电子材料研发及产业化可行性研究报告.doc

江苏省科技成果转化专项资金项目xxxxxx材料的研发及产业化可行性研究报告一、总论1、项目背景。随着电子信息技术的不断进步,电子整机系统向小型轻量化、多功能化、平面贴装化、集成数字化以及智能模块化方向发展。要实现这一目标，其中开关电源的高频化是重要的技术措施，开关电源能否高频化也是制约实现上述五化的瓶颈，而实现开关电源高频化的核心是提高xxxx材料的性能。本项目符合国家发改委、科技部、商务部2004年度联合发布的当前优先发展的高技术产业化重点领域指南中的第十八条 电子材料“高性能软磁铁氧体产业”重点产业发展方向。本产业化项目为“xxxx材料”，其特征是高频下的低功耗，是高频开关电源重要材料，它制作的高频电源体积小、重量轻，智能化、模块化，广泛应用于国防科技、通信、计算机、雷达、广播电视、娱乐消费类电子产品、工业与办公自动化、汽车电子、照明等国民经济高技术产业。代表了今后电源高频化技术发展方向，符合国家技术政策。长三角地区是电子信息产业集聚区，本项目材料为电子信息产业基础材料，可以更好地为本地区高新技术配套，符合国家“努力发展基础材料和基础产业生产力”布局要求。我国目前的功率铁氧体材料仅能工作于0.5mhz以下，这极大地制约了我国开关电源向高频化方向的发展。本项目“xxxx”是国内首次产业化项目。因此，对于打破国外的技术垄断和封锁，增强我国企业的市场竞争能力，促进产业技术升级换代，使我国从磁性材料大国向磁性材料强国转变具有重要的意义。本项目的实施可以带动我省磁性行业的整体发展，引导我省磁性产业由现在的微利、低档产品向质量效益型转变，并促进相关产业的发展，对下游产业产生强有力的辐射，形成强大的产业链条，带动全省乃至全国高档变压器、电源、电子元器件制造业的发展。其产品不但满足国内需要，而且可出口国际市场。江苏xx公司是“国家重点高新技术企业”，根据中国电子行业协会“中国电子元件百强企业”，先后承担了多项国家、部、省级科技计划，是全国磁性元件与铁氧体材料标准化技术委员会成员单位。集团公司先后通过了iso9001：2000质量体系认证，cqc认证，美国ul认证，德国ce认证、tuv认证，加拿大csa认证。2、概述项目技术可行性和成熟性等。该材料已完成50吨工业化量产，在量产过程中，我们对关键技术进行了大量的试验，取得了关键技术规律和经验参数。关键技术一.xxxxxx。试验了不同预烧温度对粒度分布的影响；砂磨料浆粘度对粒度分布的影响；料浆循环时间对粒度分布的影响。关键技术二. xxxxxx。试验了烧结温度、保温时间、氧分压三要素分别对磁导率（i）、磁芯密度（ds）、电阻率（）、功率损耗（pv）的影响。工业化批量产品已使用电子设备上，其中为计算机机站和载波机配套的高频大功率开关电源“性能稳定，达到了设计要求”。材料和产品的研发、制造及使用性能等，验证了该技术和工艺成熟、稳定，证明此技术是完全可行的。本技术开发的13mhz高频低损耗功率铁氧体材料与国外同类产品相比较，具有非常强的质量、成本优势，性价比高；市场需求量大，根据市场分析，20062008年期间国内高档次、工作频率在1mhz以上、高频功率铁氧体年需求量至少在24600吨以上。项目完成后可形成年产5000吨的生产能力。为了能顺利开展本项目的实施工作，我公司将抽调技术骨干组成项目组，下设工艺设计组、财务组、设备与调试组、材料采购定点组、制造与管理组、市场推广组，具体负责本方案的实施，做到分工明确，职责明确，按照实施计划任务，分组工作，定期沟通，保证项目的按期完成。项目总投资为xxxx万元。资金筹措：自有资金xxxxxx万元，申请拨款xxxxxx万元，地方匹配xxxxxx万元，申请贴息xxxxxx万元，银行贷款xxxxxx万元（已获得银行授信额度xxxxxx万元）。3、项目计划目标。项目执行期间计划投资xxxxxx万元，累计实现产出xxxxxx吨，销售收入xxxxxx万元（其中国内销售xxxxxx万元，出口创汇xxxxxx万美元），完成年工业增加值xxxxxx万元，缴税总额xxxxxx万元，净利润xxxxxx万元；项目完成后形成xxxxxx吨的年生产能力。二、企业情况1、企业基本情况。申报单位：江苏xx集团公司，xxxxxx。图2-1：xx集团母子公司图2、企业人员及开发能力。集团公司董事长：xxxxxx先后主持完成了“国家重点新产品”开发项目3项，国家级创新基金项目3项，重点国家级火炬计划项目3项，省部级科技开发项目6项，主持开发的锰锌铁氧体磁性材料新技术3项，已申请了发明专利3项。具有丰富的企业管理经验，创新意识和市场开拓能力强，多次被评为省、市优秀企业家，无锡市劳动模范，领导管理的企业被评为国家重点高新技术企业。集团公司总经理：。公司员工总数xxxxxx人。