CP50超高频高Bs低功耗锰锌铁氧体材料
日期：2017-07-10区域：山东临沂专题领域：新材料
随着信息产业技术的迅速发展，高端制造设备对开关电源向超高频化、小型化、轻量化的发展趋势要求迫切。超高频开关电源即将成开关电源行业的主流产品，而超高频开关电源的核心部件为超高频、高Bs、低功耗锰锌铁氧体材料制品，该材料的生产被国外企业所垄断，严重制约国内超高频开关电源产业的发展，基于超高频MnZn铁氧体材料产业发展的现状，研发一种超高频、高Bs、低功耗锰锌铁氧体软磁材料势在必行。
一、项目由来
随着信息产业技术的迅速发展，高端制造设备对开关电源向超高频化、小型化、轻量化的发展趋势要求迫切。对于超高频开关电源的核心部件为超高频、高Bs、低功耗锰锌铁氧体材料，而该材料一直被国外的顶级磁性材料商所垄断，典型的代表性超高频电源铁氧体材料为日本的TDK公司的PC50材料、JFE的MC2、FDK的7H10、7H20材料及荷兰Phlips公司的3F3、3F4材料。尽管上述材料自研发问世以来已有近20年，但因受其它电子元器件的限制还没有形成磁性材料行业的主流市场，但近期因为高端制造设备对开关电源向高频化、小型化、轻量化的发展要求极为迫切，使得超高频开关电源即将成为磁性材料行业的主流市场。当前国内尚没有开发出性能达到上述公司要求的产品，该材料基本被上述企业垄断，严重影响国内超高频开关电源的发展，在此情况下，公司认识到发展超高频MnZn铁氧体材料的必要性和紧迫性，遂提出尽快研发CP-50超高频、高Bs、低功耗锰锌铁氧体软磁材料并立项。
三、项目的完成过程
（一）、项目组织
2015年8月公司根据公司发展目标和年度攻关计划，成立了以副总经理兼总工宋兴连为组长，技术中心常务副主任刘涛为副组长，工程、技术、生产、管理等部门骨干人员组成课题攻关小组。
课题组根据小组人员状况，进行了合理分工，明确了攻关方向和工作步骤。期间组织了多次学习交流会议，吸取以往一些好的经验，不断改进工作方法和探寻新的工艺技术路线。并投入大量资金对现有科研工艺装置进行合理搭配和完善，为项目研究创造了条件。
（二）、研究方案的制定、选择与论证
（1）首先是选用高纯高活性的原材料。科学合理的选用原材料，保证产品性能。原材料的纯度、杂质和活性对铁氧体材料的性能有很大影响，不良的原材料会导致巨晶、阻碍固相反应、形成非磁性相等问题，从而会影响铁氧体的微观结构，导致晶格常数异常、产生另相结构等缺陷。我们采用X荧光分析、ICP、粒度分析等分析手段和反复试验等措施找出最合适的原料，并进行了原材料的搭配试验。
（2）其次通过选用合理的配方来得到相应居里温度和磁导率的同时来控制温度曲线谷点的位置。采用正交试验和以往科研经验相结合的办法优化出最佳的基础配方。该配方具有高Bs、高居里温度、低功耗等特点。
（3）进行多种类添加剂组合研究，通过不同组合来细化晶粒、减少气孔、提高晶界电阻率，且使使晶粒均匀无异常结晶出现；适量添加Ca、Si、Co、Nb杂质组合，显著改善 MnZn 功率铁氧体的微观结构和磁性能，损耗达到最小值，并且MnZn功率铁氧体具有较高的Bs和高频特性。
（4）科学合理的砂磨、烧结工艺。通过砂磨机的钢球粒径匹配来达到超精细粉碎的目的，有利于二次烧结过程中的晶粒细化均匀生长。在烧结工艺方面引入了升温1000-1250度间的低氧缺陷性致密化过程，从而提高了材料密度，同时也就提高了材料的Bs并降低了材料损耗，最终使材料达到高频、高Bs、低功耗的特点。
（三）、工作阶段性完成情况
2015年8月-9月份课题组确定项目研发方案，期间进行了部分尝试性实验。
10月-12月根据研发方案完成原材料选择，初步的配方选定、烧结工艺参数的确定、添加剂特性试验。并对初试品进行了分析检测。
2016年1月-3月份根据上一阶段研发情况，综合各种检测分析结果缩小了配方范围、确定了添加剂加入方式与加入量、确定了制粉工艺、初步确定各项烧结工艺参数，并作出部分小试样品，并将样品外发客户试烧检测，结果达到预期目的。
2016年4月-10月根据上一阶段情况确定了比较准确的配方和产品烧结工艺。做出批量合格产品，外出送发客户和检测。
