一、磁粉心簡(jiǎn)介

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

非晶磁粉心

二、磁粉心的分類(lèi)

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(yīng)用來(lái)看，仍以金屬磁粉心為主，盡管現(xiàn)在已出現(xiàn)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(fā)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(chǎn)品中的抑制率、磁導(dǎo)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(méi)有其他材料可以替代磁粉心，所以其市場(chǎng)前景是廣闊的，只要電子行業(yè)在發(fā)展，金屬磁粉心市場(chǎng)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(jīng)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(dá)500～1300mT，磁導(dǎo)率22～100；具有良好的交、直流疊加穩(wěn)定性；鐵粉心在磁粉心中價(jià)格最低，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在1.4T左右，磁導(dǎo)率范圍從22～100H/m，初始磁導(dǎo)率μi隨頻率的變化穩(wěn)定性好，直流電流疊加性能好，但高頻下?lián)p耗較高，主要應(yīng)用于開(kāi)關(guān)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(gòu)成，在磁粉心材料中其價(jià)格最貴。主要特點(diǎn)是：飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在0.75T左右；磁導(dǎo)率范圍大，從14～550H/m；在磁粉心中具有最低的損耗；溫度穩(wěn)定性極佳，廣泛用于太空設(shè)備、露天設(shè)備等；磁致伸縮系數(shù)接近于0，在不同的頻率下工作時(shí)無(wú)噪聲產(chǎn)生。MPP主要應(yīng)用于300kHz以下的高品質(zhì)因素濾波器、感應(yīng)負(fù)載線(xiàn)圈、諧振電路，通常還用于對(duì)溫度穩(wěn)定性要求高的LC電路、輸出電感、功率因素補(bǔ)償電路、AC電路等。

高磁通粉心（HF）是由50%的Ni、50%的Fe粉構(gòu)成，價(jià)格低于MPP。主要特點(diǎn)是：飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在1.5T左右；磁導(dǎo)率范圍從14～160H/m；在磁粉心中具有最高的磁感應(yīng)強(qiáng)度，最高的直流偏壓能力；磁心體積小。HF主要應(yīng)用于線(xiàn)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(guó)際上新興起了鐵硅磁粉心的開(kāi)發(fā)，是電子材料高頻化、小型化、低功耗化的結(jié)果，該磁心的開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)化是當(dāng)前磁性材料重要的發(fā)展方向。原來(lái)的鐵硅磁粉心，其中Si含量在3.0％以下。經(jīng)過(guò)幾十年的努力，現(xiàn)已有新的突破，可達(dá)到6.5‰并出現(xiàn)粉末冶金新技術(shù)與新工藝，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度B_s達(dá)到1．6T，通過(guò)調(diào)整鐵粉的粒度分布，可以得到不同的磁導(dǎo)率，為新材料開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)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(gòu)成，主要是替代鐵粉心。在用于高頻電源時(shí)，鐵粉心的損耗是導(dǎo)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(shí)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(dǎo)磁率26～125H/m，磁致伸縮系數(shù)接近于0，從而消除了其用于濾波電感器時(shí)的聽(tīng)覺(jué)頻率噪聲。比MPP有更高的DC偏壓能力，具有很高的性能價(jià)格比。主要應(yīng)用于交流電感、輸出電感、線(xiàn)路濾波器、功率因素校正電路等，有時(shí)也替代有氣隙鐵氧體作變壓器鐵芯使用。

鐵硅鋁磁環(huán)

