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    衡陽市金則利特種合金股份有限公司

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  • 磁性材料在信息產(chǎn)品中的應用及市場前景分析
    發(fā)布時間:2014-12-26 來源:本站 點擊數(shù):700
    利用磁性材料與磁場、光、電等間的相互作用產(chǎn)生的各種物理效應以及能量與信息間的相互轉(zhuǎn)換,可以完成信息記錄/存儲、采集、傳遞、再生、顯示、交換等功能,成為信息產(chǎn)品中不可缺少的組成部分?,F(xiàn)簡單介紹幾種主要的應用實例。
      1信息記錄、存儲、再生與交換
      磁記錄技術大概代表著當今世界發(fā)展速度最快的高技術領域,成為光記錄、電記錄多年欲取代而未能代之的信息記錄主流技術。磁記錄系統(tǒng)的核心由磁記錄/存儲介質(zhì)和磁頭組成。傳統(tǒng)磁記錄介質(zhì)有γ-Fe2O3、CrO2、Co.γ-Fe2O3、NiP、NiPCo等,采用電鍍或蒸發(fā)、涂布等工藝制成磁帶、磁盤、磁鼓、磁卡、用作計算機外存儲器、航空航天記錄/存儲、數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)、錄音錄像設備,電話、金融、車船票數(shù)碼識別裝置。磁頭,多數(shù)用高磁導率軟磁合金、高Bs軟磁鐵氧體精加工而成。金屬磁粉(MP)、連續(xù)薄膜介質(zhì)和非晶合金磁頭的應用,使磁記錄密度和系統(tǒng)性能顯著提高。例如,硬磁盤每平方英寸的面記錄密度每年可提高30%以上。IBM在1990年開發(fā)出磁電阻(MR)效應磁頭技術,使記錄密度增速每年達60%。1998年,該公司的GMR自旋閥磁頭實用化,使增速達到100%。1999年夏,IBM、富士通等公司宣布研制出20Gb/ HDD,接著Seagate在因特網(wǎng)上報告了25Gb/的HDD新聞。據(jù)專家們猜測,能實現(xiàn)這樣高的記錄密度,除了用GMR自旋閥磁頭外,其介質(zhì)材料必是含Pt還有足量Cr的多層膜,使Hc值保持在199KA/m(2500Oe)。
      目前,正在應用多層膜的GMR效應研制非易失、抗輻射、長壽命的磁電阻隨機存儲器(MRAM)。預計,21世紀可制出10Gb/存取速度0.5ns的產(chǎn)品。此外,美日科學家還應用納米制造技術,研制一種全新概念的超高密度磁盤--65Gb/量子磁盤(QMD)。
      磁光盤是目前唯一實用化的可擦重寫型光盤,用濺射工藝在聚碳酸酯一類盤基上沉積非晶TbFeCo或NdDyFeCo膜制成。標準化產(chǎn)品有5.25〃和3.5〃兩種,2.5〃盤也在市售之中。5.25〃盤單面記錄密度可達1.3Gb/。速率在300Mb/s左右。目前大量用于文獻數(shù)據(jù)庫、宇航飛行器和超級計算機中作海量存儲器。
      2 信息采集和轉(zhuǎn)換---磁傳感器
      傳感器是信息產(chǎn)業(yè)的前端產(chǎn)品,系信息采集器。信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,磁傳感器已形成了一個龐大的產(chǎn)品族,應用十分廣泛。
      磁傳感器,即以磁場或磁性介質(zhì)所具有的各種物理現(xiàn)象為中間量來檢測磁場強度、方向、位移、角度、溫度、電流等物理量的傳感器,由此可見,它們的產(chǎn)品種類十分繁多。其特點是靈敏度高(0.1nT),反應速度快(DC~數(shù)kHz),非接觸計測。磁傳感器可使用超導體(SQUIDs)、半導體(霍爾器件,等)和磁性材料,加永磁體作磁場構(gòu)成。以前的產(chǎn)品幾乎都利用電磁感應原理工作,存在著靈敏度相對較低、體積大等缺點。前述的MR、GMR磁頭,則是應用新效應工作的薄膜傳感器,可集成化。MR、GMR元件除用作讀寫磁頭外,還用作電流傳感器,旋轉(zhuǎn)編碼器,數(shù)字直尺、錄相機精密齒節(jié)傳感器(分辨率可達15μm),汽車抱死系統(tǒng)(ABS)等。
