电感磁芯材料

12 材料·工程信息记录材料 2019年2月 第20卷第2期

1 引言

FeSiAl合金磁粉芯材料的磁致伸缩系数和各向异性常数

趋近于零，且具有高饱和磁通密度等优异的软磁性能[1-4]。

有关球形或无规则颗粒状FeSiAl磁粉芯的报道主要集中

于粘结剂、绝缘包覆工艺、干压成型技术、热处理条件

等对磁粉芯性能的影响[5-8]，主要目的是制备出高磁导率

和低损耗的FeSiAl磁粉芯材料，但该类磁芯仅能工作至

100KHz[9,10]。而片状的FeSiAl磁粉因其形状各向异性可突

破Snoek极限，由此设计制备各向异性磁芯，则可提高工

作频率，对磁性元件小型化、高频化、功率化有利[7,11-12]。

本文主要目标是研制片状FeSiAl磁粉芯材料，为设计制

备片式功率电感打下基础。2 实验方法

以组成成分为Fe84.5Si10Al5.5（质量分数）配比，采用

熔体快淬法制备FeSiAl合金快淬带料，采用行星式球磨

机进行扁平化处理FeSiAl快淬带料，使用氢还原退火处

理片状FeSiAl片状磁粉。

表1 主要实验仪器

名称型号生产厂家球磨机QXQM-20长沙天创粉末有限公司电热恒温鼓风干燥箱DHG-9030上海精宏实验设备有限公司真空管式炉SK-G06143-2常州市兴光窑炉有限公司数显恒温水浴锅HH-2国华电器有限公司片式电感用FeSiAl磁芯材料研制

赵涵若，贺龙辉（通讯作者）

（中南大学 物理与电子学院 湖南 长沙 410083）

【摘要摘要】磁芯材料是决定片式电感元件性能的关键。本文采用球磨工艺制备片状】磁芯材料是决定片式电感元件性能的关键。本文采用球磨工艺制备片状FeSiAl磁粉，并对片状FeSiAl磁粉表面进行SiO2包覆处理。结果表明，10h球磨时间制备的片状FeSiAl扁平化效果好；片状FeSiAl磁粉表面包覆SiO2绝缘层后的磁损耗降低，可用作片式功率电感的磁芯。【关键词关键词】片式电感；片状】片式电感；片状FeSiAl磁粉；SiO2包覆；磁损耗【中图分类号中图分类号】TQ584 【】TQ584 【文献标识码文献标识码】A 【】A 【文章编号文章编号】1009-5624（2019）02-0012-04】1009-5624（2019）02-0012-04

常用磁芯材料

（一）粉芯类

1.磁粉芯

可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；材料具有低导磁率及恒导磁特性，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。

常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。

(1).铁粉芯

在粉芯中价格最低。磁导率范围从22~100; 初始磁导率me随频率的变化稳定性好；直流电流叠加性能好；但高频下损耗高。

(2).坡莫合金粉芯

坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯

MPP主要特点是:磁导率范围大，14~550;在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，在不同的频率下工作时无噪声产生。粉芯中价格最贵。

高磁通粉芯主要特点是:磁导率范围从14~160;在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度，最高的直流偏压能力；磁芯体积小。价格低于MPP。

(3).铁硅铝粉芯

铁硅铝粉芯主要是替代铁粉芯，损耗比铁粉芯低80%，可在8KHz以上频率下使用；导磁率从26~125；在不同的频率下工作时无噪声产生；具有最佳的性能价格比。主要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。

2. 软磁铁氧体

软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物。有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类，其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大，Mn-Zn铁氧体的电阻率低，一般在100KHZ以下的频率使用。Cu-Zn、Ni-Zn铁氧体在100kHz～10兆赫的无线电频段的损耗小。

由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率，粉末冶金方法又适宜于大批量生产，因此成本低，又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感，在应用上很方便。而且磁导率随频率的变化特性稳定，在150kHz以下基本保持不变。随着软磁铁氧体的出现，磁粉芯的生产大大减少了，很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。