其中大、中专以上人员2610人，占职工总人数的41.5。主要管理人员310人，占职工总人数4.9；技术开发人员651人（高工21人，博士5名），占职工总人数10.4；生产工人5166人，占职工总人数82.1；销售人员162人，占职工总人数2.6。集团公司先后建立了xxxxxx工程中心1个；电源研究中心（深圳市级）1个；军品研究所1个；汽车电子研究所1个；电子元器件研究所1个，新产品开发能力强。招聘吸引了行业内顶级人才和知名专家，拥有、培养了一批自己的、具有自主开发创新能力的科技研发队伍，取得了科技成果50余项。企业上年度在技术开发上投入xxxxxx万元，占年销售总额的5.3，其中研究开发投入5139万元，占企业全年销售收入的4.5。科研开发队伍人员稳定，产、学、研工作成绩显著。经省科技厅批准，成立了江苏省磁性材料与器件工程技术研究中心，并在电子科技大学设立了分中心。工程中心专门从事新型磁性材料与器件的开发和研究，为新技术发展和人才队伍的建设构筑了一个平台。江苏省磁性材料与器件工程技术研究中心和电子科技大学作为本项目的技术依托单位，重点在高频低损耗功率铁氧体材料的产业化研究开发方面提供技术支持，帮助培养产业化的技术人才。作为技术储备，公司已经完成了高磁导率i=15000新材料、宽温低功耗材料、镍锌高频材料等项目的开发。公司和南京大学物理系长期保持合作关系，在公司发展进程中得到南京大学教授、磁学专家的指导，近期双方在磁性材料的纳米掺杂技术方面开展合作，达成了意向。在本项目的实施中作为技术顾问单位，并同意开放南大“固体微结构国家重点实验室”提供材料微结构观察、检测、分析服务和提供技术咨询服务。公司还和四川大学、中国电子科技集团第9研究所、第14研究所等保持密切的关系，形成了产、学、研三位一体的科研体系。3、企业财务经济状况。资产经营状况（2004年度资产状况）根据上述数据反映，2004年末，净资产占总资产的37.3，流动比率1.29，速动比率1.05，资产负债状况和流动比率符合企业基本特征，且保持平稳发展，资产的流动性、安全性良好。表2-1 今后三年企业的财务预测： 单位：万元 年份 指标项目 200520062007产值125000150000180000销售126000150000180000利润850010000160004、企业管理情况。管理体制上,以现代化企业股份制结构进行运行,集团公司实行董事会领导下的各公司总经理负责制.管理机制上,以现代化企业管理制度进行管理,各分公司在总经理领导下执行集团公司年初下达的人才招聘、人才培养、市场开发、新品开发、科技创新、经营目标等任务。在考核管理上，以绩效管理模式，实行绩效考核制度评价各公司经营层人员。采用项目组织结构中的“矩阵式”管理，即“强矩阵式”管理方法。本成果转化项目实施“项目管理”，集团公司董事长是项目主要负责人，负责协调各方关系，确保按时完成项目的科研工作计划。集团公司总经理是项目总经理，具体负责项目的实施工作。公司运用现代化企业的管理机制实行管理，建立了五个方面管理制度：（1）产品质量保证体系运用iso9001：2000的质保体系进行管理；（2）产品的技术管理，严格参照工艺文件操作规程进行管理；（3）生产现场管理，我们总结了多年的磁性材料生产管理经验，结合现场作业指导书，特别强调每一工序控制和生产流程的过程控制；（4）人员管理：所有管理人员实行绩效管理模式，全体普通员工实行岗位责任制管理和劳动定额管理。（5）成立项目管理领导小组。由集团公司董事长任组长，集团公司总经理、总工程师任副组长，负责项目的实施。公司在1994年就通过了iso9000质量体系认证，是全国最早十家通过iso9000质量体系认证的企业之一。工艺流程严格按照iso9001：2000标准执行。项目实施单位：无锡斯贝尔磁性材料有限公司。企业信用等级aaa级，请详见项目建议书中aaa级资信等级证书，评估编号：3288010111。企业商誉：江苏xx集团公司是江苏省“重合同，守信用”先进单位。下属企业：xxxxxx有限公司，蛇口xx电子有限公司均是2000、2002年“全国外商投资双优企业”，“诚信守法，经营业绩突出，予以通报表扬”及“守法纳税大户”。（详见项目建议书的附件）企业近几年部分获奖情况（详见项目建议书附件）（1）经国家科委火炬高新技术产业开发中心评审：确定江苏xx集团公司承担的开关电源用高频功率铁氧体磁芯，为重点国家级火炬计划项目，颁发了重点国家级火炬计划项目证书：xxxxxx。（2）经国家科学技术部火炬高技术产业开发中心批准，江苏xx集团公司的表面贴装变压器（smd），确定为国家级火炬计划项目，并颁发证书：xxxxxx。（3）国家科技部颁发火炬优秀企业奖证书表彰江苏xx集团公司在实施火炬计划中做出了重大贡献。（4）省科委颁发证书表彰江苏xx集团公司，在实施火炬计划中做出突出贡献。