11月份以后对客户和检测情况进行分析总结，对产品的谷点温度范围作了一定调整和分类，以适应不同客户的烧结特点。期间组织课题组人员进行了多次论证，最终确定工艺技术指标参数。12月进行了批量生产。
该项目已于2016年1月19日经临沂市科技局组织专家鉴定为国际先进水平，目前项目产品已投放市场，可为企业年增销售收入2000余万元。
四、取得的主要成果
1、材料产品的主要技术指标：
①初始磁导率ui=1500±25%；
②功率损耗Pcv（测试条件500KHz，50mT）: 25℃ 130KW/m3 100℃ 60KW/m3
③饱和磁通密度Bs: 25℃ 520mT 100℃ 420mT
④居里温度Tc≥260℃
⑤烧结密度dB=4.8×103Kg/m3
2、利用正交实验法，确定基础配方比例，并形成成熟技术工艺。
3、通过实验，研发了独创的复合添加剂配方和加入方式；为保障材料的综合性能提高起到关键作用。
4、通过试验，进一步优化了低温致密化烧结技术。
相关评估评价信息
1、技术能力（35%）
产品的主要技术指标： ①初始磁导率ui=1500±25%； ②功率损耗Pcv（测试条件500KHz，50mT）: 25℃ 130KW/m3 100℃ 60KW/m3 ③饱和磁通密度Bs: 25℃ 520mT 100℃ 420mT ④居里温度Tc≥260℃ ⑤烧结密度dB=4.8×103Kg/m3
2、商业能力（40%）
（一）、成本测算 本项目实现工业化，可达到年产电子材料2000吨，成本测算如下: 按生产费用要素计算2000吨的电子材料产品总成本为1390万元，平均单位成本为6950元，其中：固定成本120万元/年，变动成本1270万元/年。 （二）、销售收入、利润、税金 根据财务制度规定，税金由增值税、城建税及教育附加费构成，增值税按法定税率17%计提，城建税按7%计提，教育经费及附加费、地方水利基金等按4%计提，以及所得税费等，为简化计算，税费按10%计算,销售价格10000元/吨。该项目达产后，年生产能力为电子材料2000吨。 年销售收入＝单位售价×年生产量＝2000万元 税金及附加＝ 2000×10%＝200万元 总成本＝1390万元 总利润＝销售收入－成本－税金及附加＝410万元 （三）、财务分析 投资回收期为1.95年。 投资利润率＝年利润额/总投资×100%=410/800100%=51.25% 销售利润率=年利润额/销售收入×100%＝410/2000×100%=20.5%
3、团队能力（25%）
2015年8月公司根据公司发展目标和年度攻关计划，成立了以副总经理兼总工宋兴连为组长，技术中心常务副主任刘涛为副组长，工程、技术、生产、管理等部门骨干人员组成课题攻关小组。 课题组根据小组人员状况，进行了合理分工，明确了攻关方向和工作步骤。期间组织了多次学习交流会议，吸取以往一些好的经验，不断改进工作方法和探寻新的工艺技术路线。并投入大量资金对现有科研工艺装置进行合理搭配和完善，为项目研究创造了条件。
山东凯通电子有限公司系专业从事软磁铁氧体研发、生产制造以及配套加工电子元器件的高科技企业。
公司位于山东省临沂市高新技术产业开发区，公司占地面积36000平方米，建筑面积28000平方米。拥有多条不同特点的磁心专业生产线和电子元器件加工生产线。公司建有技术中心，并与国内知名企业和专家建有长期合作关系，拥有雄厚的技术研发能力。先后组织完成了多项国家级和省市级科技创新项目，在软磁铁氧体材料和电子元器件的研发技术方面已达到国内领先水平。
铁氧体主要生产五大系列产品：具有高磁导率特性的KH系列磁心；具有高磁导率、高Q值、高阻抗、宽频特性的KH系列磁芯；具有高磁导率、高Bs、宽温、高直流叠加特性的KHB系列磁心；具有低功耗特性的KP系列磁心；具有低功耗、宽温特性的KPT系列磁芯。广泛应用于通讯设备、汽车、家电、抗电磁干扰等领域。
为了提供客户更全面的配套服务，公司建有电子元器件加工生产线专业为客户配套加工滤波器、电感器、振流圈、电子变压器等各种电子元器件。
公司本着用户至上、品质为本、合作共赢的经营理念，坚持不断创新和持续改进，以优质产品、优惠价格为广大用户提供优秀服务和最大支持！
