軟磁鐵氧體的市場和技術發展

軟磁鐵氧體是品種最多、應用最廣、用量最大的一種磁性材料，是電子信息和家電工業等的重要基礎功能材料。經過半個多世紀各國鐵氧體公司的科研生產，世界軟磁鐵氧體性能得到了很大的改進和提高，其產量逐年高速遞增，應用領域范圍不斷擴大。當今世界軟磁鐵氧體的生產有兩個特點：一是亞洲更加突出其中心和大本營地位；二是生產重心已完成由發達國家向發展中國家的戰略轉移。據有關專家預測，2004年全球軟磁鐵氧體產量約為40.5噸，2005年上升至45噸，年增長率達11%,美國將繼續保持負增長,日本、西歐很可能在現有能力上徘徊或減少，而以中國、中國臺灣、韓國和印度為代表的亞洲發展中國家或地區，將呈現快速發展趨勢，其軟磁鐵氧體產量將占全球總產量的3/4以上，這是因為這些國家或地區具有豐富、廉價的勞動力、原材料資源及能源，還有大量的電子變壓器和電感器廠家以及全球最大的彩色電視機、顯示器、電腦及外設制造業。

　　近年來，電腦、移動通信、光纖通信、EMC、DVD、數字電視以及新型照明燈具等發展很快，為軟磁鐵氧體的應用開辟了更大的市場，在這一市場中，發展較快的軟磁鐵氧體產品主要有以下幾類：功率鐵氧體，約占軟磁鐵氧體總量的50%；高磁導率鐵氧體，約占總量的25%；寬帶射頻和電子鎮流器與照明變壓器用軟磁鐵氧體，約占總量的10%；抗電磁干擾（EMI）鐵氧體元件，約占總產量的5%。權威機構對世界軟磁鐵氧體行業評估后認為，世界軟磁鐵氧體需求量在今后4～5年間每年仍將按10%左右的速度增長，21世紀將是高檔軟磁鐵氧體的發展時期，其中用量最大的仍然是功率鐵氧體和高磁導率鐵氧體。

　　開關電源的出現及廣泛應用，是電源領域的重大變革。過去開關電源主要應用于計算機和電信方面，后來擴大到彩電、錄象機、攝錄一體化機、VCD、DVD、辦公自動化及照明電子等設備中。為適應開關電源輕、小、薄的要求，需要增大其開關頻率。而制作開關電源變壓器磁心的Mn--Zn鐵氧體材料就必須在較高頻率和較大磁通密度(Bs)下具有良好的磁性能，這類材料被稱為功率鐵氧體。高性能功率鐵氧體應有高Bs、高θf(居里溫度)、低Po(功耗)等特點。20世紀70年代初， 日本、歐洲廠商為適應開關電源市場的需要，開發出第一代功率鐵氧體，典型牌號為日本TDK的H35、FDK的H45，這類材料由于功耗Po較大，且使用時溫升顯著， 故一般只用于16～25kHz的民用開關電源。 80年代初，經改進實用頻率為25～100kHz的第二代功率鐵氧體被開發出來，其最大特點是呈現負溫度系數功耗 (20～100℃，隨溫度升高，功耗呈下降趨勢) ，能有效防止溫升造成的電磁性能下降，且綜合指標較好；代表性的產品有TDK的PC30 、FDK的6H10、德國西門子的N27和荷蘭飛利浦的3C80。80年代中后期，國外又競相開發出高頻功耗大幅降低、 實用頻率一般可達100～500kHz的第三代材料，如TDK的PC40 、PC44、FDK的6H20和6H40、西門子的N72、飛利浦的3C85和3F3，典型性能指標為：Bs=490～510mT，θf＞200℃，Po=400～500mW/cm3(100kHz，200mT，100℃)，這類材料特別適用于頻率為數百kHz的高頻開關電源。

　　進入90年代后， 第四代功率鐵氧體又開發成功， 代表牌號有TDK的PC50、FDK的7H10和7H20、西門子的N49和N59、飛利浦的3F4、日立鐵氧體的SM--1M、東京鐵氧體(TOKIN)的B40等，其功耗大大低于第三代材料，使用頻率一般達500～1000kHz，為開關電源的進一步輕、 小、薄奠定了基礎。

