Introduction aux termes
Matériaux magnétiques à faible coercivité, également appelés matériaux à haute perméabilité. Dans l'industrie électrique, il est utilisé pour fabriquer des noyaux de fer pour les équipements électriques tels que les moteurs et les transformateurs. Il est utilisé pour fabriquer divers composants magnétiques dans l'industrie électronique et est largement utilisé dans la télévision, la radiodiffusion et les communications. Ce type de matériau présente les caractéristiques d'une densité de flux magnétique à saturation élevée, d'une perméabilité magnétique élevée, d'une boucle d'hystérésis longue et étroite, d'une petite surface, d'une faible perte d'hystérésis, d'une faible rémanence et d'une force coercitive. Lorsqu'elles sont utilisées dans des applications CA, les pertes par courants de Foucault et par hystérésis doivent être faibles. Le fer pur, l'acier à faible teneur en carbone, la tôle d'acier au silicium, le permalloy, la ferrite, etc. sont couramment utilisés.
(1) Fer pur, acier à faible teneur en carbone : haute perméabilité magnétique et bonnes performances de traitement. Cependant, la perte par courants de Foucault est importante, elle ne convient donc qu'aux noyaux CC.
(2) Tôle d'acier au silicium, bande d'acier au silicium : haute résistivité, faible perte par courants de Foucault. Mais il est fragile et pauvre en performances de traitement. Les feuilles sont laminées ou enroulées dans un anneau pour utilisation, et un vernis isolant est imprégné entre les feuilles ou une couche d'oxyde est formée pour réduire les pertes par courants de Foucault.
(3) Permalloy : Terme général désignant les alliages fer-nickel, qui ont une perméabilité magnétique élevée. Utilisé dans les instruments de précision, les têtes d'enregistrement, etc. ou lorsqu'une petite taille est requise.
(4) Ferrite : Fe 2 O 3 comme composant principal, mélangé avec du Mn-Zn ou Ni-Zn, etc., en utilisant de la poudre La méthode métallurgique est utilisée pour presser la ferrite de manganèse-zinc ou de nickel-zinc, qui a une résistivité élevée et une faible perte à haute fréquence. Le premier est utilisé pour les fréquences inférieures à 1 MHz et le second pour les fréquences micro-ondes. Plus la fréquence de fonctionnement est élevée, plus la perméabilité magnétique est faible. La ferrite est un matériau ferrimagnétique et sa perméabilité est inférieure à celle des matériaux ferromagnétiques.
Lorsque l'aimantation se produit à Hc non supérieur à 1000 A/m, ces matériaux sont appelés aimants doux. Pour les matériaux magnétiques doux typiques, la magnétisation maximale peut être obtenue avec le plus petit champ magnétique externe.
Les principales caractéristiques des matériaux magnétiques doux : les matériaux magnétiques doux (matériaux magnétiques doux) ont une faible coercivité et des matériaux magnétiques à haute perméabilité. Les matériaux magnétiques doux sont faciles à magnétiser et à démagnétiser et sont largement utilisés dans les équipements électriques et électroniques. Les matériaux magnétiques doux les plus largement utilisés sont les alliages fer-silicium (tôles d'acier au silicium) et diverses ferrites douces.
Demande de classement
Les matériaux magnétiques doux peuvent être divisés en trois catégories : les matériaux magnétiques doux métalliques, les matériaux magnétiques doux en ferrite et les supports magnétiques. Parmi eux, le métal magnétique doux est divisé en quatre types: fer pur électromagnétique, tôle d'acier au silicium, alliage fer-nickel et alliage fer-aluminium.
