金屬磁粉芯具有優秀的抗飽和能力和良好的高溫特性,近年來的市場前景尤為突出。龍磁通過工藝和設備的創新提高了金屬磁粉芯的性能和生產效率,目前已進入擴產階段。
金屬磁粉芯是具有分布式氣隙的軟磁材料,隨著各類電子產品向微型化、小型化方向發展,憑借著其飽和磁通密度高、損耗小、溫度特性良好等優良特性,可以更好地滿足新能源領域電能變換設備高效率、高功率密度的發展要求。
有數據顯示,2023-2025 年金屬軟磁粉芯行業預計整體增速 CAGR 約為 17%,2025 年市場需求預計約為 25 萬噸,市場規模將超過60億元。
基于金屬磁粉芯的廣闊應用前景,龍磁科技于2020年就開始布局金屬磁粉芯市場。經過三年的發展,如今他們在金屬磁粉芯領域的發展已步入快車道。
01 工藝和設備的創新提高了金屬磁粉芯生產效率
金屬磁粉芯的制備過程復雜而繁瑣,需要經過原粉制備、絕緣包覆、壓制、退火、含浸、倒角、噴涂、粘接等多道工藝程序。每一道工序攻破的背后都凝聚著研發人員的汗水,龍磁也在此付出良多。
在金屬磁粉芯原粉方面,龍磁科技目前自制一小部分,大多采取外購的方式。其中自制部分的原粉,因采用特殊的制造工藝,其直流疊加能力相對市場常規的同類材料,直流疊加性能有5%左右的提升。
因為包覆工藝在業內沒有成熟和統一的理論模型,因此各個廠家采用的工藝和設備也各種各樣。傳統的工藝和設備均存在包覆時間長、包覆不穩定、粉塵大、作業環境惡劣等缺點。
“在工廠籌建的過程中,碰到了很多的困難,印象最深刻的是包覆工序的設備開發。”龍磁金屬的副總經理柏海明感嘆道,“在我們剛開始與設備廠家提出問題的時候,設備廠家都不理解我們的要求,不太愿意配合開發。后來經過與設備廠商的反復溝通、交流與方案討論、改進,才最終克服了種種困難,這才建起了目前相對現代化的包覆產線。”
目前,龍磁包覆工藝采用一站式包覆,具有自動化程度高、包覆時間短、作業效率高等優點。同時,包覆層相對傳統的包覆工藝更均勻,包覆效果也更好。
而龍磁所擁有的成型壓機包括油壓機和伺服壓機,噸位在60-1000噸之間,能適應各種尺寸產品和復雜形狀產品的壓制。壓制后的產品全部采用自動排坯機進行收集和排坯,壓制車間基本不需要生產工人。
此外,退火工藝上使用的窯爐,其脫脂的煙氣采用了特別的處理方式,可以防止脫脂煙氣長時間積累堵塞排煙管道,可以保持爐內的氣壓穩定和盡量低的氧含量,退火后的產品性能和一致性均相對傳統窯爐有所提升。
在含浸工藝中,則具有一次含浸量大、含浸時間段,含浸后固化時間段的特點。而噴涂和粘接均采用自動化工序,可以應對不同形狀和尺寸的需求,生產效率高。
總體來說,龍磁在金屬磁粉芯的制備過程中,生產技術結合了工藝和設備的創新,在產品性能、穩定性一致性和生產效率上均有所提升。
02 金屬磁粉芯產品性能
龍磁生產的金屬磁粉芯產品主要應用在車載的PFC、光伏升壓電感和逆變電感、家電和UPS用PFC電感、電能質量APF電感等領域。金屬磁粉芯產品常規的終端領域使用頻率在10-100kHz范圍,最新研發的產品應用頻率可以拓展到100-500kHz。
目前,龍磁主要生產鐵硅鋁(SS)、鐵硅(SK)和復合材料(SF)三大類產品,飽和磁通密度分別為:1.6T,1.05T,1.2T,它們具備不同的特點和優勢:
鐵硅鋁材料損耗低,磁導率60的產品50kHz,100mT下損耗可以做到200kWm-3左右,在直流疊加100Oe下磁導率保持在55%,應用頻率在100kHz以內;
鐵硅材料飽和磁通密度高,磁導率60的產品50kHz,100mT下損耗在500kWm-3左右,在直流疊加100Oe下在磁導率保持在80%,應用頻率在50kHz以內;
復合材料兼顧了低損耗和高磁通密度,磁導率60的產品在50kHz,100mT下,損耗在300kWm-3左右,在直流疊加100Oe下磁導率保持在62%,應用頻率在50kHz左右。
基于市場終端技術的發展,對金屬軟磁材料產品也保持了的持續迭代,龍磁開發了SG、SK-A、SF-A(分別對應鐵硅鋁、鐵硅和復合材料)三個系列新材料,其應用頻率分別提高到80-500kHz、20-60kHz、50-150kHz,在上述頻率范圍內,新材料的損耗相對于第一代材料降低了20%以上。
當前,龍磁的金屬磁粉芯投產的產能達到300噸/月,銷售額在500-600萬元/月。基于金屬磁粉芯的發展態勢,公司規劃未來金屬磁粉芯產品產能將達到8000~10000噸/年。
不過,目前金屬磁粉芯的材料大部分應用頻率在100kHz以內,不能同時很好地兼顧高頻低損耗和高直流疊加,這也給了龍磁未來攻堅的方向。龍磁金屬總工程師李小龍告訴記者:“我們下一步的發展目標是要在維持現有材料直流疊加性能下,進一步降低損耗,提高金屬磁粉芯材料應用頻率。”
小結
正是無數個大大小小的磁性材料生產商構成了我國龐大的磁性材料生產基業。我國已經建成了門類齊全的磁性材料產業,各類磁性材料的產量均居世界第一位,確立了世界磁性材料生產大國和磁性材料產業中心的地位。
而龍磁科技在永磁鐵氧體生產制造領域已經擁有著30年的經驗,在進入金屬磁粉芯領域之前公司就具備創新的優良傳統和土壤,這些都為龍磁科技通過技術、工藝、設備的創新,從而制備優秀金屬磁粉芯產品提供了絕佳的先決條件,這也是龍磁科技金屬磁粉芯產品在市場具備無可替代的競爭力源泉。
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審核編輯 黃宇
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