1前言
软磁材料分为金属与铁氧体两大类，在铁氧体出现以前均是金属及其合金如纯铁、坡莫合金、铁硅合金、铁硅铝合金等金属软磁材料，它们具有高μ、高Bs的特点，但电阻率低（约为10-6～10-9Ω.cm），在高频下由于涡流损耗随频率升高而增大无法使用；如果将铁的粉末与绝缘介质均匀混合压制成磁心的话，其电阻率因含绝缘介质而比金属及其合金要大得多，用在高频下的涡流损耗大大减小；而且这种磁心Bs较大还能在高功率中使用。由于这种磁心用的铁粉最初将其称为铁粉心。
随着科学技术的发展，在上世纪40年代出现了铁氧体包括软磁铁氧体，其最大优点是在高频下具有较高的磁导率和电阻率（102～106Ω.cm），因此曾一度取代了铁粉心；但是它的Bs比金属材料低得多故而只能在低功率下使用。而铁粉心又显现出了它的特有功能，它恰好填补了金属软磁材料与铁氧体之间的空隙，即使用频率由低到高是金属—粉心—铁氧体，承受功率由低到高则是铁氧体—粉心—金属。
由于应用的需要，除了铁粉外还有其它金属合金粉末，因此铁粉心就不能代表了，日本磁学界将其叫做压粉心，我国普遍则称为磁粉心。至目前按磁粉心的性能可分为低损耗、高Bs、低成本与低损耗等几种；若按成分与应用看仍以金属磁粉心为主，尽管现在已出现非晶、纳米非晶磁粉心，但还在金属之列。所以，常用的有羰基铁、铁硅铝、坡莫合金，目前发展比较快的还有铁（Fe）基和钴（Co）基非晶合金磁粉心。
2磁粉心的发展历史
2.1国外的发展情况
磁粉心的发展具有悠久的历史，早在1921年美国西方电气公司C.W.Elmen等首先成功地用电解铁粉压制成用作电话加感线圈的粉心，但这种粉心次损耗大，Q小。1923年它们又发明了高μ坡莫合金，1927年首次制成了坡莫合金磁粉心。1940年美国贝尔实验室的F.J.Given等开发了含铜坡莫合金磁粉心，由于加了2～4％少量钼，该磁心具有高的磁导率和电阻率、时间稳定性好、温度系数小、损耗低等特点而受重视。此间德国西门子公司于1935年研制成了羰基铁磁粉心，日本东北大学金属材料研究所山本等人开发出了铁硅铝合金（Sendust）磁粉心并将其商品化。
自1940年开发了钼坡莫合金磁粉心后，其加工工艺不断完善成熟，磁粉心的生产达到定型并形成系列化，实现了商品化生产，当时仅美国年产这种磁粉心已达2000万只。在美国除西方电气公司外巴特勒磁性材料公司等也生产钼坡莫合金磁粉心。此外英国标准电话电缆有限公司、前苏联有关厂家也生产磁粉心，并在二十世纪50年代得到广泛应用。二次大战后由于铁氧体的迅速开发，在一般应用中代替了磁粉心。但因铁氧体的Bs低只能在低功率下使用。因此80年代初日本开发了用于高频整流电源扼流圈用的新磁心（HP磁心）它使用的原材料价格便宜，磁心性能可与钼坡莫粉心妣美。与此同时美国还开发了非晶态合金粉末，1984年美国联合公司的D.Raybould用Fe79B16Si5（联合公司牌号，Metglas2605S3）非晶粉末压制非晶磁粉心，这为磁粉心的再开发与应用注入了新的活力。
至目前，全球范围内生产磁粉心的企业并不多，主要是以下几家：
美国MAGNETICS：主要生产高磁通，铁硅铝，铁镍钼，不生产铁粉心，产量及技术水平处世界领先。
韩国CSC：产品和MAGNETICS雷同。
美国ARNOLD：产品和MAGNETICS雷同。
韩国DONGBU：产品和MAGNETICS雷同，产品技术水平较低。
中国北京七星飞行电子有限公司：生产高磁通，铁硅铝，铁镍钼，铁粉心，品种类别齐全，部分材料处于世界领先水平。产品占据国内大多数市场。
英国MMG：专业生产铁硅合金粉心。