三、粉末制備

鐵基磁粉心的生產(chǎn)工藝如圖所示。

(1)粉末退火：由于雜質(zhì)大多以氧化物形態(tài)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(shí)的壓制阻力增大，壓制性能變壞。粉末的預(yù)先退火可以降低碳、氧和其他雜質(zhì)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(jìn)行分級(jí)。如采用100目、150目、250目、325目的標(biāo)準(zhǔn)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(guān)鍵，其目的就是用絕緣劑將合金粉末包覆起來(lái)，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(shù)脂和水玻璃為粘結(jié)劑，正硅酸乙醋為耦聯(lián)劑，硬脂酸鋅為潤(rùn)滑劑，絕緣粘結(jié)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(yù)處理后的粉末裝入模具后用液壓機(jī)冷壓制備環(huán)形樣品，樣品高度和密度隨壓制壓力不同而變化，壓強(qiáng)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(jìn)行熱處理，以消除粉末在粉碎和壓制成型時(shí)的內(nèi)應(yīng)力，從而改善磁粉心的電磁特性；熱處理的另一個(gè)目的是提高磁粉心的機(jī)械強(qiáng)度。

四、目前應(yīng)用

目前，磁粉心材料制粉大多采用水霧化技術(shù)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有精煉造粒及惰性氣體保護(hù)磨粉技術(shù)的報(bào)道，將磁粉心材料雜質(zhì)和氧含量降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)，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(zhì)，降低了磁粉心產(chǎn)品的渦流損耗；產(chǎn)品在多混合氣氛保護(hù)狀態(tài)下退火，消除了壓制應(yīng)力和雜質(zhì)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(diào)、路由器、混合動(dòng)力汽車(chē)等電源的轉(zhuǎn)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(fā)展成為了可能，使電器及電子設(shè)備的整體體積也向小體積、便捷化方向發(fā)展。

五、發(fā)展趨勢(shì)

從世界范圍來(lái)看，磁粉心生產(chǎn)和應(yīng)用主要還是以西歐、美國(guó)、日本及韓國(guó)為主，而且主要的技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備都集中在這些國(guó)家和地區(qū)。近年來(lái)，由于能源的緊張和環(huán)保要求越來(lái)越高，使得勞動(dòng)密集型的金屬磁粉心行業(yè)在西歐、美國(guó)等國(guó)家和地區(qū)受到了限制，發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛把目光投向了資源豐富且勞動(dòng)力價(jià)格相對(duì)比較低廉的發(fā)展中國(guó)家，并逐漸實(shí)施本土化戰(zhàn)略，中國(guó)以及東南亞成為了發(fā)達(dá)國(guó)家轉(zhuǎn)移生產(chǎn)線(xiàn)的新基地。

例如美國(guó)阿諾德磁材有限公司在深圳建立了生產(chǎn)線(xiàn)，日本和韓國(guó)以及中國(guó)臺(tái)灣的一些廠(chǎng)商也紛紛尋機(jī)在珠三角地區(qū)建立生產(chǎn)基地，韓國(guó)東部精密化學(xué)株式會(huì)社也在深圳建立了生產(chǎn)線(xiàn)。

總體來(lái)看，中國(guó)國(guó)內(nèi)磁粉心生產(chǎn)規(guī)模小、設(shè)備落后、資金不足、產(chǎn)品檔次低，95%以上的市場(chǎng)被國(guó)外企業(yè)控制。目前，中國(guó)磁粉心的年產(chǎn)值大約在200億元左右，其中鐵粉心的生產(chǎn)基本上達(dá)到了飽和狀態(tài)；但是鐵硅鋁、鐵鎳鉬等合金卻還有很大的市場(chǎng)空間，目前的年產(chǎn)值超過(guò)了70億元，而且95%以上的市場(chǎng)被外資企業(yè)控制，其中日本就占了50%左右。無(wú)論是材料生產(chǎn)商還是整機(jī)應(yīng)用企業(yè)，對(duì)電子行業(yè)市場(chǎng)前景都比較樂(lè)觀，特別是高端電子產(chǎn)品逐漸進(jìn)入到人們的生活中，如果達(dá)到普及的程度，對(duì)磁粉心的需求量將會(huì)越來(lái)越大，磁粉心的市場(chǎng)將隨著電子行業(yè)的發(fā)展不斷擴(kuò)大。

小黑楊 整理

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