1、軟磁鐵氧體材料基本類別及主要應(yīng)用(FeaturesandapplicationofSoftmagnet)軟磁鐵氧體按成份一般分為MnZn 、NiZn 系尖晶石和平面型兩大類。前者主要用于低、中頻 (MnZn) 和高頻 (NiZn) ，后者可用于特高頻范圍； 從應(yīng)用角度又可分高磁導(dǎo)率 i、高飽和磁通密度 Bs、高電阻率及高頻大功率 (又稱功率鐵氧體 )等幾大類。 由于軟磁鐵氧體在高頻作用下具有高導(dǎo)磁率、高電阻率、 低損耗等特點(diǎn)，同時(shí)還具有陶瓷的耐磨性，因而被廣泛用于工業(yè)和民用等領(lǐng)域。工業(yè)產(chǎn)品主要用于計(jì)算機(jī)、通信、電磁兼容等用開關(guān)電源、濾波器和寬帶變壓器等方面；民用產(chǎn)品主要用于電視機(jī)、收錄機(jī)等電子

2、束偏轉(zhuǎn)線圈、回掃變壓器、中周變壓器、電感器及軛流圈部分等。一：國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀：在軟磁鐵氧體磁性材料中一般以 i>5000的材料稱為高磁導(dǎo)率，該材料近年來產(chǎn)量不斷遞增，尤其是隨著當(dāng)今數(shù)字技術(shù)和光纖通信的高速發(fā)展，以及市場(chǎng)對(duì)電感器、濾波器、軛流圈、寬帶和脈沖變壓器的需求大量增加，它們所使用的磁性材料都要求 i>10000以上，從而可使磁芯體積縮小很多， 以適應(yīng)元器件向小型化、 輕量化發(fā)展要求。 另外為滿足使用需求，這類高磁導(dǎo)率小磁芯表面必須很好，平滑圓整，沒有毛刺，且表面上須涂覆一層均勻、致密、 絕緣、美觀的有機(jī)涂層， 針對(duì)這一技術(shù)難點(diǎn)，高磁導(dǎo)率軟磁鐵氧體產(chǎn)業(yè)需求中迫切希望再提高該功能

3、材料的磁導(dǎo)率 ( i>10000)。上世紀(jì) 90年代后，一些國外知名公司如日本TDK 、TOKIN、HITACHI、IROX-NKK、FDK 、 KAWATETSU 發(fā)出新一代超高磁導(dǎo)率等、德國SIEMENS 、荷蘭 Philips 、美國 SPANG 磁性分公司等相繼研H5D(?i=15000) 、 H5E(?i=18000) 鐵氧體材料。日本TDK 公司是全球磁性材料最富盛名的領(lǐng)頭羊企業(yè)，他們?cè)谠缙谏a(chǎn)的H5C2(?i=10000)基礎(chǔ)上，又先后開發(fā)了 H5C3(?i=12000) 、 H5D(?i=15000) 和 H5E(?i=18000) 等系列高 ?軟磁鐵氧體材料； 90年代

4、末已試驗(yàn)成功 ?i=20000 的超高磁導(dǎo)率 Mn-Zn 鐵氧體材料。 TOKIN 公司已向市場(chǎng)推出了12000H(?i=12000) 、15000H(?i=15000) 和18000H(?i=18000)的鐵氧體材料。 德國西門子、 荷蘭飛利浦、美國 SPANG 公司分別開發(fā)的高磁導(dǎo)率軟磁鐵氧體T42 、T46 、T56 、 3E6、 3E7和MAT-W 、MAT-H 材料，其中T46:?i=15000 、 3E7:?i=15000 、 MAT-H:?i=15000 ， 2000年西門子和飛利浦公司研制的T56、 3E9材料最高磁導(dǎo)率已超過 ?i=18000 。雖然，我國軟磁鐵氧體工業(yè)發(fā)展較

