡莫合金,目前發展比較快的還有鐵(Fe)基和鈷(Co)基非晶合金磁粉心。

      金屬磁粉心的發展歷史

      2.1 國外

          金屬磁粉心的發展具有悠久的歷史,早在1921年美國西方電氣公司C.W.Elmen等首先成功地用電解鐵粉壓制成用作電話加感線圈的粉心,但這種粉心次損耗大,Q小。1923年它們又發明了高μ坡莫合金,1927年首次制成了坡莫合金磁粉心。1940年美國貝爾實驗室的F.J.Given等開發了含銅坡莫合金磁粉心,由于加了24%少量鉬,該磁心具有高的磁導率和電阻率、時間穩定性好、溫度系數小、損耗低等特點而受重視。此間德國西門子公司于1935年研制成了羰基鐵磁粉心,日本東北大學金屬材料研究所山本等人開發出了鐵硅鋁合金(Sendust)磁粉心并將其商品化。

          1940年開發了鉬坡莫合金磁粉心后,其加工工藝不斷完善成熟,磁粉心的生產達到定型并形成系列化,實現了商品化生產,當時僅美國年產這種磁粉心已達2000萬只。在美國除西方電氣公司外巴特勒磁性材料公司等也生產鉬坡莫合金磁粉心。此外英國標準電話電纜有限公司、前蘇聯有關廠家也生產磁粉心,并在二十世紀50年代得到廣泛應用。二次大戰后由于鐵氧體的迅速開發,在一般應用中代替了磁粉心。但因鐵氧體的Bs低只能在低功率下使用,因此80年代初日本開發了用于高頻整流電源扼流圈用的新磁心(HP磁心)它使用的原材料價格便宜,磁心性能可與鉬坡莫粉心妣美。與此同時美國還開發了非晶態合金粉末,1984年美國聯合公司的D.RaybouldFe79B16Si5(聯合公司牌號,Metglas2605S3)非晶粉末壓制非晶磁粉心,這為磁粉心的再開發與應用注入了新的活力。

      國外生產磁粉心的企業并不多,主要是以下幾家:

      美國MAGNETICS:主要生產高磁通,鐵硅鋁,鐵鎳鉬,不生產鐵粉心,產量及技術水平處世界領先。韓國CSC:產品和MAGNETICS雷同。美國ARNOLD:產品和MAGNETICS雷同。韓國DONGBU:產品和MAGNETICS雷同,產品技術水平較低。英國MMG:專業生產鐵硅合金粉心。美國MICROMETALS:專業生產鐵粉心。俄羅斯生產的鐵鎳鉬產品技術水平很高,綜合指標超過MAGNETICS水平,但僅在國內作專用配套。

      2.2 國內

          近十年我國的金屬磁粉心也有了較快的發展,特別是隨著綠色能源的快速發展,我國多家企業也開始了金屬磁粉心的研制工作,產品質量和生產規模大大提升,促進了我國金屬磁粉心項目的發展,縮小了和國際上的差距。

      我國金屬磁粉心的研發起步較晚,大約在二十世紀60年代中期冶金部鋼鐵研究總院、上海鋼鐵研究所、武漢鋼鐵研究所和北京無線電三廠(798廠)等單位先后開始研究鉬坡莫合金磁粉心。在粉末制備、包復絕緣粘結劑、壓型及磁粉心熱處理等方面進行了大量實驗研究,建立了具有中國特色的生產工藝。例如在制粉不采用國外鱗片化扎制而用澆豆后研磨制粉而作成的粉心性能達到美國鱗片粉心水平。在不斷完善機械破碎法的同時,還發展了霧化法制粉技術。在母合金粉末中加入少量負溫度系數的補償合金粉末,研制出了低溫度系數的鉬坡莫合金磁粉心。我國首先在世界上開發了高飽和磁感的中Ni50Ni)磁粉心;還開發了飛機測高儀諧振濾波器用的具有高Q(>80)的磁粉心;開關電源用的高穩定型恒導磁粉心;用作偏轉環無線電抗干擾濾波器的高頻磁粉心;同時開發了用于大電流、頻率高的FeNi50磁粉心;用霧化粉末制成了Ni80Mo4高頻磁粉心。1985年我國率先制定了鎳鐵磁粉心國家標準(GBn251-85)。該標準列出了Ni81Mo2、Ni50Fe50兩種合金9個等級(按有效磁導率分級)的磁粉心,并與國際標準盡可能保持一致,表明我國磁粉心生產已走上了系列化、標準化的道路。

