软磁铁氧体磁芯在烧结过程中的开裂控制
吕保海
【摘要】摘要:本文论述了磁芯在烧结过程中出现开裂的原因及其控制方法。【期刊名称】科技创新导报
【年(卷),期】2012(000)001
【总页数】1
【关键词】关键词:磁芯开裂烧结控制
1 引言
磁性材料作为在国民经济各个领域不可缺少的功能材料,其产量和使用量成为衡量一个国家经济和信息技术发展程度的标志之一,特别是软磁材料,随着电子设备向轻薄短小、集成化、智能化和多功能化方向发展,各种软磁铁氧体磁芯发展迅猛。软磁铁氧体中,目前需求最多就是功率铁氧体和高磁导率铁氧体,功率铁氧体主要用于各种小型化的开关电源(如AC-DC,DCDC变换器)及显示器回扫变压器,高磁导率铁氧体主要用于宽带变压器,脉冲变压器和抗电磁波干扰器件等。
软磁铁氧体磁芯生产工序多,生产周期长,产品质量给每个工序的质量息息相关,任何一个工序的质量问题都有造成后续产品的质量等级降低和报废,其中烧结过程中的产品开裂问题是关键的一环,如果控制不好,就会导致烧结产品大批次的开裂,由此引起的废品损失是相当惊人的。图1示出了软磁铁氧体磁芯生产工艺流程简图。
2 软磁铁氧体磁芯烧结开裂控制
针对软磁铁氧体材料的基本属性,从软磁铁氧体产品的制备工艺入手,找出诱发产品开裂因素,经大量实验表明,烧结产品开裂有以下四方面原因造成,一为粉体制
（发展战略）软磁铁氧体状态和发展
软磁铁氧体现状和发展 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，用量大的壹种磁性材料。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，占世界第壹位。但我国尚存于工艺技术比较低，壹些专用工艺设备较落后，造成产品档次不够高等问题，有待进壹步解决。 于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，壹些产品性能于较短的时间内达到国际水平。但生产的自动化程度仍跟不上发达国家著名铁氧体XX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于数字通讯，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。海宁天通电子有限XX公司陆明岳开发的产品，1999年6月通过省级新产品鉴定μi为13000。北京大学和深圳组建的深圳中核集团XX公司，去年10月投产，年生产能力30吨，产品μi稳定于10000之上，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tg δ/μi温度系数αμi要低，且要求随使用频率增加磁导率衰减慢，使μi－f曲线于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XX公司，已有10多种牌号，品种规格很全，国内尚处于小批量生产阶段，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TDKXX公司的PC30、PC40、PC50，国内企业也向这些牌号性能指标努力，当下国内能大批量生产的是PC30，只有个别企业能生产PC40。天通XX公司大批量生产TP4产品性能和TDKXX公司的PC40相同，μi=2300±25％，于室温（25℃）时，Bs=510mT，Br=100mT，Hc=14A/m，于100kHz，100℃下，Pc=410mw/cm3，ρ=6.5Ω.m，Tc≥215℃，d≈4.8/cm3。PC50国内于1994年
常用铁氧体磁芯规格、型号与技术参数来源：中国变压器供应网发布时间：2007-10-20 0:00:00 功率铁氧体磁芯 EI EE EE PQ EC EI60EE80EE35PQ50/50EC90 EI50EE72EE30PQ40/40EC70 EI40EE70EE25PQ35/35EC52 EI35EE60EE19PQ32/30ECI70 EI33EE55EE16PQ32/20EER49/54 EI30EE50EE13PQ26/25EER49/43 EI28EE49EE10PQ26/20EER49/38 EI25EE42—PQ20/20EER42/43 EI22EE42/20—PQ20/16EER42/45 EI19———EER40/45 EI16——UF102EER28L 常用功率铁氧体材料牌号技术参数 项目条件单位PC30PC402500B B253C8N27μi——250023002500230020002000
Bms H=1200A/m mT510510490510450510 Br H=800A/m mT11795100130——Hc—A/m1214.315.915.918.820 Tc —℃>230>215>230>220>200>220 P200mT23℃ 25KHz60℃ 100℃KW/m31306009560090048 —KW/m390—70————KW/m3100—75————100mT60℃ 100KHz100℃ KW/m3—450—450———KW/m3—410—410—— 公司——TDK TDK TOKIN TOKIN FERROC XLUBE SIEMENS EI型磁芯规格及参数 型号A B C D E F H Ae (c㎡) Le (cm) Ve (cm3) AL nH/N2 μe EI1616——512.2—20.198 3.460.6711001575