5、与项目实施相关的主要生产设备和检测设备情况，见表2-3：表2-3 项目实施相关的主要生产设备和检测设备情况序号设备名称数量型号用途价格（万元）三、项目的技术可行性和成熟度分析1、项目的技术创新性（1）本项目基本原理和关键技术内容，技术和工艺路线：本项目高频功率铁氧体锰锌材料，工作频率高达13mhz。本项目开发的材料主要在开关电源中用作功率变压器或其它功率电感器件。从软磁铁氧体应用条件来分类，可分为高频大功率和高频弱磁场两类。其中比例最大的是高频大功率应用，称之为功率铁氧体材料，其使用量约占整个软磁铁氧体材料的85%。功率铁氧体主要特征是在高频（几百千赫兹），高磁感应强度（几百毫特斯拉）条件下，仍能保持低功耗，我们追求的重要指标是：材料在保持较低功耗的前提下，能在更高的频率下工作，以极大地提高开关电源的工作效率，使开关电源等电子设备的体积进一步缩小，同时也减少电源用其它的材料消耗。传输功率与变压器的转换方式有关，和磁芯的体积及材料的磁性能成正比，也和工作频率成正比，在磁芯最小体积时，可通过提高变压器的工作频率，最大幅度地提高传输功率。要提升磁性材料的工作频率，其最重要的技术核心问题就是要降低材料的损耗。磁性材料损耗由三个机理形成，即磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗 。在相对低的工作频率，以磁滞损耗为主，随着频率的升高，涡流损耗就会急剧增大，所以本项目材料的技术关键是要降低涡流损耗，同时也要降低磁滞损耗。根据软磁铁氧体材料的理论，可通过减小材料的磁晶各向异性常数k1和磁致伸缩系数s来降低矫顽力hc ，以降低磁滞损耗。通过控制晶粒尺寸的大小和均匀性，提高晶体的电阻率等方法来降低涡流损耗。降低磁滞损耗和涡流损耗，采用的工艺路线是：采用低损耗配方和合适的添加剂，严格控制fe2+ 含量，使k1和s降低，进而降低hc，以达到降低磁滞损耗的目的。采用添加剂技术和低温烧结工艺技术及细化晶粒技术，以提高材料的电阻率，降低材料的涡流损耗。根据上述基本原理和思路，我们实现了以下创新性关键技术：采用高纯原材料，在低温预烧工艺及颗粒细化技术的控制下，制备出活性好、粒度分布均匀的铁氧体粉料。低温预烧是颗粒尺寸分布窄、颗粒均匀的一个必要条件，在颗粒细化时，通过控制料浆的粘度和砂磨循环时间，克服了砂磨设备导致的粒度分布带宽宽的问题，保证了颗粒在烧结时性能较一致，形成和控制了均匀的结晶结构及合适的晶粒尺寸。适当加微量的caco3、tio2、v2o5、 nb2o5等化合物添加剂。掺入caco3让少量的ca停留在晶界上，提高电阻率，但如果太多反而会降低磁导率；如果加入tio2，可以进一步提升电阻率；v2o5的熔点为690，具有助熔作用，在铁氧体烧结过程中，微量的v2o5的加入，形成液相烧结，有利于加快反应速度，促进固相反应完全，降低晶界和晶粒内的气孔率，提高材料的密度；nb2o5的熔点高，加入后主要存在于晶界，可阻止晶粒生长，有利于形成细小和均匀的晶粒显微结构，降低材料的损耗。合理的烧结工艺是确保低功耗及高磁通密度的关键环节，我们采用致密化和晶粒生长控制分离的平衡氧分压烧结控制方法，在致密化过程防止出现晶粒生长，同时在晶粒成长阶段通过严格控制保温阶段的氧含量和精密的温度控制，确保晶粒尺寸在5m左右，并使均匀性较好。软磁铁氧体材料的配方是材料基本特性的一个基础，由于磁性材料的很多参数是与晶体结构相关的，是结构灵敏量，随着工作频率的升高，损耗机理的变化，采取相应的工艺对策是十分必要的，所以在下一步成果转化过程中还有很多工作要做。（2）项目的创新点项目的创新点体现在以下几个方面：锰锌铁氧体的工作频率提升到13mhz，这是一个标志性的技术创新。在合适的磁通密度下，保持材料的较低功耗，为开关电源进一步提升工作效率、缩小体积奠定了高性能材料的基础。采用低温预烧，缩短砂磨时间，降低烧结温度等低能耗工艺，为改进软磁铁氧体高能耗工艺提供思路和范例。铁氧体磁性材料生产有史以来就是一个高耗能产业，这不但使生产成本上升，也消耗了能源，所以新工艺对降低生产成本，节能环保有十分重要的现实意义，仅烧结温度从1350降到1250，节能所带来的经济效益就十分显著。在产品结构设计上推荐使用rm、eq、efd、epc、efi等扁平结构磁芯做开关电源变压器。开关电源的可靠性与各元件的热稳定性密切相关，对于磁性元件而言，解决热稳定性除了降低材料本身的损耗外，还须增大磁芯的散热表面积，这几种磁芯结构满足了这一要求，优良的材质和合理的产品结构，可设计功率密度更大的变压器及开关电源。采用本项目研制的磁芯，应用零电流准谐振技术完成了0.51mhz开关电源的优化设计，其性能为开关频率1mhz，输出功率120w，输出电压12v，输出电流10a，效率大于82，功率密度达到1.52.0w/cm3，技术水平达到了国际先进水平，如果将开关电源频率进一步升高，则将使我国开关电源设计和制造水平更上一个新的台阶。