铁淦氧磁体

铁淦氧磁体（铁淦氧）也叫铁氧体，是一种新型的磁性材料。虽然它的历史很短，但是目前在各种通信设备及电子仪器上已经获得了极广泛的应用。铁淦氧磁体对于这些设备及仪器的性能的改进，以及减小体积及降低成本等方面都起了巨大的作用。

从化学成分来讲，铁淦氧磁体是氧化铁（Fe\(_{2}\)O3）同一种或多种二价金属氧化物的化合物。它的分子式是MO·M'O·Fe\(_{2}\)O3。式中M及M'都代表二价金属如镍、锌、铜、锰、镁等。最熟见的磁铁矿（Fe\(_{3}\)O4＝FeO·Fe\(_{2}\)O3）也是铁淦氧中的一种。

在工业中，我们多采用类似制造 陶瓷的方法来制造铁淦氧磁体。首先把氧化铁及二价金属氧化物的粉末按一定比例混合好，采用干压或挤压的方法制成各种形状的生坯，然后在高温下焙烧成隧石状的瓷体。用陶瓷方法制造的物体由于焙烧后收缩，尺寸不如金属制件准确，误差一般达到±3%。因此当要求尺寸精确时，铁淦氧磁体在焙烧后还要在磨床上加工研磨。因为铁淦氧磁体制造的这些特点，许多工业产品都采用“磁性瓷”“瓷质磁”等通俗的名称来代替铁淦氧磁体。国营华北无线电器材厂所制造的铁淦氧磁体产品就是以“磁性瓷”命名的。

现在我们谈一谈铁淦氧磁体的特性：各种金属氧化物制成的铁淦氧磁体的性能虽不完全相同，它们隙有两点共同的性质：一，大多数的铁淦氧磁体是铁磁性的。二，它们都是金属氧化物而不是金属，因此它们的体积电阻较金属大的很多（比铜大10\(^{4}\)至1015倍），由物质的导电性能来区分，它们都是半导体。铁淦气磁体有了上述的两个基本性质才使它在高频技术中广泛使用。因为我们对高频磁场下工作的磁性材料一方面要求具有较高的导磁率，同时损耗要小。而在高频磁场下涡流耗损随着频率的提高增加很快，而涡流耗损同磁性材料的比电阻成反比。铁因为比电阻很低，在高频磁场下涡流耗损很大，不能使用。一定要将铁制成粉末，并加以绝缘以减小涡流耗损，再加入胶合剂压塑成一定形状后才能使用。铁制成粉末磁后，由于内部有空气隙，导磁率减少很多，但是铁淦氧磁体就没有这个缺点，它的体积电阻高，因而涡流耗损很小，不需要制成粉末即可应用。这样它仍然可以保持较高的导磁率。例如，锰锌铁淦氧磁体的导磁率可以达到4000，而金属粉末制成的磁性材料导磁率仅为125。

我们通常以μQ作为高频磁性材料性能的一个主要的指标。μ是磁性材料的导磁率。Q则为其品质因数（Q=\(\frac{ωL}{R}\),R为铁损引起的电阻）。磁性材料的μQ应尽可能的高。因为μQ高也就表示用这种材料制造一定电感量的线圈时，体积可以做得小一些，Q可以作得高一些。铁淦氧磁体在100千周时μQ可到150,000，而在同样频率时用铁粉精制成的磁性材料还不到30,000。因此，采用铁淦氧磁体后对于减小线圈的体积及提高线圈的Q值方面有了巨大的进展。人们会采用铁淦氧磁体制造低频滤波器中的线圈，其Q值在60千周时超过500。在中频变压器中采用铁淦氧磁体后，体积可从20立方公分左右减小到几个立方公分。铁淦气磁体性能的优越由此可见。

作为磁性材料，铁淦氧磁体还是存在着一些缺点的：例如它的稳定性较差，导磁率的温度系数约为500—7000×10\(^{-}\)6，导磁率越高温度系数也越大；导磁率会随着时间老化；饱和磁通密度很低，不到5000高斯。但是某一些缺点是可以从设计上采取措施补救的。例如，不将铁淦氧磁体产品设计成闭合磁路而在磁路中保留一个空气隙（像图1d盒形磁心中的S）。这样，磁路中的磁阻虽然增加，使有效导磁率降低，但是Q值及稳定性均有提高。图1中的螺纹磁心及圆柱形磁心也是在带有空气隙的磁路下工作的。它们的稳定性已有改进可以满足一般要求。为了避免铁淦氧磁体饱和和磁通密度低的缺点，我们在设计时虽可加大磁心面积，但仍不能完全解决问题。因此，它的用途还受到限制，例如目前还不能代替硅钢片在电源或音频变压器上使用。

