软磁铁氧体现状与发展

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

品鉴定卩i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，产品卩i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tg &山温度系数a

M要低，并要求随使用频率增加磁导率衰减慢，使卩i-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，卩i=2300 ±

25 %，在室温（25 C）时，Bs=510mT , Br=100mT , Hc=14A/m ，在100kHz , 100 C下，

Pc=410mw/cm3 ,p=6.5 Q.m , Tc>215 °C, 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 C，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（p）的影响。从表2

中可以看出添加物对降低铁氧体涡流损耗和提高电阻率有一定的好处，因此，在配料时常常掺入适量添加物来提高铁氧体性能。

今后功率铁氧体研究开发产品重点仍然向小型化、高频化、低损耗化方向发展。一方面是工作频

率100〜300kHz 铁氧体，在100kHz , 200mT , 100 C时铁氧体损耗Pc降到150Kw/m3 左右，另一方面是工作频率1〜3MHz超高频开关电源，要求低损耗的MnZn铁氧体或NiZn铁氧体。

为使软磁铁氧体生产专业化，像永磁铁氧体一样有专门生产预烧料企业提供。过去几年上海宝钢和天通电子公司联合生产功率铁氧体预烧粉料，他们充分利用宝钢酸洗钢液提纯，然后将各成分氯化物溶液经Ruthner 喷雾焙烧炉而获得MnZn 铁氧体粉料，这种方法制备粉料的优点是颗粒均匀，活性好，不需要预烧。目前处在推广使用阶段。

2.4 迭层片式电感器用铁氧体粉料

随着电子设备小型化，迭层片式电感器用量日益增多，全球需求量200 亿只，我国15 亿只。这项技术首先是TDK、太阳诱电、村田等公司开发。随后美国AEM公司创造了叠层技术。1992年国

内898 厂等单位引进生产绕线式片式电感器设备，具有 4 亿只年生产能力，1994 年深圳南虹电子陶瓷公司从美国AEM 公司引进生产线。生产全系列迭层片式电感器、片式磁珠、片式LC 组合件等，年生产能力为8 亿只。

在迭层片式电感器生产中，铁氧体粉料是关键，它要求粉料烧结温度低于900 C。一般在870 C

烧结后，铁氧体应具有良好磁化、高电阻率、高品质因数、低温度系数、对应力不敏感、有一定的机械强度等。并与Ag 浆共烧时不与Ag 浆起化学反应。根据这些要求，在Ni 系和Li 系铁氧体中，在配方和工艺上采取有效的措施有可能达到要的功率铁氧体材料也已商品化，在80〜100 C, 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（p）的影响。从表2 中可以看出添加物对降低铁氧体涡流损耗和提高电阻率有一定的好处，因此，在配料时常常掺入适量添加物来提高铁氧体性能。今后功率铁氧体研究开发产品重点仍然向小型化、高频化、低损耗化方向发展。一方面是工作频

率100〜300kHz 铁氧体，在100kHz , 200mT , 100 C时铁氧体损耗Pc降到150Kw/m3 左右，另一方面