（3）项目成果材料来源，合作单位情况，知识产权情况与归属。本项目成果是由江苏省磁性材料与器件工程研究中心研制完成。目前中心已经取得一批科研成果，如用于抗emi的高导材料，jr5ks、jr7ks、jr10ks等高阻抗材料；可用于通讯，lcd背光源高压器件，饱和磁通密度bs和磁导率i各为5000的jr5kbh材料；研发成功适应推挽式开关电源电路对变压器要求的高导低功耗材料，i3000，功率损耗与日本tdk pc40材料相当；高导、高频稳定性材料，磁导率达到10000以上，当频率升至200khz时，i下跌幅度在20以内。以上材料已达国际先进水平，某些指标已超过日本、欧洲的一些公司。近年来，在使用低纯原材料生产高档产品方面，我们进行了卓有成效的研究和试验，通过微量元素添加物的调整和工艺控制，摸索出了一套适合不同原材料特性的工艺和经验，使生产成本大幅下降，提升了我国铁氧体磁性材料的综合竞争力。本项目是中心科研人员长期努力的科技成果，根据高频低功耗材料特征及独特的工艺组合技术，我们已申请相关专利，已获国家发明专利授权一项, 其权利申请号为xxxxxx。通过委托江苏省科技咨询中心检索查询，其结论是：“本委托项目涉及的应用于1mhz高频大功率铁氧体是介于pw4和pw5的材料。采用低温烧结工艺，在f1mhz，b30mt时，pv200mw/cm3, 国内尚未见有相同的报道。”该材料具备了创新性和高技术性特点。 (4)本项目国内外发展状况，存在的主要问题及近期发展趋势。 本项目材料的工作频率已达13mhz，处于高频大功率材料高频应用的高端，是功率铁氧体材料开发和努力的方向。软磁铁氧体工业化生产已有50多年的历史，最初生产的相当比例的产品用在高频弱磁场作为电感器件。上世纪80年代后，随着计算机、通讯、广播、电视、家用电器产品、个人电子产品中开关电源的应用，高频功率软磁铁氧体得到迅速的发展。随着频率不断提升，至今高频功率软磁铁氧体仍保持了强劲的发展态势。国际上功率铁氧体的研发和应用经历了以下五个阶段。第一阶段：20世纪70年代至80年代中期，功率铁氧体材料主要用做黑白和彩色电视机的行输出变压器，实际工作频率为1532khz，通常i=15002000，功耗po9mw/g （pv=45mw/cm3）（f16khz， b=150mt ，100）； bs350mt（h=1194a/m，100）。第二阶段：20世纪80年代初期到中期，功率铁氧体在开关电源中（电器和计算机中）大量使用，工作频率在f=25khz，i=20002500，po22mw/g （pv=45mw/cm3）（f25khz， b=200mt ，100）；bs370mt（h=1194a/m，100），这相当于日本tdk的pc30。第三阶段：20世纪80年代后期到90年代初期，为缩小电源体积，减轻重量，开关电源工作频率升到100khz500khz。在此频率范围内，铁氧体磁芯的涡流损耗上升，在磁芯损耗中占主导地位，必须从化学成分和微观结构两个方面进行改进，以提高材料的电阻率，这一时期的典型材料相当于日本tdk的pc40，其磁导率i=2300，pv410mw/cm3（f=100khz，b=200mt，100），bs410mt（h=1194a/m，100）。第四阶段：20世纪90年代初期到中期，工作于500khz1mhz 的材料开始研发，其磁导率i=1400，pv80mw/cm3（f=500khz，b=50mt）；第五阶段：20世纪90年代后期，开始13mhz的新材料研究。在此领域，日本tdk、fdk、东北金属、川崎制铁先后在1mhz频段进行了研究，为开关电源的小型化做出了贡献。1989年，日本tdk公司率先发表了可用于500khz1mhz开关电源的h7f（亦即pc50）铁氧体材料，紧接着在1992年的icf-6会议上，有更多的公司报道研制开发用于1mhz的功率铁氧体材料，如fdk的7h10材料，可用于0.31.3mhz开关频率，日本东北金属公司开发的b40材料，适用频率为0.52mhz；日本索尼（sony）公司的fe12材料可用于0.52mhz的频率，以及法国thomson公司等，亦开发了相应的铁氧体材料，特别是荷兰philips公司于1995年开发了工作于13mhz的高频电源用铁氧体材料（材料牌号3f4）。我国开关电源的研究起步较晚，与发达国家差距较大，目前产品化的开关电源工作频率均在500khz以下，少数部属企业（如南京898厂、宜宾899厂）及江苏xx集团等企业通过“八五”、“九五”期间的科技创新，能生产相当于tdk公司pc40牌号的材料。