软磁铁氧体是品种最多、应用最广、用量最大的一种磁性材料,是电子信息和家电工业等的重要基础功能材料。经过半个多世纪各国铁氧体公司的科研生产,世界软磁铁氧体性能得到了很大的改进和提高,其产量逐年高速递增,应用领域范围不断扩大。
世界软磁铁氧体生产重心向亚洲转移
当今世界软磁铁氧体的生产有两个特点:一是亚洲更加突出其中心和大本营地位;二是生产重心已完成由发达国家向发展中国家的战略转移。据有关专家预测,2004年全球软磁铁氧体产量约为40.5吨,2005年上升至45吨,年增长率11%。美国继续保持负增长,日本、西欧很可能在现有能力上徘徊或减少,而以中国和印度为代表的亚洲发展中国家或地区,将呈现快速发展趋势,其软磁铁氧体产量将占全球总产量的3/4以上,这是因为这些国家或地区具有廉价的劳动力、丰富的原材料资源及能源,还有大量的电子变压器和电感器厂家以及全球最大的彩色电视机、显示器、电脑及外设制造业。
近年来,电脑、移动通信、光纤通信、emc、dvd、数字电视以及新型照明灯具等发展很快,为软磁铁氧体的应用开辟了更大的市场,在这一市场中,发展较快的软磁铁氧体产品主要有以下几类:功率铁氧体,约占软磁铁氧体总量的50%;高磁导率铁氧体,约占总量的25%;宽带射频和电子镇流器与照明变压器用软磁铁氧体,约占总量的10%;抗电磁干扰(emi)铁氧体元件,约占总产量的5%。权威机构对世界软磁铁氧体行业评估后认为,世界软磁铁氧体需求量在今后4年~5年间每年仍将以10%左右的速度增长,21世纪将是高档软磁铁氧体的发展时期。
高磁导率铁氧体用量最大
在各种磁性材料中,用量最大的仍然是功率铁氧体和高磁导率铁氧体。开关电源的出现及广泛应用,是电源领域的重大变革。过去开关电源主要应用于计算机和电信方面,后来扩大到彩电、录像机、摄录一体化机、vcd、dvd、办公自动化及照明电子等设备中。为适应开关电源轻、小、薄的要求,需要增大其开关频率。而制作开关电源变压器磁芯的mn-zn铁氧体材料就必须在较高频率和较大磁通密度(bs)下具有良好的磁性能,这类材料被称为功率铁氧体。高性能功率铁氧体应有高bs、高θf(居里温度)、低po(功耗)等特点。
20世纪70年代初,日本、欧洲厂商为适应开关电源市场的需要,开发出第一代功率铁氧体,典型牌号为日本tdk的h35、fdk的h45,这类材料由于功耗较大,且使用时温升显著,故一般只用于16khz~25khz的民用开关电源。
上世纪80年代初,经改进实用频率为25khz~100khz的第二代功率铁氧体被开发出来,其最大特点是呈现负温度系数功耗(20℃~100℃,随温度升高,功耗呈下降趋势),能有效防止温升造成的电磁性能下降,且综合指标较好,代表性的产品有tdk的pc30、fdk的6h10、德国西门子的n27和荷兰飞利浦的3c80。
上世纪80年代中后期,国外又竞相开发出高频功耗大幅降低、实用频率一般可达100khz~500khz的第三代材料,如tdk的pc40、pc44、fdk的6h20和6h40、西门子的n72、飞利浦的3c85和3f3,典型性能指标为:bs=490mt~510mt,θf>200℃,po=400mw/cm3~500mw/cm3(100khz,200mt,100℃),这类材料特别适用于频率为数百khz的高频开关电源。
进入上世纪90年代后,第四代功率铁氧体又开发成功,代表牌号有tdk的pc50、fdk的7h10和7h20、西门子的n49和n59、飞利浦的3f4、日立铁氧体的sm--1m、东京铁氧体(tokin)的b40等,其功耗大大低于第三代材料,使用频率一般达500khz~1000khz,为开关电源的进一步轻、小、薄奠定了基础。
2004年,日本tdk公司在沉寂了近十年之后推出了具有划时代意义的新一代功率铁氧体pc95,它具有高磁导率高bs、低br以及比pc4x(pc44~pc47)系列材料更低的常温和高温功耗(p25℃≤350kw/m3,p80℃≤280kw/m3,p100℃≤350kw/m3,测试条件:100khz,200mt)等特点,创造了世界软磁界的又一奇迹。
为适应计算机显示器和数字高清晰电视发展的需要,tdk公司在上世纪90年代还先后推出了专门用于制作回扫变压器的hv22和hv45功率材料,它们具有高bs和低功耗的特点,其磁心的直流叠加特性优良。
随着数字技术、光纤通信和互联网的发展,对电感器、