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1、软磁铁氧体软磁铁氧体是以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110欧姆/米，一般在lOOkHZ以 下的频率使用。Cu-Zn、Ni-Zn铁氧体的电阻率为102104欧姆/米，在 100kHz10兆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。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。由于软磁铁 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
2、 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。国内外铁氧体的生产厂家很多，在此仅以美国的Magnetics公司生产的Mn-Zn铁氧体为例介绍其应用状况。分为三 类基本材料：电信用基本材料、宽带及 EMI材料、功率型材料。电信用铁氧体的磁导率从7502300,具有低损耗因子、高品质因素Q、稳定的磁导 率随温度/时间关系，是磁导率在工作中下降最慢的一种，约每 10年下降 3%4%。广泛应用于高Q滤波器、调谐滤波
3、器、负载线圈、阻抗匹配变压 器、接近传感器。宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体，磁导率分别 有5000、10000、15000。其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗 / 频率特性。广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、 绝缘变压器、信号及脉冲变压器，在宽带变压器和EMI上多用。功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度，为40005000Gs。另外具有低损耗/频率关系 和低损耗/温度关系。也就是说，随频率增大、损耗上升不大；随温度提高、 损耗变化不大。广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、 开关电源电感、功率因素校正电路。软磁铁氧体，顾名思义，是一种磁性材料，它的应
4、用特征为“导磁”。 如同金属导电一样，有一些材料是导磁的，我们称之为磁性材料。 磁性材料分为硬磁和软磁。 所谓硬磁材料，就是永磁体，不需要外加通电螺线管就有磁性，且磁性不会消失。 而软磁体本身不带磁性，只有外加通电螺线管时，才会产生磁场，当外加电流撤 去，磁场就不复存在。铁氧体是指用铁的氧化物与其它金属氧化物混合在一起烧结而成的“功能性 陶瓷材料”。具有较好导磁性，与一般金属相比，它有矫顽力较弱，外电流撤去 之后的剩磁小等优点。一般地，根据其配方不同，分为锰锌系铁氧体，镍锌系、钡锌系、镁锌系等 四种。根据其频率特性要求不同而选用不同的系列。但其核心的用途就是:增感（由 于材料导磁，将其插入通电
5、螺线管内以增强螺线管的电感）、屏蔽（由于导磁， 可将空间中的电磁波吸收）、储能（由于其不易磁饱和，因此可用在电路中将能 量暂存）具体的用途，最常电的是：开关变压器（很多家用电器中都需要）、滤波器、 节能灯、电磁炉（屏蔽）、汽车电子（增感）1磁性材料按化学成份分，常见的有两大类：金属磁性材料和铁氧体。铁氧体是 以氧化铁为主要成分的磁性氧化物。软磁性材料的剩磁弱，而且容易去磁，适用 于需要反复磁化的场合，可以用来制造半导体收音机的天线磁棒、录音机的磁头、 电子计算机中的记忆元件，以及变压器、交流发电机、电磁铁和各种高频元件的 铁芯等。常见的金属软磁性材料有软铁、硅钢、镍铁合金等，常见的软磁铁氧体
