21世纪是高档产品发展时期,产量增长放慢,品质提高,中低档产品相对逐渐萎缩,发展高磁导率、高频和低损耗软磁材料已是迫在眉睫。
二、主要研究内容、基本结构、工作原理、试验方案及指导思想 一般的功率铁氧体材料,其损耗与温度特性都成“V”型,所以在使用时存在一个理想工作温度点,而通过本项目的开发,可以使铁氧体材料适应各种工作温度,同时该材料还具有高磁导率低损耗的特点。该锰锌功率铁氧体材料制成各类变压器磁心,主要用于汽车功率电子、大尺寸液晶彩电背光源逆变器、高性能模块式电源、高端绿色照明等对于温度稳定性、转换效率、节能环保有很高要求的领域。
宽温超低功耗软磁材料项目,重点研发在有温度依赖特性的软磁铁氧体中,在宽广温度中保持低磁芯损耗的问题,宽温超低损耗材料的核心设计思想是使结晶各向异性常数K1在整个宽温度范围中下降至很小,以前的材料都是通过在某个温度点使结晶各向异性常数K1→0来下降应用温度点的损耗。我们一直在努力探索使整个宽温度范围中K1→0,实现这点是制备宽温低损耗材料的技术关键。传统的添加技术只能在个别温度点对k1进行补偿,并不能实现宽温低损耗特性。本项目研究采用独特的添加技术(添加剂品种、特性、添加量、添加工艺等),使补偿效果由个别温度点扩展到一定的温区,从而实现宽温低损耗特性。相应地,由于初始磁导率也是k1的函数,k1的适当补偿也能同时使磁导率提高。
三、工艺的确定及工艺流程
- 6 -
该项目我们通过理论、模拟计算和大量的试验,确定了产品的最佳结构,并且在生产制程中,采用了先进的烧结和磨加工设备,对工艺进行了优化和调整,质量过程严格控制,各环节密切配合,提高了产品的性能和一致性。
四、技术关键和采用的措施
本项目关键技术在于磁芯所采用的原材料的开发,选择在宽温度范围下都有较低损耗的材料。在原材料中添加复合添加剂对铁氧体材料磁晶各向异性常数K1进行宽温范围的调整控制,从本质上降低磁芯损耗对温度的依赖性。同时,我们也严格控制制程过程中各阶段的要点,各个环节紧密配合,优化成型密度,改善产品结构。采用国内先进的钟罩窑,更精确的控制烧结温度及平衡氧分压气氛。最终使产品性能和一致性达到要求。
五、主要技术指标
公司该项目按照GB/T9632.1-2002(中华人民共和国国家标准)、SJ/T10092-91(中华人民共和国电子工业行业标准)精心组织生产。结合国内外软磁铁氧体产品的实际需求,我们确定了设计开发软磁材料系列产品的主要技术参数及规格范围。也为新产品开发中工艺路线的制定和指导性工艺文件、检验试验文件的编写提供了主要依据。产品设计结构参数和主要性能指标如下:
- 7 -
产品设计的技术性能指标和参数
参数 初始磁导率 饱和磁通密度 剩磁 电阻率 密度 功率损耗 符号 μi Bs Br ρ d Pv 100KHz 200mT 六、主要创新点
1、技术创新:传统的软磁低损耗铁氧体仅能在很窄的温度范围内(通常为80-100℃)实现低损耗特性,超出该温度区域则产品的损耗会急剧上升,导致制成的变压器电感等器件温升超标,这大大限制了铁氧体磁芯的适用性和可靠性;另外传统的低损耗铁氧体材料磁导率偏低(ui一般为2000-2500),难以满足小型化变压器对高电感量的要求。本项目具有如下突出的创新点:在极宽的温度范围内(常温-120℃)保持材料的超低损耗,即具有很低的损耗温度系数和良好的温度稳定性;同时也实现了较高的磁导率(ui为3000±25%)。这使该材料制成的铁氧体磁芯能够很好的满足多种小型化、高性能、高可靠性功率转换应用领域的需要,特别是在近年来迅速上升的LED照明驱动逆变器、车用电子装臵以及手机、平板等IT产品对铁氧体磁芯的需求上,本项
单位 - mT 测试条件 - 25℃ 100℃ 指标 1500±5% 320 >520 65 13 3.9 400 <320 mT Ω〃m g/cm3 mw/cm3 25℃ 23℃ - 25℃ 100℃ - 8 -
目产品能够得到很好的应用。
2、工艺创新:与传统的低损耗铁氧体制造工艺相比,本项目具有如下创新点:运用特殊微量添加剂对铁氧体材料磁晶各向异性常数K1进行宽温度范围调整控制;运用高性能钟罩炉对烧成平衡氧分压的精确控制等。
七、推广应用情况及前景
随着各种电子技术向高频化的迅速发展,软磁铁氧体得到了日益广泛的应用,因为它具有比硅钢片一类的金属磁性材料高很多的电阻率,有利于降低高频损耗,从而有利于器件和整机的小型化和轻量化。锰锌功率铁氧体是高频电子变压器使用的主要磁性材料,其需求量每年均不断上升。特别是得益于电视技术、电脑等的发展需求。 公司自主研发的宽温超低功耗软磁材料项目,重点解决了在有温度依赖特性的软磁铁氧体中,在宽广温度中保持低磁心损耗的问题,宽温超低功耗软磁材料主要推广应用于各类变压器和电感器磁芯,及通讯、网络、IT、电磁兼容、家电、汽车电子、绿色照明、工业、医疗及军用电子设备等领域,该产品市场前景十分广阔。该项目完成后,可实现销售收入7000万元,年新增销售税金及附加750万元,年新增利润总额650万元,出口创汇300万美元,可安排社会劳动力300人就业。项目完成后根据研发的技术工艺内容可形成5项国家专利。将为提高我国高技术磁性电子材料的研制水平,提升我国在国际市场的竞争力,带动区城经济产业化,促进社会发展发挥重要作用。
- 9 -
宽温超低功耗软磁铁氧体磁芯
经济效益分析报告
根据客户要求,依据国家相关标准,我们自行研制生产的宽温超低功耗铁氧体磁芯,是一种高科技电子材料。该产品具有在极宽的温度范围内(常温-120℃)保持材料的超低损耗,即具有很低的损耗温度系数和良好的温度稳定性;同时也实现了较高的磁导率(ui为3000±25%)的特点。这使该材料制成的铁氧体磁芯能够很好的满足多种小型化、高性能、高可靠性功率转换应用领域的需要,特别是在近年来迅速上升的LED照明驱动逆变器、车用电子装臵以及手机、平板等IT产品对铁氧体磁芯的需求上,本项目产品能够得到很好的应用,市场前景广阔。经国家磁性材料及其制品质量监督检验中心检测后,各项性能指标全部合格,并得到市场用户的一致好评,一致认为该产品符合普通消费者的期盼,推广应用后,可取得良好的经济效益和社会效益。
根据市场需求及公司运营能力,该项目改善了软磁铁氧体磁芯的生产工艺及技术水平,项目完成后将形成国内最先进的宽温超低功耗软磁铁氧体磁芯生产线,可完成软磁铁氧体磁芯1000吨/年,按每吨7万元计算,可实现销售收入6000万元,年新增销售税金及附加1100万元,年新增利润1260万元,出口创汇300万美元,当年就可收回投资。在为政府增加财税收入的同时,还将有利于促进社会就业,可安排社会富余劳动力300人就业,经济、社会效益显著。
综上所述,该项目符合国家的产业政策,清偿能力较好,从敏感性分析来看,本项目具有一定的抗风险能力,项目可行。
- 10 -