5、快，現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家通過技術(shù)改造和工藝改進(jìn)已取得不少成果，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量得到明顯提高，但目前國內(nèi)只能大量生產(chǎn)?i=5000-7000 的低檔鐵氧體材料， 在高磁導(dǎo)率錳鋅鐵氧體材料研發(fā)生產(chǎn)上，國內(nèi)與國外的水平與距離相差甚遠(yuǎn)，且大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模還太小，年產(chǎn)量普遍在1000噸以下， i>10000 的材料生產(chǎn)廠家更是屈指可數(shù)，而初具規(guī)模的國外公司一般年產(chǎn)軟磁鐵氧體在3000噸以上， TDK 、 FDK 等公司年產(chǎn)量更是高達(dá) 20000噸以上。 依據(jù)我國磁性行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，1999年我國生產(chǎn) i=8000-10000材料的產(chǎn)量很少，但2000年后生產(chǎn)這類中低檔軟磁鐵氧體材料卻有較大改觀。上海、浙

6、江、山東、江蘇、四川等地有一些企業(yè)在研發(fā)生產(chǎn)i>10000中高檔材料，如寶鋼天通2000年和2001年相繼開發(fā)出 BRL10K(?i=10000) 和 BRL12K(?i=12000) 產(chǎn)品；河北淶水和山東淄博磁材廠2000 年也在著力研發(fā) i>10000鐵氧體材料；四川一些企業(yè)研發(fā)的高磁導(dǎo)率鐵氧體項(xiàng)目曾獲得國家中小企業(yè)科技創(chuàng)新基金的大力支持，在大生產(chǎn)技術(shù)方面有所突破和創(chuàng)新。浙江橫店東磁中央研究所近幾年先后完成了 ?i 為 10000-15000 材料的試制，并可實(shí)現(xiàn)部分產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，有望朝著國內(nèi)磁性行業(yè)。真正意義上的高磁導(dǎo)率 ?i 軟磁鐵氧體材料， 其 i值應(yīng)大大超過 1000

7、0以上才能滿足于通訊、計(jì)算機(jī)等 IT 行業(yè)和電子整機(jī)對(duì)各種器件超小型化、微型化、輕量化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展需求。為改變國內(nèi)相關(guān)鐵氧體材料生產(chǎn)企業(yè)長期滯留于抵擋產(chǎn)品、產(chǎn)量低、外觀差、 品牌少、缺乏國外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力等落后面貌，磁性材料行業(yè)中的有關(guān)企業(yè)必須要高度重視并加大我國高檔軟磁鐵氧體材料的研發(fā)力度，切實(shí)地改善現(xiàn)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制備工藝、加工方法， 不斷擴(kuò)大配套和出口創(chuàng)匯力度，增強(qiáng)國際競(jìng)爭(zhēng)力，以順應(yīng)于我國國家產(chǎn)業(yè)政策和國際市場(chǎng)的發(fā)展需求。 為此，我國軟磁體氧體行業(yè)應(yīng)合理規(guī)劃和布局產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，集中資金與力量，在培育發(fā)展規(guī)模經(jīng)濟(jì)和出口基地上下功夫，以具備一定基礎(chǔ)和知名的大中型骨干企業(yè)為龍頭，多建立幾家高檔軟磁鐵

8、氧體生產(chǎn)、出口基地企業(yè)，形成我國軟磁鐵氧體行業(yè)的國家梯隊(duì)。Ni Zn 系軟磁鐵氧體材料是另一類產(chǎn)量大、應(yīng)用廣泛的高頻軟磁材料。當(dāng)應(yīng)用頻率在1MHz 以下時(shí)其性能不如Mn Zn 系鐵氧體，而在1MHz 以上時(shí)，由于它具有多孔性及高電阻率，其性能大大優(yōu)于Mn Zn 鐵氧體，非常適宜在高頻中使用。用鎳鋅軟磁鐵氧體材料做成的鐵氧體寬頻帶器件，使用頻率可以做到很寬， 其下限頻率可做到幾千赫茲，上限頻率可達(dá)幾千兆赫茲，大大擴(kuò)展了軟磁材料的頻率使用范圍，主要功能是在寬頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的能量傳輸和阻抗變換。由于它們具有頻帶寬、體積小、重量輕等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在雷達(dá)、電視、通訊、儀器儀表、自動(dòng)控制、電子對(duì)

