2.1 分类

软磁材料是电感磁心的核心，材料成分直接影响电感的电磁特性凹。用于电感的磁心材料以铁为基础，通过添加不同的元素来优化性能，获得相应的特性要求，如添加硅可以降低矫顽力和提升电阻率从而降低损耗，铬可以增加材料的防锈能力和热稳定性，硼、铌、铬、铜等元素可以促进非晶和纳米晶材料的形成，但是非铁磁性元素的添加会导致其饱和磁感应强度下降，影响电感的直流偏置特性。一体成型电感常用软磁粉末分为羰基铁粉、合金粉末、非晶和纳米晶粉末，如表1所示。合金粉末包含铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼和铁硅铬等。为了提高电感的能量转换效率、提高应用电流，确保电感具备良好的耐环境特性和低成本等要求，软磁材料需具备高饱和磁感应强度、高频低损耗、高可靠性、强耐腐蚀能力、低成本等，根据特性要求市场上主流粉末为羰基铁、铁硅铬、非晶和纳米晶粉末等。

2.2 羰基铁

羰基铁粉是一体电感磁心主要原材料之一，粉末呈球形，如图1所示，羰基铁粉分为硬粉和软粉，化学法制备出来的羰基铁粉属于硬粉，内部呈洋葱状结构，硬粉经过高温退火可以消除洋葱状结构成为软粉。一体电感常用软粉作为原材料，粒径一般为2～7μm，羰基铁粉具有高饱和磁感应强度(2.2T)，在大电流应用具有显著优势，这是其他材料无法比拟的优点，同时也存在磁导率低和耐蚀性差等缺点，成型后电感值较低、防锈特性差等，羰基铁粉末制备的电感在长时间高温老化后存在Q值下降的问题。羰基铁最大问题是防锈特性差，一般通过后端的电感喷涂处理解决其耐盐雾和潮湿环境的不足，这增大了电感的制造成本和环保成本，制约了羰基铁粉的应用。为解决羰基铁生锈的问题，厂家开发了羰基铁防锈包覆工艺，如某公司推出SQ-R型号粉末能够经受双85环境168h，但粉末活性较强，在长时间应用中仍旧存在较大的生锈风险，电感元件厂需要综合分析其特性和不足，兼顾成本与性能方面的平衡。

在国内占有大部分市场。羰基铁最大问题是防锈特性差，一般通过后端的电感喷涂处理解决其耐盐雾和潮湿环境的不足，这增大了电感的制造成本和环保成本，制约了羰基铁粉的应用。为解决羰基铁生锈的问题，厂家开发了羰基铁防锈包覆工艺，如某公司推出SQ-R型号粉末能够经受双85环境168h，但粉末活性较强，在长时间应用中仍旧存在较大的生锈风险，电感元件厂需要综合分析其特性和不足，兼顾成本与性能方面的平衡。

2.3铁硅铬

铁硅铬粉末是合金粉末的代表，在铁硅的基础上添加铬元素，有助于形成CrO。薄膜，增强了材料的防锈和抗老化特性。铁硅铬粉末具有较高饱和磁感应强度(1.3～1.5T)、高磁导率、良好的防锈和低成本等特点，从而得到了广泛的应用。根据特性要求不同铁硅铬粉具有不同成分体系，如表2所示，Fe3.5%Si4.5%Cr粉末具有1.4~1.5T的饱和磁感应强度，但是防锈能力差；Fe5.5%Si4.0%Cr具有1.3～1.4T的饱和磁感应强度，但是防锈能力较差；Fe5%Si5.5%Cr具有良好的防锈能力，但饱和磁感应强度仅为1.2~1.3T。

图2所示为不同工艺铁硅铬粉末的形貌，其中ATMIX主要以Fe3.5%Si4.5%Cr为主，其粉末具有良好的球形度(图2a)，但裸粉不具备抗24h盐雾能力，为此ATMIX开发了高性能的玻璃包覆工艺，该工艺制备的粉末具有高磁导率、耐高温和抗24h盐雾能力，从而有效解决了其粉末特性缺陷，目前市场反馈其属于综合特性最好的铁硅铬粉末，但ATMIX售价非常昂贵，为国内铁硅铬市场价格的2~3倍，其主要客户为日系和台系一体电感产品，国内少量高端产品也会采用。

