磁粉芯

由于铁磁性颗粒很小（高频下使用的为0.5～5 微米），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。 常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。 磁芯的有效磁导率μe及电感的计算公式为：μe=（L×l_e×10⁹)/4×π×N²×A_e其中：L为电感量（享），l_e为磁芯有效磁路长度（cm），N 为绕线匝数，A_e为磁芯有效截面积（cm²）。

金属软磁粉芯主要包括铁粉芯、铁硅铝磁粉芯、高通量磁粉芯和钼坡莫磁粉芯四大系列。

铁粉芯(iron cores)是用高纯铁粉或羟基铁粉经配料、压制、涂覆生产的磁芯。由于生产工艺较其他几种简单，原材料最便宜，且具有较好的磁性能，是四大系列金属软磁粉芯中使用量最大、最为广泛的一种。从μe10的－2材质铁粉芯到μe75的－26、－52等各种材质的铁粉芯，适用于各种不同的使用场合。还有用铁氧体掺入适量做的复合铁粉芯，具有较高的导磁率，在某些使用场合可以弥补铁粉芯导磁率较低的缺陷。

铁硅铝磁粉芯(sendust cores)是用含铝5.4%、硅9.6%、其余为铁的合金制成的粉末生产出来的一种金属软磁粉芯。铁硅铝合金是二十世纪三十年代，由日本人增本亮和山本宏二人发明的。其发明地在日本仙台县，故又称为Sendust合金，它是一种较好的软磁材料。但由于其性能又硬又脆，无法加工，故作为一种金属软磁材料，它远不及各种坡莫合金那样使用广泛。铁硅铝磁粉芯开始由于其成型性能较差，使用并不多。由于镍价的飞涨，使得铁硅铝磁粉芯性价比优良这一特性突出出来，从而使其用量迅速超过了MPP磁粉芯，成为三种合金系列的软磁粉芯中使用量最大、最为广泛的一种。μe10～μe147各种性能档的铁硅铝磁粉芯，凡是能取代MPP等的地方，就都可改用铁硅铝磁粉芯了。由于需求量大增，反过来又促使其生产工艺技术的改进及产品质量的提高。

高磁通磁粉芯(high flux cores)是以NiFe50坡莫合金制成的粉末生产的，其最大特点是具有高的饱和磁通密度，可高达1300mT以上，导磁率从μe10～μe160的各种性能档磁芯都比其他两种合金系列的饱和值要高。由于这一特点，也使得在某些使用场合就非得用它不可了。

钼坡莫磁粉芯(M.P.P cores)是用Ni81Mo2坡莫合金粉末生产的一种金属软磁粉芯。在四大系列金属软磁粉芯中，又以钼坡莫磁粉芯的综合性能为最好。其导磁率可高达μe500以上。它是最具优良特性的金属软磁粉芯的典型代表。因此在三种合金系列产品中，它是最早获得广泛应用的。特别是在国防、军工产品和高科技产品上，要求比较好的材料时都会选用钼坡莫磁粉芯。

除了上述四大系列的软磁粉芯外，铁硅系列及非晶微晶系列的金属软磁粉芯也在逐步扩大使用。

金属软磁粉芯主要以环形磁芯使用，从Φ3.6～77.8mm的各种常用规格，在国际上已形成通用标准化的尺寸。铁粉芯最大规格达Φ130mm。为了增大容量可以数只磁芯叠绕使用。除环形磁芯外，各种U型和E型的金属软磁粉芯在国内外也形成了标准化的统一规格。

每种新材料的出现，它都具有一些新的独特的优良特性。在软磁材料领域中，从金属软磁到铁氧体软磁、到非晶微晶软磁，进而到金属软磁粉芯，都是在不 断发展进步，性能不断改善提高。金属软磁粉芯，它既保留了金属软磁和铁氧体软磁的一些优良特性，同时又最大限度的克服了二者的一些缺陷。在四大类别软磁材料中，是综合性能最好的一种软磁材料。其主要特性如下：