          上海鋼鐵研究所在國內首次采用模式識別和回歸分析了工藝參數對磁粉心性能的影響,按分析結果指導粉心生產,得到高磁導率、高品質因數、高穩定的磁粉心,其性能達到了美國樣品先進水平。鋼鐵研究總院研制出用于混響抑制濾波器、雙調諧帶通濾波器的高恒磁導率、高QQ≥700、低溫度系數的粉心。這些鉬坡莫粉心的性能、規格等已達到國外產品水平,并進行了非晶粉心的開發。上海鋼鐵研究所研制出高頻粉心Fe47Ni29V2Si8B14,這種粉心在頻率1KHz-1MHz寬的范圍內,電感變化量為0。77%,100KHz時的Q值是鉬坡莫粉心的8倍,恒導磁范圍上限已達7960A/m,接近國際先進水平。

      上世紀末,臺商進入這個行業,并在中國大陸設廠,主要是珠??蛇_、東莞嘉城及居磁等廠商。

      隨著鐵粉心進入微利時代,同時考慮到鐵粉心損耗較大,溫升高,進入二十一世紀隨著逆變電路的高頻、高功率和EMC的更高要求,以及光伏、風電領域的需求,加上人們對金屬磁粉心材料的認識的進一步加深,合金磁粉心引起了很多廠商的關注,其產業化近幾年得到快速的發展。

      目前國內金屬磁粉心材料生產廠家估計大大小小的也有四十余家。主要集中在華南和華東地區,普通材質的品質基本上和國外水平相差不大,產品標準都以Micrometals的產品為基準。在國內上市企業僅有五家,分別是橫店集團東磁股份有限公司、北京七星飛行電子股份有限公司、安泰科技股份有限公司、天通控股股份有限公司、吉恩鎳業股份有限公司。技術上占有優勢的比較突出的有北京七星飛行電子、橫店東磁、浙江科達磁電及早期的武漢浩源磁材等,這些企業的部分產品已經達到國際標準。同時也出現了安徽首文(首鋼投資)、杭州波峰、德清奧真、江西大有、佛山中研、湖南益陽新紀元、江西大友科技、青島云路新能源、湖州市天靜電子等新型企業。據不完全統計,在本世紀初,國內金屬磁粉心生產規模年產量在幾百噸,其中95%以上是鐵粉心。以后金屬磁粉心生產規?;疽悦磕?/span>20%左右的速度增長。然而,國內生產的金屬磁粉心僅占市場需求的很少部分,絕大部分的市場需求還依賴進口。北京七星飛行電子生產高磁通、鐵硅鋁、鐵鎳鉬、鐵粉心,品種類別齊全,部分材料處于世界領先水平,產品銷售國內大多數市場。新世紀初,北京七星飛行電子研制成功了新型高磁導率125鐵硅鋁材料,并形成批量化生產,其性能達到了國際先進水平。特別是在2006年,通過優化生產工藝,進一步提高了鐵硅鋁系列材料的技術水平,其功率損耗比國外技術水平最高的美國MAGNETICS公司同規格產品低10%30%,處于國際領先水平。橫店集團東磁股份有限公司可以批量生產的產品有鐵鎳鉬DM572160、鐵硅鋁DS572125等。浙江科達磁電有限公司(KDM)從20009月成立之初就開始鐵粉心的研發和規?;a,經過10多年的發展,產品性能和產量大大提升,目前公司擁有鐵硅鋁磁粉心(Sendust Cores)、硅鐵磁粉心(Si-Fe Cores)、高磁通磁粉心(High Flux Cores)、鐵鎳鉬磁粉心(MPP Cores)、鐵硅鎳磁粉心(Neu Flux Cores)等全系列合金磁粉心產品線,年產量為4000噸,產品性能與Micrometals相當,具有很強的市場競爭力。公司開發出了耐高溫鐵粉心(HTC200 Iron Powder Core),現有-75材,-76材,能夠耐高溫200℃,是性價比非常高的產品。

