一、磁粉心簡介

磁粉心是由鐵磁性粉粒與絕緣介質混合壓制而成的一種軟磁材料，日本磁學界將其叫做壓粉心，中國普遍則稱之為磁粉心。磁粉心的發展具有悠久的歷史：

非晶磁粉心

二、磁粉心的分類

至目前，按磁粉心的性能可分為低損耗、高Bs、低成本與低損耗等幾種；

若按成分與應用來看，仍以金屬磁粉心為主，盡管現在已出現非晶、納米非晶磁粉心，但還在金屬之列。常用的有羰基鐵、鐵硅鋁、坡莫合金磁粉心，發展比較快的還有鐵（Fe）基和鈷（Co）基非晶合金磁粉心。金屬磁粉心在所有軟磁材料產品中的抑制率、磁導率可控性是最高、最靈活的，抑制率在0.5%～8%間都可以人工控制，沒有其他材料可以替代磁粉心，所以其市場前景是廣闊的，只要電子行業在發展，金屬磁粉心市場就有拓展的空間。

1、鐵粉心

鐵粉心是以高純鐵粉或羰基鐵粉經絕緣、成型、涂覆后制成的磁粉心。各種鐵粉心的飽和磁通密度值高達500～1300mT，磁導率22～100；具有良好的交、直流疊加穩定性；鐵粉心在磁粉心中價格最低，飽和磁感應強度值在1.4T左右，磁導率范圍從22～100H/m，初始磁導率μi隨頻率的變化穩定性好，直流電流疊加性能好，但高頻下損耗較高，主要應用于開關電源和濾波器等。

鐵粉心電感

2、坡莫合金粉心

坡莫合金粉心主要有鉬坡莫合金粉心（MPP）及高磁通量粉心（High Flux）。

MPP是由81%的Ni、2%的Mo及Fe粉構成，在磁粉心材料中其價格最貴。主要特點是：飽和磁感應強度值在0.75T左右；磁導率范圍大，從14～550H/m；在磁粉心中具有最低的損耗；溫度穩定性極佳，廣泛用于太空設備、露天設備等；磁致伸縮系數接近于0，在不同的頻率下工作時無噪聲產生。MPP主要應用于300kHz以下的高品質因素濾波器、感應負載線圈、諧振電路，通常還用于對溫度穩定性要求高的LC電路、輸出電感、功率因素補償電路、AC電路等。

高磁通粉心（HF）是由50%的Ni、50%的Fe粉構成，價格低于MPP。主要特點是：飽和磁感應強度值在1.5T左右；磁導率范圍從14～160H/m；在磁粉心中具有最高的磁感應強度，最高的直流偏壓能力；磁心體積小。HF主要應用于線路濾波器、交流電感、輸出電感、功率因素校正電路等，在DC電路中常用，在高DC偏壓、高直流電和低交流電上用得也較多。

3、鐵硅粉心

國際上新興起了鐵硅磁粉心的開發，是電子材料高頻化、小型化、低功耗化的結果，該磁心的開發、產業化是當前磁性材料重要的發展方向。原來的鐵硅磁粉心，其中Si含量在3.0％以下。經過幾十年的努力，現已有新的突破，可達到6.5‰并出現粉末冶金新技術與新工藝，其飽和磁感應強度B_s達到1．6T，通過調整鐵粉的粒度分布，可以得到不同的磁導率，為新材料開辟了新的應用領域。

4、鐵硅鋁粉心

鐵硅鋁粉心主要由9%的Al、5%的Si、85%的Fe粉構成，主要是替代鐵粉心。在用于高頻電源時，鐵粉心的損耗是導致其溫度升高的主要原因，而鐵硅鋁粉心的損耗很小，所以它在高頻工作時溫升很低，損耗比鐵粉心低80%，可在8kHz以上的頻率下使用。飽和磁感在1.05T左右，導磁率26～125H/m，磁致伸縮系數接近于0，從而消除了其用于濾波電感器時的聽覺頻率噪聲。比MPP有更高的DC偏壓能力，具有很高的性能價格比。主要應用于交流電感、輸出電感、線路濾波器、功率因素校正電路等，有時也替代有氣隙鐵氧體作變壓器鐵芯使用。

