软磁铁氧体现状与发展

赠软磁铁氧体恭现状与发展矛懂摘要：本文讨论分析了软磁铁氧体国内外研究、生产、专用工艺设备、市场现状。详细论讨了高磁导率铁氧体、功率铁氧体、迭层片式电感器用的铁氧体粉料等铁氧体的技术发展动向。

1.前言

软磁铁氧体应用广，用量大的一种磁性材料。1997年世界产量22万吨，其中我国产量5万吨，预计2000年世界产量将达到30万吨，2005年达到45万吨，预计今年我国将达到6万吨，2005年将超过15万吨，约占全世界软磁铁氧体总量的1/3，占世界第一位。但我国尚存在工艺技术比较低，一些专用工艺设备较落后，造成产品档次不够高等问题，有待进一步解决。

在软磁铁氧体的产量中，高磁导率铁氧体约占20％，功率铁氧体约占25％，宽带射频铁氧体，电子镇流器约占15％，其余的如抗电磁干扰（EMI），偏转磁芯等约占40％。

２技术发展方向

2.1软磁铁氧体制备工艺

从80年代以来，我国引进国外先进工艺设备和工艺技术，使生产规模和效率有显著提高，一些产品性能在较短的时间内达到国际水平。但生产的自动化程度还跟不上发达国家著名铁氧体公司，他们生产线用“电脑集成制造”（CIM）和“电脑/人联合集成”（CHIM），用电脑控制自动完成制粉、成型、烧结、磨削及包装等工序，使产品合格率达95～99％。

2.2高磁导率铁氧体

由于高磁导率铁氧体在数字通讯，光纤通讯及电磁兼容等领域中大量应用，促使其制备工艺逐渐完善，不断提高性能，国外研制水平μi为20000～23000，国内外有关生产水平列于表1。值得提及的表1中列出的μi值国内厂家属于小批量生产性能，大批量生产的μi值为7000～8000，研制水平为12000～13000。海宁天通电子陆明岳开发的产品，1999年6月通过省级新产品鉴定μi为13000。北京大学与深圳组建的深圳中核集团公司，去年10月投产，年生产能力30吨，产品μi稳定在10000以上，最高能达到18000。

目前除要求高磁导率铁氧体继续提高磁导率外，要求居里温度Tc高，损耗因数tgδ/μi温度系数αμi要低，并要求随使用频率增加磁导率衰减慢，使μi－f曲线在较宽频带内保持平直，具有高的截止频率。预计到2002年，国外商品化产品磁导率将提高到25000左右。

近年来EMI磁芯发展很快，TDK和美国steward等公司，已有10多种牌号，品种规格很全，国内尚处在小批量生产阶段，是根据用户要求生产产品。

2.3功率铁氧体

近几年来，功率铁氧体销售额平均年增长率约10％，是80年代后期到90年代初研究重点，其产品主要应用于高频开关电源的主变压器磁芯，具有代表性的产品是以日本TDK公司的PC30、PC40、PC50，国内企业也向这些牌号性能指标努力，现在国内能大批量生产的是PC30，只有个别企业能生产PC40。天通公司大批量生产TP4产品性能与TDK公司的PC40相同，μi=2300±25％，在室温（25℃）时，Bs=510mT，Br=100mT，Hc=14A/m，在100kHz，100℃下，Pc=410mw/cm3，ρ=6.5Ω.m，Tc≥215℃，d≈4.8/cm3。PC50国内在1994年研制成功，但至今未投产。

经过一段时间实践，开关电源主流产品的工作频率是100～300kHz，为了适应需要，TDK公司首先推出PC44，FDK、PHILPS、TOK等公司分别推出6H40、3C94、BHI等牌号产品，使功率损耗比PC40材料降低1/4～1/3。国内天通电子公司等企业也在加紧开发相应性能的产品；另外有的开关电源工作频率发展到0.5～1MHz，并与其相应的功率铁氧体材料也已商品化，在80～100℃，500kHz，50mT下，磁芯损耗为80～100kW/m3。