      新世紀初,在國內處于先進水平的北京七星飛行股份有限公司和信息產業部標準化研究所共同起草了本行業通用規范SJ20829-2002 《金屬磁粉心總規范》,為金屬磁粉心的發展奠定了基礎。

      2.3 金屬磁粉心的新發展

          為適應磁性器件向小型化、智能化、高集成與SMT等方向發展的需要,電感器件必須在高頻下具有優良的動態性能和較低的交流損耗,特別是在現代通訊設備中電感器件應在很寬的頻率范圍內具有高而恒定的磁導率,即具有高頻、寬恒導磁與高Q,為此近幾年來,各國科技人員從金屬磁粉心到非晶、超微晶、納米晶、復合磁粉心等方面都作了大量研發工作,取得了不少進展。例如非晶磁粉心早在上世紀80年代中期D.Raybould等用Metglass2605-S3Fe79B16Si5)非晶,以簡單的壓制方法作成非晶磁粉心,在頻率10KHz、Bm=0.1T時,μ=30,而用交變壓制時μ高達60;上世紀80年代末上海鋼研所首先用Fe47Ni29V2Si8B14粉末機械壓制成非晶磁粉心在100KHz時的Q值為80NiFeMo8倍。由于材料研發的進展,超微晶磁粉心便開發出來。于是在非晶和超微晶粉末的制取與粉碎、粉末包復與壓制、超微晶磁粉的晶粒尺寸和晶化率的控制等工藝上都取得了良好進展;美國羅寶愛蘭超微粉公司研制了尺寸小于1μm50NiFe、50CoFe、FeSiAlFeSi微粉;日本Sugayg等利用氧化膜作絕緣膜,在純鐵中添加少量的SiAl制成1020μm的微粉,為超微粉磁粉心的開發提供了先決條件。

      目前非晶粉末磁心真正能批量生產并上市的廠家也很少,主要是由日本和韓國掌握,如日本的日立金屬和古河(FAA系列)、韓國AMOSENSE(APH系列),特別是AMOSENSE(APH)系列已經被廣泛的應用,據說每月達到2KK的量,而且又推出了APM系列的納米晶粉末磁心,克服了原來非晶粉末磁心強度差,有噪音的問題,而且損耗又進一步降低,到達MPP的標準。近年國內也有廠家如北京安泰科技、江西大有科技等在這方面進行了嘗試。但沒有看到真正的批量上市。浙江科達磁電(KDM)于201111月成功開發出新一代的納米晶磁粉心產品—Nanodust材料,該材料具有低損耗、高Bs、低成本的特點。目前該材料有KAHKAM兩大系列。目前都已能批量上市。

      非晶和超微晶磁粉心雖有優良的磁性能,但溫度穩定性沒有金屬磁粉心好,制作工藝還比較復雜,目前大多企業還難以大規?;a,它仍處于發展初期。雖然還有諸多問題需要解決,但前景則是不言而喻的。

      3金屬磁粉心的工藝技術

      金屬磁粉心生產的一般工藝流程如下:
      合金冶煉制粉粉分級粉處理配料絕緣包覆壓制燒結與處理性能檢測浸溶干燥涂覆驗收包裝入庫

      在金屬磁粉心的生產中,通常是用下面兩種方法來制粉的:一種是通過霧化法來制取球狀或類球狀的粉末。這里需要控制的主要工藝因素有合金的液流速度、霧化介質及霧化介質的壓力、冷卻介質等。另一種方法是用哈密塔磨粉機制粉。這種方法得到的是鱗片狀的粉。它是在惰氣保護下進行,并通過惰氣流將磨細的粉末帶入收集桶里。

