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前言

按化學(xué)成分，軟磁材料分為金屬軟磁材料和鐵氧體軟磁材料，在鐵氧體軟磁材料出現(xiàn)以前均是金屬及其合金如純鐵、坡莫合金、鐵硅合金、鐵硅鋁合金等金屬軟磁材料，它們具有高μ、高Bs的特點(diǎn)，但電阻率低（約為10-6～10-9Ω.cm），在高頻下由于渦流損耗隨頻率升高而增大無(wú)法使用；如果將鐵的粉末與絕緣介質(zhì)均勻混合壓制成磁心的話，其電阻率因含絕緣介質(zhì)而比金屬及其合金要大得多，用在高頻下的渦流損耗大大減??；而且這種磁心Bs較大還能在高功率中使用。金屬磁粉心就是這種用金屬或合金軟磁材料制成的粉末，通過(guò)特殊的工藝壓制而成的一種具有良好綜合性能的新型軟磁材料。它既保留了金屬軟磁和鐵氧體軟磁的一些優(yōu)良特性，同時(shí)又最大限度地克服了它們的某些缺陷，使得金屬磁粉心磁導(dǎo)率較小但線性度好、飽和磁密較高，工作頻率范圍較寬，這對(duì)于電子產(chǎn)品向高精度、高靈敏度和大容量、小型化方向發(fā)展具有極為重要的意義。由于這種磁心用的原材料是鐵粉，所以最初將其稱為鐵粉心。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在上世紀(jì)40年代出現(xiàn)了鐵氧體包括軟磁鐵氧體，其最大優(yōu)點(diǎn)是在高頻下具有較高的磁導(dǎo)率和電阻率（102～106Ω.cm），因此曾一度取代了鐵粉心；但是它的Bs比金屬材料低得多故而只能在低功率下使用。而鐵粉心又顯現(xiàn)出了它的特有功能，它恰好填補(bǔ)了金屬軟磁材料與鐵氧體之間的空隙，即使用頻率由低到高是金屬—粉心—鐵氧體，承受功率由低到高則是鐵氧體—粉心—金屬。

由于應(yīng)用的需要，除了鐵粉外還有其它金屬合金粉末，因此鐵粉心就不能代表了，日本磁學(xué)界將其叫做壓粉心，我國(guó)普遍則稱為磁粉心。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。常用的還是羰基鐵、鐵硅鋁、坡莫合金，目前發(fā)展比較快的還有鐵（Fe）基和鈷（Co）基非晶合金磁粉心。

2 金屬磁粉心的發(fā)展歷史

2.1 國(guó)外

    金屬磁粉心的發(fā)展具有悠久的歷史，早在1921年美國(guó)西方電氣公司C.W.Elmen等首先成功地用電解鐵粉壓制成用作電話加感線圈的粉心，但這種粉心次損耗大，Q小。1923年它們又發(fā)明了高μ坡莫合金，1927年首次制成了坡莫合金磁粉心。1940年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的F.J.Given等開(kāi)發(fā)了含銅坡莫合金磁粉心，由于加了2～4％少量鉬，該磁心具有高的磁導(dǎo)率和電阻率、時(shí)間穩(wěn)定性好、溫度系數(shù)小、損耗低等特點(diǎn)而受重視。此間德國(guó)西門(mén)子公司于1935年研制成了羰基鐵磁粉心，日本東北大學(xué)金屬材料研究所山本等人開(kāi)發(fā)出了鐵硅鋁合金（Sendust）磁粉心并將其商品化。

    自1940年開(kāi)發(fā)了鉬坡莫合金磁粉心后，其加工工藝不斷完善成熟，磁粉心的生產(chǎn)達(dá)到定型并形成系列化，實(shí)現(xiàn)了商品化生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)僅美國(guó)年產(chǎn)這種磁粉心已達(dá)2000萬(wàn)只。在美國(guó)除西方電氣公司外巴特勒磁性材料公司等也生產(chǎn)鉬坡莫合金磁粉心。此外英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電話電纜有限公司、前蘇聯(lián)有關(guān)廠家也生產(chǎn)磁粉心，并在二十世紀(jì)50年代得到廣泛應(yīng)用。二次大戰(zhàn)后由于鐵氧體的迅速開(kāi)發(fā)，在一般應(yīng)用中代替了磁粉心。但因鐵氧體的Bs低只能在低功率下使用，因此80年代初日本開(kāi)發(fā)了用于高頻整流電源扼流圈用的新磁心（HP磁心）它使用的原材料價(jià)格便宜，磁心性能可與鉬坡莫粉心妣美。與此同時(shí)美國(guó)還開(kāi)發(fā)了非晶態(tài)合金粉末，1984年美國(guó)聯(lián)合公司的D.Raybould用Fe79B16Si5（聯(lián)合公司牌號(hào)，Metglas2605S3）非晶粉末壓制非晶磁粉心，這為磁粉心的再開(kāi)發(fā)與應(yīng)用注入了新的活力。