　　2004年，日本TDK公司在沉寂了近十年之后推出了具有劃時代意義的新一代功率鐵氧體PC95,它具有高磁導率（μi=3300±25%,可適應電子元器件高電感量的要求，或在同等電感量情況下減少線圈繞制匝數，使器件輕小化）、高Bs低Br(有利于減小變壓器在直流偏置場作用下的電感波動特性，即直流疊加特性)、比PC4X（PC44～PC47）系列材料更低的常溫和高溫功耗（P25℃≤350kW/m3， P80℃≤280kW/m3， P100℃≤350kW/m3，測試條件：100kHz，200mT）等特點，創造了世界軟磁界的又一奇跡。

　　為適應計算機顯示器和數字高清晰電視發展的需要，TDK公司在90年代還先后推出了專門用于制作回掃變壓器的HV22和HV45功率材料，它們具有高Bs和低功耗的特點，其磁心的直流疊加特性優良。

　　隨著數字技術、光纖通信和互聯網的發展，對電感器、濾波器、扼流圈、寬帶和脈沖變壓器的需求大大增加，它們使用的軟磁鐵氧體要求μ（磁導率）值很高，而且希望提高工作頻率。通常稱μi≥5000為高磁導率鐵氧體，批量穩定生產μi≥10000的材料并不容易。國外生產高磁導率鐵氧體的公司主要有TDK、FDK、西門子和飛利浦，他們均在批量生產10000～15000的高μ材料。

　　另外，隨著電子技術應用的日益廣泛，特別是數字電路和開關電源應用的普及，EMI問題日趨嚴重，各國對電子儀器和設備的EMC性能提出了越來越高的要求，以軟磁鐵氧體磁心為基礎的抗EMI元器件發展相當快，產品種類繁多，如TDK有23個系列；美國Filter公司有16個系列；韓國三星電子抗EMI磁性元器件年銷售額高達3億多美元。

　　我國軟磁鐵氧體工業發展迅猛，現有生產廠140余家。 近十年來，國內電子消費產品和電子信息產品的飛躍促進了我國軟磁鐵氧體的快速發展，品種從天線磁棒、中周磁心擴大到為電視機、家用電器、通訊和計算機等領域配套的開關電源變壓器磁心、回掃變壓器磁心、濾波器磁心和電感器磁心等。產量在改革開發后的20多年間平均每5年翻一番，成為全世界軟磁鐵氧體生產產量和市場需求量增長最快的國家，年增長速度長期保持在15～22%范圍，2005年產量達到15萬噸，約占全球產量的1/3。但值得注意的是，目前中國大批量生產軟磁鐵氧體的技術質量水平并不高，功率鐵氧體的性能相當于日本TDK公司產品的PC30和PC40牌號；高磁導率鐵氧體的μ值約在7000～10000間；只有極個別單位能穩定小批量生產PC44牌號功率鐵氧體和μ值在10000以上的高磁導率鐵氧體。從國際市場售價來看，我國產品十分低廉，家用電器等用大磁心，每噸售價約在1.5萬元左右，通信用小磁心每噸售價約在3萬元左右,僅為日本同類產品價格的1/2～1/3。這除了銷售渠道的原因外，還與我國產品檔次低下、性能一致性差、外觀差、缺少名牌、供貨不及時等因素有直接關系。

　　我國大多數軟磁企業生產長期滯留于低檔次產品，一方面影響本身技術水平和管理水平的提高，另一方面由于售價低、贏利水平低下，影響了擴大再生產，造成原材料及能源等資源的浪費，難以形成良性循環。通過適度發展我國高檔次軟磁鐵氧體，對改善現有產品結構、增強競爭力、擴大與變壓器、電感器等的配套以及出口創匯力度都具有非常重要的現實意義。“十一五”期間對我國軟磁鐵氧體來說，總的趨勢是一個發展時期，預計世界市場仍將保持6%左右的平穩年均增長率，而我國則將以10～15%左右的年增長率發展。為順應國家產業政策和國內外市場的發展趨勢，我國軟磁鐵氧體工業的產品結構也將發生重大變化，高檔產品和出口產品的比重將迅速提高。為此，我國軟磁鐵氧體行業應合理規劃和布局，集中資金和力量，在培育發展規模經濟和出口基地上很下功夫，以具備一定基礎的知名大中型骨干企業為龍頭，建立4～5家高檔軟磁鐵氧體生產、出口基地企業，形成我國軟磁鐵氧體的“國家隊”。