软磁铁氧体磁芯现下的市场形态 发布时间：2014-7-7 9:59:17 浏览次数：16 软磁铁氧体磁性材料和软磁铁氧体磁芯统称软磁铁氧体，长期以来软磁铁氧体产量的增长是建立在其生产技术和应用技术共同发展的基础之上的。电子技术的飞速发展，对软磁铁氧体器件，如电感器、变压器、滤波器等不断提出了各种新的要求，这种要求促进了软磁铁氧体的发展，如适应开关电源向高频化发展的高频低功耗功率铁氧体材料，适应光纤通信和数字技术发展的宽频带变压器和抗干扰扼流圈用的高磁导率与宽频带铁氧体材料，同时具有高μ与高Bs的材料（双高材料），适应高清晰度和大屏幕显示器发展的偏转线圈和回扫变压器用高频低损耗功率材料，以及适应表面贴装技术发展的平面电感器和变压器用低烧结温度和低热阻的铁氧体材料等等，就是生产和应用技术共同发展的最直接结果。 在开发和研究过程中，由于软磁铁氧体材料和磁芯的研究始终结合在一起，从而形成了由各种软磁铁氧体材料制成的各种形状的磁芯，所有这些材料及磁芯的不同组合可以具有各种不同的性能、特点和用途，以满足各种需求。 软磁铁氧体磁芯材料是一种用途广、产量大、成本低的电子工业及机电工业和工厂产业的基础材料，是其重要的支柱产品之一，它的应用直接影响电子信息、家电工业、计算机与通讯、环保及节能技术的发展，亦是衡量一个国家经济发达程序的标志之一。 软磁铁氧体材料是品种最多、应用最广的一类磁性功能材料，也是铁氧体材料中发展最早的一类材料。自从1935年荷兰Philip实验室研究开发成功至今已有将近七十年的历史，其性能也已得到了很大的改进和提高。由于这类材料具有高的本征电阻率ρ，所以在交流条件下具有许多金属软磁材料所无法比拟的优越性且价格低廉，并可制成各种形状的磁芯，因此，在高频区一般都使用软磁铁氧体材料。用这类材料制成的磁芯被广泛应用于通信、广播、电视、自动控制、航天技术、计算机技术、电子设备及其它IT产业中来制作各种类型的电感器、变压器、扼流圈、抑制器和滤波器等器件。 目前由于软磁铁氧体具有广阔的发展前景和可预期的市场潜力，从而成为世界各国铁氧体公司开发和研究的重点。权威机构对全球软磁行业的评估认为，世界软磁铁氧体需求量的平均增长速度在今后几年中将继续保持在10%～15%的水平。由此可以看出，开发具有自己独立知识产权的可批量生产的综合性能好的软磁铁氧体材料并迅速占领市场已经成为各个公司的当务之急。本文在对软磁材料，特别是软磁铁氧体材料的发展过程及发展趋势进行综合分析之后，指出了一些研究和开发人员在材料研究中普遍容易忽视的问题。 一、软磁铁氧体材料的发展过程及发展趋势 一般地，从应用角度来分，软磁铁氧体材料主要分为功率材料和高磁导率材料两大类，为适应世界电子技术发展的需要，这两类铁氧体材料都已经得
z变压器基础知识 1、变压器组成： 原边（初级primary side ） 绕组 副边绕组（次级secondary side ） 原边电感（励磁电感）‐‐magnetizing inductance 漏感‐‐‐leakage inductance 副边开路或者短路测量原边 电感分别得励磁电感和漏感 匝数比：K=Np/Ns=V1/V2 2、变压器的构成以及作用： 1）电气隔离 2）储能 3）变压 4）变流 ●高频变压器设计程序： 1.磁芯材料 2.磁芯结构 3.磁芯参数 4.线圈参数 5.组装结构 6.温升校核 1.磁芯材料 软磁铁氧体由于自身的特点在开关电源中应用很广泛。 其优点是电阻率高、交流涡流损耗小，价格便宜，易加 工成各种形状的磁芯。缺点是工作磁通密度低，磁导率 不高，磁致伸缩大，对温度变化比较敏感。选择哪一类 软磁铁氧体材料更能全面满足高频变压器的设计要求， 进行认真考虑，才可以使设计出来的变压器达到比较理 想的性能价格比。 2.磁芯结构 选择磁芯结构时考虑的因数有：降低漏磁和漏感， 增加线圈散热面积，有利于屏蔽，线圈绕线容易，装配 接线方便等。 漏磁和漏感与磁芯结构有直接关系。如果磁芯不需 要气隙，则尽可能采用封闭的环形和方框型结构磁芯。 3.磁芯参数： 磁芯参数设计中，要特别注意工作磁通密度不只是受磁化曲线限制，还要受损耗的限制，同时还与功率传送的工作方式有关。 磁通单方向变化时：ΔB=Bs‐Br，既受饱和磁通密度限制，又更主要是受损耗限制，（损耗引起温升，温升又会影响磁通密度）。工作磁通密度Bm=0.6～0.7ΔB 开气隙可以降低Br,以增大磁通密度变化值ΔB，开气隙后，励磁电流有所增加，但是可以减小磁芯体积。对于磁通双向工作而言： 最大的工作磁通密度Bm，ΔB=2Bm。在双方向变化工作模式时，还要注意由于各种原因造成励磁的正负变化的伏秒面积不相等，而出现直流偏磁问题。可以在磁芯中加一个小气隙，或者在电路设计时加隔直流电容。 4.线圈参数： 线圈参数包括：匝数，导线截面（直径），导线形式，绕组排列和绝缘安排。 导线截面（直径）决定于绕组的电流密度。通常取J为2.5～4A/mm2。导线直径的选择还要考虑趋肤效应。如必要，还要经过变压器温升校核后进行必要的调整。 4.线圈参数： 一般用的绕组排列方式：原绕组靠近磁芯，副绕组反馈绕组逐渐向外排列。下面推荐两种绕组排列形式： 1）如果原绕组电压高（例如220V），副绕组电压低，可以采用副绕组靠近磁芯，接着绕反馈绕组，原绕组在最外层的绕组排列形式，这样有利于原绕组对磁芯的绝缘安排； 2）如果要增加原副绕组之间的耦合，可以采用一半原绕组靠近磁芯，接着绕反馈绕组和副绕组，最外层再绕一半原绕组的排列形式，这样有利于减小漏感。 5.组装结构：