      粉處理的目的是為了使合金粉進一步得到凈化,使合金的結晶狀況盡可能完好或是使制粉過程中被破壞了的晶粒得到一定程度的恢復。還可使在制粉過程中產生的應力得到消除。

      配料與絕緣在金屬磁粉心的制備過程中是很關鍵的工序。根據金屬磁粉心的性能要求,首先確定配料工藝。如合金粉料的組成與配比、合金粉的粒度分布與組成及各組成的配比等都應正確的選擇與控制。絕緣是將金屬磁粉末粒子的表面均勻地包覆一層絕緣膜。

      經過絕緣包覆好的磁性粉末進行磁心的成型壓制,壓制好的磁心必須具有一定的尺寸規格、密度和強度。

      燒結處理在磁粉心的生產中是最關鍵的工序,也是工藝因素影響最敏感的工序。它可以是在空氣中進行,也可以在氫或惰氣保護下進行。

      金屬磁粉心的生產工藝是比較復雜的,各種工藝因素也很多,這些工藝因素都直接或間接地影響著磁心的性能,有的甚至對磁粉心的性能起著決定性的影響。因此,在磁粉心的研制、生產過程中,必須嚴格、正確地控制各種工藝因素的影響。特別是要注意控制好一些主要因素的影響,合理的控制磁粉心生產制備過程中的各種工藝條件,就可以生產出具有最佳性能的磁粉心,這也是磁粉心生產的最關鍵環節。

      4金屬磁粉心的性能及分類

      4.1 金屬磁粉心的分類

      金屬磁粉心主要有鐵粉心(Iron core)、鐵硅鋁磁粉心(Sendust core)、鐵鎳50磁粉心( High flux core)、鐵鎳鉬磁粉心(MPP core)和鐵硅磁粉心(FeSi core)以及非晶、納米晶軟磁磁粉心等六大類材料。除鐵粉心外,其它磁粉心一般統稱合金磁粉心。

      4.2 金屬磁粉心的性能

      幾種常見的金屬磁粉心的磁性能如表1所示。

      1  幾種常見金屬磁粉心的磁性能

       

      材料

      B/T

      TC/

      直流疊加磁場7958 A/m時,磁導率跌落至

      損耗/mW·cm(100kHz, 50mT)

      鐵粉心

      1.2

      750

      50%

      800

      高磁通磁粉心

      1.5

      500

      74%

      260

      鐵鎳鉬磁粉心

      0.75

      400

      55%

      120

      鐵硅鋁磁粉心

      1.05

      600

      45%

      200

      鐵硅磁粉心

      1.6

      700

      75%

      380

      非晶磁粉心

      1.56

      410

      70%

      200

      注:直流疊加特性和損耗均為磁導率60的材料測得。

      從表1中可以看出,金屬磁粉心有以下的性能及特點:

      1)具有高的飽和磁通密度(磁感應強度)。金屬磁粉心的飽和磁感應強度在0.751.6T,而鐵氧體磁心飽和磁感應強度在0.4T左右,金屬磁粉心可以應用于高功率信號電子設備中。

      2)磁性能穩定性好。金屬磁粉心具有良好的頻率、溫度和時間穩定性。μi125的各類金屬磁粉心工作于100200kHz具有良好的頻率穩定性,μi60的磁粉心工作于300500kHz,500kHz以上時則使用μi26以下的各類金屬磁粉心。金屬磁粉心磁導率的溫度系數小于500×10―6/℃,在某些高要求情況下可以低至100×10―6/℃以下,在惡劣環境下應用時具有很高的可靠性。同時金屬磁粉心在生產工藝過程中進行了特殊老化處理,使其具有良好的性能穩定性。