國(guó)外生產(chǎn)磁粉心的企業(yè)并不多，主要是以下幾家：

美國(guó)MAGNETICS：主要生產(chǎn)高磁通，鐵硅鋁，鐵鎳鉬，不生產(chǎn)鐵粉心，產(chǎn)量及技術(shù)水平處世界領(lǐng)先。韓國(guó)CSC：產(chǎn)品和MAGNETICS雷同。美國(guó)ARNOLD：產(chǎn)品和MAGNETICS雷同。韓國(guó)DONGBU：產(chǎn)品和MAGNETICS雷同，產(chǎn)品技術(shù)水平較低。英國(guó)MMG：專業(yè)生產(chǎn)鐵硅合金粉心。美國(guó)MICROMETALS：專業(yè)生產(chǎn)鐵粉心。俄羅斯生產(chǎn)的鐵鎳鉬產(chǎn)品技術(shù)水平很高，綜合指標(biāo)超過(guò)MAGNETICS水平，但僅在國(guó)內(nèi)作專用配套。

2.2 國(guó)內(nèi)

    近十年我國(guó)的金屬磁粉心也有了較快的發(fā)展，特別是隨著綠色能源的快速發(fā)展，我國(guó)多家企業(yè)也開(kāi)始了金屬磁粉心的研制工作，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)規(guī)模大大提升，促進(jìn)了我國(guó)金屬磁粉心項(xiàng)目的發(fā)展，縮小了和國(guó)際上的差距。

我國(guó)金屬磁粉心的研發(fā)起步較晚，大約在二十世紀(jì)60年代中期冶金部鋼鐵研究總院、上海鋼鐵研究所、武漢鋼鐵研究所和北京無(wú)線電三廠（798廠）等單位先后開(kāi)始研究鉬坡莫合金磁粉心。在粉末制備、包復(fù)絕緣粘結(jié)劑、壓型及磁粉心熱處理等方面進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究，建立了具有中國(guó)特色的生產(chǎn)工藝。例如在制粉不采用國(guó)外鱗片化扎制而用澆豆后研磨制粉而作成的粉心性能達(dá)到美國(guó)鱗片粉心水平。在不斷完善機(jī)械破碎法的同時(shí)，還發(fā)展了霧化法制粉技術(shù)。在母合金粉末中加入少量負(fù)溫度系數(shù)的補(bǔ)償合金粉末，研制出了低溫度系數(shù)的鉬坡莫合金磁粉心。我國(guó)首先在世界上開(kāi)發(fā)了高飽和磁感的中Ni（50Ni）磁粉心；還開(kāi)發(fā)了飛機(jī)測(cè)高儀諧振濾波器用的具有高Q（＞80）的磁粉心；開(kāi)關(guān)電源用的高穩(wěn)定型恒導(dǎo)磁粉心；用作偏轉(zhuǎn)環(huán)無(wú)線電抗干擾濾波器的高頻磁粉心；同時(shí)開(kāi)發(fā)了用于大電流、頻率高的FeNi50磁粉心；用霧化粉末制成了Ni80Mo4高頻磁粉心。1985年我國(guó)率先制定了鎳鐵磁粉心國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GBn251-85）。該標(biāo)準(zhǔn)列出了Ni81Mo2、Ni50Fe50兩種合金9個(gè)等級(jí)（按有效磁導(dǎo)率分級(jí)）的磁粉心，并與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)盡可能保持一致，表明我國(guó)磁粉心生產(chǎn)已走上了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的道路。

    上海鋼鐵研究所在國(guó)內(nèi)首次采用模式識(shí)別和回歸分析了工藝參數(shù)對(duì)磁粉心性能的影響，按分析結(jié)果指導(dǎo)粉心生產(chǎn)，得到高磁導(dǎo)率、高品質(zhì)因數(shù)、高穩(wěn)定的磁粉心，其性能達(dá)到了美國(guó)樣品先進(jìn)水平。鋼鐵研究總院研制出用于混響抑制濾波器、雙調(diào)諧帶通濾波器的高恒磁導(dǎo)率、高Q（Q≥700、低溫度系數(shù)的粉心。這些鉬坡莫粉心的性能、規(guī)格等已達(dá)到國(guó)外產(chǎn)品水平，并進(jìn)行了非晶粉心的開(kāi)發(fā)。上海鋼鐵研究所研制出高頻粉心Fe47Ni29V2Si8B14，這種粉心在頻率1KHz-1MHz寬的范圍內(nèi)，電感變化量為0。77％，100KHz時(shí)的Q值是鉬坡莫粉心的8倍，恒導(dǎo)磁范圍上限已達(dá)7960A/m，接近國(guó)際先進(jìn)水平。

