软磁材料概况

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1、软磁材料概况摘要：介绍了纳米晶合金、非晶合金、坡莫合金、硅钢、金属磁粉及铁氧体等软磁材料的特性。关键词：硅钢；坡莫合金；金属磁粉；铁氧体；非晶合金；纳米晶合金1引言软磁材料是矫顽力小、容易磁化和退磁的磁性材料。因为它们容易磁化和退磁，而且具有很高的导磁率，可以起到很好的聚集磁力线的作用，所以软磁材料被广泛用来作为磁力线的通路，即用作导磁材料，例如变压器、传感器的铁芯，磁屏蔽罩等。 软磁材料按其成分可分为：硅钢；坡莫合金；金属磁粉；铁氧体；非晶合金软磁材料，纳米晶合金软磁材料。纳米晶合金软磁材料和非晶合金软磁材料都是在1990年前后开发的，常被称为新型软磁材料，而硅钢、坡莫合金、金属磁粉

2、芯、铁氧体称为常规软磁材料。新型材料与常规材料各有自己的特点和各自的优势领域，不可能相互完全替代。一般说来，新型材料具有高饱和磁感Bs、高磁导率、高居里温度Tc及低损耗等优点。但它们的弱点也不可忽视，如它们只能用在低频MHz范围，而金属磁粉芯及软磁铁氧体的应用频率为GHz范围。另外，新型软磁材料一般都是以带材卷绕方式制成磁芯，因而大多为环形，难以制造出形状较复杂的磁芯，而金属磁粉芯及软磁铁氧体则能制造出形状复杂的磁，特别是铁氧体由于其有多种成型方法，可以制造出结构相当复杂的磁芯，其尺寸可小到l毫米以下，大到l米。因此，应全面了解各种软磁材料的特性，来适应不同生产的需求。2各种磁性材料2

3、.1硅钢合金软磁材料硅钢合金是含硅量在3％左右的硅铁合金。这种合金具有高饱和磁感Bs、高磁导率、高居里温度Tc的特点，而且价格低廉。但硅钢在常用的软磁材料中铁损也是最大的，为了防止铁芯因损耗太大而发热，它的使用频率不高，一般只能工作在20KHz以下。6/6硅钢片是工频变压器的主要材料，现在广泛采用冷轧取向工艺，性能有所提高，其损耗明显降低。硅钢合金主要应用于工频、中频变压器、扼流圈、电感器等。2.2坡莫合金软磁材料坡莫合金指铁镍合金，其含镍量的范围很广，在35％－90％之间。这种铁镍合金同样具有高饱和磁感Bs、高磁导率、高居里温度Tc的特点、高可靠的特点。但坡莫合金的电阻率低，力学性能

4、不好，所以实际应用并不很多。目前大量应用的坡莫合金是在铁镍的基础上添加一些其它元素，例如钼、铜等。添加这些元素的目的是增加材料的电阻率，以减小做成铁芯后的涡流损失。同时，添加元素也可以提高材料的硬度，这尤其有利于作为磁头等有磨损的应用。坡莫合金常常用在中高频变压器的铁芯或者对灵敏度有严格要求的器件中，例如高频开关电源变压器、精密互感器、漏电开关互感器、磁屏蔽、磁轭等。2.3金属磁粉芯软磁材料将软磁金属颗粒与绝缘粘合剂复合后压制成磁芯，称之为磁粉芯，也称为软磁合金磁介质。采用该方法最早生产出来的是羰基铁粉芯，近年来逐渐被新型磁粉芯所替代。新型磁粉芯主要有铁镍钼磁粉芯、铁镍50磁粉芯及近年

5、来迅速发展的铁硅铝粉芯。金属磁粉芯软磁材料的最佳适用频率范围为几十kHz，有时可用到几百kHz。新型磁粉芯的优点在于饱和磁感高、直流偏置特性好、功耗低、温度稳定性好．可以减小元器件体积和重量，适合于开关电源、共模扼流圈、EMI滤波器、通信接口变压器和滤波器、功率因子校正器PFC、DC，DC转换器扼流圈等。2.4铁氧体软磁材料铁氧体是一系列含有氧化铁的复合氧化物材料。铁氧体的特点是饱和磁感应强度很低，但导磁率比较高，而且电阻率很高，因此非常有利于降低涡流损耗。所以铁氧体能够在很高的频率下使用，但它的饱和磁感应强度低，因此不适合在低频下使用。铁氧体是品种最多、应用最广的软磁材料。2.4.1

6、MnZn铁氧体软磁材料（1）高磁导率MnZn铁氧体目前我国可大量生产磁导率为10000～15000的MnZn铁氧体。日本TDK的H5C4的为1200025％，Bs为380mT，Tc>110℃；而H5C5的为30000306/6％，Bs为380mT，Tc>ll0℃。这种软磁材料主要用于制造ISDN、PHS等系统中使用的宽带脉冲变压器。（2）功率MnZn铁氧体在低磁通密度下，特别是在高Q谐振回路中，十分适合采用高和Q的MnZn铁氧体，典型的例子是模拟载波通信，近代更多的是用在高磁通密度的情况，如用于各种电源的变压器。此时必须采用高磁通密度下损耗仍然很低的功率MnZn铁氧体。它的损耗不同于瑞

7、利损耗．而是所有各种损耗的总和，称之为功耗P。功耗P与温度有关，其最理想的情况是器件负荷时的平衡温度恰好是功率MnZn铁氧体的功耗P的谷点温度。TDK的产品有PC44、PC45、PC46、PC47系列。其功耗P的谷点温度分别是100℃、75℃、45℃、100℃。国内近十年在功率MnZn铁氧体方面发展迅速，产品水平已与PC44、45、46、47相当。功率MnZn铁氧体的使用频率一般在200kHz以下，有的型号也可用到500kHz乃至MHz范围。（