Les types, les caractéristiques et le champ d'application des matériaux magnétiques doux sont les suivants.
| Les types | Caractéristiques principales | Champ d'application td> | ||
| Fer pur électromagnétique | La teneur en carbone est inférieure à 0,04 %, l'induction magnétique de saturation est importante et l'aptitude au façonnage à froid est bonne. Cependant, la résistivité est petite, la perte de fer est grande et il y a un vieillissement magnétique. | Généralement utilisé dans le champ magnétique DC | ||
| tôle d'acier au silicium | td> | Par rapport au fer électrique pur, la résistivité est augmentée, la perte de fer est réduite et le vieillissement magnétique est pratiquement éliminé. Cependant, la conductivité thermique est réduite, la dureté est augmentée et la fragilité est augmentée. | Noyaux de fer de moteurs, transformateurs, relais, transformateurs, ouverts produits fermés | td> |
| Alliage fer-nickel | Par rapport à d'autres matériaux magnétiques doux, dans un champ magnétique faible, la perméabilité est grande, la force coercitive est petite, mais la contrainte est Plus sensible | La fréquence est inférieure à 1 MHz, fonctionnant dans un champ magnétique faible dispositif | ||
| alliage de fer et d'aluminium< /td> | Comparé à l'alliage fer-nickel, il a une résistivité plus élevée, un poids plus léger, mais une perméabilité magnétique plus faible. Avec l'augmentation de la teneur en aluminium la dureté et la fragilité augmentent, la plasticité s'aggrave | appareils fonctionnant sous des champs magnétiques faibles et forts | ||
| est un corps fritté formé par oxydation du métal grâce à la technologie céramique, avec une résistivité extrêmement élevée et une perte de courant de Foucault extrêmement faible. L'intensité de l'induction magnétique de saturation est faible, la stabilité de la température est mauvaise | Dans la plage de fréquence élevée ou supérieure, la puissance n'est pas trop importante Élément magnétique td> | |||
| Support magnétique | Il est fait de poudre de matériau magnétique doux en métal et de matériau isolant collés ensemble, la perte de courant de Foucault est faible, la stabilité bien, prix élevé | p>appareils fonctionnant sous de faibles champs magnétiques dans la gamme des basses ou des hautes fréquences |
Bref historique du développement
< p>L'application des matériaux magnétiques doux dans l'industrie a commencé à la fin du 19ème siècle. Avec l'essor de la technologie de l'énergie électrique et des télécommunications, l'acier à faible teneur en carbone a été utilisé pour fabriquer des moteurs et des transformateurs, et de la poudre de fer fine, de l'oxyde de fer, des fils de fer minces, etc. sont utilisés dans le noyau magnétique de la bobine d'inductance du téléphone. ligne.Au début du 20e siècle, des tôles d'acier au silicium ont été développées pour remplacer l'acier à faible teneur en carbone, ce qui a amélioré l'efficacité des transformateurs et réduit les pertes. Jusqu'à présent, la tôle d'acier au silicium occupe toujours la première place parmi les matériaux magnétiques doux utilisés dans l'industrie électrique.
Dans les années 1920, l'essor de la technologie radio a favorisé le développement de matériaux à haute perméabilité et des noyaux de poudre magnétique en permalloy et en permalloy sont apparus.
Des années 40 aux années 60, ce fut une période de développement rapide de la science et de la technologie. L'invention du radar, de la télédiffusion, des circuits intégrés, etc. avait des exigences plus élevées pour les matériaux magnétiques doux et produisait des films minces en alliage magnétique doux. Ruban et matériaux en ferrite souple.
Dans les années 1970, avec le développement des télécommunications, de l'automatisation et de l'informatique, des alliages magnétiques doux pour têtes magnétiques ont été développés. En plus des alliages magnétiques doux cristallins traditionnels, un autre type de matériau est apparu : l'alliage magnétique doux amorphe.
Tendance de développement
Le développement rapide de l'industrie de l'information électronique a également mis en avant diverses nouvelles exigences pour les composants d'inductance haute fréquence (tels que les transformateurs haute fréquence, les petites inductances, etc.). Il est également nécessaire d'améliorer et d'améliorer les performances du noyau de ferrite en tant que composant principal de l'élément d'inductance.
Par conséquent, des normes et des exigences de matériaux plus élevées sont également proposées pour les matériaux en ferrite doux et les composants de noyau magnétique, tels que les composants de miniaturisation, de type puce, haute fréquence, haute performance et à faible perte. Etc.
Dans la ferrite douce, les matériaux actuellement les plus demandés et les plus urgents pour l'amélioration des performances sont les matériaux ferrites haute fréquence à faible perte de puissance et les matériaux ferrites à haute perméabilité.