①具有高的饱和磁通密度。铁粉芯的饱和磁通密度最高可达1500mT，高通量磁粉芯最高可达1300mT，铁硅铝磁粉芯的饱和磁通密度最高可达1000mT，就连四大系列金属软磁粉芯中饱和磁通密度最低的MPP类磁粉芯最高也可达800mT。这一性能保留了金属软磁的优点，是铁氧体类软磁材料所远为不及的。

②具有高的有效导磁率。如MPP类磁粉芯，在10KHz下，μe值可高达500以上。有效导磁率最低的铁粉芯－26材质，在10KHz下，μe值也可达75左右。而我们曾用超坡莫类金属软磁轧至0.01mm厚，分条后通过电泳涂层卷芯处理后，其初始导磁率高达20万，最大导磁率高于80万。但在10KHz下测得μe值只有约60，远不及金属软磁粉芯。

③损耗低，频率稳定性好，使用频率范围广。各种材质和各不同导磁率的金属软磁粉芯，可适於从几十赫兹到高达30兆赫的很宽频带下使用。这一特性是金属软磁和非晶微晶软磁所远不及的。

④由于有上述三条优点，金属软磁粉芯具有良好的交直流叠加稳定性。这对于许多交直流场同时存在的使用情况下是具有重要意义的。这也是它优于其他几种软磁材料的地方。

⑤具有良好的磁性能稳定性。这一特性对于使用和保证产品质量是非常重要的。如果不能保证磁性能稳定性，非常精密的仪器会变得不能用而造成损失。金属软磁粉芯在频率稳定性和温度稳定性等方面都优于其他几类材料。

⑥它还有一条非常重要的，也是其他任何软磁材料所不具备的独特优良特性，就是具有良好的性能可控性。也就是说，在各类金属软磁粉芯的生产过程中，人们可以通过 控制和改变其生产工艺技术条件，生产出各种具有独特性能的金属软磁粉芯，从而能最大限度地满足各种使用条件下的各种不同要求。这对于提高产品的性能和质 量，特别是对于高科技和国防军工领域，是具有非常重要意义的。

如磁性能一致性的控制，铁粉芯由国外产品±10%缩小至±5%，合金系列产品由国外±8%也缩小至±5%，这在使用方面的好处，在后面应用部分说明。其他如温度系数，通过改进处理工艺及添加补赏合金，可使其温度系数低于100ppm以下，从而具有良好的温度稳定性。还有在降低损耗、改善频率特性等方面也可通过改进生产工艺而得到改善。总之，通过改变生产工艺技术，可以使金属软磁粉芯具有某种独特的优良特性，从而为人们很好的加以利用是金属软磁粉芯的又一特性，且是为人们所用最重要的特性。

磁粉芯材料(magnetic powder core material)，是将铁磁性粉末与绝缘介质混合压制而成的一种复合软磁材料。磁性粉末包含Fe、Fe-Ni-Mo.Fe-Si-Al金属粉及非晶、纳米晶态合金粉，绝缘包覆剂大体可以分为有机包覆剂(环氧树脂、聚酰胺树脂、硅树脂、聚乙烯醇、酚醛树脂及聚苯乙烯等) 和无机包覆剂(云母、水玻璃、氧化物层等)。压制方式主要有冷压、温压、真空热压、两步压制、模壁润滑压制等。具有较高的饱和磁感应强度、高电阻、良好的频率特性，高频损耗低，高宽恒导磁和恒导磁等优点。

纯铁粉芯具有初始磁导率随频率变化的稳定性好、直流叠加特性好等特点，但是高频损耗较大; 铁硅铝粉芯磁损要比铁粉芯低80%，磁致伸缩系数接近零，在不同频率下工作时无噪声产生，被广泛用作EML 电感器;非晶软磁合金具有高强度、耐腐蚀以及无磁晶各向异性等特点; 纳米晶软磁合金则具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗等特点。