通信电源用铁基超微晶高频磁芯
2003-07-03 14:37:28
来源：国际电子变压器
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通信电源用铁基超微晶高频磁芯
1 前言
高频电子器件的小型高效能化把作为电磁铁芯的钴基非晶和铁基纳米晶材料推上浪尖。试比较一下它们的物理特性（见表1）：
不难看出，钴基非晶μ值更高些，B值和居里温度都较低，后者磁性相近而B值和居里点都高，综合磁性优良。当论及性价比时则后者优势更大。
回顾近几年国内这二种高频优质金属材料的发展，显然后者大大居前，其原因主要是钴基非晶价格高，厂商对这类产品无意开发生产。相反地却一味追求以后者替代前者，其实国外最具实力老牌磁材厂家在铁基纳米晶的开发研究上也多番下功夫而取得成效。市场上各具特色的Nc铁芯产品也不断地出现，如：美国阿诺公司（Group.Amold）的Namglass4，德国瓦可公司（VAC）的Vitroperm500.这些新型铁基超微晶主要特性如表2所示：
近年国内市场出现“超微晶热”一方面用在电力行业电流互感器大铁芯，另一方面用在通信信息产业各种特殊超小型信号传输变压器铁芯，厂家均纷纷以超微晶铁芯替代坡莫合金，竞争激烈，其间无疑给国产超微晶合金制作技术带来进步，由于制带质量不良，例如：带厚公差、表面粗糙、针孔所造成的铁芯占空系数低、脆性、不可裁剪等，都必须改进。长江电气集团弘纳磁电科技有限公司在开发高频通讯电源用小型铁芯时，首先碰到的就是铁基超微晶合金带材质问题，其次是小型磁芯技术及磁性应用，以下我们逐一加以讨论。
2 淬态铁基超微晶材质
铁基超微晶具有优良的综合磁性，但却有快淬金属“天然”的缺陷，带薄而脆、占空系数低，给推广应用特别是EMC、ISDN等小型磁芯器件的产品制作和应用带来困难。影响制成优质带材的因素很多，如：辊轮材质、喷嘴材质、钢温、辊速、间距、缝隙等等，本文不作讨论。以下我们只对通过技术改进而获得的优质超微晶带材质加以分析。采用x光衍射。EP17-810Q电子探针，QTM-720图象分析仪及表面粗糙度检测仪对比检测结果如下（见表3）：
t εf脆性指数
★εf=—— d带材开始出现微裂时的距离
d-t t带厚
★★供参照的联信公司生产的铁基非晶2605TcA产品。
淬态带材表面形貌像如下，取20个视场图像仪测定的带材贴辊面灰度‰如图1示：
铁基超微晶合金快淬带材喷制中产生非接触面粗糙，其原因与熔体、辊面和大气的接触线处气体的捕集流量不稳定及熔体自由表面形成的“撕裂”现象有关。由于采用在线修磨、抗高温热浸蚀铬锆铜辊及高稳定性耐火材质，熔潭与辊面接触面积增加80%热肼部位有效热接触面增加、冷速增强，可稳定地制出厚20μm带材，脆性指数εf增大到0.8，设法制成大量细碎的非接触面，可以改善带材表面质量。将4.5×0.02×4.8m/m铁基超微晶淬态带材截成6段Ln=4.8m/mc，λn=0.8m/m检测贴辊面表面粗糙度，其轮廓算术平均偏差Ra=0.664相当于旧标准（GBL031-68）表面光洁度△8级，从以上形貌看表面粗糙度及脆性指数所列图表对比数据看出，长江电气集团公司所采用的国产超微晶合金淬态带材表面质量已有相当的改进。
3 磁性
将厚0.02m/m宽为4.65m/m优质铁基超微晶带材卷绕成环型试样φ11.65×φ8.25×4.65m/m采用MATS-2010软磁交直流测量装置检测淬火及退火态磁性，检测条件Hi 0.1A/M、Hs 30A/M、室温（14℃）温度75%（见表4）。