6、有锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等。2.硬磁性材料的剩磁强，而且不易退磁，适合制成永磁铁，应用在磁电式仪表、 扬声器、话筒、永磁电机等电器设备中。常见的金属硬磁性材料有碳钢、钨钢、铝镍钻合金等，常见的硬磁铁氧体为 钡铁氧体和锯铁氧体。铁氧体（ferrites）铁氧体是一种非金属磁性材料，又叫铁淦氧。它是 由三氧化二铁和一种或几种其他金属氧化物（例如：氧化镍、氧化锌、氧 化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等）配制烧结而成。它的相对磁导率可高 达几千，电阻率是金属的 1011 倍，涡流损耗小，适合于制作高频电磁器件。 铁氧体有硬磁、软磁、矩磁、旋磁和压磁五类。 旧称铁淦氧磁物或铁淦氧， 其生产过程和外观类似陶瓷
7、，因而也称为磁性瓷。铁氧体是铁和其他一种 或多种适当的金属元素的复合氧化物。性质属于半导体，通常作为磁性介 质应用，铁氧体磁性材料与金属或合金磁性材料之间最重要的区别在于导 电性。通常前者的电阻率为102108Qcm，而后者只有10-610-cm。分类按照磁学性质和应用情况的不同，铁氧体可分为：软磁、永磁、旋磁、 矩磁、压磁等五种类型。一、软磁材料这类材料在较弱的磁场下，易磁化也易退磁，如锌铬铁氧体和镍锌铁 氧体等。软磁铁氧体是目前用途广，品种多，数量大，产值高的一种铁氧 体材料。它主要用作各种电感元件，如滤波器磁芯、变压器磁芯、无线电 磁芯，以及磁带录音和录像磁头等，也是磁记录元件的关键材料
8、。二、永磁铁氧体一种具有单轴各向异性的六角结构的化合物。主要是钡、锶、铅三种铁 氧体及其复合的固溶体。有同性磁和异性磁之分。由于这类铁氧体材料在 外界磁化场消失以后，仍能长久地保留着较强的恒定剩磁性质，可以用于 对外部空间产生恒稳的磁场。其应用很广泛，例如：在各类电表中、发电 机、电话机、扬声器、电视机和微波器件中作为恒磁体使用。三、硬磁材料铁氧体硬磁材料磁化后不易退磁，因此，也称为永磁材料或恒磁材料。 如钡铁氧体、钢铁氧体等。它主要用于电信器件中的录音器，拾音器、扬 声器，各种仪表的磁芯等。四、旋磁材料磁性材料的旋磁性是指在两个互相垂直的稳恒磁场和电磁波磁场的作 用下，平面偏振的电磁波在材料
9、内部虽然按一定的方向传播，但其偏振面 会不断地绕传播方向旋转的现象。金属、合金材料虽然也具有一定的旋磁 性，但由于电阻率低、涡流损耗太大，电磁波不能深入其内部，所以无法 利用。因此，铁氧体旋磁材料旋磁性的应用，就成为铁氧体独有的领域。 旋磁材料大都与输送微波的波导管或传输线等组成各种微波器件。主要用 于雷达、通信、导航、遥测等电子设备中。五、矩磁材料这是指具有矩形磁滞回线的铁氧体材料。 它的特点是，当有较小的外磁 场作用时，就能使之磁化，并达到饱和，去掉外磁场后，磁性仍然保持与 饱和时一样。如镁锰铁氧体，锂锰铁氧体等就是这样。这种铁氧体材料主 要用于各种电子计算机的存储器磁芯等方面。六、压磁材
10、料这类材料是指磁化时在磁场方向作机械伸长或缩短的铁氧体材料，如镍 锌铁氧体，镍铜铁氧体和镍铬铁氧体等。压磁材料主要用作电磁能与机械 能相互转化的换能器，作磁致伸缩元件用于超声。应用一、范围磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中还可作记 忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机 的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁f性卡等。下面着重谈磁 带上所用的磁性材料和作用原理。二、原理硬磁性材料被磁化以后,还留有剩磁，剩磁的强弱和方向随磁化时磁性 的强弱和方向而定。录音磁带是由带基、粘合剂和磁粉层组成。带基一般 采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁强的r-