软磁铁氧体材料和磁心概述 软磁铁氧体材料和磁心概述 软磁铁氧体材料分类 铁氧体又称氧化物磁性材料，它是由铁和其它金属元素组成的复合氧化物。铁氧体采用陶瓷工艺，经高温烧结而制成各种形状的零件。实际上，所有在金属磁性材料中出现的磁现象，在铁氧体中也能观察到，但是有两个基本不同点：一是铁氧体的饱和磁化强度远远低于金属磁性材料，通常为金属材料的一半到五分之一；二是铁氧体的电阻率比金属磁高一百万倍以上。由于这种区别，对于低频（1000 赫兹以下）高功率的磁心一般采用金属磁性材料，用于较高频率（1000 赫兹以上）磁心采用铁氧体材料。按照铁氧体的特性和用途，可把铁氧体分为永磁、软磁、矩磁、旋磁和压磁等五类；如果按照铁氧体的晶格类型来分，最重要的有尖晶石型、石榴石型和磁铅石型等三大类。高频变压器和电器中主要使用软磁铁氧体材料，因此下面主要叙述软磁铁氧体材料的分类及特性。大多数软磁铁氧体属尖晶石结构，一般化学表示式为MeFe 2O 4，这里 Me 表示二价金属元素，如：Mn、Ni、Mg、Cu、Zn等。软磁铁氧体材料是各种铁氧体材料中产量最多，用途最广泛的一种。这类材料的主要特点是起始磁导率高和矫顽力低，即容易磁化也极易退磁，其磁滞回线呈细而长形状。软磁铁氧体材料可按化学成分、磁性能、应用来进行分类。若按化学成分来分类，则主要可分为 MnZn 系、NiZn系和 MgZn 系三大类。MnZn 系铁氧体具有高的起始磁导率，较高的饱和磁感应强度，在无线电中频或低频范围有低的损耗，它是，1兆赫兹以下频段范围磁性能最优良的铁氧体材料。常用的MnZn 系铁氧体，其起始磁导率μi=400～20000，饱和磁感应强度 BS=400～530mT。MnZn 系铁氧体广泛制作开关电源变压器、回扫变压器、宽带变压器、脉冲变压器、抗电磁波干扰滤波电感器及扼流圈等，是软磁铁氧体中产量最大的一种材料（按重量计约占 60%）。NiZn 系铁氧体使用频率 100kHz～100MHz，最高可使用到300MHz。这类材料磁导率较低，电阻率很高，一般为 105～107Ωcm。因此，高频涡流损耗小，是 1MHz 以上高频段磁性能最优良有材料。常用的 NiZn 系材料，磁导率μi=5～1500，广泛用于制作各种高频固定电感器，可调电感器，谐振回路线圈，线性调节线圈抗电磁波干扰线圈等。附加少量 CuO 的 NiCuZn 系材料，最近在表面安装片式电感器中得到广泛应用。NiZn 系材料制成的各类小型磁心产量很大（按数量计），但按重量计的约占软磁铁氧体材料的 10% 左右。MgZn 系铁氧体材料中附加小量 MnO 后制成 MgMnZn系材料，电阻率较高，广泛用于制作各种显象管或显示的偏转线圈磁心，数量很大，产量约占软磁铁氧体材料的30%（按重量计）左右。MgZn 系铁氧体在某些高频电感线圈及天线线圈中也得到应用。
软磁铁氧体项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/cd17367735.html, 高级工程师：高建
关于编制软磁铁氧体项目可行性研究报告 编制说明 （模版型） 【立项 批地 融资 招商】 核心提示： 1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整） 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国软磁铁氧体产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5软磁铁氧体项目发展概况 (12)
常用铁氧体磁芯资料
PM型磁芯PM CORES 型号尺寸Dimensions(mm) Type A B C D E F PM50 49.15±0.85 39.65±0.65 19.70±0.30 5.50±0.10 26.80±0.40 38.80±0.20 PM62 61.00±1.00 48.0min 25.00±0.70 5.30±0.30 33.80±0.60 48.80±0.50 PM74 74.00 0 57.0min 29.00±1.00 5.40±0.30 41.00±0.80 59.00±0.60 -3.0 PM87 87.00 +2.0 66.5min 31.70±1.50 8.50±0.40 48.40±0.80 70.00±0.80 -3.0 PM114 114.00 0 88.0min 42.00±1.50 5.40±0.40 63.80±0.80 92.50±0.50 -5.0 型号磁芯参数Core parameter 重量LP2 LP3 Type C1 (mm- 1) Ae (mm2) le (mm) Ve (mm3) weight (g/pr.) AL(nH/N2 ±25%) Pc(W) (max) AL(nH/N2 ±25%) Pc(W) (max) PM50 0.227 370 84.0 31000 140 7700 3.1 PM62 0.190 570 109 62000 385 9700 6.2 PM74 0.162 790 128 101000 470 10000 3.5* PM87 0.161 910 146 133000 817 13000 4.0* 13000 2.7* PM114 0.116 1720 200 344000 1886 18000 10.3* 16000 6.9* 注:AL:1kHz,0.5mA,100Ts Pc:25kHz,200mT,100℃ 100kHz,200mT,100℃ EE型磁芯 EE CORES