上世紀(jì)末，臺(tái)商進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，并在中國(guó)大陸設(shè)廠，主要是珠?？蛇_(dá)、東莞嘉城及居磁等廠商。

隨著鐵粉心進(jìn)入微利時(shí)代，同時(shí)考慮到鐵粉心損耗較大，溫升高，進(jìn)入二十一世紀(jì)隨著逆變電路的高頻、高功率和EMC的更高要求，以及光伏、風(fēng)電領(lǐng)域的需求，加上人們對(duì)金屬磁粉心材料的認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步加深，合金磁粉心引起了很多廠商的關(guān)注，其產(chǎn)業(yè)化近幾年得到快速的發(fā)展。

目前國(guó)內(nèi)金屬磁粉心材料生產(chǎn)廠家估計(jì)大大小小的也有四十余家。主要集中在華南和華東地區(qū)，普通材質(zhì)的品質(zhì)基本上和國(guó)外水平相差不大，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)都以Micrometals的產(chǎn)品為基準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi)上市企業(yè)僅有五家，分別是橫店集團(tuán)東磁股份有限公司、北京七星飛行電子股份有限公司、安泰科技股份有限公司、天通控股股份有限公司、吉恩鎳業(yè)股份有限公司。技術(shù)上占有優(yōu)勢(shì)的比較突出的有北京七星飛行電子、橫店?yáng)|磁、浙江科達(dá)磁電及早期的武漢浩源磁材等，這些企業(yè)的部分產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)也出現(xiàn)了安徽首文（首鋼投資）、杭州波峰、德清奧真、江西大有、佛山中研、湖南益陽(yáng)新紀(jì)元、江西大友科技、青島云路新能源、湖州市天靜電子等新型企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在本世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)金屬磁粉心生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)量在幾百噸，其中95%以上是鐵粉心。以后金屬磁粉心生產(chǎn)規(guī)?；疽悦磕?/span>20%左右的速度增長(zhǎng)。然而，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的金屬磁粉心僅占市場(chǎng)需求的很少部分，絕大部分的市場(chǎng)需求還依賴進(jìn)口。北京七星飛行電子生產(chǎn)高磁通、鐵硅鋁、鐵鎳鉬、鐵粉心，品種類別齊全，部分材料處于世界領(lǐng)先水平，產(chǎn)品銷售國(guó)內(nèi)大多數(shù)市場(chǎng)。新世紀(jì)初，北京七星飛行電子研制成功了新型高磁導(dǎo)率125鐵硅鋁材料，并形成批量化生產(chǎn)，其性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。特別是在2006年，通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步提高了鐵硅鋁系列材料的技術(shù)水平，其功率損耗比國(guó)外技術(shù)水平最高的美國(guó)MAGNETICS公司同規(guī)格產(chǎn)品低10%～30%，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。橫店集團(tuán)東磁股份有限公司可以批量生產(chǎn)的產(chǎn)品有鐵鎳鉬DM572160、鐵硅鋁DS572125等。浙江科達(dá)磁電有限公司（KDM）從2000年9月成立之初就開(kāi)始鐵粉心的研發(fā)和規(guī)?；a(chǎn)，經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，產(chǎn)品性能和產(chǎn)量大大提升，目前公司擁有鐵硅鋁磁粉心（Sendust Cores）、硅鐵磁粉心（Si-Fe Cores）、高磁通磁粉心（High Flux Cores）、鐵鎳鉬磁粉心（MPP Cores）、鐵硅鎳磁粉心（Neu Flux Cores）等全系列合金磁粉心產(chǎn)品線，年產(chǎn)量為4000噸，產(chǎn)品性能與Micrometals相當(dāng)，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。公司開(kāi)發(fā)出了耐高溫鐵粉心(HTC200 Iron Powder Core)，現(xiàn)有-75材，-76材，能夠耐高溫200℃，是性價(jià)比非常高的產(chǎn)品。

新世紀(jì)初，在國(guó)內(nèi)處于先進(jìn)水平的北京七星飛行股份有限公司和信息產(chǎn)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)化研究所共同起草了本行業(yè)通用規(guī)范SJ20829-2002 《金屬磁粉心總規(guī)范》，為金屬磁粉心的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.3 金屬磁粉心的新發(fā)展