某公司有气雾化(SPCO1)和水雾化铁硅铬(SPC11)，气雾化粉末粒径较大，呈球形(图2d)，其受球形形貌的影响压制过程中易流动，具有成型均匀、可靠性高等优点，电感均匀分布气隙的抗饱和能力更强，容易实现更大的工作电流。某公司开发了多级水雾化高饱和微细球形铁硅铬粉末SPC05，粉末粒径(D50约10μm)与普通水雾化粉末粒径一致，具有近乎球形的形貌(图2b)，比表面积为水雾化铁硅铬粉末的一半，结合最新开发的ALO。陶瓷包覆技术，其抗饱和特性、防锈特性和耐高温特性与ATMIX铁硅铬(Fe3.5%Si4.5%Cr)相当。普通水雾化铁硅铬粉末形貌通常为类球形，容易出现部分尖角(图2c)，行业内水雾化铁硅铬以安泰科技为代表，其粉末具有较好的形貌，安泰“C粉”(Fe5%Si5.5%Cr)在一体电感市场占有率较大，能够耐24h盐雾，“A粉”(Fe3.5%Si4.5%Cr)具有更高的饱和磁感应强度，但无法耐24h盐雾，形貌与ATMIX相比也存在一定的差距，综合特性还存在一些不足。总体而言，近几年国内大力发展雾化合金粉末，粉末球形度不断优化，与日本粉末的差距逐步缩小，很多应用领域已经逐步国产替代。随着合金粉末制备技术的不断改进和粉末性能的优化，未来铁硅铬粉末在电感的应用将更加广泛。

2.4非晶/纳米晶

非晶/纳米晶粉末相比合金和羰基粉末具有高电阻率和更低的矫顽力，磁滞损耗和涡流损耗更低，优异的磁性能使其应用越来越广。非晶/纳米晶

粉末主要有带材破碎粉末和雾化粉末，带材破碎粉末形貌不规则，影响粉末的后端包覆且容易刺破线包，因此市场上很少采用破碎非晶粉末制备一体电感。非晶采用高压气或者高压水进行破碎冷却，得到的粉末为球形或者近球形，后端绝缘包覆简单，磁特性优异。ATMIX采用SWAP(旋转水雾化法)工艺，先采用高压气体将钢液破碎成细小液滴，加上高速旋转水流，快速破坏高温熔融液滴与水接触瞬间产生的表层气膜，从而加速粉末冷却，有效形成非晶态，其冷却速度可以达到10°C/s，是目前最先进的非晶粉末制备工艺，其快速冷却作用可以提高非晶材料的含铁量获得更高的B值，以及可以制备大颗粒尺寸的非晶粉末以获得更高的磁导率。ATMIX非晶合金主要有KUAMET6B2和KUAMET9A4，其中KUAMET9A4具有1.5T的饱和磁感应强度和高频低损耗特点，属行业雾化非晶粉末的最好水平。

ATMIX纳米晶粉末有 KUAMETNC1和KUAMETNC2，其中前者具有1.2T的饱和磁感应强度和非常低的损耗；后者具有1.4T的饱和磁感应强度，但是损耗比前者高。ATMIX的非晶/纳米晶产品受到电感企业的高度认可，得益于其大颗粒非晶制备技术和高B。特性，粗粒径非晶/纳米晶配合羰基铁粉的应用，具有更高的磁导率，同时具备优异的饱和磁感应强度。近些年来，一些公司也推出了各自的非晶/纳米晶粉末，如表3所示，但粉末粒度较小，损耗较低，在高磁导率和高饱和磁感应强度方面与ATMIX的大颗粒非晶/纳米晶存在较大差距。近几年来，随着电感成本的不断压缩，国内非晶纳米晶粉末逐步取代部分进口日本粉末，在中端电感上应用上逐步增加。