9、抗等領(lǐng)域。世界上現(xiàn)已工業(yè)化生產(chǎn)鎳鋅鐵氧體的國家中，目前，日本TDK 、 FDK 、德國西門子、美國 Stealword 等公司的產(chǎn)品技術(shù)水平被公認(rèn)為是世界上最高的，射頻寬帶 Ni Zn（磁芯）的工作頻率可達(dá)0.1MHz 1.5GHz，品種規(guī)格上千種。而國內(nèi)起步較晚，僅有少數(shù)廠家在開發(fā)低噪聲濾波器和鐵氧體吸收與抑制元件，但與國外的差距較大， 尚未系列化、 標(biāo)準(zhǔn)化。目前，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，在有線電視系統(tǒng)和閉路電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來的光纖同軸電纜混合（HFC）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，作為綜合信息寬帶網(wǎng)絡(luò)，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。HFC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改造和建設(shè)，需要各種射頻寬帶鐵氧體器件，而射頻寬帶鐵氧體材料

10、（磁芯）系列是制造上述鐵氧體器件的關(guān)鍵磁性材料。HFC的發(fā)展，大大刺激了對(duì)射頻寬帶鐵氧體材料及器件的需求。Ni Zn 軟磁鐵氧體材料除廣泛用于HFC 寬帶網(wǎng)絡(luò)外， 還大量用于抗電磁干擾。使用鎳鋅系軟磁鐵氧體材料制成的濾波器、鐵氧體抑制器是其中最有效、簡單、經(jīng)濟(jì)的辦法之一。因此，在各種電子、電子線路中使用大量各種特性和各種形狀的 EMI 軟磁鐵氧體磁芯，以滿足抗電磁干擾和電磁兼容的要求。抗電磁干擾產(chǎn)品和電磁兼容產(chǎn)品發(fā)展的方向是各類磁芯向高磁導(dǎo)率、高頻化、高速、小型化和片式高組裝密度化發(fā)展。如今用 Ni-Zn 等軟磁材料做成的鐵氧體槳料和導(dǎo)體槳料交替疊層厚膜印刷和燒結(jié)而成、實(shí)現(xiàn)小型化表面安裝的器件

11、已經(jīng)實(shí)用化，發(fā)展前途光明二：高導(dǎo)鐵氧體材料與磁芯數(shù)字技術(shù)和光纖通信技術(shù)，電感器、濾波器、扼流圈、寬帶和脈沖變壓器，電磁干擾（ EMI ），電磁兼容（ EMC ），抑制電磁干擾的共模扼流圈，節(jié)能燈市場(chǎng)磁芯等的發(fā)展，促進(jìn)了高 鐵氧體材料應(yīng)用。高 材料：具有高的磁導(dǎo)率， 良好的頻率特性，高居里點(diǎn)， 良好的溫度特性。 制造高 及超高 鐵氧體軟磁材料，必須精細(xì)調(diào)整配方，優(yōu)選Fe2O3 的過量程度及 Zn/Mn比例，從而確定 K 1 、 s 盡可能小的最佳配方點(diǎn)，同時(shí)加入各種有效雜質(zhì)，改善材料晶粒特性，降低內(nèi)應(yīng)力和嚴(yán)格控制二峰位置，在較低燒結(jié)溫度和普通冷卻方式下，也可以獲得超高 、高居里溫度、良好頻率特性