    為適應(yīng)磁性器件向小型化、智能化、高集成與SMT等方向發(fā)展的需要，電感器件必須在高頻下具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能和較低的交流損耗，特別是在現(xiàn)代通訊設(shè)備中電感器件應(yīng)在很寬的頻率范圍內(nèi)具有高而恒定的磁導(dǎo)率，即具有高頻、寬恒導(dǎo)磁與高Q，為此近幾年來(lái)，各國(guó)科技人員從金屬磁粉心到非晶、超微晶、納米晶、復(fù)合磁粉心等方面都作了大量研發(fā)工作，取得了不少進(jìn)展。例如非晶磁粉心早在上世紀(jì)80年代中期D.Raybould等用Metglass2605-S3（Fe79B16Si5）非晶，以簡(jiǎn)單的壓制方法作成非晶磁粉心，在頻率10KHz、Bm=0.1T時(shí)，μ=30，而用交變壓制時(shí)μ高達(dá)60；上世紀(jì)80年代末上海鋼研所首先用Fe47Ni29V2Si8B14粉末機(jī)械壓制成非晶磁粉心在100KHz時(shí)的Q值為80NiFeMo的8倍。由于材料研發(fā)的進(jìn)展，超微晶磁粉心便開(kāi)發(fā)出來(lái)。于是在非晶和超微晶粉末的制取與粉碎、粉末包復(fù)與壓制、超微晶磁粉的晶粒尺寸和晶化率的控制等工藝上都取得了良好進(jìn)展；美國(guó)羅寶愛(ài)蘭超微粉公司研制了尺寸小于1μm的50NiFe、50CoFe、FeSiAl和FeSi微粉；日本Sugayg等利用氧化膜作絕緣膜，在純鐵中添加少量的Si和Al制成10～20μm的微粉，為超微粉磁粉心的開(kāi)發(fā)提供了先決條件。

目前非晶粉末磁心真正能批量生產(chǎn)并上市的廠家也很少，主要是由日本和韓國(guó)掌握，如日本的日立金屬和古河(FAA系列)、韓國(guó)AMOSENSE(APH系列)，特別是AMOSENSE的(APH)系列已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，據(jù)說(shuō)每月達(dá)到2KK的量，而且又推出了APM系列的納米晶粉末磁心，克服了原來(lái)非晶粉末磁心強(qiáng)度差，有噪音的問(wèn)題，而且損耗又進(jìn)一步降低，到達(dá)MPP的標(biāo)準(zhǔn)。近年國(guó)內(nèi)也有廠家如北京安泰科技、江西大有科技等在這方面進(jìn)行了嘗試。但沒(méi)有看到真正的批量上市。浙江科達(dá)磁電（KDM）于2011年11月成功開(kāi)發(fā)出新一代的納米晶磁粉心產(chǎn)品—Nanodust材料，該材料具有低損耗、高Bs、低成本的特點(diǎn)。目前該材料有KAH和KAM兩大系列。目前都已能批量上市。

非晶和超微晶磁粉心雖有優(yōu)良的磁性能，但溫度穩(wěn)定性沒(méi)有金屬磁粉心好，制作工藝還比較復(fù)雜，目前大多企業(yè)還難以大規(guī)模化生產(chǎn)，它仍處于發(fā)展初期。雖然還有諸多問(wèn)題需要解決，但前景則是不言而喻的。

3金屬磁粉心的工藝技術(shù)

金屬磁粉心生產(chǎn)的一般工藝流程如下：
合金冶煉→制粉→粉分級(jí)→粉處理→配料→絕緣包覆→壓制→燒結(jié)與處理→性能檢測(cè)→浸溶→干燥→涂覆→驗(yàn)收→包裝入庫(kù)

在金屬磁粉心的生產(chǎn)中，通常是用下面兩種方法來(lái)制粉的：一種是通過(guò)霧化法來(lái)制取球狀或類球狀的粉末。這里需要控制的主要工藝因素有合金的液流速度、霧化介質(zhì)及霧化介質(zhì)的壓力、冷卻介質(zhì)等。另一種方法是用哈密塔磨粉機(jī)制粉。這種方法得到的是鱗片狀的粉。它是在惰氣保護(hù)下進(jìn)行，并通過(guò)惰氣流將磨細(xì)的粉末帶入收集桶里。

粉處理的目的是為了使合金粉進(jìn)一步得到凈化，使合金的結(jié)晶狀況盡可能完好或是使制粉過(guò)程中被破壞了的晶粒得到一定程度的恢復(fù)。還可使在制粉過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力得到消除。