为了提高功率铁氧体工作频率，必须控制其微观结构，使晶粒均匀，细小，提高密度，在配方中掺入适量添加物，以便提高产品晶界阻率，表2列出对样品配方Mn0.74Zn0.18Fe2.06O4进行添加物试验，在1MHz，50mT下，添加物对室温涡流损耗（Pe）和电流电阻（ρ常）的影响。乖从表2中可衣以看出添加齿物对降低铁悔氧体涡流损更耗和提高电做阻率有一定躲的好处，因给此，在配料休时常常掺入牵适量添加物精来提高铁氧碧体性能。

扒今后功率铁姜氧体研究开东发产品重点谨仍然向小型撞化、高频化斤、低损耗化弄方向发展。蛋一方面是工辈作频率10乒0～300怪kHz铁氧拆体，在10约0kHz，萍200mT路，100隆℃纤时铁氧体损宴耗Pc降到构150Kw沫/m3左右否，另一方面催是工作频率覆1～3MH野z超高频开德关电源，要礼求低损耗的畜MnZn铁叔氧体或Ni钱Zn铁氧体学。

强为使软磁铁趟氧体生产专君业化，像永蹈磁铁氧体一活样有专门生盆产预烧料企塘业提供。过狡去几年上海标宝钢和天通截电子公司联活合生产功率莲铁氧体预烧夏粉料，他们鸣充分利用宝简钢酸洗钢液现提纯，然后塔将各成分氯嗓化物溶液经去Ruthn段er喷雾焙赞烧炉而获得寸MnZn铁治氧体粉料，杨这种方法制塑备粉料的优晌点是颗粒均切匀，活性好膏，不需要预宗烧。目前处炕在推广使用瞎阶段。

粒2.4迭枪层片式电感斧器用铁氧体亮粉料

尾随着电子设疾备小型化，薯迭层片式电捏感器用量日撕益增多，全告球需求量2产00亿只，读我国15亿惧只。这项技疲术首先是T匠DK、太阳卸诱电、村田扎等公司开发疾。随后美国所AEM公司独创造了叠层眠技术。19白92年国内缩898厂等喊单位引进生帜产绕线式片邮式电感器设熄备，具有4嘱亿只年生产它能力，19茫94年深圳出南虹电子陶菜瓷公司从美吉国AEM公窄司引进生产旨线。生产全移系列迭层片叶式电感器、贫片式磁珠、美片式LC组梯合件等，年状生产能力为虾8亿只。

延在迭层片式城电感器生产搅中，铁氧体制粉料是关键害，它要求粉肌料烧结温度搬低于900啄℃罚。一般在8反70训℃养烧结后，铁倚氧体应具有蔽良好磁化、勾高电阻率、砖高品质因数粱、低温度系猴数、对应力枝不敏感、有串一定的机械丹强度等。并穴与Ag浆共梅烧时不与A题g浆起化学屯反应。根据泻这些要求，剩在Ni系和臂Li系铁氧异体中，在配勉方和工艺上堆采取有效的钩措施有可能冈达到要的功折率铁氧体材上料也已商品躁化，在80伸～100役℃厉，500k狂Hz，50麦mT下，磁伟芯损耗为8垒0～100锄kW/m3料。

网为了提高功左率铁氧体工避作频率，必悬须控制其微系观结构，使韵晶粒均匀，形细小，提高灯密度，在配驴方中掺入适检量添加物，后以便提高产毒品晶界阻率止，表2列出留对样品配方凑Mn0.7挺4Zn0.幻18Fe2榆.06O4斤进行添加物魂试验，在1谋MHz，5预0mT下，勒添加物对室煤温涡流损耗蛋（Pe）和望电流电阻（喊ρ止）的影响。疤从表2中可给以看出添加液物对降低铁免氧体涡流损有耗和提高电繁阻率有一定诸的好处，因师此，在配料针时常常掺入方适量添加物队来提高铁氧院体性能。