铁淦氧磁体还有许多其他特殊的性能。这些性能使它的应用更加广泛而重要。例如，某些铁淦氧（如锰镁铁淦氧）磁体的磁滞曲线是矩形的，人们在电子计算机中的记忆线路中大量的采用。像钡铁淦氧磁体据有高顽矫力，又不含有战略金属如钴，镍。可以作为一种便宜的恒磁材料使用。镍铁淦氧磁体的磁伸缩系数较大，可以使用在超音波设备中，将电能变为机械能。最近几年来利用某些铁淦氧磁体在微波时能产生较大的法拉第转动的作用，制造了不少微波元件，进一步推进了微波技木。

目前，锰锌铁淦氧磁体及镍锌铁淦氧磁体是在无线电中最适用的磁性材料。前者用于低频（0.5兆周以下）后者则用于高频至20兆周左右。改变这些氧化物的比例或改变焙烧的温度，可以制造出不同导磁率的铁淦氧磁体，适合于不同波段之用。

国营华北无线电器材厂目前正在大量生产铁淦氧磁体，如螺纹磁心，圆柱形磁心，盒形磁心，E形磁和U形磁心等，这种产品基本上可以满足各种设备及仪器上大部分的要求。图1是几种常用的典型产品的规格。附表是制造这几种产品用的铁淦氧磁体的主要技术参数。

表中5种磁性瓷大致可以分为三类：磁性瓷1，3，4用于广播频率。磁性瓷11用于中短波，磁性瓷5则用于低频载波线路中。在广播频率中线圈的Q值需要较高时应采用磁性瓷1。频率较低或要求较高导磁率时（如在中频变压器或磁性天线中使用）则宜采用磁性瓷4。磁性瓷3的性能介乎两者之间。但因性能用磁性瓷相差不多而Q值较低，故多以磁性瓷1代替磁性瓷3。

最后，我们简单介绍一下图1中的几种铁淦氧磁体产品的一些普通用法，作为读者使用时的参考：

甲、螺纹磁心这是用在收音机的调谐线圈或中频变压器里的，使用时，应将线圈绕在带内螺纹的胶木或塑胶线圈管上。当螺纹磁心在线圈管内移动时线圈电感也随之改交。在广播波段的线圈用蜂房式绕法时。可采用磁性瓷1、3或4制的M6或M8螺纹磁心。线圈插入螺纹磁心后电感量约可增加二至三倍。Q值的增加视采取的导线而定。采用较好的多股线时，Q值可增加40%至90%。采用股数较少的多股线时，Q值提高较少，但Q值还是很容易达到100以上。中短波线圈采用单层绕法，螺纹磁心用磁性瓷11制造。加入磁心后电感量增加约1.3至2.2倍，Q值并无显著提高。

乙、圆柱形磁心最普通的圆柱形磁心外径为8公厘长50公厘，用磁性瓷1或4制成。在矿石机或再生式收音机中可以代替一只可变电容器在调谐线路中工作。使用时线圈应绕在一较长的纸柏管上，纸柏管内径应稍大于圆柱形磁心外径，在圆柱形磁心的内孔中穿过一根拉线。当转动旋扭时，通过传动机构的拉线可以带着圆柱形磁心在线圈管内移动，线圈电感量即随之变化。电感量一般可以改变10倍以上。采用这种方法，再用一固定电容器和线圈并联，可以在整个广播段内谐振。

磁性天线上用的圆柱形磁心外径约为10至15公厘，长150至200公厘，用磁性瓷4制造。在收音机中使用磁性瓷做的磁性天线来代替框形天线，既可减小天线面积，还可以增加收音机的灵敏度，并减低杂音干扰。

丙、环形磁心在环形磁心上绕线可制成环形线圈。磁性瓷因温度系数较大，环形磁心用途不多，但在高频交流器中还常常要用到。

丁、盒形磁心盒形磁心主要用来制造载波频率中的线圈。线圈应围着外径d的磁心绕制。空气隙S的作用是调节电感，增加Q值并降低温度系数。例如采用外径45公厘的盒形磁心制造的线圈，电感量可达0.1亨，Q值在1千周时大于100，温度变化50℃内，电感变化不大于±15%。（孙亦栋)