纳米晶磁粉芯
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发布时间：2022-04-22 09:58
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时间：2022-05-13 00:21
该项目由南昌大学材料科学与技术学院研发。这是一种以纳米晶体金属材料（铁基）为基体材料，与其它纳米粉体（如纳米TiO2）复合后，严格按照一定的尺寸和结构要求成型的一种纳米复合材料磁芯。该产品具有高饱和磁感、低铁损、高起始导磁率、低矫顽力的特性，可取代硅钢、坡莫合金、铁氧体等传统软磁材料铁芯，实现高频信号转换、控制、保护、滤波、抗干扰、稳压、多路输出、电压调节等功能。
技术特点： 这类材料具有高磁导率、高饱和磁通、低矫顽力、低铁损、频散特性好等优点，是目前世界上公认的综合性能最好的软磁材料．目前，这种材料已在很宽的领域内代替Co基非晶和Fe基非晶制造出共模扼流圈、高频开关电源、高频逆变器、零序互感器等许多电气元件．同时，这种材料也是高灵敏度保真磁头、高性能磁放大器等元件的最佳材料。
技术路线：单辊法制备铁基非晶软磁带材非晶材料热处理与磁性能调整预粉碎（高能球磨）热处理与磁性能调整气流粉碎粉体分级粉体表面处理粉体性能检测。
技术水平：1、完全能够按照当前国际市场上软磁粉芯的要求设计并制造出合格的国产粉芯。技术水平为国内领先，达到国际先进水平。2、非晶粉体粒度达到10μm以下；纳米晶粉体粒度达到1μm以下。能稳定生产，工艺成熟。技术水平为国内领先，达到国际先进水平。
应用范围： 广泛应用于开关电源、通讯电源中、逆变电源、UPS不间断电源中制作高频变压器、控制变压器、磁放大器、ISDN信号转换器、共模电感器、噪声滤波器、滤波电感器、储能电感、饱和电感、电抗器、尖峰抑制器、脉冲压缩器、开关管保护器、DC-DC转换器控制元件。
市场前景及效益分析： 本公司技术具有技术新颖、投资少、见效快的特点，特别适合中国国情，适合中小企业、个体经营者投产；主要产品：非晶/纳米晶粉体（包括超细粉体）是基本的工业原料（磁粉体），不存在销售问题；磁粉芯更是铁芯的替代品，不仅在性能上优越，价格上也具有竞争力。针对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9基非晶/纳米晶材料提出了制备超细粉体的要求。国内外未见有该项目创新内容方面的文献报道，同时，我国生产实践也确实没有该方面的技术使用。目前，国内市场仅有日本东芝生产的粉芯在PC电源市场上销售。该项目通过科技园已成功转让，并正在建立生产线。
纳米微晶软磁材料
非晶材料通常采用熔融快淬的工艺。Fe-Si-B是一类重要的非晶态软磁材料。如果直接将非晶材料在晶化温度进行退火，所获得的晶粒分布往往是不均匀的。为了获得均匀的纳米微晶材料，人们在Fe-Si-B合金中再添加Nb、Cu元素。Cu、Nb均不回溶于FeSi合金。添加Cu有利于生成铁微晶的成核中心，而Nb有利于细化晶粒。1988年牌号为Finement的著名纳米微晶软磁材料问世了。其组成为Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9，磁导率高达105，饱和磁感应强度为1.30T，性能优于铁氧体与非磁性材料。作为工作频率为30kHz的2kW开关电源变压器，重量仅为300g，体积仅为铁氧体的1/5，效率高达96%。继Fe-Si-B纳米微晶软磁材料后，20世纪90年代Fe-M-B、Fe-M-C、Fe-M-N、Fe-M-O等系列纳米微晶软磁材料如雨后春笋破土而出。其中M为Zr、Hf、Nb、Ta、V等元素，例如组成为Fe85.6Nb3.3Zr3.3B6.8Cu1的纳米坡莫材料。纳米微晶软磁材料目前沿着高频、多功能方向发展，其应用领域将遍及软磁材料应用的各方面，如功率变压器、脉冲变压器、高频高压器、可饱和电抗器、互感器、磁屏蔽、磁头、磁开关、传感器等，它将成为铁氧体的有力竞争者。新近发现的纳米微晶软磁材料在高频场中具有巨磁阻抗效应，又为它作为磁敏感元件的应用增添了多彩的一笔。
随着半导体元件大规模集成化，电子元器件趋于微型化，电子设备趋于小型化。相比之下，磁性元件的小尺寸化相形见绌。近年来，磁性薄膜器件如电感器、高密度读出磁头等有了显著的进展。1993年发现的纳米结构Fe55～58M7～22O12～34（其中M=Hf，Zr，…），具有优异的频率特性。Fe-M-O软磁膜是由小于10nm的磁性微晶嵌于非晶态Fe-M-O的膜中形成的纳米复合薄膜。它具有较高的电阻率（ρ＞mW·m），相对低的矫顽力（Hc≤400A/m），较高的饱和磁化强度（Is＞0.9T），因而在高频段亦具有高磁导率与品质因子。此外抗腐蚀性强，其综合性能远高于以往的磁性薄膜材料。这类薄膜可望应用于高频微型开关电源，高密度数字记录磁头以及噪声滤波等。