配料與絕緣在金屬磁粉心的制備過(guò)程中是很關(guān)鍵的工序。根據(jù)金屬磁粉心的性能要求，首先確定配料工藝。如合金粉料的組成與配比、合金粉的粒度分布與組成及各組成的配比等都應(yīng)正確的選擇與控制。絕緣是將金屬磁粉末粒子的表面均勻地包覆一層絕緣膜。

經(jīng)過(guò)絕緣包覆好的磁性粉末進(jìn)行磁心的成型壓制，壓制好的磁心必須具有一定的尺寸規(guī)格、密度和強(qiáng)度。

燒結(jié)處理在磁粉心的生產(chǎn)中是最關(guān)鍵的工序，也是工藝因素影響最敏感的工序。它可以是在空氣中進(jìn)行，也可以在氫或惰氣保護(hù)下進(jìn)行。

金屬磁粉心的生產(chǎn)工藝是比較復(fù)雜的，各種工藝因素也很多，這些工藝因素都直接或間接地影響著磁心的性能，有的甚至對(duì)磁粉心的性能起著決定性的影響。因此，在磁粉心的研制、生產(chǎn)過(guò)程中，必須嚴(yán)格、正確地控制各種工藝因素的影響。特別是要注意控制好一些主要因素的影響，合理的控制磁粉心生產(chǎn)制備過(guò)程中的各種工藝條件，就可以生產(chǎn)出具有最佳性能的磁粉心，這也是磁粉心生產(chǎn)的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4金屬磁粉心的性能及分類

4.1 金屬磁粉心的分類

金屬磁粉心主要有鐵粉心（Iron core）、鐵硅鋁磁粉心（Sendust core）、鐵鎳50磁粉心( High flux core)、鐵鎳鉬磁粉心（MPP core）和鐵硅磁粉心（FeSi core）以及非晶、納米晶軟磁磁粉心等六大類材料。除鐵粉心外，其它磁粉心一般統(tǒng)稱合金磁粉心。

4.2 金屬磁粉心的性能

幾種常見(jiàn)的金屬磁粉心的磁性能如表1所示。

表1  幾種常見(jiàn)金屬磁粉心的磁性能

注：直流疊加特性和損耗均為磁導(dǎo)率60的材料測(cè)得。

從表1中可以看出，金屬磁粉心有以下的性能及特點(diǎn)：

（1）具有高的飽和磁通密度（磁感應(yīng)強(qiáng)度）。金屬磁粉心的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.75～1.6T，而鐵氧體磁心飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.4T左右，金屬磁粉心可以應(yīng)用于高功率信號(hào)電子設(shè)備中。

（2）磁性能穩(wěn)定性好。金屬磁粉心具有良好的頻率、溫度和時(shí)間穩(wěn)定性。μi為125的各類金屬磁粉心工作于100～200kHz具有良好的頻率穩(wěn)定性，μi為60的磁粉心工作于300～500kHz，500kHz以上時(shí)則使用μi為26以下的各類金屬磁粉心。金屬磁粉心磁導(dǎo)率的溫度系數(shù)小于500×10―6/℃，在某些高要求情況下可以低至100×10―6/℃以下，在惡劣環(huán)境下應(yīng)用時(shí)具有很高的可靠性。同時(shí)金屬磁粉心在生產(chǎn)工藝過(guò)程中進(jìn)行了特殊老化處理，使其具有良好的性能穩(wěn)定性。

（3）具有較高的起始磁導(dǎo)率。其中鐵鎳鉬類磁粉心μi可高達(dá)550。

（4）金屬磁粉心具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，磁力線被封閉在材料內(nèi)部，無(wú)電磁信號(hào)泄露，具有很好的電磁兼容特性。

（5）制造工藝簡(jiǎn)便，無(wú)需高溫?zé)Y(jié)，尺寸精確，節(jié)能省工。

在合金類磁粉心中，最為常用的是鐵硅鋁磁粉心。鐵硅鋁磁粉心原材料中不含貴金屬，成本低于含鎳的高磁通磁粉心和MPP磁粉心。價(jià)格相對(duì)較低，同時(shí)具有良好的高頻磁性能，良好的溫度穩(wěn)定性，寬恒導(dǎo)磁及低損耗、接近零磁致伸縮、低成本等特點(diǎn)，非常適用于功率因數(shù)校正電路，以及單向驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用，例如脈沖變壓器和回掃變壓器，也是消除在線噪音濾波器和電感器中的可聽(tīng)頻率噪聲的最佳選擇，因此發(fā)展特別迅速。目前，鐵硅鋁在全球的銷售額在2億美元左右。

而其他合金磁粉心中，高磁通磁粉心因其優(yōu)良的性能，在高端應(yīng)用中非常常見(jiàn)，其主要特點(diǎn)是飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在15000Gs左右，在粉末磁心中具有最高的直流偏置能力，主要應(yīng)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，高DC偏壓、高直流電和低交流電上用的多。