12、，以及溫度、時(shí)間、磁場(chǎng)、壓力穩(wěn)定性俱佳的優(yōu)質(zhì)鐵氧體材料。調(diào)節(jié)好 Fe2O3 ，Mn3O4 ， ZnO 比例，加入雜質(zhì)， 粉碎混合，造粒，成型，在 N2窯燒結(jié)，推板窯（出爐后真空罐淬火）均可。批量生產(chǎn)的高 、超高 系列材料顯著的特點(diǎn)是，從 i =7000 到 i =15000 均采用同一基本配方。其工藝路線與普通功率鐵氧體相同，即：干混 振磨 推板窯預(yù)燒砂磨（加小料） 攪拌、噴霧造粒 壓坯 燒結(jié) 測(cè)試包裝。ZnO 含量相對(duì)較低，其居里點(diǎn)很高，R7K 材料的 T C大于 150 ，最高在 160 以上； R10K 材料的TC 大于 140 ；R12K 材料的 T C 大于130 ； R15K 材料

13、的TC大于120 ； R20K 材料的 T C大于 110 。在摻雜系列方面，由于采用通常禁忌的氧化物C ，對(duì)展寬頻帶改善 T特性，降低燒結(jié)溫度， 提高阻抗收到了顯著效果。但高溫?zé)Y(jié)時(shí)易出現(xiàn)大晶粒，故加入氧化物D ，加速完成固相反應(yīng)，細(xì)化晶粒，縮短燒成時(shí)間， 使磁芯斷面質(zhì)地細(xì)勻致密。對(duì)不同用戶訂單的各種要求，分別加入不同含量的氧化物A 、 B ，這樣組成的系列小料，在功率N2窯中與PC40 產(chǎn)品批量同燒，生產(chǎn)R7K、R10K 磁芯，保證了產(chǎn)品性能優(yōu)良。在真空爐和推板窯中，提高溫度，空氣燒結(jié)真空冷卻，也能獲得 R12K、 R15K 材料。快速低溫?zé)Y(jié)R20K 材料有所突破。使用普通氧化鐵與錳、鋅

14、原料，精心優(yōu)選主成分配比和破規(guī)加入替代離子后，可獲得性能卓越的高 軟磁鐵氧體材料，尤其是居里點(diǎn)高，頻率特性好，比溫度系數(shù)，比減落系數(shù)及比損耗系數(shù)，比磁滯損耗系數(shù)等均優(yōu)的高 材料。在普通N2 窯隨同功率鐵氧體低溫?zé)Y(jié)，可保證7K 、 10K 以上性能。 在真空爐專用高 N2 窯燒結(jié)， 可獲得 12K、 15K以上高性能材料。在鐘罩爐中低溫快速燒結(jié)可得到性能優(yōu)良的 i 20000 Mn-Zn材料產(chǎn)品在各種磁性材料中， 用量最大的仍然是功率鐵氧體和高磁導(dǎo)率鐵氧體。開關(guān)電源的出現(xiàn)及廣泛應(yīng)用， 是電源領(lǐng)域的重大變革。過去開關(guān)電源主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和電信方面，后來擴(kuò)大到彩電、錄像機(jī)、攝錄一體化機(jī)、VCD 、

15、 DVD 、辦公自動(dòng)化及照明電子等設(shè)備中。為適應(yīng)開關(guān)電源輕、 小、薄的要求， 需要增大其開關(guān)頻率。而制作開關(guān)電源變壓器磁芯的Mn-Zn鐵氧體材料就必須在較高頻率和較大磁通密度(Bs)下具有良好的磁性能，這類材料被稱為功率鐵氧體。高性能功率鐵氧體應(yīng)有高Bs、高 f(居里溫度 )、低 Po(功耗 )等特點(diǎn)。20世紀(jì) 70年代初， 日本、歐洲廠商為適應(yīng)開關(guān)電源市場(chǎng)的需要，開發(fā)出第一代功率鐵氧體，典型牌號(hào)為日本TDK 的 H35、FDK 的 H45，這類材料由于功耗較大，且使用時(shí)溫升顯著，故一般只用于16kHz 25kHz 的民用開關(guān)電源。上世紀(jì) 80年代初，經(jīng)改進(jìn)實(shí)用頻率為25kHz 100kHz

