非晶软磁合金材料及其产业现状与发展前景分析

非晶软磁合金材料及其产业现状与发展前景

纳米(超微晶)软磁合金材料

铁基纳米晶合金由铁、硅、硼和少量的铜、钼、铌等组成，其中铜和铌是获得纳米晶结构必不可少的元素。它们首先被制成非晶带材，然后经过适当退火，形成微晶和非晶的混合组织。这种材料虽然便宜，但磁性能极好，几乎能够和非晶合金中最好的钴基非晶合金相媲美，但是却不含有昂贵的钴，是工业和民用中高频变压器、互感器、电感的理想材料，也是坡莫合金和铁氧体的换代产品。

非晶软磁合金材料的优点

优良的磁性：与传统的金属磁性材料相比，由于非晶合金原子排列无序，没有晶体的各向异性，而且电阻率高，因此具有高的导磁率是铁氧体的10倍以上、低的损耗（是硅钢片的1/5-1/10,是铁氧体损耗的1/2～1/5)，是优良的软磁材料，代替硅钢、坡莫合金和铁氧体等作为变压器铁心、互感器、传感器等，可以大大提高变压器效率、缩小体积、减轻重量、降低能耗。非晶合金的磁性能实际上是迄今为止非晶合金最主要的应用领域。

非晶合金的制造是在炼钢之后直接喷带，只需一步就制造出了薄带成品，节约了大量宝贵的能源，同时无污染物排放，对环境保护非常有利。正是由于非晶合金制造过程节能，同时它的磁性能优良，降低变压器使用过程中的损耗，因此被称为绿色材料和二十一世纪的材料。

非晶软磁合金材料的应用领域

电力电子技术领域：

大功率中、高频变压器

逆变电源变压器

大功率开关电源变压器

通讯技术：

程控交换机电源

数据交换接口部件

脉冲变压器

UPS电源滤波和存储电源、功率因素校正扼流圈、标准扼流圈

抗电磁干扰部件：

交流电源、可控硅、EMI差模、共模电感、输出滤波电感

开关电源：

磁饱和电抗器

磁放大器

尖峰抑制器

扼流圈

传感器：

电流电压互感器

零序电流互感器

漏电开关互感器

防盗感应标签

目前非晶软磁合金材料的产品，应用场合主要包括：互感器铁心、大功率逆变电源变压器和电抗器铁心、各种形式的开关电源变压器和电感铁心、各种传感器铁心等。

在低频电磁元件中，铁基非晶合金被大量应用，在电力配电变压器中的应用已取得良好效果，成为现在生产量最大的非晶合金。在中、高频领域可以代替钴基非晶合金和铁镍高导磁合金。

纳米晶合金的最大应用是电力互感器铁心。电力互感器是专门测量输变电线路上电流和电能的特种变压器。

从目前国内外应用以及今后发展来看，非晶合金的大量使用还是在电力系统：ａ、配电变压器铁心。铁基非晶合金铁心具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、低损耗（相当于硅钢片的1/3～1/5）、低激磁电流、良好的温度稳定性，使非晶合金变压器运行过程中的空载损失远低于硅钢变压器。这种情况尤其适用于空载时间长、用电效率低的农村电网。

b、电力互感器铁心。在变电站使用大量的电力互感器，它们对铁心材料的要求非常苛刻，不仅要求高的磁性指标（如高导磁率、高饱和磁感、低损耗等），而且要求铁心材料的整个磁化曲线满足一定的条件，以保证互感器在整个测量范围内的精度。近年来，非晶微晶合金作为互感器铁心的应用逐渐广泛起来，取得了非常理想的效果。

c、开关电源变压器及电感铁心。传统的电源都是在50赫兹（称为工频）下将交流电变换成直流电的。由于工作频率低，变压器的体积大、能耗高、效率低。开关电源是自20世纪70年代发展起来的新型电源技术，它采用20千赫兹以上的工作频率，大大缩小了变压器的体积、减轻了重量、提高了效率。在开关电源中使用非晶微晶合金作为铁心的元器件有：主变压器、控制变压器、共模电感、噪声滤波器、滤波电感、储能电感、电抗器、磁放大器、尖峰抑制器、饱和电感、脉冲压缩器、开关管保护电感等。

d、漏电开关互感器铁心。漏电开关是安装在电器前面，用来保护电器和人的用电安全的装置。当由于设备绝缘不良或者人体触电时，会在互感器的次级线圈中感应出信号，经过处理后使得电闸跳开，切断电路，保护电器或人身的安全。过去一般采用坡莫合金（铁镍合金）作为这种互感器铁心。自从八十年代以来，非晶合金开始作为漏电开关中的互感器铁心，国内目前用量极大。

在电力电子领域，纳米晶软磁合金同时具有高饱和磁感和很低的高频损耗，且热稳定性好，是大功率开关电源用软磁材料的最佳选择。采用纳米晶铁心的变压器的转换功率可达500kW，体积比功率铁氧体变压器减少50%以上。

在民用产品中，变频技术有利于节约电能、并减小体积和重量，正在大量普及。但负面效应不可忽视，如果变频器中缺少必要的抑制干扰环节，会有大量高次谐波注入电网，使电网总功率因素下降。减少电网污染最有效的办法之一是在变频器中加入功率因数校正（PFC）环节，其中关键部件是高频损耗低、饱和磁感大的电感铁心。铁基非晶合金在此类应用中有明显优势，将在变频家电绿色化方面发挥重要作用。目前在变频空调中使用非晶PFC电感已经成为一个热点。

目前的产品市场价格：非晶带材的成本市场单价在50元左右/公斤，制造成各种规格的成品后市场单价在100-110元/公斤，利润空间还是不错的。

目前海尔变频空调每套用量在6-8个非晶磁环，按目前市场单价每套空调的用量为10-16元左右，海尔空调年产300万套计算，海尔空调的年需求量就在3000-5000万元左右，利润600万-1000万。（变频洗衣机、冰箱、彩电、计算机等家电都用）。还有电力市场！！

生产设备：

1、真空炼钢炉

2、高精度滚筒喷带设备(对纳米晶合金来说，国内现有制带设备尚无法批产厚度小于20μm

的超薄带。) 一般(18～25)μm厚的带材，用于100kHz，小于18μm厚的薄带，用于500kHz～1MHz。

3、真空热处理设备

4、全自动绕线机、绕环机

5、带材焊接机

投资分析：

设备投资180万元

厂房面积600平方

需要电力大于600KW

原料国内市场可供应

年生产能力50吨

人员25人

销售利润25-30%

主要客户群：

带材：小型磁环加工厂、电网改造、电网建设相关企业

磁环：家电企业零部件：磁环、滤波器

电力企业零部件：电流互感器

节能灯：滤波器