派今后功率铁助氧体研究开圈发产品重点嫌仍然向小型誉化、高频化谎、低损耗化魔方向发展。刊一方面是工它作频率10辉0～300提kHz铁氧粱体，在10普0kHz，慢200mT浆，100牌℃址时铁氧体损医耗Pc降到婚150Kw柜/m3左右挥，另一方面清是工作频率姓1～3MH扎z超高频开哭关电源，要节求低损耗的农MnZn铁互氧体或Ni梳Zn铁氧体惰。

豆为使软磁铁曾氧体生产专搭业化，像永暖磁铁氧体一辈样有专门生周产预烧料企种业提供。过誉去几年上海页宝钢和天通亭电子公司联龙合生产功率围铁氧体预烧欺粉料，他们增充分利用宝校钢酸洗钢液软提纯，然后刺将各成分氯拉化物溶液经丰Ruthn咏er喷雾焙辩烧炉而获得缸MnZn铁筹氧体粉料，然这种方法制妹备粉料的优拌点是颗粒均逢匀，活性好驰，不需要预稍烧。目前处气在推广使用免阶段。

右2.4迭纳层片式电感锤器用铁氧体断粉料

具随着电子设别备小型化，朵迭层片式电近感器用量日流益增多，全庆球需求量2那00亿只，领我国15亿畜只。这项技价术首先是T照DK、太阳去诱电、村田允等公司开发克。随后美国怕AEM公司议创造了叠层砍技术。19宁92年国内万898厂等偷单位引进生篮产绕线式片汗式电感器设刃备，具有4从亿只年生产认能力，19介94年深圳展南虹电子陶外瓷公司从美蒸国AEM公伤司引进生产豆线。生产全吉系列迭层片谦式电感器、个片式磁珠、筝片式LC组绸合件等，年巷生产能力为裂8亿只。

扬在迭层片式制电感器生产盛中，铁氧体残粉料是关键术，它要求粉谦料烧结温度眨低于900爸℃绢。一般在8路70静℃滥烧结后，铁终氧体应具有纯良好磁化、艰高电阻率、领高品质因数惕、低温度系伞数、对应力己不敏感、有臭一定的机械忆强度等。并辜与Ag浆共语烧时不与A新g浆起化学讽反应。根据移这些要求，小在Ni系和转Li系铁氧草体中，在配旋方和工艺上礼采取有效的抵措施有可能川达到要的功慈率铁氧体材性料也已商品春化，在80挤～100脱℃国，500k日Hz，50课mT下，磁出芯损耗为8猴0～100贡kW/m3镰。

火为了提高功跳率铁氧体工时作频率，必点须控制其微初观结构，使梁晶粒均匀，蜡细小，提高叹密度，在配柿方中掺入适控量添加物，恰以便提高产幅品晶界阻率团，表2列出寻对样品配方限Mn0.7蜂4Zn0.至18Fe2秋.06O4追进行添加物瓜试验，在1滚MHz，5霉0mT下，纳添加物对室费温涡流损耗源（Pe）和夫电流电阻（促ρ瓜）的影响。闪从表2中可叮以看出添加剪物对降低铁抽氧体涡流损轰耗和提高电片阻率有一定肿的好处，因师此，在配料愁时常常掺入卸适量添加物撕来提高铁氧旱体性能。

好今后功率铁报氧体研究开篇发产品重点寿仍然向小型德化、高频化杯、低损耗化战方向发展。芽一方面是工革作频率10灰0～300惭kHz铁氧搏体，在10吓0kHz，统200mT少，100城℃刃时铁氧体损芒耗Pc降到蝶150Kw旱/m3左右辫，另一方面圾是工作频率纹1～3MH录z超高频开痰关电源，要盾求低损耗的成MnZn铁笔氧体或Ni该Zn铁氧体跪。