美国MICROMETALS：专业生产铁粉心。
俄罗斯生产的铁镍钼产品技术水平很高，综合指标超过MAGNETICS水平，但仅在国内作专用配套。
2.2 国内的发展情况
我国磁粉心的研发起步较晚，大约在二十世纪60年中期冶金部钢铁研究总院、上海钢铁研究所、武汉钢铁研究所和北京无线电三厂（798厂）等单位先后开始研究钼坡莫合金磁粉心。在粉末制备、包复绝缘粘结剂、压型及磁粉心热处理等方面进行了大量实验研究，建立了具有中国特色的生产工艺。例如在制粉不采用国外鳞片化扎制而用浇豆后研磨制粉而作成的粉心性能达到美国鳞片粉心水平。在不断完善机械破碎法的同时，还发展了雾化法制粉技术。在母合金粉末中加入少量负温度系数的补偿合金粉末，研制出了低温度系数的钼坡莫合金磁粉心。我国首先在世界上开发了高饱和磁感的中Ni（50Ni）磁粉心。三十年来，还开发了飞机测高仪谐振滤波器用的具有高Q（＞80）的磁粉心，开关电源用的高稳定型恒导磁粉心，用作偏转环无线电抗干扰滤波器的高频磁粉心，还首先开发了用于大电流、频率高的FeNi50磁粉心，用雾化粉末、制成了Ni80Mo4高频磁粉心。1985年我国率先制定了镍铁磁粉心国家标准（GBn251-85）。该标准列出了Ni81Mo2、Ni50Fe50两种合金9个等级（按有效磁导率分级）的磁粉心，并与国际标准尽可能保持一致，且表明我国磁粉心生产已走上了系列化、标准化的道路。
近年来，上海钢铁研究所在国内首次采用模式识别和回归分析了工艺参数对磁粉心性能的影响，按分析结果指导粉心生产，得到高磁导率、高品质因数、高稳定的磁粉心，其性能达到了美国样品先进水平。钢铁研究总院研制出用于混响抑制滤波器、双调谐带通滤波器的高恒磁导率、高Q（Q≥700、低温度系数的粉心。这些钼坡莫粉心的性能、规格等已达到国外产品水平，并进行了非晶粉心的开发。上海钢铁研究所研制出高频粉心Fe47Ni29V2Si8B14，这种粉心在频率1KHz-1MHz宽的范围内，电感变化量为0。77％，100KHz时的Q值是钼坡莫粉心的8倍，恒导磁范围上限已达7960A/m，接近国际先进水平。
国内有几家专业生产铁粉心的企业，主要集中在珠江三角洲地区，多为台资企业；
国内也有极少数企业生产高磁通铁硅铝、铁镍钼，但技术水平很低，规模很小，国外在日本和俄罗斯也有企业生产高磁通铁硅铝，铁镍钼，但规模很小，在市场上很难看到产品及相关资料。
2.3磁粉心的新发展
为适应磁性器件向小型化、智能化、高集成与SMT等方向发展的需要，电感器件必须在高频下具有优良的动态性能和较低的交流损耗，特别是在现代通讯设备中电感器件应在很宽的频率范围内具有高而恒定的磁导率，即具有高频、宽恒导磁与高Q，为此近几年来，各国科技人员从金属磁粉心到非晶、超微晶、纳米晶、复合磁粉心等方面都作了大量研发工作，取得了不少进展。例如非晶磁粉心早在上世纪80年代中期D.Raybould等用Metglass2605-S3（Fe79B16Si5）非晶，以简单的压制方法作成非晶磁粉心，在频率10KHz、Bm=0.1T时，μ=30，而用交变压制时μ高达60；上世纪80年代末上海钢研所首先用Fe47Ni29V2Si8B14粉末机械压制成非晶磁粉心在100KHz时的Q值为80NiFeMo的8倍。由于材料研发的进展，超微晶磁粉心便开发出来。于是在非晶和超微晶粉末的制取与粉碎、粉末包复与压制、超微晶磁粉的晶粒尺寸和晶化率的控制等工艺上都取得了良好进展；美国罗宝爱兰超微粉公司研制了尺寸小于1μm的50NiFe、50CoFe、FeSiAl和FeSi微粉；日本Sugayg等利用氧化膜作绝缘膜，在纯铁中添加少量的Si和Al制成10～20μm的微粉，为超微粉磁粉心的开发提供了先决条件。