锰锌铁氧体软磁磁芯烧结试验炉的研制 王朋生,侯拥和,侯季淹,宇文静 (长沙矿冶研究院,湖南长沙410012) 摘 要:锰锌铁氧体磁芯烧结试验炉是研究锰锌铁氧体烧结工艺的重要手段。简述了锰锌软磁铁氧体磁芯烧结试验炉的解决方案和设计原理。并依此制作出了样机,制备出性能指标良好的磁芯,为锰锌铁氧体烧结工艺研究提供了科学手段。关键词:锰锌铁氧体;软磁磁芯;烧结炉;研制中图分类号:TF111 文献标识码:A 文章编号:0253-6099(2008)04-0066-03 Devel op m e nt of Experi m ent al Si nteri ng Furnace f orMn Zn Soft Ferrite Core WANG Peng sheng ,HOU Yong he ,HOU Ji yan ,YU W en jing (Chang s ha R esearch Instit u te of M ining and M etallurgy,Chang s ha 410012,H unan,China ) Abst ract :The experi m ental si n teri n g f u rnace forM n Zn ferrite co re is an i m portantm eans to investigate si n teri n g tech n iques forM n Zn ferrite .A brief descripti o n of the design i n g plan and pr i n ci p le of the sinteri n g fur nace w as m ade .Based on the desi g n ,a m odel furnace w as fabricated .The ferrite cores w ith good perfor m ance w ere prepared usi n g t h is f u rnace .It is a scientific tool for the research of si n ter i n g techn iques forM n Zn soft ferrite .K ey w ords :M n Zn ferrite ;so ft ferrite core ;si n ter i n g furnace ;deve l o pm ent 锰锌软磁铁氧体磁芯广泛应用于电子工业和I T 产业。不同电子产品和I T 产品对磁芯磁性能的要求是不相同的,如磁芯的功耗、电感的频宽、磁导率、磁芯的形状和制造精度等。 不同物理性能的锰锌铁氧体磁芯具有不同组份的化学成分和晶粒、晶间结构形状,烧结工艺曲线差异很大,因此,对磁芯配方和烧结工艺曲线的研究是各磁芯生产企业应对复杂多变的市场需求必须进行的工作。长期以来,各磁芯生产企业对产品的原材料配方和烧结工艺曲线的应用多采用资料查询和钢包炉试验的方法来确定。由于试验装置与工业装置设备结构相差很大,所以试验结果很难在工业磁芯烧结窑炉上重现。因此许多磁性生产企业为了满足市场需要,只能使用现有的生产烧结设备作原材料配方和烧结工艺曲线试验。由于摸索一条磁芯烧结曲线或一个原料配方,均最少需进行几十次试验,用工业炉做试验成本太高,一般企业根本承受不起。因此,尽快研制出满足不同用户要求的高性能磁芯产品磁芯烧结试验用炉,具有重要的经济意义。 1 锰锌软磁磁芯试验炉的解决方案 根据上述所提出的问题,很有必要研制一种经济 组合炉型,用少量的原料既能研究出符合各种铁氧体材料的合理配方,又能研究出合适的烧结曲线并能轻松地移植到本系列的产能炉上。这种装置应具备下列功能: 1)必须满足小试和扩试的要求,即在小试炉上可以进行500~1000g /次的条件试验以确定满足工艺要求的材料配方,在扩试炉上可以进行15kg /次的扩大试验,扩大试验成果应能准确地移植到工业烧结炉上(钟罩炉或推板窑)。 2)试验过程应能由计算机全自动控制,以消除人的因素对试验结果的影响,计算机控制系统应具有良好的人机交换和数据处理功能,以提高试验的效率和准确性。 3)温度场和气氛场的控制精度应达到或优于工业生产磁芯烧结炉的控制精度。 4)应具备优良的性能价格比,一般磁芯生产企业能使用得起。 为此作者设计了一拖二烧结软磁锰锌铁氧体磁芯用试验电阻炉,即由1台装载量15kg /炉的可控气氛钟罩炉、一台装载量500~1000g /炉的可控气氛管式炉和一套可分别控制的计算机控制系统组成。 装置的主要设计性能指标为下: 收稿日期:2008 03 17 作者简介:王朋生(1952-),男,湖南益阳人,高级工程师,主要研究方向为冶金、材料、非标设备的研发。 第28卷第4期2008年08月 矿 冶 工 程 M I N I NG AND M ETALL URG I CAL ENG I NEER I NG V o.l 28 4 August 2008