5金屬磁粉心的應(yīng)用

金屬磁粉心從使用頻率和功率看都處于金屬與鐵氧體之間，恰好填補(bǔ)了其間的空白，所以它主要用作開(kāi)關(guān)電源中的主變壓器、高頻扼流圈；還用于大功率舞臺(tái)和影視調(diào)光設(shè)備、家用電器、工業(yè)設(shè)備、辦公設(shè)備等設(shè)備中，起阻流、變壓和匹配作用。它的Bs高（1.5T），在大電流條件下制作直流輸出端整流濾波扼流圈不易產(chǎn)生飽和，具有良好的恒磁導(dǎo)特性即DC磁場(chǎng)對(duì)μ影響小。它的特殊的磁性能使得其在許多應(yīng)用場(chǎng)合具有其它材料難以比擬的優(yōu)勢(shì)，至今這種材料已經(jīng)成為軟磁材料的重要組成部分。

金屬磁粉心材料廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備和高性能的電子功能器件。用金屬磁粉心制作的各種濾波器、電感器、互感器、扼流圈等，用在各種電磁兼容系統(tǒng)及電子產(chǎn)品上。另外金屬磁粉心在飛機(jī)制造業(yè)、造船工業(yè)、汽車(chē)制造業(yè)、計(jì)算機(jī)、空調(diào)、彩電等家電產(chǎn)品及自動(dòng)門(mén)控等許多重要工業(yè)領(lǐng)域中都得到廣泛的應(yīng)用。在國(guó)防軍工和尖端科技領(lǐng)域，坡莫系合金磁粉心雖然價(jià)格較貴，但因其綜合磁性能優(yōu)異作為儲(chǔ)能元件而得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)隨著傳統(tǒng)能源的日益枯竭和人類環(huán)保意識(shí)的提高，綠色能源的發(fā)展越來(lái)越受到重視。綠色能源主要是指風(fēng)能、水能及太陽(yáng)能等，除了太陽(yáng)能在全球分布比較廣泛外，其它綠色能源由于條件受限而不能大范圍推廣。所以利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電被認(rèn)為是最為有效和最有前途的解決能源危機(jī)的辦法。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏電池、升壓電路和逆變器等組成。鐵硅系磁粉心具有優(yōu)良的磁學(xué)性能，如具有高磁導(dǎo)率、低磁滯損耗、高飽和磁通密度和優(yōu)異的直流疊加特性而被廣泛用在逆變器上，作為隔離變壓器和高儲(chǔ)能功率電感等。

5.1 在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用

    開(kāi)關(guān)電源在現(xiàn)代電子信息技術(shù)及其設(shè)備諸如電腦、電子儀器和通信系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用，成為其重要件和關(guān)鍵件。因?yàn)樗哂休p、薄、小、高效等特點(diǎn)而逐漸取代了傳統(tǒng)的連續(xù)（模擬）電源。在它的發(fā)展過(guò)程中，既開(kāi)發(fā)了相關(guān)電子技術(shù)，又開(kāi)發(fā)了新型功率材料和元器件，從而推動(dòng)著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)每年以兩位數(shù)的增長(zhǎng)率向高頻、低損耗、高可靠、大電流、高功率、抗干擾方向發(fā)展。在開(kāi)關(guān)電源中使用的變壓器、扼流圈等已達(dá)六處之多，如電源輸入端差模濾波電感、功率因數(shù)調(diào)整電感（＞500W）、直流輸出端整流濾波扼流圈等。

磁粉心是高頻、大電流和大功率電感器件的關(guān)鍵件，大量用于開(kāi)關(guān)電源制作直流輸出端整流濾波扼流圈，更廣泛應(yīng)用的是TDK公司的SF線圈而用于調(diào)光器、家用電器、辦公設(shè)備，防止電源轉(zhuǎn)換輸入輸出裝置中的噪聲，有較好的性能價(jià)格比。目前，廣泛使用的主要是由羰基鐵、鐵粉心、Fe-Ni和Fe-Ni-Mo等所制作。國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)和制作各類開(kāi)關(guān)電源中所用的變壓器、扼流圈和電感，基本上都選用Fe-Ni和Fe-Ni-Mo類壓粉心。由于其含Ni量高達(dá)50%-80%，Mo亦屬稀有金屬，故而成本高，價(jià)格貴，其應(yīng)用受限，滿足不了迅速發(fā)展的電子信息技術(shù)發(fā)展的需要。

