软磁铁氧体材料是一种用途广、产量大、成本低的电子工业及机电工业和工厂产业的基础材料,是其重要的支柱产品之一,它的应用直接影响电子信息、家电工业、计算机与通讯、环保及节能技术的发展,亦是衡量一个国家经济发达程序的标志之一。
软磁铁氧体材料的发明与实用化,至今已半个世纪,由于它具有高磁导率、高电阻率、低损耗及陶瓷的耐磨性,因而在电视机的电子束偏转线圈、回扫变压器、收音机扼流圈、中周变压器、电感器、开关电源、通讯设备、滤波器、计算机、电子镇流器等领域得到广泛应用;随着电子技术应用日益广泛,特别是数字电路和开关电源应用的普及,电磁干扰(EMI)问题日益重要,世界各国对电子仪器及测量设备抗电磁干扰性能提出的标准越来越高,因此以软磁铁氧体为基础的EMI磁性元件发展迅速,产品种类繁多,如电磁干扰抑制器、电波吸收材料、倍频器、调制器等,现已成为现代军事电子设备、工业和民用电子仪器不可缺少的组成部分。
软磁铁氧体做成各种形状和规格尺寸的磁芯,主要用于工业类电子产品(或称投资类电子产品)和消费类电子产品中。
软磁铁氧体磁芯产量中约80% ~ 90%(按重量计)用于消费类电子产品中。在消费类和工业类电子产品中使用的软磁铁氧体磁芯简述如下:
a. 用功率铁氧体材料制成的U 形、E 形磁芯来制作开关电源变压器、回扫变压器,枕校变压器和行推动变压器等;
b. 用高电阻率的MgMnZn 系铁氧体材料来制作偏转磁芯;
c. 用高磁导率MnZn 铁氧体制成UF 形、EE 形、日字形磁芯来制作电源滤波器;
d. 用高频NiZn 铁氧体制成工字形、螺纹、帽形、双孔形等磁芯用来制作小型固定电感器、电感线圈;
e. 用MgZn 系、NiCuZn 系NiMgCuZn 系制成的天线棒、旋转变压器用磁芯等。
f. 工业类电子设备如计算机监视器、程控交换机、监视器、传真机、天线及有线、通信设备、电子镇流器等广泛采用E 形、环形、EP形、RM 形、罐形磁芯等。虽然用的磁芯数量相对少,但质量要求相当高。
g. 用NiZn 铁氧体的复数磁导率与频率的关系,改变不同成分配方及掺杂来实现铁氧体阻抗频率特性和衰减领域,制成宽频域抗EMI 铁氧体串珠磁芯、多孔磁芯和各种滤波器;MnZn 铁氧体材料具有高的μi 值,电阻率较低,大量用于电流不大的KYC 线圈和EMI 滤波的共模、差模线圈,使用在低频段来达到抗EMI 干扰。
h. 铁粉芯材料在较大的H 下具有恒定的μi 值,具有高Bs、居里温度高,稳定性好的特性,在大电流、低频段EMI 电源滤波器、大电流共模、差模线圈中广泛应用。
i. 用纳米晶软磁材料的高磁导率、用高频域的高饱和磁感应强度、低损耗制成的抗EMI 微型滤波器和噪音衰减器,应用于DC-AC 变换器、计算机及Internet 联网的输入抗EMI 滤波器;以Fe 基、Co 基材料开发出的各种抗EMI 器件广泛用于计算机系统的各种通信网络。
软磁铁氧体是以Fe2O3 为主成分的亚铁磁性氧化物,采用粉末冶金方法生产。有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn 等几类,其中Mn-Zn 铁氧体的产量和用量最大,Mn-Zn 铁氧体的电阻率低,为1 ~ 10 欧姆- 米,一般在1MHZ 以下的频率使用。Cu-Zn、Ni-Zn 铁氧体的电阻率为102~104 欧姆- 米,在100kHz ~ 10 兆赫的无线电频段的损耗小,多用在无线电用天线线圈、无线电中频变压器和抗EMI 方面使用。磁芯形状种类丰富,有E、I、U、EC、ETD 形、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS)及圆形等。在应用上很方便。由于Mn-Zn 铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率,粉末冶金方法又适宜于大批量生产,因此成本低,又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感,在应用上很方便。而且磁导率随频率的变化特性稳定,在150kHz 以下基本保持不变。随着软磁铁氧体的出现,磁粉芯的生产大大减少了,很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。