常用铁氧体磁芯规格、型号与技术参数 功率铁氧体磁芯 EI EE EE PQ EC EI60 EE80 EE35 PQ50/50 EC90 EI50 EE72 EE30 PQ40/40 EC70 EI40 EE70 EE25 PQ35/35 EC52 EI35 EE60 EE19 PQ32/30 ECI70 EI33 EE55 EE16 PQ32/20 EER49/54 EI30 EE50 EE13 PQ26/25 EER49/43 EI28 EE49 EE10 PQ26/20 EER49/38 EI25 EE42 — PQ20/20 EER42/43 EI22 EE42/20 — PQ20/16 EER42/45 EI19 — — — EER40/45 EI16 — — UF102 EER28L 常用功率铁氧体材料牌号技术参数 项目 条件 单位 PC30 PC40 2500B B25 3C8 N27 μi — — 2500 2300 2500 2300 2000 2000 Bms H=1200A/m mT 510 510 490 510 450 510 Br H=800A/m mT 117 95 100 130 — — Hc — A/m 12 14.3 15.9 15.9 18.8 20 Tc — ℃ >230 >215 >230 >220 >200 >220 P 200mT23℃ 25KHz60℃ 100℃ KW/m3 130 600 95 600 900 48 KW/m3 90 — 70 — — — KW/m3 100 — 75 — — — 100mT60℃ 100KHz100℃KW/m3 — 450 — 450 — — KW/m3 — 410 — 410 — — 公司 — — TDK TDK TOKIN TOKIN FERROCXLUB E SIEMENS
软磁铁氧体现状与发展 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，国外研制水平卩i为20000?23000，国内外有关生产水平列于表1。值得提及的表1中列出的卩i值国内厂家属于小批量生产性能，大批量生产的卩i值为7000?8000，研 制水平为12000 ?13000 。海宁天通电子有限公司陆明岳开发的产品，1999 年6月通过省级新产
铁氧体磁芯常识 铁氧体磁芯上绕上线圈可制成电感器或变压器，它们广泛用于仪器仪表，通信设备和家用电器中。铁氧体磁芯的材料牌号较多，几何形状也繁多，有柱形、工字形、帽形、单孔、双孔、四孔、U 形、罐形、E 形、EI 形，EC 形、RM 形，PQ 形、EP 形，见附图所示。每一种形状的磁芯自成一系列，供用户选用。
在铁氧体磁芯上绕上线圈制成的电感器与同体积的空心线圈相比电感量大，而且Q 值（品质因素）也高。如Gu －22×13 罐形磁芯，用它制成4mH 的电感器时，只要绕43 匝线圈就行了，如不用罐形磁芯，改为空心线圈，需绕600匝才能得到4mH 的电感器。由此可见，使用了磁芯后，可大大缩小电感器或变压器的体积。 软磁铁氧体材料可分为两大类：镍锌材料和锰锌材料。一般镍锌材料的初始导磁率μ i 约10 至1500 ，使用频率约从5 百千赫至几百兆赫。一般锰锌材料的初始导磁率μi 约从400 ～10000 ，使用频率从几千赫至500 千赫。 国内生产铁氧体磁芯的厂家很多，产品的命名方法各不相同，例如北京798 厂生产的铁氧体材料命名为NX0 －1 0 ，MX0 －2000 等。NX0—10 材料中“ N ”表示镍，“ X ”表示锌，“ 0 ”表示氧化物，“ 10 ”是初始导磁率μi 值，一般称这种材料为镍锌10 ；MX0—2000 材料中“ M ”表示锰，“ X ”表示锌，“ 0 ”表示氧化物，“ 2000 ”是初始导磁率μi 值。按国标规定，软磁铁氧体材料的命名方法是R××，其中R 表示“软”字汉语拼音的第一个字母，××表示初始导磁率及材料特性。 铁氧体生产厂一般都提供磁芯的电感系数A L 的数值。在常用的线圈中，A L 与电感量及匝数有下列关系： （1 ） L 是加上磁芯后的电感量，单位为毫微享（nH ），N 表示匝数（圈数）。A 的单位是nH ／匝2 ?由（1 ）式可知，如果已知磁芯的A L 值和需要的L 值，则可计算出匝数。例如，有一个罐形磁芯Gu －22×13 ，它的 A L =2200 ，用φ0.21 漆包线打算在此磁罐上绕制一个4mH 的电感器，则绕制匝数 N= = ≈42.6 圈 由于生产厂提供的 A L 值为最小值，所以绕成的电感器的L 值比4mH 大，再调整圈数，使L 值满足要求。如果有了磁芯，但不知 A L 值，可以先试绕一定圈数N 1 ，测出加磁芯线圈的电感值L 1 ，计算出 A L 值，即 A L =L 1 ／，然后再利用公式（1 ）计算匝数。 上述介绍的匝数计算方法只适用于一般线圈，不适用于开关电源中线圈。（吴其）
