中國(guó)磁粉心產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景

　　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，由于鐵磁性顆粒很小（高頻下使用的顆粒為0.5～5μm），又被非磁性電絕緣膜物質(zhì)隔開(kāi)，因此，一方面可以隔絕渦流，適用于較高頻率；另一方面由于顆粒之間的間隙效應(yīng)，導(dǎo)致材料具有低導(dǎo)磁率及恒導(dǎo)磁特性；又由于顆粒尺寸小，基本上不發(fā)生集膚現(xiàn)象，所以，磁導(dǎo)率隨頻率的變化也就較為穩(wěn)定。作為一種特殊的磁性材料，磁粉心主要用于高頻電感和變壓器。隨著應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展，近年磁粉心市場(chǎng)發(fā)展很快，在特殊的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，顯現(xiàn)出良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。

一、磁粉心的種類

　　磁粉心的磁電性能主要取決于粉粒材料的導(dǎo)磁率、粉粒的大小和形狀、它們的填充系數(shù)、絕緣介質(zhì)的含量、成型壓力及熱處理工藝等。最常用的磁粉心有鐵粉心、坡莫合金粉心及鐵硅鋁粉心3種。

　　1.鐵粉心

　　常用鐵粉心由羰基鐵磁粉及樹(shù)脂羰基鐵磁粉構(gòu)成，在磁粉心中其價(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。

　　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，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，在不同的頻率下工作時(shí)無(wú)噪聲產(chǎn)生，比MPP有更高的DC偏壓能力，具有很高的性能價(jià)格比。鐵硅鋁粉心主要應(yīng)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(shí)也替代有氣隙鐵氧體作變壓器鐵芯使用。表1列出了鐵粉心、鉬坡莫合金粉心（簡(jiǎn)稱鐵鎳鉬，MPP）、鐵硅鋁種金屬磁粉心的性能對(duì)比。

二、應(yīng)用開(kāi)發(fā)發(fā)展歷史

　　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了用作電話加感線圈的粉心，但這種粉心損耗大，電感系數(shù)（Q）小；1923年，他們又發(fā)明了高磁導(dǎo)率坡莫合金，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%的少量鉬，該磁心因具有高的磁導(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。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)這種磁粉心就已達(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)電話電纜有限公司以及前蘇聯(lián)有關(guān)廠家也生產(chǎn)磁粉心，并在20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，20世紀(jì)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相媲美。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）非晶粉末壓制成了非晶磁粉心，這為磁粉心的再開(kāi)發(fā)與應(yīng)用注入了新的活力。

　　由于應(yīng)用的需要，除了鐵粉外還有其它金屬合金粉末，日本磁學(xué)界將其叫做壓粉心，中國(guó)普遍則稱之為磁粉心。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。

三、磁粉心產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

　　鐵粉心在磁粉心系列產(chǎn)品中應(yīng)用領(lǐng)域最廣、用量最大，分為普通型和羰基鐵，羰基鐵主要應(yīng)用于高性能和高頻電感，用量比較??；普通鐵粉心材料性能趨向老化，在品質(zhì)、性能方面已經(jīng)基本上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，但在價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)是其他類型磁粉心不能相比的。隨著技術(shù)的進(jìn)步，一些新的合金材料逐漸走向市場(chǎng)，例如鐵鎳鉬粉心、鐵硅鋁粉心、鐵鎳50等；然而，鐵粉心仍然占據(jù)著主要市場(chǎng)份額，主要原因是鐵粉心的價(jià)格便宜。有些工程師嘗試用合金材料替代鐵粉心，但替代量也極少，主要是用于高頻變壓器類產(chǎn)品，而且用量很少，成本也高。對(duì)于同樣用途的產(chǎn)品，鐵粉心價(jià)格約為鐵硅鋁、鐵鎳鉬、鐵鎳50等合金材料價(jià)格的1/3左右，如此大的價(jià)格差異，讓性價(jià)比等各方面都優(yōu)于鐵粉心的鐵硅鋁、鐵鎳鉬、鐵鎳50等合金材料在市場(chǎng)上只能作為擺設(shè)品，這種情況在國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)上都大致相同。

　　國(guó)內(nèi)鐵粉心企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)相對(duì)落后，磁粉心產(chǎn)品層次普遍低于歐美和日本。原料羰基鐵粉的供應(yīng)企業(yè)約10家左右，平均價(jià)格約100元/kg，但因應(yīng)用不同，其性能差異較大，價(jià)格也有較大差別；高檔粉需要從國(guó)外進(jìn)口。隨著電子元器件低成本、低損耗、小型化、集成化的發(fā)展趨勢(shì)，陳舊的設(shè)備和落后的技術(shù)使得國(guó)內(nèi)一些小企業(yè)已無(wú)力于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，或者退出或者只是在簡(jiǎn)單“復(fù)制”別人的產(chǎn)品，由于所“復(fù)制”的大多是別人的初級(jí)產(chǎn)品，所以，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力比較差，而且這樣的風(fēng)險(xiǎn)很大。

　　中國(guó)從事磁粉心及原料生產(chǎn)的大大小小企業(yè)約30多家，但是，技術(shù)上占有優(yōu)勢(shì)的企業(yè)只有為數(shù)不多的幾家，國(guó)內(nèi)具有一定生產(chǎn)規(guī)模以上企業(yè)約3家，分別是北京七星飛行電子有限公司、湖州科達(dá)、東磁集團(tuán)，上市企業(yè)僅有3家，分別是東磁集團(tuán)公司、安泰科技、吉恩鎳業(yè)，這些企業(yè)的部分產(chǎn)品可以達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如北京七星飛行電子有限公司的高磁通磁粉心(h類)產(chǎn)品，以及橫店?yáng)|磁集團(tuán)的鐵鎳鉬DM572160、鐵硅鋁DS572125等。但國(guó)際上公認(rèn)的品牌主要還是歐美和日本的一些大品牌，例如美國(guó)的阿諾德，微金屬，日本的TDK等，而且整機(jī)廠商大多都有自己固定的供應(yīng)商。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的認(rèn)可度低，大大削弱了企業(yè)技術(shù)投入的積極性。除了這些比較有自己優(yōu)勢(shì)的企業(yè)外，中國(guó)大部分的企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模都比較小，擁有自主研發(fā)和生產(chǎn)能力的就更是屈指可數(shù)，主要集中在長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)，而且區(qū)域發(fā)展良莠不齊。

　　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。

　　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（表2），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，日本和韓國(guó)以及中國(guó)臺(tái)灣的一些廠商也紛紛尋機(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?？傮w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。

四、磁粉心的市場(chǎng)發(fā)展前景