      3)具有較高的起始磁導率。其中鐵鎳鉬類磁粉心μi可高達550。

      4)金屬磁粉心具有獨特的結構,磁力線被封閉在材料內部,無電磁信號泄露,具有很好的電磁兼容特性。

      5)制造工藝簡便,無需高溫燒結,尺寸精確,節能省工。

      在合金類磁粉心中,最為常用的是鐵硅鋁磁粉心。鐵硅鋁磁粉心原材料中不含貴金屬,成本低于含鎳的高磁通磁粉心和MPP磁粉心。價格相對較低,同時具有良好的高頻磁性能,良好的溫度穩定性,寬恒導磁及低損耗、接近零磁致伸縮、低成本等特點,非常適用于功率因數校正電路,以及單向驅動器的應用,例如脈沖變壓器和回掃變壓器,也是消除在線噪音濾波器和電感器中的可聽頻率噪聲的最佳選擇,因此發展特別迅速。目前,鐵硅鋁在全球的銷售額在2億美元左右。

      而其他合金磁粉心中,高磁通磁粉心因其優良的性能,在高端應用中非常常見,其主要特點是飽和磁感應強度值在15000Gs左右,在粉末磁心中具有最高的直流偏置能力,主要應用于線路濾波器、交流電感、輸出電感、功率因素校正電路等;在DC電路中,高DC偏壓、高直流電和低交流電上用的多。

      5金屬磁粉心的應用

      金屬磁粉心從使用頻率和功率看都處于金屬與鐵氧體之間,恰好填補了其間的空白,所以它主要用作開關電源中的主變壓器、高頻扼流圈;還用于大功率舞臺和影視調光設備、家用電器、工業設備、辦公設備等設備中,起阻流、變壓和匹配作用。它的Bs高(1.5T),在大電流條件下制作直流輸出端整流濾波扼流圈不易產生飽和,具有良好的恒磁導特性即DC磁場對μ影響小。它的特殊的磁性能使得其在許多應用場合具有其它材料難以比擬的優勢,至今這種材料已經成為軟磁材料的重要組成部分。

      金屬磁粉心材料廣泛應用于電力設備和高性能的電子功能器件。用金屬磁粉心制作的各種濾波器、電感器、互感器、扼流圈等,用在各種電磁兼容系統及電子產品上。另外金屬磁粉心在飛機制造業、造船工業、汽車制造業、計算機、空調、彩電等家電產品及自動門控等許多重要工業領域中都得到廣泛的應用。在國防軍工和尖端科技領域,坡莫系合金磁粉心雖然價格較貴,但因其綜合磁性能優異作為儲能元件而得到廣泛應用。近年來隨著傳統能源的日益枯竭和人類環保意識的提高,綠色能源的發展越來越受到重視。綠色能源主要是指風能、水能及太陽能等,除了太陽能在全球分布比較廣泛外,其它綠色能源由于條件受限而不能大范圍推廣。所以利用太陽能光伏發電被認為是最為有效和最有前途的解決能源危機的辦法。光伏發電系統主要由光伏電池、升壓電路和逆變器等組成。鐵硅系磁粉心具有優良的磁學性能,如具有高磁導率、低磁滯損耗、高飽和磁通密度和優異的直流疊加特性而被廣泛用在逆變器上,作為隔離變壓器和高儲能功率電感等。

      5.1 在開關電源中的應用

          開關電源在現代電子信息技術及其設備諸如電腦、電子儀器和通信系統中獲得了廣泛應用,成為其重要件和關鍵件。因為它具有輕、薄、小、高效等特點而逐漸取代了傳統的連續(模擬)電源。在它的發展過程中,既開發了相關電子技術,又開發了新型功率材料和元器件,從而推動著開關電源技術每年以兩位數的增長率向高頻、低損耗、高可靠、大電流、高功率、抗干擾方向發展。在開關電源中使用的變壓器、扼流圈等已達六處之多,如電源輸入端差模濾波電感、功率因數調整電感(>500W)、直流輸出端整流濾波扼流圈等。

      磁粉心是高頻、大電流和大功率電感器件的關鍵件,大量用于開關電源制作直流輸出端整流濾波扼流圈,更廣泛應用的是TDK公司的SF線圈而用于調光器、家用電器、辦公設備,防止電源轉換輸入輸出裝置中的噪聲,有較好的性能價格比。目前,廣泛使用的主要是由羰基鐵、鐵粉心、Fe-NiFe-Ni-Mo等所制作。國內在設計和制作各類開關電源中所用的變壓器、扼流圈和電感,基本上都選用Fe-NiFe-Ni-Mo類壓粉心。由于其含Ni量高達50%-80%,Mo亦屬稀有金屬,故而成本高,價格貴,其應用受限,滿足不了迅速發展的電子信息技術發展的需要。