软磁铁氧体烧结过程的质量问题现象及解决措施 一、烧结条件对磁性能的影响 烧培条件对铁氧体的磁性能有很大影响。烧结温度、烧结气氛和冷却方 式是烧结条件的三个主要方面。 (一)烧结温度对磁性能的影响 一般说来，烧结温度偏低时，晶粒大小不均匀，气孔分散于晶界和晶粒内部，呈不规则多面形。磁导率μi和剩磁感应强度Br都较低，但是矫顽力HCB 较大。烧结温度适当，则晶粒趋于均匀、气孔呈球形、烧结密度较低、磁导率μi和剩磁感应强度Br较大，矫顽力HCB有所减少。烧结温度过高时，晶粒虽然增大，但是由于内部的气孔迅速膨胀，有的杂质发生局部熔融而使晶界变形，则不仅烧结密度低，磁导率μi和剩磁感应强度Br也将显著下降，机械性能极其 脆弱，无实用价值。 对软磁铁氧体而言，在一定的烧结温度范围内，初始磁导率μi随烧结温度升高而增大，损耗角正切tgδ也随温升而增大(即Q值减少)。对硬磁铁氧体而言，烧结温度高，剩磁感应强度Br也高，而矫顽力HCJ减小。对旋磁铁氧体而言；烧结温度高，则饱和磁化强度也较高。在生产中，必须针对各种材料的不同特点，结H合产品的其它性能要求而区别对待，由试验确定最佳的烧结温度。 (二)烧结气氛对磁性能的影响 气氛条件对铁氧体烧结非常重要，尤其对含有易变价的Mn，Fe，Cu，Co等金属元素的铁氧体，在烧结过程中随着氧分压和温度的变化而发生电价的变化以至相变，过度的氧化与还原，就有另相析出（如α-Fe2O3，FeO，Fe3O4，Mn2O3等）， 将导致磁性能的急剧变化。 在升温阶段，因为还没有形成单一尖晶石相，对周围气氛要求不苛刻，在空气中、真空中或氮气中升温均可；在保温过程中，由于发生了气孔的排除、晶粒的长大和完善、单一结构铁氧体的生成，这些均要求控制好烧结气氛。可以说，烧结气
软磁铁氧体材料的现状及其发展前景 张继松王燕明 （中国西南应用磁学研究所四川绵阳 621000） 关键词：软磁铁氧体；应用；市场；现状；发展前景 1 前言 软磁铁氧体材料是一种用途广、产量大、成本低的电子工业及机电工业和工厂产业的基础材料，是其重要的支柱产品之一，它的应用直接影响电子信息、家电工业、计算机与通讯、环保及节能技术的发展，亦是衡量一个国家经济发达程序的标志之一。 软磁铁氧体材料的发明与实用化，至今已半个世界，由于它具有高磁导率、高电阻率、低损耗及陶瓷的耐磨性，因而在电视机的电子束偏转线圈、回扫变压器、收音机扼流圈、中周变压器、电感器、开关电源、通讯设备、滤波器、计算机、电子镇流器等领域得到广泛应用；随着电子技术应用日益广泛，特别是数字电路和开关电源应用的普及，电磁干扰（EMI）问题日益重要，世界各国对电子仪器及测量设备抗电磁干扰性能提出的标准越来越高，因此以软磁铁氧体为基础的EMI磁性元件发展迅速，产品种类繁多，如电磁干扰抑制器、电波吸收材料、倍频器、调制器等，现已成为现代军事电子设备、工业和民用电子仪器不可缺少的组成部分。 2 软磁铁氧体材料的应用状况 软磁铁氧体做成各种形状和规格尺寸的磁芯，主要用于工业类电子产品（或称投资类电子产品）和消费类电子产品中（见表1）。 表1 软磁铁氧体磁芯应用情况一览表
软磁铁氧体磁芯产量中约80%～90%（按重量计）用于消费类电子设备中。在消费类和工业类电子产品中使用的软磁铁氧体磁芯简述如下： a. 用功率铁氧体材料制成的U形、E形磁芯来制作开关电源变压器、回扫变压器，枕校变压器和行推动变压器等； b. 用高电阻率的MgMnZn系铁氧体材料来制作偏转磁芯； c. 用高磁导率MnZn铁氧体制成UF形、EE形、日字形磁芯来制作电源滤波器； d. 用高频NiZn铁氧体制成工字形、螺纹、帽形、双孔形等磁芯用来制作小型固定电感器、电感线圈； e. 用MgZn系、NiCuZn系NiMgCuZn系制成的天线棒、旋转变压器用磁芯等。 f. 工业类电子设备如计算机监视器、程控交换机、监视器、传真机、天线及有线、通信设备、电子镇流器等广泛采用E形、环形、EP形、RM形、罐形磁芯等。虽然用的磁芯数量相对少，但质量要求相当高。 g. 用NiZn铁氧体的复数磁导率与频率的关系，改变不同成分配方及掺杂来实现铁氧体阻抗频率特性和衰减领域，制成宽频域抗EMI铁氧体串珠磁芯、多孔磁芯和各种滤波器；MnZn铁氧体材料具有高的μ i 值，电阻率较低，大量用于电流不大的KYC线圈和EMI滤波的共模、差模线圈，使用在低频段来达到抗EMI干扰。 h. 铁粉芯材料在较大的H下具有恒定的μ i 值，具有高B s 、居里温度高，稳定 性好的特性，在大电流、低频段EMI电源滤波器、大电流共模、差模线圈中广泛应用。 i. 用纳米晶软磁材料的高磁导率、用高频域的高饱和磁感应强度、低损耗制成的抗EMI微型滤波器和噪音衰减器，应用于DC-DC变换器、计算机及Internet 联网的输入抗EMI滤波器；以Fe基、Co基材料开发出的各种抗EMI器件广泛用于计算机系统的各种通信网络。 此外，平面六角晶系的磁铅石型超高频软磁铁氧体、平面六角晶系材料还可用作永磁材料、微波和毫米波材料及磁头磁记录材料。
磁芯说明 E、I形磁芯 特点:具有高的导磁率，高饱和的磁通密度和很小的损耗。由于铁损和温度成负相关，因而可以防止温度的逐步上升，特别在100℃附近，功率损失最小。 用途:电源转换用变压器及扼流圈，通讯设备用变压器。 E形磁芯比罐形磁芯便宜，并有易缠绕和易组装的优点。然而，E形磁芯没有自屏蔽的功能。我们提供迭片尺寸的E形磁芯，可与市场上原本设计用于标准迭片尺寸的绕带冲压件的线圈管搭配。同时提供公制和DIN尺寸。E形磁芯可压制成各种厚度，提供不同截面的选择。E形磁芯的典型应用包括差模、功率和电信电感器，以及宽带变压器、电源、变换式和逆变式变压器。 E FD磁芯 特点: 卧式安装，可降低高度，备有多路输出，适用于密集型贴装。 用途: 适用于小功率开关电源。 符合行业标准的经济型平面设计(E FD)磁芯可为变压器或电 感器节省大量空间。其横截面特别针对超薄变压器而优化。E FD磁芯非常适合超薄变压器和电感器使用。 E TD磁芯 E TD磁芯是变压器或电感器的经济型选择。其圆形中柱可减小绕组电阻。而且，专门针对提高电源变压器效率而优化尺寸。 E TD磁芯的典型应用包括差模电感器和电源变压器。 E E R磁芯