16、的第二代功率鐵氧體被開發(fā)出來，其最大特點(diǎn)是呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)功耗(20 100，隨溫度升高，功耗呈下降趨勢(shì))，能有效防止溫升造成的電磁性能下降，且綜合指標(biāo)較好，代表性的產(chǎn)品有TDK的 PC30、FDK 的 6H10 、德國西門子的N27和荷蘭飛利浦的3C80。上世紀(jì) 80年代中后期，國外又競(jìng)相開發(fā)出高頻功耗大幅降低、實(shí)用頻率一般可達(dá)100kHz 500kHz 的第三代材料，如TDK 的 PC40、 PC44、 FDK 的 6H20和 6H40 、西門子的N72 、 飛 利 浦 的 3C85 和 3F3 ， 典 型 性 能 指 標(biāo) 為 ： Bs=490mT 510mT ， f>200 ，Po=

17、400mW/cm3 500mW/cm3(100kHz ， 200mT ， 100 )，這類材料特別適用于頻率為數(shù)百kHz 的高頻開關(guān)電源。進(jìn)入上世紀(jì) 90年代后，第四代功率鐵氧體又開發(fā)成功，代表牌號(hào)有TDK 的 PC50、FDK 的 7H10 和 7H20、西門子的N49和 N59、飛利浦的 3F4、日立鐵氧體的SM-1M 、東京鐵氧體 (TOKIN) 的 B40等，其功耗大大低于第三代材料，使用頻率一般達(dá)500kHz 1000kHz ，為開關(guān)電源的進(jìn)一步輕、小、薄奠定了基礎(chǔ)。2004年，日本TDK 公司在沉寂了近十年之后推出了具有劃時(shí)代意義的新一代功率鐵氧體 PC95，它具有高磁導(dǎo)率高Bs、

18、低 Br 以及比PC4X(PC44 PC47)系列材料更低的常溫和高溫功耗 (P25 350kW/m3，P80 280kW/m3，P100 350kW/m3，測(cè)試條件： 100kHz ， 200mT) 等特點(diǎn)，創(chuàng)造了世界軟磁界的又一奇跡。為適應(yīng)計(jì)算機(jī)顯示器和數(shù)字高清晰電視發(fā)展的需要， TDK 公司在上世紀(jì) 90年代還先后推出了專門用于制作回掃變壓器的 HV22 和 HV45 功率材料，它們具有高 Bs 和低功耗的特點(diǎn)，其磁心的直流疊加特性優(yōu)良。隨著數(shù)字技術(shù)、光纖通信和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)電感器、濾波器、扼流圈、寬帶和脈沖變壓器的需求大大增加，它們使用的軟磁鐵氧體要求(磁導(dǎo)率 )值很高，而且希望提高

19、工作頻率。通常稱i 5000為高磁導(dǎo)率鐵氧體，批量穩(wěn)定生產(chǎn)i 10000的材料并不容易。國外生產(chǎn)高磁導(dǎo)率鐵氧體的公司主要有TDK 、FDK 、西門子和飛利浦， 他們均在批量生產(chǎn)1000015000的高 材料。另外，隨著電子技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛，特別是數(shù)字電路和開關(guān)電源應(yīng)用的普及，EMI 問題日趨嚴(yán)重，各國對(duì)電子儀器和設(shè)備的EMC 性能提出了越來越高的要求，以軟磁鐵氧體磁心為基礎(chǔ)的抗EMI 元器件發(fā)展相當(dāng)快，產(chǎn)品種類繁多，如TDK有23個(gè)系列；美國Filter 公司有 16個(gè)系列；韓國三星電子抗EMI 磁性元器件年銷售額高達(dá)3億。三：熱敏錳鋅鐵氧體系列材料一種熱敏錳鋅鐵氧體系列材料的制備方法，采用的原材料為Mn3O4 ，其中 Fe、Zn、Cu 和 Mn 的重量百分比