鐵硅鋁磁環

三、粉末制備

鐵基磁粉心的生產工藝如圖所示。

(1)粉末退火：由于雜質大多以氧化物形態存在，而金屬氧化物粉末是硬而脆的，而且存在于金屬粉末的表面，使得粉末壓制時的壓制阻力增大，壓制性能變壞。粉末的預先退火可以降低碳、氧和其他雜質的含量，提高粉末的純度。

(2)粉末篩分：篩分的目的在于把顆粒大小不同的原始粉末進行分級。如采用100目、150目、250目、325目的標準分樣篩篩分所需的不同粒度粉體。

(3)絕緣包覆：絕緣處理是制備磁粉心的關鍵，其目的就是用絕緣劑將合金粉末包覆起來，以阻隔粉心之間的渦流，從而降低粉心的渦流損耗。如采用鉻酸或磷酸為鈍化劑，云母為絕緣劑，硅酮樹脂和水玻璃為粘結劑，正硅酸乙醋為耦聯劑，硬脂酸鋅為潤滑劑，絕緣粘結劑，各種添加劑總和占鐵粉混合物的1．5wt％～6wt％。

(4)壓制成型：將預處理后的粉末裝入模具后用液壓機冷壓制備環形樣品，樣品高度和密度隨壓制壓力不同而變化，壓強通常為5～22t／cm。

(5)熱處理：熱處理是磁粉心制作工藝中最敏感的工序。鐵粉在惰性氣氛下進行熱處理，以消除粉末在粉碎和壓制成型時的內應力，從而改善磁粉心的電磁特性；熱處理的另一個目的是提高磁粉心的機械強度。

四、目前應用

目前，磁粉心材料制粉大多采用水霧化技術，國內已經有精煉造粒及惰性氣體保護磨粉技術的報道，將磁粉心材料雜質和氧含量降低了1個數量級，大大降低了磁粉心材料的功率損耗；在粉末表面涂覆上絕緣物質，降低了磁粉心產品的渦流損耗；產品在多混合氣氛保護狀態下退火，消除了壓制應力和雜質含量。

低功耗FeSiAl材料不僅使諸如平板電視、筆記本電腦、變頻空調、路由器、混合動力汽車等電源的轉化效率得以提高，而且功率損耗降低了50%以上，大大降低了電源的整體能耗，使電源逐漸向高頻、大功率、小型化發展成為了可能，使電器及電子設備的整體體積也向小體積、便捷化方向發展。

五、發展趨勢

從世界范圍來看，磁粉心生產和應用主要還是以西歐、美國、日本及韓國為主，而且主要的技術和生產設備都集中在這些國家和地區。近年來，由于能源的緊張和環保要求越來越高，使得勞動密集型的金屬磁粉心行業在西歐、美國等國家和地區受到了限制，發達國家紛紛把目光投向了資源豐富且勞動力價格相對比較低廉的發展中國家，并逐漸實施本土化戰略，中國以及東南亞成為了發達國家轉移生產線的新基地。

例如美國阿諾德磁材有限公司在深圳建立了生產線，日本和韓國以及中國臺灣的一些廠商也紛紛尋機在珠三角地區建立生產基地，韓國東部精密化學株式會社也在深圳建立了生產線。

總體來看，中國國內磁粉心生產規模小、設備落后、資金不足、產品檔次低，95%以上的市場被國外企業控制。目前，中國磁粉心的年產值大約在200億元左右，其中鐵粉心的生產基本上達到了飽和狀態；但是鐵硅鋁、鐵鎳鉬等合金卻還有很大的市場空間，目前的年產值超過了70億元，而且95%以上的市場被外資企業控制，其中日本就占了50%左右。無論是材料生產商還是整機應用企業，對電子行業市場前景都比較樂觀，特別是高端電子產品逐漸進入到人們的生活中，如果達到普及的程度，對磁粉心的需求量將會越來越大，磁粉心的市場將隨著電子行業的發展不斷擴大。

小黑楊 整理

參考文獻

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