      5.2 在大功率下的應用

            ①濾波器  某電臺用了一臺п形濾波器,以μi=10、φ7.8×3.98×3.2mm)的羰基鐵粉心作線圈芯子,電感量為2.46μH,在3MH下通以1.4A電流,磁心溫度達到100℃仍能正常工作。磁心承受功率90.46W,單位體積承受功率900W/cm3,所加磁場強度22.8Oe。

            ②天線調諧回路  采用μi=8,電感量L=98μH,φ33×φ20×11mm)環形磁心作短波天線調諧回路,當工作頻率f=2MHz、通電流I=0.40.7A時能正常工作,在0.7A時磁心溫度達88℃,單位體積承受功率為104.36W/cm3,磁場為13.48Oe;當工作頻率f=30MHz時,采用美國MicroMetall公司生產的μi=6SF羰基鐵作成的T-37-6、φ9.5×φ5.2×3.2mm)環形磁心,通電流I=0406A時能正常工作;當I=1A 時,磁心溫度達到56℃,溫升31℃,單位體積承受功率429W/cm3。

      5.3 在高性能EMI 濾波器中的應用

          鐵鎳鉬合金MPP、高磁通鐵鎳50HF合金和鐵硅鋁合金SUPERMSS等三種不同材料的磁粉心已被廣泛地應用在電源濾波電感之中。特別是在抑制和過濾差模傳導EMI的線路濾波(PowerLineFiltering)電路中,上述三種磁粉心都有獨具特色的應用。

          三種磁粉心材料都非常適合用于電源濾波。高磁通鐵鎳50HF磁粉心的性能最好,因為它在高飽和磁通密度下具有保持電感量的能力,同時它還提供在高頻下所需要的阻尼衰減功能。

          另外一個需要重點考慮的因素是,由于磁性材料本身所具有的磁致伸縮所產生的音頻噪聲,而高磁通HF鐵鎳50%磁粉心在50Hz60Hz下,會產生音頻噪聲(嗡嗡聲)。當然,直流磁化電流不會產生音頻噪聲,所以它最適合用作電池供電的電源系統中輸入濾波電感。

      鐵鎳鉬MPP磁粉心和鐵硅鋁SUPERMSS磁粉心都具有特別低的磁致伸縮系數,它們都不會產生音頻噪聲。鐵鎳鉬MPP磁粉心在直流偏磁場下的磁導率變化量最小,這是它的一個優點。由于50Hz60Hz交流電與音頻頻率相比幾乎可以認為是近似直流,所以可以用在直流偏磁下三種磁粉心磁導率變化曲線,來推測50Hz60Hz電流偏磁場下的磁導率變化趨勢。鐵硅鋁SUPERMSS磁粉心的單位體積制造成本(價格)最低,最適合用于一般電源濾波電感,具有很高的性能價格比。而鐵鎳鉬MPP和高磁通鐵鎳50HF磁粉心的價格水平差不多,鐵鎳鉬MPP磁粉心最高。

      6發展前景展望

      隨著全世界能源的短缺以及依賴越來越嚴重,需要對能源轉換的效率進行提高,以降低能耗,這樣就要求金屬磁粉心的損耗低,同時Bs高,成本又要低,這樣就帶來了非晶及納米晶粉末磁心的發展,這也是金屬磁粉心未來的發展方向。

      納米非晶壓粉心元器件由于具有高頻(可至數兆赫以上)大電流、高穩定等特點,大量用于計算機高頻開關電源中。在一臺PC機中至少要使用3只壓粉心元器件。

      近幾年來,世界計算機產量在1億臺左右,那么即需要3億只磁粉心元器件;如果加上其他各類電子儀器設備,需求量則是很大的,市場前景看好。

      在應用方面,不久的將來一體成型的電感器將快速發展。一體成型電感有DIP,SMD兩種。且都是壓鑄成型,材料一般采用羰基鐵粉,目前也有采用合金粉末,為了降低成本有些甚至采用用還原鐵粉。生產廠家主要集中在臺資企業如乾坤科技、臺慶科技、美磊科技、嘉城電子等。但有可能存在專利的問題,目前的專利是Vishay(威世的。射出成型一體電感器,該技術很好的解決了壓鑄成型的安全隱患。