近几年来，国内许多研究单位在开关电源的理论分析以及0.51mhz开关频率的电源模块方面做了大量的工作，如清华大学研究了动态优化设计问题；电子科技大学在建模、仿真设计、拓朴结构等方面已连续跟踪研究数年，取得了卓有成效的进展。表3-1 国际上几家知名公司与本公司产品的性能比较 公司 牌号 磁性能日本tdk江苏xx德国siemens荷兰philipspc40pc44pc50jr1kn49n593f353f4起始磁导率mi23002400140090013008501400900饱和磁感应强度bs(mt,25)5101194a/m5101194a/m4701194a/m350350a/m4601194a/m4601194a/m400350a/m350350a/m剩磁br(mt)95110140150150矫顽力hc(a/m)14.31336.540556040磁芯损耗pv(mw/cm3)25khz200mt 25 60 100100khz200mt 2560 100500khz50mt 25 60 80 1001mhz50mt 2560 80 1001mhz30mt 1003 mhz10mt 10012080706004504106004003001308080200320120560180510120200320居里温度（）215215240220240240200220电阻率（m）6.56.591126210密度d(g/cm3)4.84.84.84.74.754.754.754.7在表3-1中，高频功耗pv、磁通密度bs、居里温度tc是重要指标，对开关电源等各种转换器的设计水平、工作稳定性和环境的适应性有至关重要的作用。通过指标对比，本项目材料已达到国际先进水平。表3-2 目前工业化产品达到的技术参数与国际同类材料对比结果 参数同行企业ibs (mt)(25)br (mt)(25)hc(a/m)(25)tc()d(g/cm3)pv(mw/cm3)应用频率mhz本项目指标90020%3501502204.7200（100c1mhz30mt） 320（100c3mhz10mt）1-3本项目典型值930368132362354.72179（100c1mhz30mt）300（100c3mhz10mt）1-3philips(3f4)90025%350150402204.7200（100c1mhz30mt） 320（100c3mhz10mt）1-3国内尚无同类材料和产品2. 该项目的成熟度和可靠性本项目从2004年正式进入小试阶段，本项目是行业内十分关注的课题，我们通过理论分析和现代添加剂技术完善及工艺设备水平提升，在关键技术的控制上实现了创新性思维和实践，取得了材料性能指标的突破。首先我们进行了项目调研和立项，编制了研发计划和实验方案，落实研发人员，配备相应的测试仪器。经过一年多无数次试验和努力，已成功完成了材料的基本配方及添加剂的研究，同时制定了工艺流程和关键工艺的基本参数和管理办法，初步完善了中小批量的生产条件。在技术和工艺研究方面，我们做了以下工作：(1)原材料的选择为了得到晶粒尺寸小，均匀完整，晶粒内部气孔小，整体密度高，晶粒高纯度、无缺陷、杂质和内应力小的高频低损耗材料，原材料必须选纯度高、有害杂质少、活性好、比表面积大的原材料。具体要求如下:表3-3fe2o3sio2almnnipcacr99.54%0.004%0.005%0.244%0.008%0.01%0.03%0.001%(2)主配方的确定为了得到高饱和磁通密度bs、高i、高居里温度tc，且损耗最低点的湿度不小于最高工作温度的材料，主配方必须合理、精确控制。精选实验主配方范围如下：表3-4 精选实验主配方范围参数fe2o3（mol%）mno(mol%)zno(mol%)损耗谷点()tc()配方54.0053.0041.3043.504.703.5090130293290(3)微量元素的实验考虑提高晶粒内部电阻率, 控制晶粒尺寸, 生成薄晶界的高阻抗层来改善整体材料的涡流损耗,我们选择了碳酸钙、五氧化二铌、五氧化二钒、氧化镍、氧化钛、二氧化硅等元素进行掺杂实验，并取得实验数据和结果。通过以上关键技术的基础研究，掌握了技术规律和有效的控制参数，使技术和工艺的可靠性进一步得到认定，使产业化成熟度得到进一步提升。此后，批量为市场提供了产品，为日本大东线圈（丹东）工程有限公司批量提供ee8.5产品，做成的高频逆变器发热量小，体积缩小了1/2；为墨西哥汇科（falco）电子等公司提供高频电感器用块状材料，产品性能达到终端产品的要求，且温度稳定性好，提高了电感的可靠性；同时er9.5，efd型磁芯得到了福日电配（福建）有限公司及台湾根茂电子等研发部门的认可和高度评价，解决了在普通高频磁性材料发热量大，导致其它元件失效的问题。