   非晶和超微晶磁粉心虽有优良的磁性能，但温度稳定性没有金属磁粉心好，制作工艺还比较复杂，目前难以规模化生产，所以它仍处于发展初期，还有诸多问题需要解决，但前景则是不言而喻的。
3磁粉心的性能、应用与市场
3.1 磁粉心的特性
如前所述，磁粉心从使用频率和功率看都处于金属与铁氧体之间，恰好填补了其间的空白，所以它主要用作开关电源中的主变压器、高频扼流圈；还用于大功率舞台和影视调光设备、家用电器、工业设备、办公设备等设备中，起阻流、变压和匹配作用。它的基本特点是：Bs高（1.5T）；在大电流条件下制作直流输出端整流滤波扼流圈不易产生饱和，具有良好的恒磁导特性即DC磁场对μ影响小；制造工艺简便，无需高温烧结，尺寸精确，节能省工。
磁粉心的种类与主要用途如表1所示，表2是几种主要金属磁粉心与铁氧体磁心的比较。
3.2磁粉心的应用
  磁粉心是采用粉末冶金工艺制造的一种软磁材料，其特殊的磁性能使得其在许多应用场合具有其它材料难以比拟的优势，至今这种材料已经成为软磁材料的重要组成部分。金属磁粉心生产历史悠久，但真正形成产业化是从二十世纪八十年代开始，随着逆变技术的快速发展和广泛应用，伴随着EMC的需求，金属磁粉心得到了广泛的应用；进入二十一世纪随着逆变电路的高频，高功率密度化和EMC的更高要求，加上人们对金属磁粉心材料的认识的进一步加深，金属磁粉心的产业化发展速度超过了其它任何软磁材料。
a.在开关电源中的应用
开关电源在现代电子信息技术及其设备诸如电脑、电子仪器和通信系统中获得了广泛应用，成为其重要件和关键件。因为它具有轻、薄、小、高效等特点而逐渐取代了传统的连续（模拟）电源。在它的发展过程中，既开发了相关电子技术，又开发了新型功率材料和元器件，从而推动着开关电源技术每年以两位数的增长率向高频、低损耗、高可靠、大电流、高功率、抗干扰方向发展。在开关电源中使用的变压器、扼流圈等已达六处之多，如电源输入端差模滤波电感、功率因数调整电感（＞500W）、直流输出端整流滤波扼流圈等。
磁粉心是高频、大电流和大功率电感器件的关键件，大量用于开关电源制作直流输出端整流滤波扼流圈，更广泛应用的是TDK公司的SF线圈而用于调光器、家用电器、办公设备，防止电源转换输入输出装置中的噪声，有较好的性能价格比。目前，广泛使用的主要是由羰基铁、铁粉心、Fe-Ni和Fe-Ni-Mo等所制作。国内在设计和制作各类开关电源中所用的变压器、扼流圈和电感，基本上都选用Fe-Ni和Fe-Ni-Mo类压粉心。由于其含Ni量高达50%-80%，Mo亦属稀有金属，故而成本高，价格贵，其应用受限，满足不了迅速发展的电子信息技术发展的需要。
b.羰基铁磁粉心在大功率下的应用举例
①作滤波器  某电台用了一台п形滤波器，以μi=10、φ7.8×3.98×3.2（mm）的羰基铁粉心作线圈芯子，电感量为2.46μH，在3MH下通以1.4A电流，磁心温度达到100℃仍能正常工作。磁心承受功率90.46W，单位体积承受功率900W/cm3，所加磁场强度22.8Oe。
②天线调谐回路  采用μi=8，电感量L=98μH，φ33×φ20×11（mm）环形磁心作短波天线调谐回路，当工作频率f=2MHz、通电流I=0.4～0.7A时能正常工作，在0.7A时磁心温度达88℃，单位体积承受功率为104.36W/cm3，磁场为13.48Oe；当工作频率f=30MHz时，采用美国MicroMetall公司生产的μi=6的SF羰基铁作成的T-37-6、φ9.5×φ5.2×3.2（mm）环形磁心，通电流I=04～06A时能正常工作；当I=1A 时，磁心温度达到56℃，温升31℃，单位体积承受功率429W/cm3。