      由于風能、太陽能、混合動力車和純電動跑車以及云端Server的快速發展,各種適合其運用的形狀、尺寸將更加多樣,如POT Core,因為具有良好的直流疊加特性、非常好的電磁屏蔽特性、極低的磁心損耗、非常高的繞線窗口利用率,而且在大電流下不容易飽和等特性,是廣泛應用在太陽能光伏、風電和可靠性電源、軌道交通等新型產業中的逆變器、濾波器、電抗器的核心元件,市場前景廣泛。

      預計高磁通、鐵硅鋁、鐵鎳鉬市場在未來幾年將會以每年40%以上的速度增長,遠大于鐵氧體,鐵粉心等軟磁材料的增長速度。

      目前,中國金屬磁粉心的年產值大約在200億元左右,主要集中于深圳一家臺灣獨資公司、珠??蛇_、東莞嘉城、居磁、美磁及北京七星飛行電子、橫店東磁、浙江科達、武漢浩源、天通控股、安徽首文、廣東佛山中研、湖南益陽市新紀元、江西大友科技和冶金部的科研院所等。其中鐵粉心的生產基本上達到了飽和狀態;但是鐵硅鋁、鐵鎳鉬等合金卻還有很大的市場空間,目前的年產值超過了70億元,而且95%以上的市場被外資企業控制,其中日本就占了50%左右。無論是材料生產商還是整機應用企業,對電子行業市場前景都比較樂觀,特別是高端電子產品逐漸進入到人們的生活中,如果達到普及的程度,對金屬磁粉心的需求量將會越來越大,其市場將隨著電子行業的發展不斷擴大。

      目前國內金屬磁粉心還處于大規模工業化生產的初級階段,生產設備控制精度低、自動化程度低,成為制約國內金屬磁粉心規?;l展的瓶頸;國內生產的金屬磁粉心起始磁導率在26300之間,而起始磁導率26以下和300以上的材料還需要進一步研發并實現批量生產;雖然我國的金屬磁粉心基本達到國際先進水平,但在新材料研發方面一直是仿制為主,缺乏獨立自主的項目和產品;隨著各種電子通訊裝備向小型化、高性能方向發展,要求電子裝備中電源電路進一步減小體積、提高驅動功率和轉換效率,電源電路的高頻率、大電流、低電壓成為發展趨勢。常規金屬磁粉心制作的電感器占用線路空間大、重量大等,這些缺陷制約了各電子設備向小型化、輕便化方向的發展?!?/span>

      因此,國內企業要獲得市場份額就應該對各自的資源合理整合。中國金屬磁粉心行業和外資企業相比,無論在技術和規模上都處于劣勢,但中國企業有一個重要的優勢,就是豐富的原材料和相對低價的勞動力;因此,面對外資企業的強勢,國內企業要發展要充分利用自身的優勢,行業聯合,區域化、規?;l展,集中資金、技術、人才,把各自不同的優勢資源進行優化整合,提高技術水平和產品質量,在此基礎上提高產能。

      金屬磁粉心在所有軟磁材料產品中的抑制率、磁導率可控性是最高、最靈活的,抑制率在0.5%8%間都可以人工控制,沒有其他材料可以替代磁粉心,所以其市場前景是廣闊的,只要電子行業在發展,金屬磁粉心市場就有拓展的空間。

      金屬磁粉心的發展歷史悠久,但形成一定規模得到廣泛應用則是上世紀80年代后的事。它是目前應用廣、在高頻高功率上具有重要特色的一類軟磁材料和器件,在一些特定的領域與場合是其它材料無法替代的,我們應當加以進一步開發,使之在電子信息與電力電子技術中發揮更大的作用。(參考文獻)略


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