5.2 在大功率下的應(yīng)用

      ①濾波器  某電臺(tái)用了一臺(tái)п形濾波器，以μi=10、φ7.8×3.98×3.2（mm）的羰基鐵粉心作線圈芯子，電感量為2.46μH，在3MH下通以1.4A電流，磁心溫度達(dá)到100℃仍能正常工作。磁心承受功率90.46W，單位體積承受功率900W/cm3，所加磁場(chǎng)強(qiáng)度22.8Oe。

      ②天線調(diào)諧回路  采用μi=8，電感量L=98μH，φ33×φ20×11（mm）環(huán)形磁心作短波天線調(diào)諧回路，當(dāng)工作頻率f=2MHz、通電流I=0.4～0.7A時(shí)能正常工作，在0.7A時(shí)磁心溫度達(dá)88℃，單位體積承受功率為104.36W/cm3，磁場(chǎng)為13.48Oe；當(dāng)工作頻率f=30MHz時(shí)，采用美國(guó)MicroMetall公司生產(chǎn)的μi=6的SF羰基鐵作成的T-37-6、φ9.5×φ5.2×3.2（mm）環(huán)形磁心，通電流I=04～06A時(shí)能正常工作；當(dāng)I=1A 時(shí)，磁心溫度達(dá)到56℃，溫升31℃，單位體積承受功率429W/cm3。

5.3 在高性能EMI 濾波器中的應(yīng)用

    鐵鎳鉬合金MPP、高磁通鐵鎳50％HF合金和鐵硅鋁合金SUPERMSS等三種不同材料的磁粉心已被廣泛地應(yīng)用在電源濾波電感之中。特別是在抑制和過(guò)濾差模傳導(dǎo)EMI的線路濾波（PowerLineFiltering）電路中，上述三種磁粉心都有獨(dú)具特色的應(yīng)用。

    三種磁粉心材料都非常適合用于電源濾波。高磁通鐵鎳50％HF磁粉心的性能最好，因?yàn)樗诟唢柡痛磐芏认戮哂斜３蛛姼辛康哪芰?，同時(shí)它還提供在高頻下所需要的阻尼衰減功能。

    另外一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的因素是，由于磁性材料本身所具有的磁致伸縮所產(chǎn)生的音頻噪聲，而高磁通HF鐵鎳50％磁粉心在50Hz或60Hz下，會(huì)產(chǎn)生音頻噪聲（嗡嗡聲）。當(dāng)然，直流磁化電流不會(huì)產(chǎn)生音頻噪聲，所以它最適合用作電池供電的電源系統(tǒng)中輸入濾波電感。

鐵鎳鉬MPP磁粉心和鐵硅鋁SUPERMSS磁粉心都具有特別低的磁致伸縮系數(shù)，它們都不會(huì)產(chǎn)生音頻噪聲。鐵鎳鉬MPP磁粉心在直流偏磁場(chǎng)下的磁導(dǎo)率變化量最小，這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。由于50Hz或60Hz交流電與音頻頻率相比幾乎可以認(rèn)為是近似直流，所以可以用在直流偏磁下三種磁粉心磁導(dǎo)率變化曲線，來(lái)推測(cè)50Hz或60Hz電流偏磁場(chǎng)下的磁導(dǎo)率變化趨勢(shì)。鐵硅鋁SUPERMSS磁粉心的單位體積制造成本（價(jià)格）最低，最適合用于一般電源濾波電感，具有很高的性能價(jià)格比。而鐵鎳鉬MPP和高磁通鐵鎳50％HF磁粉心的價(jià)格水平差不多，鐵鎳鉬MPP磁粉心最高。

6發(fā)展前景展望

隨著全世界能源的短缺以及依賴越來(lái)越嚴(yán)重，需要對(duì)能源轉(zhuǎn)換的效率進(jìn)行提高，以降低能耗，這樣就要求金屬磁粉心的損耗低，同時(shí)Bs高，成本又要低，這樣就帶來(lái)了非晶及納米晶粉末磁心的發(fā)展，這也是金屬磁粉心未來(lái)的發(fā)展方向。

納米非晶壓粉心元器件由于具有高頻（可至數(shù)兆赫以上）大電流、高穩(wěn)定等特點(diǎn)，大量用于計(jì)算機(jī)高頻開(kāi)關(guān)電源中。在一臺(tái)PC機(jī)中至少要使用3只壓粉心元器件。

近幾年來(lái)，世界計(jì)算機(jī)產(chǎn)量在1億臺(tái)左右，那么即需要3億只磁粉心元器件；如果加上其他各類電子儀器設(shè)備，需求量則是很大的，市場(chǎng)前景看好。