c.磁粉心在高性能EMI 滤波器中的应用
铁镍钼合金MPP、高磁通铁镍50％HF合金和铁硅铝合金SUPERMSS等三种不同材料的磁粉心已被广泛地应用在电源滤波电感之中。特别是在抑制和过滤差模传导EMI的线路滤波（PowerLineFiltering）电路中，上述三种磁粉心都有独具特色的应用。
三种磁粉心材料都非常适合用于电源滤波。高磁通铁镍50％HF磁粉心的性能最好，因为它在高饱和磁通密度下具有保持电感量的能力，同时它还提供在高频下所需要的阻尼衰减功能。
另外一个需要重点考虑的因素是，由于磁性材料本身所具有的磁致伸缩所产生的音频噪声，而高磁通HF铁镍50％磁粉心在50Hz或60Hz下，会产生音频噪声（嗡嗡声）。当然，直流磁化电流不会产生音频噪声，所以它最适合用作电池供电的电源系统中输入滤波电感。
铁镍钼MPP磁粉心和铁硅铝SUPERMSS磁粉心都具有特别低的磁致伸缩系数，它们都不会产生音频噪声。铁镍钼MPP磁粉心在直流偏磁场下的磁导率变化量最小，这是它的一个优点。由于50Hz或60Hz交流电与音频频率相比几乎可以认为是近似直流，所以可以用在直流偏磁下三种磁粉心磁导率变化曲线，来推测50Hz或60Hz电流偏磁场下的磁导率变化趋势。铁硅铝SUPERMSS磁粉心的单位体积制造成本（价格）最低，最适合用于一般电源滤波电感，具有很高的性能价格比。而铁镍钼MPP和高磁通铁镍50％HF磁粉心的价格水平差不多，铁镍钼MPP磁粉心最高。
3.3 国内外市场
国际市场：据专家估计，目前全世界磁粉心元件大于10亿只，32.5亿美元的产值。初步统计，目前在全球年销售额大约为1.8亿美元，占软磁材料的3%左右，其中高磁通，铁硅铝，铁镍钼在1亿美元左右。预计高磁通、铁硅铝、铁镍钼市场在未来几年将会以每年40%以上的速度增长，远大于铁氧体，铁粉心等软磁材料的增长速度。
二十世纪90年代初羰基铁粉2500吨，其中60％是西德巴登苯胺烧碱工厂（BASF）生产，其余由美国通用苯胺胶片（GAF）公司和原苏联一家工厂生产。台湾生产的铁粉心也达数十吨至上百吨。1997年日本生产的磁粉心72922Kg，产值64981.3万日元；1998年磁粉心产量为27742Kg，产值60772.5万日元，产量下降较多而产值下降很少，这说明日本的高新磁粉心已大量推向了市场。
国内市场：（含铁粉心、Mo坡莫含金）：压粉心元件4亿只左右，20亿元人民币产值，主要集中于深圳一家台湾独资公司，北京七九八厂，其余就是冶金部的科研院所。
市场预测：纳米非晶压粉心元器件由于具有高频（可至数兆赫以上）大电流、高稳定等特点，大量用于计算机高频开关电源中。在一台PC机中至少要使用3只压粉心元器件。
近几年来，世界计算机产量1亿台左右，那么即需要3亿只压粉心元器件；我国计算机产量1000万台，即需3000万只；如果加上其他各类电子仪器设备，需求量则是很大的，市场前景良好。
4结束语
磁粉心的发展历史悠久，但形成一定规模得到广泛应用则是上世纪80年代后的事。它是目前应用广、在高频高功率上具有重要特色的一类软磁材料和器件，在一些特定的领域与场合是其它材料无法替代的，我们应当加以进一步开发，使之在电子信息与电力电子技术中发挥更大的作用。

参考文献
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