      利用非晶細絲、薄膜和納米晶合金軟磁薄膜的巨磁阻抗效應(GMI),可制成一種兼有超高靈敏度、微尺寸、快響應的傳感器。它采用交流檢測磁通量,不用線圈,非接觸,無磁滯,靈敏度比GMR傳感器還高1個數(shù)量級。日本佳能電子公司用納米晶軟磁膜開發(fā)出長2mm(HS型)和1.8mm(US型)、圖形寬30μm的2種GMI傳感器產(chǎn)品,用于車輛識別,檢測車速和交通流量等。用一個3軸HS-01型傳感器,可在X、Y、Z三個方向檢測DC~數(shù)kHz的交流磁場。
      巨磁致伸縮材料(TbDyFe合金)的研制成功,顯著提高了普通磁致伸縮和電致伸縮傳感器的性能,尺體大大縮小。
      3 在通信中的應用
      在移動通信、微波/毫米波通信、衛(wèi)星通信、程控交換機、固定電話中,需使用大量的軟磁、永磁和微波/毫米波鐵氧體元器件、組件、部件,如各種電感器、變壓器、射頻寬帶鐵氧體器件、繼電器、隔離器、環(huán)行器、YIG調(diào)諧振蕩器與濾波器、開關、調(diào)制器,等等。在通信機中,軟磁元件的主要作用是:作加感線圈以降低信息衰減,增長有線通信線路;作通信信道濾波器,選擇和分離各信道中的信號,防止失真;用作線性寬帶交換器和脈沖變壓器,在數(shù)字通信中分離電位,調(diào)節(jié)電壓并轉(zhuǎn)換頻率;用作扼流圈,濾除不需要的高頻電流;以因特網(wǎng)為中心的寬帶通信,需要用寬帶傳輸變壓器作接口耦合、級間隔離等等。微波/毫米波鐵氧體器件或組件、分機,在通信機中完成頻率、相位、振幅控制,變極化、通道合并、去耦、雙工等功能,用量極大,如一個移動基站需使用數(shù)10只隔離器;一個天線陣需用數(shù)千上萬只鐵氧體移相器。
      通信機的發(fā)展趨勢是小型輕量化、高頻化、多功能集成化,這就需要大量的片式電感元件和微波/毫米波鐵氧體器件和集成組件。新型功能磁性材料的開發(fā)成功,微磁技術和微組裝技術的發(fā)展,為磁性元件的片式化、平面化和高頻工作奠定了堅實的基礎。1996年,日本電感元件的片式化率已達到總量的52%;應用納米晶磁性薄膜的平面電感器、變壓器已經(jīng)上市,有的產(chǎn)品可在GHz頻段穩(wěn)定地工作。日本手機用微波鐵氧體隔離器的尺寸已做到5×5×2mm。美國移動通信用多種表面安裝微波/毫米波鐵氧體器件,已按工作頻率和用途使產(chǎn)品系列化。
      WDM和DWDM光纖通信的迅猛發(fā)展,需用大量磁光隔離器保護光源,抑制噪聲,用磁光環(huán)行器分離收/發(fā)信號的輸入、輸出,光色補償,構(gòu)成WDM系統(tǒng)中的光分插復用裝置;此外,還需使用可調(diào)磁光衰減器、增益均衡器等。目前,應用LPE磁性石榴石膜的光纖引出型、在線型磁光隔離器、LD組件產(chǎn)品已經(jīng)系列化,主要用于1.3~1.55μm波段;磁光環(huán)行器、開關、可調(diào)衰減器也已上市。正在加緊研發(fā)靜磁波波導集成磁光器件,如布拉格盒磁光調(diào)制器及其組件。
      4通用磁性元器件
      1) 開關電源
      開關電源的小型高頻化和效率的提高,關健取決于主變壓器、扼流圈等磁性元件的性能和小型化、片式化程度。采用濺射、蒸鍍等薄膜工藝,做成薄膜磁性元件,則可實現(xiàn)單片電源和薄型換流器。據(jù)報道,采用薄膜變壓器,用10MHz開關頻率,輸出功率密度75W/,轉(zhuǎn)換效率可達95%。這里,應當首選兼有高電阻率和高飽和磁通密度的薄膜磁芯材料。
      2) 微特電機
      從宇宙飛船的翼面驅(qū)動、機器人和雷達天線驅(qū)動,到計算機硬磁盤驅(qū)動、打印機、電動玩具等等,無不用到電動機。電動機和發(fā)電機的發(fā)展總趨勢是永磁化。永磁鐵氧體性能的改良,高Hc高(BH)max稀土鈷和釹鐵硼系永磁體,為電機的高效小型化做出了很大貢獻。稀土鈷永磁體的高溫(>300℃)穩(wěn)定性好,主要用作儀表電機,軍用和宇航用電動機、電源發(fā)電機。高磁能積釹鐵硼系永磁體大量被用作硬盤驅(qū)動用主軸電機(音圈電動機,VCM),在這方面的用量占其總量的60%以上。用永磁料粉和塑料、橡膠制成的粘結(jié)永磁體,具有重量輕、富于柔韌性和可加工性能好等特點,越來越為電機制造廠家看好。日本的高速打印機幾乎已塑料化,即使用塑料粘結(jié)永磁體的電動機驅(qū)動。