Les matériaux de ferrite à haute fréquence et à faible perte de puissance sont principalement utilisés dans diverses alimentations à découpage miniaturisées à haute fréquence (telles que les convertisseurs AC-DC, DC-AC) et les transformateurs flyback d'affichage ; haute perméabilité Les matériaux de ferrite à grande vitesse sont principalement utilisés dans les transformateurs à large bande, les transformateurs d'impulsions et les dispositifs d'interférence anti-ondes électromagnétiques. Selon les rapports, la production de ces deux matériaux a représenté plus de 60% de la production totale de toutes les ferrites douces.
i2000), high Curie temperature ( ), high saturation magnetic flux density ( s) and ultra-low core loss under high frequency ( c). Les principales exigences pour les matériaux de ferrite de puissance sont : une perméabilité plus élevée ( i2000), une température de Curie élevée ( ), une densité de flux magnétique à saturation élevée ( s) et une perte de noyau ultra-faible sous haute fréquence ( c). i12000), high apparent density ( ), high frequency Low core loss under low field (tan / i) and excellent frequency extension characteristics ( - ). i12000), haute densité apparente ( ), haute fréquence Faible perte de noyau sous faible champ (tan / i) et d'excellentes caractéristiques d'extension de fréquence ( - ).
En regardant les changements dans la production de ferrites douces dans divers pays ces dernières années, on peut voir que le modèle de production de ferrites douces dans le monde a subi de grands changements. Au cours des prochaines années, bien que la production de ferrites douces au Japon, les États-Unis et les pays d'Europe occidentale continueront de maintenir une croissance négative, afin d'utiliser pleinement les ressources en main-d'œuvre bon marché et les ressources en matières premières de la région Asie-Pacifique. , certaines entreprises de ces pays, telles que : Philips, Siemens, TDK, La production d'usines de ferrite (principalement produisant de la ferrite MnZn) établies dans la région (principalement concentrées en Chine, à Taïwan, en Inde et dans les pays d'Asie du Sud-Est), telles que TOKIN, FDK, Hitachi et Sichuan Railways ont augmenté, et ces entreprises La tendance à déplacer ses usines de production vers l'Asie s'intensifie également. L'afflux d'usines de ferrite dans les pays développés ne manquera pas d'intensifier encore la concurrence dans la production de ferrite douce dans la région.
s, high , high c, low c, low c and high frequency, miniaturization, and thinning are developing to meet the trend of increasingly thin film, miniaturization, and even integration of magnetic components . En bref, les matériaux magnétiques doux continueront à suivre des valeurs de s, de élevées, de c élevées, de c faibles, de c faibles et de hautes fréquences, la miniaturisation et l'amincissement se développent pour répondre à la tendance des films de plus en plus minces, de la miniaturisation et même intégration de composants magnétiques .
Au cours des 10 prochaines années, les matériaux en ferrite doux se concentreront sur le développement de matériaux haute fréquence, basse consommation et haute perméabilité et de composants à montage en surface de puces ; dans les alliages magnétiques doux amorphes et l'enregistrement magnétique En termes de matériaux et d'alliages magnétiques doux à haute fréquence, l'accent est mis sur le développement de nano-matériaux.
Dans le processus de développement des matériaux magnétiques doux, le métal magnétique doux domine le monde avant les années 1930 et l'âge d'or des ferrites douces dans les années 1950 et 1960 ; depuis le développement réussi des matériaux amorphes au début des années 1970 Depuis le développement réussi des matériaux magnétiques doux nanocristallins à la fin des années 1980, de nombreux matériaux magnétiques doux nanocristallins avec une perméabilité initiale élevée et une faible coercivité ont été découverts. Ces dernières années, de nombreux matériaux magnétiques doux nanocristallins avec d'excellentes caractéristiques à haute fréquence ont été développés. Structure nanoparticulaire des matériaux magnétiques doux.
Depuis les années 1990, l'essor des matériaux magnétiques métalliques nanostructurés est devenu un concurrent sérieux des ferrites douces. À l'heure actuelle, les matériaux magnétiques doux traditionnels en ferrite se développent dans le sens d'une amélioration des indicateurs de performance complets.