该材料经徐州产品质量监督检验所（江苏省电子产品指定鉴定部门）测试确认，性能指标完全符合标准规定, 满足了技术发展要求。（销售合同和检测报告详见项目建议书附件）四、项目产品市场调查与竞争能力预测1. 本项目产品的主要用途、应用领域及需求量、未来市场预测；项目产品的经济寿命期；相关产品替代问题及竞争力比较。 (1)产品主要用途、应用领域。本项目产品是目前xxxxxx材料，虽然它的应用领域和前几代产品仍然相包容，但它却代表了高科技的新一代产品水平。软磁铁氧体是一种功能性电子材料，作为信息材料支柱产业之一，已成为新材料产业的重要组成部分。本项目产品作为开关电源核心材料，所做成的电源广泛应用于通讯、网络、计算机及外部设备，自动控制，仪器仪表，高清晰度电视，液晶显示器（lcd），汽车电子，绿色照明，军事等领域。电源有：开关电源、不间断电源（ups），变频电源、电解电镀电源、焊接电源、感应加热电源、充电电源、霓虹灯和照明电源、激光发生器电源、航空航天和军用电源等。任何电子设备均离不开各类电源，所以，磁性材料涉及的是一个庞大的产业群链。美国2001年ac/dc开关电源和dc/dc开关电源的销售额，合计为62.6亿美元，通信开关电源的销售额为21.98亿美元，约占开关电源销售总量的35。中国通信事业正处于发展阶段，通信电源在开关电源总额中所占比例可能比美国要大，就按50计算，总额就达70亿元人民币左右，这还不包括其它电器和仪器开关电源。根据需求增长，每年开关电源和ups的市场约为100亿元，加上其它电源，电子电源市场规模在150亿元以上，近年来开关电源市场年平均增长率约为15%，其中高档次产品比例还不大。根据技术发展趋势和市场分析，本项目产品需求量会不断上升，这种使用范围在13mhz高频功率开关电源磁芯，是以后35年内需求增长最为迅猛的产品。因为在四个方面中国电源产业迎来了又一波巨大的发展推动力。第一、信息产业继续以高速发展，计算机特别是笔记本，程控交换机，移动通讯设备的小型化，采用高频开关电源的比例不断增大。第二、 传统工业的改造期已来到，信息工业系统的改造要求电源小型化、智能化、高效率、高可靠、无人值守，晶闸管电力操作系统被开关电源取代。高性能、大功率开关电源对高频低功耗材料有更大的技术和数量上的需求。第三、由于能源，特别是石油的短缺，节约能源被再次提高到国家战略的高度。如降低电子设备待机能源消耗，电子镇流器等绿色照明，高频调速技术以及电力电子高频技术的发展，都要求新型的开关电源，目前，适应新型、高效的高频开关电源技术使用的高频低功耗软磁铁氧体材料是一个瓶颈。作为用电力取代石油的计划，已成为国家产业政策的重要导向。电动汽车，电动自行车需要大量的充电器、ac-dc、dc-dc、dc-ac等转换器。专家认为电力电子变频技术的发展是国家技术进步的一个重要标志，这是高频低功耗材料的又一重要发展领域，一台空调机若采用了高频调速技术将节能30%以上，今后电力电子变频技术还会不断拓展到其它白色家电。第四、汽车电子的需求，磁性元器件是汽车电子系统整机中必不可少的构件，这里只介绍涉及本产品的应用领域。在汽车通信系统中，大量使用dc-dc转换器和大功率电感器等；在汽车电源管理中，有各种逆变器，充电器，开关稳压器，低压稳压器等；在汽车照明系统中有照明高压变压器，镇流器和振荡变压器等；在车载娱乐设备中，虽然它们的功能与普通家用电子产品相同，但由于使用在高温和狭窄的空间环境，所以必须采用高性能、高频率、小体积的开关电源。以上四个领域正是本项目高档铁氧体的市场要求。 (2)本项目高档软磁铁氧体材料产品主要市场预测。 全球平板电视的市场预测 表41 全球平板电视的市场预测表 单位：百万台2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年lcd1.548.313.823.634.446.457.769.2pdp0.412.23.75.67.79.612.114.3总量2510.517.529.242.15669.883.5来源：strategy analyticsconnected home devics service 高频功率铁氧体材料在平板电视中用做开关电源，由于平板电视厚度不断变薄，所以要求电源模块的体积愈来愈小。大屏幕平板电视的供电峰值功率是非常大的，如60英寸pdp的电源功率在500瓦，30英寸的lcd电源功率在200w，采用本项目材料制成的高频开关电源可提高效率，大幅度减小尺寸。现在我们正和日本三垦电子等公司合作，为hitachi，sunsung，lg，长虹电子，tcl，康佳，海尔，海信等公司开发平板电视新一代高性能电源，以满足整机的要求。