      3) 電聲器件
      包括電動揚聲器、發(fā)聲器和送受話器。世界電聲器件市場正從傳統(tǒng)的消費類產(chǎn)品轉(zhuǎn)向信息化產(chǎn)品,計算機、通信設備和數(shù)字化音像設備,其中包括計算機外設、多媒體、個人通信機、HDTV、DVD、網(wǎng)上電視及網(wǎng)絡等產(chǎn)品。數(shù)字時代給電聲行業(yè)提出了技術創(chuàng)新這個大課題,高性能永磁材料則是完成這個課題的基礎條件。目前正在開發(fā)或試生產(chǎn)通信用薄型高性能揚聲器,微小型動圈送話器,數(shù)字送話器,微小型傳聲器,數(shù)字式傳聲器,高性能平板揚聲器,高抗通信電聲器件,寬頻帶高保真立體聲耳機,高功率高可靠揚聲器等產(chǎn)品。
      4) 抗電磁波干擾(EMI)磁性元件
      包括鐵氧體、磁粉芯磁環(huán)與磁管,磁珠,多孔、雙孔磁芯,電磁波吸收磁粉(軍用隱身材料),鐵氧體、金屬磁粉與橡膠復合成的寬帶吸收片、磁磚;和EMI/RFI濾波器,扼流圈,電磁測試用各型電波暗室,隔離變壓器等產(chǎn)品。
    隨著開關電源、數(shù)字技術的高速發(fā)展,計算機、數(shù)字無線電、便攜電話等大量普及,對這類抗EMI元器件的需求量猛增,以致發(fā)展成為一大類系列化產(chǎn)品群,適用頻率從kHz毫米波段。其技術發(fā)展趨勢是采用高新磁性材料和微制造技術,實現(xiàn)EMI濾波器、隔離變壓器,扼流圈等產(chǎn)品的片式化、平面化;從薄型、寬頻帶、多功能考慮,應用LIC和HIC技術發(fā)展單片陣列化產(chǎn)品,開發(fā)新的寬帶薄型吸收體。
      5市場預測
      據(jù)不完全統(tǒng)計,1998年世界軟磁鐵氧體的總產(chǎn)量為22萬噸,其中,中國產(chǎn)5萬噸;預計2000年分別為30萬噸和6萬噸;到2005年,全世界可達到45萬噸,其中,中國將生產(chǎn)15萬噸,占全球產(chǎn)量的1/3。1998年世界永磁鐵氧體的總產(chǎn)量是47.65萬噸,其中燒結(jié)永磁體38萬噸,粘結(jié)96500噸,年增長率分別是6.7%和3%;同年中國的總產(chǎn)量是12.7萬噸,其中燒結(jié)磁體12萬噸,粘結(jié)7000噸,年增長率分別為20%和10%。這年世界稀土燒結(jié)永磁體產(chǎn)量10350噸,粘結(jié)1710噸,分別年增長22.4%和19.8%;中國分別產(chǎn)4000噸和150噸,年增長率53.7%和35.1%。按行業(yè)專家估算,到2005年,中國永磁鐵氧體的產(chǎn)量將達到21萬噸,釹鐵硼永磁體將達到8000噸。
      從以上幾個簡單的數(shù)據(jù)看出,磁性材料的發(fā)展速度是很高的,其主要動力源于信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。中國磁性行業(yè)的發(fā)展尤其令世界著目。目前,全國研制和生產(chǎn)磁性材料及元器件的單位,大大小小近千家,大多集中在沿海一帶,其中浙江、廣東、江蘇等省已成為我國磁性行業(yè)的"領頭羊",它們不斷提高磁性產(chǎn)品檔次,擴大生產(chǎn)規(guī)模,拉動全省經(jīng)濟的發(fā)展。例如浙江省,2000年磁性產(chǎn)品的銷售產(chǎn)值達到創(chuàng)紀錄的30億元以上,約為四川省的10倍。在西部開發(fā)中,四川應高度重視磁性產(chǎn)品的研究開發(fā),擴大生產(chǎn)規(guī)模。
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    衡陽市金則利特種合金股份有限公司成立于1999年,公司主營耐蝕軟磁合金,為湖南省高新技術企業(yè)。公司自成立以來,即致力于耐蝕軟磁合金的研發(fā)。公司已具備年產(chǎn)耐蝕軟磁合金8000噸的生產(chǎn)能力。

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