弓为使软磁铁遥氧体生产专顷业化，像永烘磁铁氧体一浸样有专门生精产预烧料企享业提供。过拨去几年上海绣宝钢和天通蒜电子公司联位合生产功率钟铁氧体预烧折粉料，他们怕充分利用宝俊钢酸洗钢液高提纯，然后腊将各成分氯罚化物溶液经浪Ruthn锅er喷雾焙习烧炉而获得滤MnZn铁往氧体粉料，穷这种方法制愈备粉料的优摊点是颗粒均伤匀，活性好明，不需要预派烧。目前处竞在推广使用设阶段。

凑2.4迭梨层片式电感被器用铁氧体昼粉料

帐随着电子设卸备小型化，潮迭层片式电月感器用量日黄益增多，全男球需求量2午00亿只，不我国15亿松只。这项技洗术首先是T蜂DK、太阳糖诱电、村田眨等公司开发葱。随后美国姓AEM公司曲创造了叠层茂技术。19轰92年国内而898厂等窃单位引进生珠产绕线式片尖式电感器设滋备，具有4值亿只年生产眯能力，19航94年深圳竞南虹电子陶贩瓷公司从美眼国AEM公那司引进生产遇线。生产全钓系列迭层片阶式电感器、舅片式磁珠、忘片式LC组示合件等，年额生产能力为傅8亿只。

寸在迭层片式蜜电感器生产骆中，铁氧体耍粉料是关键音，它要求粉机料烧结温度食低于900络℃逼。一般在8露70滤℃顷烧结后，铁股氧体应具有炼良好磁化、叶高电阻率、赖高品质因数毒、低温度系染数、对应力险不敏感、有漫一定的机械赖强度等。并菠与Ag浆共宅烧时不与A眠g浆起化学适反应。根据蓝这些要求，宰在Ni系和肤Li系铁氧突体中，在配伸方和工艺上敬采取有效的择措施有可能秋达到要求。

偿在Ni系铁跳氧体中，为址了降低烧结泊温度，人们土常用低熔点验CuCO3胁取代部分N怒iO，再掺振入适量Li坦2O，V2焰O5等助熔艘剂，使形成收NiCuZ方n铁氧体，栏有人做过的惯组分和性能粒列于表3。团为了降低N双iCuZn备铁氧体共烧厚温度，许正染源等人掺入置了Bi2O伟3，提高了劈密度和电感背L，但Q值妇下降，这由迹于掺入Bi幻2O3共烧西时出现液相讨，增加了A曾g的迁移所赖至。笔者认扁为掺入Bi挠2O3(2辫%wt)量焰可能多些，圆如果减小到株0.5～1虑.0%wt撕，有可能A卷g迁移率减育小，并对铁捉氧体性能有态好处。在N赶iCuZn稻铁氧体制备巴过程中，在决工艺上也很挥重要，有人陪做过试验，图在不掺入任造何助熔剂的设配方中，配升料时扣除0延.5%wt赖的Fe2O凶3，用直径义1/4英寸样钢球，料饮∶茅水为1蝶∶懂1球磨72腿h，获得粉庄料平均粒径洽为0.2～伍0.5辽μ资m，在90妇0学℃贸烧结时，获陵得密度为5格.1g/c追m3，性能梢良好。在共渠烧时还要严观格控制冷却擦速度，防止斗在快冷时C畏u析出分布摸在晶粒边界丰上，引起晶主粒畸变L下籍降，虽然慢亿冷对L影响育不大，但要常注意导电带险与铁氧体附胸着力和生产比成本。总之王NiCuZ句n铁氧体配肠方、制备工洁艺等环节上谨都要严格控用制，才能获抹得良好磁性说能。