电源适配器的市场前景（仅中国制造商） 表42 电源适配器的市场前景 2004年2005年2006年电源适配器34亿个37亿个48亿个来源：环球资源中国大陆和台湾地区电源适配器供应商生产能力市场资讯电源适配器的主要增长源自手机、个人dvd播放机和其它便携式电子设备制造商对电源适配器的急剧需求。美国苏迪思科技公司推出了epa3以太网大型电源适配器，特别是汽车电源适配器是一个新兴的市场领域，未来前景广阔。我们现在的家用电子产品基本上都是220v交流供电，到汽车上就没办法使用，于是汽车电源适配器应运而生，充电器、高功率吸尘器等产品都可在汽车上使用。电源适配器的能效问题是当前要解决的热点问题，这就需要高性能的软磁铁氧体材料来解决能效和发热的问题。绿色照明中国照明电器工业在近20多年来得到快速发展，年均增幅超过gdp增长在10%以上，已成为全球照明电器生产大国。电子整流器技术已日趋成熟。一体化紧凑型荧光灯几乎全部采用电子整流器，直管和环形荧光灯采用电子整流器的比例也逐年上升，近两年hid等电子整流器成为热点，高压钠灯和金属卤化物电子整流器已进入实用阶段。led发光二极管照明技术发展速度惊人，所需低电压变压器为本项目材料的应用又开辟了新的领域。表43 2005年电子整流器年生产量cfl电子整流器独立式电子整流器hid、高压纳灯、金属卤化物、电子整流器led照明电子电源年需求量（亿只）5.51.5发展中发展中我国目前面临的大问题就是缺电，由于全国耗电量的1012%用于照明，所以照明节能用来解决电力短缺尤为重要。目前，普通36w电感整流器会消耗9w电能，而高档铁氧体电子整流器只消耗3.5w，这将节约50%的电能。根据市场调查和预测，我们以新兴产业一定比例高档电源对本项目材料的需求量进行了预测，结果如下：表44 新兴产业高档电源对本项目材料的需求量预测总需求数量/吨位高档品比例/数量单位产品铁氧体用量本项目材料需求量pdplcd4200万台/4200吨（2007年）100%/ 4200万台100g/台4200吨/年电 源适配器480000万只/48000吨（2006年）30%/ 144000万只10g/只14400吨/年绿（白）色照明100000万个/20000吨（2006年）20%/ 20000万个20g/个6000吨/年小 计584200万/72200吨24600吨/年从上表可以看出，仅三大类产品软磁铁氧体年总需求量达到了72200吨，根据现阶段技术发展情况分析，高档材料的需求比例大约是：pdp，lcd为100%，电源适配器为30%，绿色照明为20%，按此计算，则国内高档次铁氧体材料需求量将是24600吨/年。本项目产业化能达到高档铁氧体材料需求量30%的市场占有率，则至少要生产7220吨/年，所以项目的市场前景是非常好的。项目产品的经济寿命期和相关替代产品及其竞争力比较软磁铁氧体产品工业化生产已经50余年，技术始终处于发展之中，本项目材料高频低功耗特性优异，是新一代电源材料。就产品的生命周期而言，应处于上升发展阶段，完全可在相当长的时间里满足技术发展的需求。在电子变压器中的软磁材料，工频及中频主要用硅钢，而在高频主要用软磁铁氧体。现在软磁铁氧体遇到非晶、纳米晶合金的挑战，因为非晶、纳米晶合金在和b指标上表现出优势。但由于软磁铁氧体的价格便宜，仅为非晶纳米晶合金的1/51/10，且易成型各种尺寸和形状，可满足新型设计对形状和尺寸的要求，而非晶、纳米晶合金在成本和价格上无法和软磁铁氧体相比，用薄带卷绕，不但不能制造磁路结构复杂的产品和小型化产品，而且存在绕制应力，存在性能降低等不足之处。所以非晶、纳米晶合金材料可部分取代软磁铁氧体，但还不能完全取代软磁铁氧体。2. 本项目产品的国内外主要研制单位及主要生产厂家研制、开发情况；在建项目和已批准拟开工建设项目的生产能力，预计投产时间。最近五年中，由于开关频率已提高到13mhz，国际上知名大学和公司对高频低功耗的材料进行了研究，美国弗吉尼亚理工学院电力电子研究中心，日本东京原田研究室等甚至已着手研制工作于3mhz以上的开关电源。因此，对铁氧体材料的要求越来越高，研制工作于13mhz频段的开关电源成为功率电子学中的热点，日本千叶大学、tdk公司铁氧体研究部、大阪大学、长崎技术大学以及仙台的日本东北金属公司研究室等单位开展了大量的掺杂和工艺技术研究，详细分析了高频损耗与晶粒尺寸、晶界特性的关系，研究了晶界高电阻层的形成条件及对功耗降低的工作机理；美国阿尔弗里德大学陶瓷学院、宾夕法尼亚大学物理系以及英国曼彻斯特大学材料科学中心重点研究了共沉粉体制备技术，制备了超微晶（1.0m）的铁氧体颗粒，研究了工艺条件对晶粒尺寸和分布的影响；德国西门子研究室、莱比锡大学以及荷兰飞利浦实验室等大量研究了铁氧体中的壁移和畴转磁化过程、功率损耗和频率之间的关系、工艺过程对晶粒尺寸、均匀性以及气孔率的影响；法国汤姆逊公司（thomson）研究室研究了添加tio2对mnzn铁氧体电磁性能的影响，通过cao和sio2添加剂与工艺条件配合成功地将晶粒平均尺寸控制在6m以内，从而研制成功用于0.51.5mhz smps的铁氧体材料；韩国汉城国立大学金属工程系、釜山的gyungsung大学物理系、我国台湾新竹的交通大学工艺技术研究院等也在铁氧体材料的显微结构、工艺条件方面进行了大量的研究；罗马尼亚布加勒斯特电子研究所，印度osmania大学物理系等大量研究了晶界层对mnzn铁氧体电阻率的影响及对降低高频损耗的作用，所有这些研究推动了功率铁氧体性能的迅速提高。