E E R磁芯是变压器和电感器的经济型选择。在缩短缠绕路径长度上，其圆形中柱比方形中柱更具有优势。美磁E ER磁芯的典型应用包括差模电感器和电源变压器。 E C磁芯 特点:磁芯中心部份的断面呈圆形，绕线十分方便。绕线面积增加，可设计出大功率的开关变压器。 用途: 1、各类开关电源Dc-Dc、Ac-Dc、Ac-Ac 2、适宜各种电源形式：如：单端反激式、正激式推挽、半桥、全桥。 3、适用于家电、通讯、照明、办公自动化、卫星电视接收系统、军品等领域 设计功率参考表 U、I、UR磁芯 U形磁芯适用于窄小空间或罕见因素下的高功率操作。U形磁芯的长支柱有利于漏电感设计，以及与高压绝缘。U/I组合磁芯可节省组装费用。U形磁芯非常适用于电源变压器。 平面E、I形磁芯 平面E形磁芯不但有所有IEC标准尺寸，还有其他尺寸。适合特定用途，不需重新加工就可调整支柱长度和窗口高度(B和D尺寸)。因此，设计人员可以精确根据平面电感器可容纳高度，调整最终的磁芯规格，而不浪费空间。I形磁芯的标准尺寸，也提供设计上的灵活性。E-I面组合磁芯可用于需要表面粘结的大容量组装，还可用于制造有间隙的电感器磁芯(由于是平面构架，所以必须慎重考虑边缘损耗)。平面磁芯的典型应用包括差模电感器和DC-DC、AC-DC变频器。
输出功率和磁芯尺寸的关系 要使变压器输出更大的功率，我们希望在电压一定的情况下，圈数要尽可能 的少、导线尽可能的粗。这样才有利于提供较大的电流，输出更大的功率。前者 需要较大的磁芯截面积，后者要求较大的磁芯窗口面积。因此要获得较大的输出功率磁芯尺寸必须够大才行。 变压器初级绕组的圈数可用下式来算： N = k *10^5 * U /(f *Ae* Bmax ) k 为最大导通时间与周期之比，通常取k=0.4； U 是初级绕组输入电压（V），（近似等于直流输入电压)； f 是变压器的工作频率（KHZ）； Ae 是磁芯的截面积（cm2）； Bmax 是允许的磁通密度最大变化幅度（G）。 因此，在一定电压下，增大截面积Ae、提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax，都有利于减少圈数，提高输出功率。但是，磁芯的损耗（铁损） 是按Bmax的2.7次幂和f的1.7次幂呈指数增长的，Bmax还受磁芯饱和的限制。因此，提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax都是有限度的。大多数适合做开关电源的铁氧体磁芯频率通常限制在10-50KHZ以内，Bmax限制在2000G（高斯）以内，一般取Bmax=1600G较为合适。因此，功率主要靠磁芯截面积Ae、其次靠工作频率f控制。 但必须明确的是，这种控制关系是间接的而不是直接的，Ae加大和f提高只是表示对同样的电压，允许绕的圈数更少，只有实际把圈数减少了才能提高功率。如果在同样材料的一个大磁芯和一个小磁芯上，用一样的导线绕同样的圈数，对同样的输入电压输出功率是基本相同的。同样，如果一个做好的变压器，仅仅靠改变工作频率，也是不会使输出功率提高的。 因为变压器已经做好，所以我建议提高输入电压来提高功率；如果从变压器入手的话，可以尝试把导线适当加粗，同时把频率提高一些，以允许圈数能有所减少，这样就可加大输出功率。 导线加粗受到磁芯窗口面积Ac限制。用截面积为Ad的导线绕N圈，占用的窗口面积为： Awc = N *Ad = k * 10^5 * U *Ad / (f *Ae* Bmax ) 设，初级绕组窗口占用系数为Sn =Awc / Ac，Ad用电流I（有效值）和允许的电流密度J表示为 Ad=I/J/100，（Ad-平方厘米，I-A有效值，J-A/平方毫米） 则上式可写成：Ac* Sn = k * U *I*10^3 / ( f *Ae* Bmax * J) 或，U*I = Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3 / k 因为输入功率等于输入电压U与电流平均值k*Ip的乘积，而电流有效值I与峰值Ip的关系为 Ip= 1.58*I，所以输入功率Pi = 1.58*k*U*I = 1.58*Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3 再乘上效率Ef就得到最大输出功率的表达式 Po = 1.58 * Ef * Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3 可见，功率除了和上面那些有利于圈数减少的因素成正比之外，还与允许导 线加粗的Ac、Sn以及电流密度J成正比。工程上一般取Ef = 0.8，Sn=0.4，