姻低温烧结L弓i铁氧体还派处在研制阶止段，尚未获战得理想的综斯合性能，我岭国成都电子候科大陈泽化逐，钱汝彪等清人做了许多铲工作，他们科在化学式L帅i0.2Z冈n0.6F堆e2.2O祝4中掺入0赖.4%wt楚的Bi2O末3，850远℃悉保温2h，代在1MHz旨频率下测得料μ陪i=220调，Tc=2安20跳℃灾，刘αμ旷=3油×还10－4K序－1（20乡～80旋℃天），D=4做.978/锯cm3，向ρ弄=2.5廊×拜108跪Ω如.m。在化陈学式Li0盛.275Z技n0.5M颠n0.03耕5Ti0.累15Fe1岁.84O4侵掺入适量的架Bi2O3阔和V2O5逝来降低烧结窑温度，获得勇ρ惊=2.5些×寨106盐Ω具.m，D=由4.95～倘5.0g/誓cm3，当跌掺入1.0葡%wt的B吨i2O3，浪在860司℃都保温2h，么μ蚕i为450替。FDK公姥司在Li铁读氧体中掺入箩低熔点锂玻红璃也获得较孤好的性能。乡在LiCu再Zn、Li挖ZnTi、兼LiZnM低gTi铁氧概体基础上进拐一步做工作牛，有可能满队足迭层片式余电感器粉料变要求。

在3工艺设牢备

意新工艺、新凑技术、新材薄料的发展依没赖于专用工竹艺设备和仪赌器的进步。炕80年代我猎国20多家售企业引进了枣软磁铁氧体询生产设备，坛取得了良好薯的经济效益之和社会效益禽，为专用设烈备国产化提像供了样板。窗目前国产N吊2气氛保护勒隧道窑、钟仅罩炉、高纯邮度的N2生屑产设备等均穿具有生产能竞力，为我国否发展高性能居软磁铁氧体现打下很好的炼基础。众所侮周知，高逗μ东i的MnZ者n铁氧体烧袄结工艺要求厅有特定的N昏2气氛和温昂度曲线，严赵格控制烧结食和冷却过程龙中氧分压，痰使Fe和M点n得到合适希的氧化棗还帽原状态，使燥产品的晶粒忧大而均匀、俗气孔少、内沃应力小，有席利于形成畴素壁和畴壁位绑移。国外一携般览μ胡i低于10慌000的M嗽nZn铁氧考体产品在N若2隧道窑中猫烧结，宾μ跟i大于10诊000的产奸品在N2气穗氛保护钟罩吓炉中烧结。泥笔者在FD皇K公司考察削时，看到该局公司就用钟柱罩炉烧结，伐这种形式烧挖结炉电子4桶3所已设计借生产出来。

当电子48所锡也已设计生企产出来28掌m长全自动愚N2气氛保版护推板窑，滥N2耗量＜尾30m3/秧h，温差脱≤±钞5痒℃骨，年产量2禽48吨左右卫。

拨烧结中、高登档MnZn度铁氧体产品愈都需要高纯红度N2保护萝。同行们对手制N2设备非非常关心，珍去年10月桌我们利用开楼会机会参观案了温州瑞气闸企业空分设索备听，该公司1证979年创今建，生产规栗模较大，曾踢获9项国家状专利，设备鼓可靠性好。吹经钝化处理劈的N2的技嫂术指标：纯候度感≥栽99.99枝95%，杂既质含量：O弦2兽≤岛1ppm，血CO2鉴≤躲5ppm，略露点：荣≤香－60汪℃捆。他们根据肃用户要求，鹿露点和纯度询不变，也可斑以把杂质含假量调整为O翻2堪≤零5ppm，撤H2状≤摧1ppm昨。许多同行绪认为N2纯螺度达到99像.999%折可以满足要勇求。目前一薪些大企业，采从经济效益缸考虑，逐步皂用制N2设柿备取代瓶装叫N2。这样搞更显示出制呢N2设备的核重要性。

浸国内只有不后断地开发拥柄有自己产权阶的专用工艺捎设备和检测踪仪器，来支未持和促进软敏磁铁氧体技近术发展，才添能使我国成鸦为软磁铁