铁基超微晶合金具有高饱和磁感（Bs=1.25T）交直流迭加磁化时，可得到更高的磁导率或更大的电感量。当电感量一定时，则具有更好的抗直流偏磁能力图2中有三种铁芯即钴基非晶、铁基超微晶（本公司专有的）铁基超微晶2（常规市售品）其中两种铁基超微晶淬火态磁滞回线如图3、4所示（参见表5）。
观看图2三种铁芯在5～20A/m磁场范围内B随磁场H的变化率见表6NC1B磁感值远高于Co-Am可见NC-1具有最佳磁性，μ值高L大，不易饱和，抗DC偏磁力强。
4 应用试验
近年，高新技术领域对电感器铁芯高性能小型化的要求，非微晶材料的应用得到新的发展。为适应市场的需要，上海长江电气集团弘纳磁电科技公司新近开发高频小型电感器铁芯在通讯信息产业各种通讯网络终端接口，抗EMI磁芯，共模滤波器及特种超微型信号传输变压器中取得成功的应用。
以淬态韧性好，可裁剪的优质超微晶带（宽1.6～3.5厚1.8～22μm）制成各种超小型铁芯φ3.8×φ2.3×1.6mm及φ6.3×φ3.6×3.5mm，经上海市计量测试技术研究院检测结果如下：
LCR测试仪 环境温度19℃ 相地湿度57%
1）.样品型号ON4-066404 铁芯尺寸φ6.3×φ3.6×3.5，数据见表7。
2）.样品型号ON1-040202 铁芯尺寸φ3.8×φ0.23×φ1.6，数据见表8。
频响特性见图5。
弘纳科技公司所研制的超小型电感器铁芯具有如下技术特点：
（1）.以淬态韧性、磁性良好的超微晶合金窄条制成的电感器铁芯，具有高导磁、频响特性好，抗直流偏磁强的特点，适用于通讯网络终端接口，抗EMI，共模扼流圈等。
（2）.研制的高频电感器铁芯单匝电感量高，其体积重量之小，处于国内领先行列。
（3）.以优质铁基超微晶作铁芯，居里温度高（570℃），工作温度可达（150℃），故产品在工作条件下热稳定性良好。■
1 前言
高频电子器件的小型高效能化把作为电磁铁芯的钴基非晶和铁基纳米晶材料推上浪尖。试比较一下它们的物理特性（见表1）：
不难看出，钴基非晶μ值更高些，B值和居里温度都较低，后者磁性相近而B值和居里点都高，综合磁性优良。当论及性价比时则后者优势更大。
回顾近几年国内这二种高频优质金属材料的发展，显然后者大大居前，其原因主要是钴基非晶价格高，厂商对这类产品无意开发生产。相反地却一味追求以后者替代前者，其实国外最具实力老牌磁材厂家在铁基纳米晶的开发研究上也多番下功夫而取得成效。市场上各具特色的Nc铁芯产品也不断地出现，如：美国阿诺公司（Group.Amold）的Namglass4，德国瓦可公司（VAC）的Vitroperm500.这些新型铁基超微晶主要特性如表2所示：
近年国内市场出现“超微晶热”一方面用在电力行业电流互感器大铁芯，另一方面用在通信信息产业各种特殊超小型信号传输变压器铁芯，厂家均纷纷以超微晶铁芯替代坡莫合金，竞争激烈，其间无疑给国产超微晶合金制作技术带来进步，由于制带质量不良，例如：带厚公差、表面粗糙、针孔所造成的铁芯占空系数低、脆性、不可裁剪等，都必须改进。长江电气集团弘纳磁电科技有限公司在开发高频通讯电源用小型铁芯时，首先碰到的就是铁基超微晶合金带材质问题，其次是小型磁芯技术及磁性应用，以下我们逐一加以讨论。
2 淬态铁基超微晶材质
铁基超微晶具有优良的综合磁性，但却有快淬金属“天然”的缺陷，带薄而脆、占空系数低，给推广应用特别是EMC、ISDN等小型磁芯器件的产品制作和应用带来困难。影响制成优质带材的因素很多，如：辊轮材质、喷嘴材质、钢温、辊速、间距、缝隙等等，本文不作讨论。以下我们只对通过技术改进而获得的优质超微晶带材质加以分析。采用x光衍射。EP17-810Q电子探针，QTM-720图象分析仪及表面粗糙度检测仪对比检测结果如下（见表3）：