综上所述，可以选择Mn-Zn铁氧体作为磁芯的材料。

轴套材料选择 轴套材料主要有金属和非金属两种，若使用塑料材料，一方面，塑料轴套耐酸、碱、腐蚀，另一方面机械强度也不错，具有良好的耐磨性、耐热性、耐油性。因此，可以选择尼龙或者聚四氟乙烯的材料。若使用金属材料，可以使用不锈钢或者锡青铜，对于转速快负荷较大的装置比较合适。通过销量查询，被较多使用的是不锈钢，其次是锡青铜，最后是塑料材料。因此，我觉得如果金属材料对装置有影响的话，可以选择塑料材料，若没有，则应该优先考虑钢的材料。

各种合金金属磁芯非晶微晶磁芯介绍

合金金属磁芯是一种用于电感器和变压器中的磁性材料。相比于传统的磁性材料，合金金属磁芯具有更高的饱和磁感应强度、更低的矫顽力以及更大的导磁系数。这些特性使得它们在电子设备中得到广泛应用。合金金属磁芯主要分为非晶磁芯和微晶磁芯两种类型。

非晶磁芯是指由非晶态合金制成的磁性材料。非晶态合金是指在快速冷却过程中形成的无定形结构合金。非晶磁芯具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、高导磁系数等优越的磁性能。这些特性使得非晶磁芯在高频电感器和高效率变压器中被广泛应用。非晶磁芯具有较高的磁导率和很低的磁阻，能够有效地减小磁芯的体积和重量，提高电感器和变压器的效率。

微晶磁芯是一种由非晶态合金通过热处理形成的微晶结构的磁性材料。微晶磁芯具有较高的饱和磁感应强度、较低的矫顽力和较高的导磁系数。相比于非晶磁芯，微晶磁芯具有更好的磁导磁性能。微晶磁芯的磁导率在高频范围内仍保持稳定，适用于高频变压器和滤波电感器。此外，微晶磁芯的磁芯损耗较小，能够有效地减小电感器和变压器的热耗。

在合金金属磁芯中，最常见的材料是铁基合金，如Fe-Si-B、Fe-Si-Al等。这些合金金属具有较高的饱和磁感应强度和导磁系数，适用于广泛的应用。另外，还有一些稀土合金金属，如Nd-Fe-B、Sm-Co等，在磁性能上具有更优越的特性。

总体来说，合金金属磁芯具有较高的磁性能和导磁性能，能够满足电子设备对高频和高效率的要求。非晶磁芯和微晶磁芯是合金金属磁芯中的两种主要类型，各自具有特定的优势和应用领域。随着科学技术的不断进步，合金金属磁芯的性能将进一步提升，为电子设备的发展提供更好的支持。

电感磁芯材料

电感磁芯材料是一种用于电子元器件中的重要材料，它能够有效地增强电感器件的性能，提高其工作效率和稳定性。电感磁芯材料的种类繁多，常见的有铁氧体、镍锌铁氧体、铁氧体钴等。

铁氧体是一种常见的电感磁芯材料，它具有高磁导率、低磁阻、高饱和磁感应强度等优良特性。铁氧体材料的制备方法主要有化学共沉淀法、溶胶凝胶法、高温烧结法等。其中，高温烧结法是一种常用的制备方法，它能够制备出高密度、高磁导率的铁氧体材料。

镍锌铁氧体是一种新型的电感磁芯材料，它具有高磁导率、低磁阻、高饱和磁感应强度等优良特性。镍锌铁氧体材料的制备方法主要有溶胶凝胶法、水热法、共沉淀法等。其中，溶胶凝胶法是一种常用的制备方法，它能够制备出高纯度、高磁导率的镍锌铁氧体材料。

铁氧体钴是一种高性能的电感磁芯材料，它具有高磁导率、低磁阻、高饱和磁感应强度、高温稳定性等优良特性。铁氧体钴材料的制备方法主要有化学共沉淀法、溶胶凝胶法、高温烧结法等。其中，化学共沉淀法是一种常用的制备方法，它能够制备出高纯度、高磁导率的铁氧体钴材料。

电感磁芯材料是电子元器件中不可或缺的重要材料，它能够有效地提高电感器件的性能和稳定性。不同种类的电感磁芯材料具有不同的特性和制备方法，选择合适的电感磁芯材料对于电子元器件的设计和制造具有重要意义。