軟磁鐵氧體材料基本類(lèi)別及主要應(yīng)用Featuresand(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上軟磁鐵氧體材料基本類(lèi)別及主要應(yīng)用(Features and application of Soft magnet) 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(lèi)。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(chēng)功率鐵氧體)等幾大類(lèi)。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(kāi)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)、

2、收錄機(jī)等電子束偏轉(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(guó)內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀：在軟磁鐵氧體磁性材料中一般以i5000的材料稱(chēng)為高磁導(dǎo)率，該材料近年來(lái)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i10000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(lèi)高磁導(dǎo)率小磁芯表面必須很好，平滑圓整，沒(méi)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材料的磁導(dǎo)率(i1

3、0000)。上世紀(jì)90年代后，一些國(guó)外知名公司如日本TDK、TOKIN、HITACHI、IROX-NKK、FDK、KAWATETSU等、德國(guó)SIEMENS、荷蘭Philips、美國(guó)SPANG磁性分公司等相繼研發(fā)出新一代超高磁導(dǎo)率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(kāi)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

4、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(guó)西門(mén)子、荷蘭飛利浦、美國(guó)SPANG公司分別開(kāi)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(mén)子和飛利浦公司研制的T56、3E9材料最高磁導(dǎo)率已超過(guò)?i=18000。雖然，我國(guó)軟磁鐵氧體工業(yè)發(fā)展較快，現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家通過(guò)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(guó)內(nèi)只能大量生產(chǎn)?i=5000-7000

5、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(guó)內(nèi)與國(guó)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，i10000的材料生產(chǎn)廠家更是屈指可數(shù)，而初具規(guī)模的國(guó)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(guó)磁性行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，1999年我國(guó)生產(chǎn)i=8000-10000材料的產(chǎn)量很少，但2000年后生產(chǎn)這類(lèi)中低檔軟磁鐵氧體材料卻有較大改觀。上海、浙江、山東、江蘇、四川等地有一些企業(yè)在研發(fā)生產(chǎn)i10000中高檔材料，如寶鋼天通2000年和2001年相繼開(kāi)發(fā)出BRL10K(?i=10000)和BRL12K(?

6、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)i10000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(guó)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?yáng)|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(guó)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(guò)10000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(guó)內(nèi)相關(guān)鐵氧體材料生產(chǎn)企業(yè)長(zhǎng)期滯留于抵擋產(chǎn)品、產(chǎn)量低、外觀差、品牌少、缺乏國(guó)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力等落后面貌

7、，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(guó)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(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，以順應(yīng)于我國(guó)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和國(guó)際市場(chǎng)的發(fā)展需求。為此，我國(guó)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氧體生產(chǎn)、出口基地企業(yè)，形成我國(guó)軟磁鐵氧體行業(yè)的國(guó)家梯隊(duì)。NiZn系軟磁鐵氧體材料是另一類(lèi)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MnZn系鐵氧體，而在1MHz以上時(shí)，由于它具有多孔性及高

8、電阻率，其性能大大優(yōu)于MnZn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)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(guó)家中，目前，日本TDK、FDK、德國(guó)西門(mén)子、美國(guó)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NiZn（磁芯）的工作頻率可達(dá)0.1MHz1.5GHz，品種規(guī)格上千

9、種。而國(guó)內(nèi)起步較晚，僅有少數(shù)廠家在開(kāi)發(fā)低噪聲濾波器和鐵氧體吸收與抑制元件，但與國(guó)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(lái)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（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。NiZn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(jiǎn)單

10、、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?？闺姶鸥蓴_產(chǎn)品和電磁兼容產(chǎn)品發(fā)展的方向是各類(lèi)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

11、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(guò)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，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 =1

12、5000 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 T C 大于 140 ； R12K 材料的 T C 大于 130 ； R15K 材料的 T C 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

13、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(hù)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?？焖俚蜏?zé)Y(jié) R20K 材料有所突破。 使用普通氧化鐵與錳、鋅原料，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

14、保證 7K 、 10K 以上性能。在真空爐專(zhuān)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(kāi)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(guò)去開(kāi)關(guān)電源主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和電信方面，后來(lái)擴(kuò)大到彩電、錄像機(jī)、攝錄一體化機(jī)、VCD、DVD、辦公自動(dòng)化及照明電子等設(shè)備中。為適應(yīng)開(kāi)關(guān)電源輕、小、薄的要求，需要增大其開(kāi)關(guān)頻率。而制作開(kāi)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(lèi)材料被稱(chēng)為功率鐵氧體

15、。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(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)的需要，開(kāi)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(lèi)材料由于功耗較大，且使用時(shí)溫升顯著，故一般只用于16kHz25kHz的民用開(kāi)關(guān)電源。上世紀(jì)80年代初，經(jīng)改進(jìn)實(shí)用頻率為25kHz100kHz的第二代功率鐵氧體被開(kāi)發(fā)出來(lái)，其最大特點(diǎn)是呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)功耗(20100，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(guó)西門(mén)子的N27和荷蘭飛利浦的3C80。 上世紀(jì)8

16、0年代中后期，國(guó)外又競(jìng)相開(kāi)發(fā)出高頻功耗大幅降低、實(shí)用頻率一般可達(dá)100kHz500kHz的第三代材料，如TDK的PC40、PC44、FDK的6H20和6H40、西門(mén)子的N72、飛利浦的3C85和3F3，典型性能指標(biāo)為：Bs=490mT510mT，f200，Po=400mW/cm3500mW/cm3(100kHz，200mT，100)，這類(lèi)材料特別適用于頻率為數(shù)百kHz的高頻開(kāi)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(kāi)發(fā)成功，代表牌號(hào)有TDK的PC50、FDK的7H10和7H20、西門(mén)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

17、大低于第三代材料，使用頻率一般達(dá)500kHz1000kHz，為開(kāi)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、低Br以及比PC4X(PC44PC47)系列材料更低的常溫和高溫功耗(P25350kW/m3，P80280kW/m3，P100350kW/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(zhuān)門(mén)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

18、心的直流疊加特性?xún)?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，而且希望提高工作頻率。通常稱(chēng)i5000為高磁導(dǎo)率鐵氧體，批量穩(wěn)定生產(chǎn)i10000的材料并不容易。國(guó)外生產(chǎn)高磁導(dǎo)率鐵氧體的公司主要有TDK、FDK、西門(mén)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(kāi)關(guān)電源應(yīng)用的普及，EMI問(wèn)題日趨嚴(yán)重，各國(guó)對(duì)電子儀器和設(shè)備的EMC性能提出了越來(lái)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(lèi)繁多，如TDK有23個(gè)系列；美國(guó)Filter公司有16個(gè)系列；韓國(guó)三星電子抗EMI磁性元器件年銷(xiāo)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Fe2O3，ZnO，CuO及Mn