t εf脆性指数
★εf=—— d带材开始出现微裂时的距离
d-t t带厚
★★供参照的联信公司生产的铁基非晶2605TcA产品。
淬态带材表面形貌像如下，取20个视场图像仪测定的带材贴辊面灰度‰如图1示：
铁基超微晶合金快淬带材喷制中产生非接触面粗糙，其原因与熔体、辊面和大气的接触线处气体的捕集流量不稳定及熔体自由表面形成的“撕裂”现象有关。由于采用在线修磨、抗高温热浸蚀铬锆铜辊及高稳定性耐火材质，熔潭与辊面接触面积增加80%热肼部位有效热接触面增加、冷速增强，可稳定地制出厚20μm带材，脆性指数εf增大到0.8，设法制成大量细碎的非接触面，可以改善带材表面质量。将4.5×0.02×4.8m/m铁基超微晶淬态带材截成6段Ln=4.8m/mc，λn=0.8m/m检测贴辊面表面粗糙度，其轮廓算术平均偏差Ra=0.664相当于旧标准（GBL031-68）表面光洁度△8级，从以上形貌看表面粗糙度及脆性指数所列图表对比数据看出，长江电气集团公司所采用的国产超微晶合金淬态带材表面质量已有相当的改进。
3 磁性
将厚0.02m/m宽为4.65m/m优质铁基超微晶带材卷绕成环型试样φ11.65×φ8.25×4.65m/m采用MATS-2010软磁交直流测量装置检测淬火及退火态磁性，检测条件Hi 0.1A/M、Hs 30A/M、室温（14℃）温度75%（见表4）。
铁基超微晶合金具有高饱和磁感（Bs=1.25T）交直流迭加磁化时，可得到更高的磁导率或更大的电感量。当电感量一定时，则具有更好的抗直流偏磁能力图2中有三种铁芯即钴基非晶、铁基超微晶（本公司专有的）铁基超微晶2（常规市售品）其中两种铁基超微晶淬火态磁滞回线如图3、4所示（参见表5）。
观看图2三种铁芯在5～20A/m磁场范围内B随磁场H的变化率见表6NC1B磁感值远高于Co-Am可见NC-1具有最佳磁性，μ值高L大，不易饱和，抗DC偏磁力强。
4 应用试验
近年，高新技术领域对电感器铁芯高性能小型化的要求，非微晶材料的应用得到新的发展。为适应市场的需要，上海长江电气集团弘纳磁电科技公司新近开发高频小型电感器铁芯在通讯信息产业各种通讯网络终端接口，抗EMI磁芯，共模滤波器及特种超微型信号传输变压器中取得成功的应用。
以淬态韧性好，可裁剪的优质超微晶带（宽1.6～3.5厚1.8～22μm）制成各种超小型铁芯φ3.8×φ2.3×1.6mm及φ6.3×φ3.6×3.5mm，经上海市计量测试技术研究院检测结果如下：
LCR测试仪 环境温度19℃ 相地湿度57%
1）.样品型号ON4-066404 铁芯尺寸φ6.3×φ3.6×3.5，数据见表7。
2）.样品型号ON1-040202 铁芯尺寸φ3.8×φ0.23×φ1.6，数据见表8。
频响特性见图5。
弘纳科技公司所研制的超小型电感器铁芯具有如下技术特点：
（1）.以淬态韧性、磁性良好的超微晶合金窄条制成的电感器铁芯，具有高导磁、频响特性好，抗直流偏磁强的特点，适用于通讯网络终端接口，抗EMI，共模扼流圈等。
（2）.研制的高频电感器铁芯单匝电感量高，其体积重量之小，处于国内领先行列。
（3）.以优质铁基超微晶作铁芯，居里温度高（570℃），工作温度可达（150℃），故产品在工作条件下热稳定性良好。■
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