11、Fe2O3或CrO2细粉。 录音时，是把与声音变化相对应的电流，经过放大后，送到录音磁头的线 圈内，使磁头铁芯的缝隙中产生集中的磁场。随着线圈电流的变化，磁场 的方向和强度也作相应的变化。当磁带匀速地通过磁头缝隙时，磁场就穿 过磁带并使它磁化。由于磁带离开磁头后留有相应的剩磁，其极性和强度 与原来的声音相对应。磁带不断移动，声音也就不断地被记录在磁带上。放音时，将已录音的磁带以录音时同样的速度紧贴着放音磁头缝隙进。 磁头铁芯是用高导磁率铁氧体软磁材料制成的，它对磁通阻力很小。因此， 磁带上所录的音频剩磁通，容易通过磁头铁芯而形成回路。磁带上的剩磁 通在放音磁头线圈上感应出一个与剩磁通变化规律相
12、同的感应电动势。再 经过放音放大器放大后，送去推动扬声器，磁带上所录下的音频信号便还 原成原来的声音。三、作用录像磁带与录音磁带所用的材料及作用原理基本相同，不过录音记录 的是代表声音的电信号，而录像记录的是代表景物的电视信号。电视信号 中不但有声音信号还有图像信号。录像磁带与录音磁带相比，录像磁带记 录的密度很高，因为录像磁带记录波长是微米数量级，为在这波长范围能 有充分的灵敏度和信噪比，磁性体粒度必须小，磁性层表面必须平滑。而 且磁性层表面的耐磨性必须好，才能在同磁头的高速摩擦以及同磁带的输 送系统的固定部分摩擦条件下使用。为此，所使用的粘合剂必须耐热、耐 摩。四、计算机磁性存储设备应用于
13、计算机磁性存储设备和作为乘客乘车的凭证和票价结算的磁性 卡所用的磁性材科及作用原理，同磁带所用的磁性材料及作用原理基本相 同，只是用处不同而已。在磁性卡上有一窄条磁带，当你乘地铁从甲站到 乙站时，在甲站向仪器中投入从甲站到乙站的票钱（硬币），之后投出一张 磁性卡，在投出这张磁性卡的过程中已录上了到乙站下车的磁记录，拿这 张磁性卡乘车到乙站后投入到仪器中，门开，出站。如果没在乙站下车， 而是在比乙站远的丙站下车，投入的硬币不够，出站门不开。要拿磁性卡 补票后才能出站。在乙站或丙站投入磁性卡的过程，就是磁记录经过磁头变成电信号的 过程。再用电信号控制站门开关。电机的铁芯所用的磁性材料一般用硬磁铁氧
14、体，这些材料的特点是磁 化后不易退磁。对磁通的阻力小。生产工艺根据铁氧体结晶构造和形态，制备工艺大致分为：多晶铁氧体生产工 艺；铁氧体化学工艺；单晶铁氧体制造工艺及其他特种工艺，如铁氧体多 晶薄膜和非晶铁氧体等。一、多晶铁氧体生产工艺类似陶瓷工业中常用的烧结过程，包括如下步骤：经固相反应形成铁氧 体的金属氧化物或碳酸盐或其他化合物，在混合均匀之后，经球磨、干燥， 压成特定的形状。在大约1000C的温度下进行预烧后，再一次充分研磨和 混合。加入适量的粘合剂，压成所要求的形状或者作为塑性物质挤压成管 状、棒状或条状。然后在12001400C温度下烧结，准确的温度取决于所 需的铁氧体特性。在最后的烧
15、结过程中，炉膛中的环境条件起有重要的作 用。二、铁氧体化学工艺亦称湿法工艺，有时还称为化学共沉淀法。专门制备较高性能铁氧体的 工艺方法，又可分成中和法和氧化法。其过程是：先将制备铁氧体时所需 的金属元素，配制成一定浓度的离子溶液，然后根据配方取适量溶液进行 混合，通过中和或氧化等化学反应生成铁氧体粉末，其后工艺过程与前面 介绍的相同。三、单晶铁氧体制造工艺与非金属单晶生长大致相同。Mn-Zn和Ni-Zn系铁氧体单晶生长一般是 采用布里兹曼法，即把多晶铁氧体放入铂坩埚里熔融后，在适当的温度梯 度电炉中使坩埚下降，从坩埚底部慢慢固化生成单晶。为了使熔融状态下 形成的氧分压达到平衡，晶体生长时在炉膛
16、内需要加几个乃至100个MPa的氧分压。四、铁氧体多晶薄膜的制备如垂直磁化的钡铁氧体薄膜，采用新型的对向靶溅射装置进行溅射。制 备石榴石单晶薄膜，多采用在单晶基板上进行气相或液相外延法，其具体 工艺过程同半导体单晶薄膜的外延方法极为相近。五、非晶铁氧体的制备目前是采用超急冷方法和溅射法，所谓超急冷法即把铁氧体原料和适 量的类金属元素混合后，在高温熔融状态下，骤然施行大温度梯度的超急 冷却的方法。这方面的研究工作刚刚开始，制品的性能还不甚理想。软磁功率铁氧体生产工艺流程:各工艺说明： 原材料检验：对各种原材料纯度及含杂量进行检验。 配料：为粉料提供合适的化学成分。混合：使粉料均衡。 预烧：使粉料初步铁氧体化,减少烧结变形 粉碎：对预烧料颗粒进行破碎，并制成具有一定粒度及粘度的料浆