软磁铁氧体材料基本磁特性(一 磁化曲线和磁滞回线 有一个很长的均匀线管空心线圈,轴向长度为 l,有 N匝线圈,流过的电流为 I,则线圈内部的磁场为 H:(1-1①磁场的方向平行于螺线管轴,以及在内截面上是均匀分布的[见图1-4(a]。有关的磁感应强度B由下式给出:B=μ0·H (T(或Wb/m2 (1-2②这里,μ0 是真空绝对磁导率,数值为4π×107H/m(享利 / 米。如果螺线管中填满铁氧体磁性材料,则磁场作用于材料内部的微观电流环线,使材料内部的磁畴趋向一致(通过畴壁位移磁畴旋转,结果材料磁矩增大了线圈内部磁场,这个磁场的增加称磁化强度 M,单位是A/m(安/米。 ①1 奥斯特(Oe=79.577安/米=80安/米(A/m ②1 特斯拉(T=1韦伯/米(Wh/m2=104高斯(Gs 1mT(毫特斯拉=10Gs(高斯 因此,线圈内磁场 Hi 为:(A/m (1-3 磁感应强度为:B=μ0Hi=μ0(H+M(T (1-4或者,B=μ0H+J (T (1-5这里,J 是磁极化强度,单位是 T(特斯拉。J 与 M的关系为:J=μ0M(T (1-6因此,M 是由于磁性材料除菌过滤器而造成的磁场强度的增量,而J是相应的磁通密度的增量。磁感应强度除以磁场强度的 商简称为绝对磁导率,用μ0μ表示:B/H=μ0μ或B=μ0μH (1-7 式中μ是材料的相对磁导率,它表示某种材料的磁导率比真空磁导率大多少倍,这是一个无量纲的比值。实际使用中将形容词“相对”省略,直接称为材料的磁导率。
磁性材料在外磁场中磁化时,其磁感应强度 B 与磁化场 H 呈现复杂的关系,这种关系可用磁化曲线和磁滞回线来表征。在慢慢增长的直流磁场作用下,可以获得静态磁化曲线。实际采用的是初始磁化曲线,即将铁氧体完全退磁后(这时磁畴全部随机取向,相互抵消而结果磁化为零,把磁场强度从零慢慢增加所得到的双联过滤器B-H 曲线。图1-5 示出多晶铁氧体样品的磁化过程和起始磁化曲线。可将磁化曲线分为四段:OA 为起始磁化阶段,AB 为磁化陡峭阶段,BC 是缓慢磁化阶段(趋于饱和,CS 是饱和磁化段。 在 B-H 曲线上,CS 段是与 H 轴维持一定斜率的斜线。在饱和磁场Hs 相对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度 Bs。这是一个较为重要的实用参数。 (a 很长空心线圈 (b 很长螺线管中有很长铁氧体园棒图 1-4 螺线管中的磁场
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/cd17367735.html, 锰锌软磁铁氧体主要烧结设备全自动氮气保护推板窑设计改进 作者：徐仲达 来源：《工业技术创新》2016年第05期 摘要：在我国锰锌软磁铁氧体主要烧结设备的规模化生产中，全自动氮气保护推板窑系 统不能满足烧成工艺制度的严格要求，问题出在结构设计方面。作者通过多年的实践总结，分析了自动氮气保护推板窑工艺，并以此为基础提出了结构性的改进措施，改善了烧成工艺的可控性和精确度。实践证明：新系统可满足大件和高性能锰锌软磁铁氧体产品的规模化生产。研究能够为我国软磁铁氧体行业的升级换代提供重要思路。 关键词：锰锌铁氧体；软磁铁氧体；推板窑；烧结；氮气保护；规模化生产 中图分类号：T-19 文献标识码：B 文章编号： 2095-8412 （2016） 05-852-03 工业技术创新 URL： http：//https://www.doczj.com/doc/cd17367735.html, DOI： 10.14103/j.issn.2095- 8412.2016.05.005 Abstract： In the existing scale production of Mn-Zn soft magnetic ferrite main sintering device， structure design of automatic Nitrogen protective sliding plate kiln cannot meet the actual requirements of sintering process system. Based on author’s practical experiments in many years，corresponding measures of design and improvement are put forward， improving the controllability and accuracy of sintering process system， and also satisfying scale production of Mn-Zn soft magnetic ferrite with large size and high performance. The research can provide essential ideas for upgrade and update of Mn-Zn soft magnetic ferrite field in China. Key words： Mn-Zn Ferrite； Soft Magnetic Ferrite； Sliding Plate Kiln； Sintering；Nitrogen Protective； Scale Production 引言 锰锌软磁铁氧体作为电子技术的基础材料，广泛应用于通讯、家电、办公设备、汽车、航空航天、自动化、绿色照明等各个领域。随着电子技术及设备的快速发展，锰锌软磁铁氧体用量不断增加，对其电磁性能也提出了更高的要求。 目前国内有不少全自动氮气保护推板窑烧成的材料不能满足高性能软磁材料的质量需求。要解决这些问题，虽在烧成工艺控制经验上可以得到诸多帮助，但很大程度上还是取决于窑炉的本身设计结构，以及其温度、气氛环境等方面能否精确调控到位。