在應(yīng)用方面，不久的將來(lái)一體成型的電感器將快速發(fā)展。一體成型電感有DIP，SMD兩種。且都是壓鑄成型，材料一般采用羰基鐵粉，目前也有采用合金粉末，為了降低成本有些甚至采用用還原鐵粉。生產(chǎn)廠家主要集中在臺(tái)資企業(yè)如乾坤科技、臺(tái)慶科技、美磊科技、嘉城電子等。但有可能存在專利的問(wèn)題，目前的專利是Vishay(威世) 的。射出成型一體電感器，該技術(shù)很好的解決了壓鑄成型的安全隱患。

由于風(fēng)能、太陽(yáng)能、混合動(dòng)力車(chē)和純電動(dòng)跑車(chē)以及云端Server的快速發(fā)展，各種適合其運(yùn)用的形狀、尺寸將更加多樣，如POT Core，因?yàn)榫哂辛己玫闹绷鳢B加特性、非常好的電磁屏蔽特性、極低的磁心損耗、非常高的繞線窗口利用率，而且在大電流下不容易飽和等特性，是廣泛應(yīng)用在太陽(yáng)能光伏、風(fēng)電和可靠性電源、軌道交通等新型產(chǎn)業(yè)中的“逆變器”、“濾波器”、“電抗器”的核心元件，市場(chǎng)前景廣泛。

預(yù)計(jì)高磁通、鐵硅鋁、鐵鎳鉬市場(chǎng)在未來(lái)幾年將會(huì)以每年40%以上的速度增長(zhǎng)，遠(yuǎn)大于鐵氧體，鐵粉心等軟磁材料的增長(zhǎng)速度。

目前，中國(guó)金屬磁粉心的年產(chǎn)值大約在200億元左右，主要集中于深圳一家臺(tái)灣獨(dú)資公司、珠海可達(dá)、東莞嘉城、居磁、美磁及北京七星飛行電子、橫店?yáng)|磁、浙江科達(dá)、武漢浩源、天通控股、安徽首文、廣東佛山中研、湖南益陽(yáng)市新紀(jì)元、江西大友科技和冶金部的科研院所等。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)金屬磁粉心的需求量將會(huì)越來(lái)越大，其市場(chǎng)將隨著電子行業(yè)的發(fā)展不斷擴(kuò)大。

目前國(guó)內(nèi)金屬磁粉心還處于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的初級(jí)階段，生產(chǎn)設(shè)備控制精度低、自動(dòng)化程度低，成為制約國(guó)內(nèi)金屬磁粉心規(guī)?；l(fā)展的瓶頸；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的金屬磁粉心起始磁導(dǎo)率在26～300之間，而起始磁導(dǎo)率26以下和300以上的材料還需要進(jìn)一步研發(fā)并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)；雖然我國(guó)的金屬磁粉心基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但在新材料研發(fā)方面一直是仿制為主，缺乏獨(dú)立自主的項(xiàng)目和產(chǎn)品；隨著各種電子通訊裝備向小型化、高性能方向發(fā)展，要求電子裝備中電源電路進(jìn)一步減小體積、提高驅(qū)動(dòng)功率和轉(zhuǎn)換效率，電源電路的高頻率、大電流、低電壓成為發(fā)展趨勢(shì)。常規(guī)金屬磁粉心制作的電感器占用線路空間大、重量大等，這些缺陷制約了各電子設(shè)備向小型化、輕便化方向的發(fā)展。　

因此，國(guó)內(nèi)企業(yè)要獲得市場(chǎng)份額就應(yīng)該對(duì)各自的資源合理整合。中國(guó)金屬磁粉心行業(yè)和外資企業(yè)相比，無(wú)論在技術(shù)和規(guī)模上都處于劣勢(shì)，但中國(guó)企業(yè)有一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)，就是豐富的原材料和相對(duì)低價(jià)的勞動(dòng)力；因此，面對(duì)外資企業(yè)的強(qiáng)勢(shì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)要發(fā)展要充分利用自身的優(yōu)勢(shì)，行業(yè)聯(lián)合，區(qū)域化、規(guī)模化發(fā)展，集中資金、技術(shù)、人才，把各自不同的優(yōu)勢(shì)資源進(jìn)行優(yōu)化整合，提高技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上提高產(chǎn)能。

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。

金屬磁粉心的發(fā)展歷史悠久，但形成一定規(guī)模得到廣泛應(yīng)用則是上世紀(jì)80年代后的事。它是目前應(yīng)用廣、在高頻高功率上具有重要特色的一類軟磁材料和器件，在一些特定的領(lǐng)域與場(chǎng)合是其它材料無(wú)法替代的，我們應(yīng)當(dāng)加以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，使之在電子信息與電力電子技術(shù)中發(fā)揮更大的作用。（參考文獻(xiàn)）略