根据调查和信息分析，有国内院校、企业专家、学者对此材料进行了课题研究。就目前各专业厂家发布的材料及产品手册来说，仅荷兰菲利普（philips） 公司和西门子公司（siemens）有产品商业化生产，其中3mhz材料只有荷兰菲利普（philips） 公司生产，其它公司未见有具体同类型材料公布。查行业有关信息，也没有其他同类型材料及产品生产线建设的报道。3. 本项目产品的国内外市场竞争力，替代进口或出口的可能性，预测本项目市场占有份额，以及近期内市场占有率的增长情况，并说明预测根据。本技术开发的1-3mhz高频低损耗功率铁氧体材料与国外同类产品相比较，具有非常强的竞争优势。（1）工艺上采用节能技术。由于采用了低温烧结技术，制备过程中电力消耗将下降约15%；（2）原材料供应具有经济性。主要原材料为国内生产，其价格比采用国外原材料下降25%；（3）加工成本低廉，由于工资和劳动效率等因素，成本比国外同行低50%以上。根据初步测算，产品总成本预计将比国外同行要低30%以上。产品技术性能与国外同类产品相同，而价格仅是国外的1/22/3之间。由于国外同类产品价格昂贵，国内市场对此难以承受。电子产品的价格总体呈下降趋势，我们的产品有更多的机会。因此，我公司开发的高频功率铁氧体材料具有很好的市场前景和价格竞争力。xx集团公司主业本身就包含了磁性材料，变压器，电感器件，开关电源，形成了与本产业化项目完全相符的产业链。具备了该新材料从制造到组件应用，直至开关电源电路应用的条件。这给我们新产品的推广、应用提供了一个极好的条件，即为本项目材料推向市场提供了一个技术、研发、应用的平台。长期以来，不论是磁性材料、变压器，还是开关电源，我们都和世界一流的企业建立了长期的合作伙伴关系，共同研发新品，共同开拓市场，集团公司各企业已形成与国际市场新产品同步发展的共同体，构建成一个市场网络。从该材料应用市场分布来说，当今世界变压器，开关电源主要厂商、主要研发机构、制造商都聚集在中国大陆地区，面向世界市场研发新的产品，国内企业也异军突起，市场非常广阔，商机非常之大。具体承担本项目的江苏xx集团无锡斯贝尔磁性材料有限公司,在产品研发、制造方面属高档次材料、小型化尺寸范畴。公司十分重视产品结构优化问题，及时跟踪国际技术发展方向，在行业中表现了较强的竞争实力。经业内调查和有关专家证实，国内目前还没有其他公司上此项目，我们的竞争对手主要是荷兰philips公司。我们预测，在项目的实施过程中，以我们的技术、工艺、生产能力和成本优势，市场占有率可以在短时间里达到15%，两年内达30%。根据市场调查，仅用于pdp、lcd、照明、汽车等高档开关电源ac-dc、dc-dc的磁性材料，在35年内世界市场将总体呈“需求大于产出”的态势。五、项目计划及考核目标1、总体目标。项目实施年限到2008年6月，形成高频功率铁氧体材料年产5000吨的能力。项目执行期间计划投资额8085万元。本产品的产业化生产，其技术水平在国内是一流的，在国际上可与日本的tdk、fdk，德国siemens,荷兰philips公司相媲美和抗衡，国际大型电源、照明等企业已纷纷转移至中国，而这些公司都有本地采购的战略，所以我们有十分明确的目标市场和明显的价格竞争优势。国外这类材料的售价折合人民币每吨1015万元，而我们开发的高频功率铁氧体材料系列产品每吨售价人民币只需58万元。由于产品技术性能基本相同，完全可替代进口，能争取更大的国际市场份额。 2、技术创新指标。本成果的创新性是：通过制备高活性的粉体，配合低损耗配方和添加剂技术，实现低温烧结（烧结温度可控制在1250），控制晶粒尺寸小于5m（小晶粒、高密度技术），提高材料电阻率技术，从而实现技术创新。本项目申请发明专利2项（保护自主知识产权）；成果鉴定1项；制订代表行业产品水平的企业标准1项（本标准可制定国家标准）。3、技术、质量指标。（1）项目完成时的技术指标 材料技术指标按设计要求，具体指标如下：材料牌号：jrik材料名称：13mhz高频低功耗铁氧体材料成份：锰锌铁氧体i：90020bs：350mt（h350a/m,25）br：150 mthc：40a/mpv：200mw/cm(1mhz,50mt) 320mw/cm(3mhz,10mt)tc：220：9（m）d：4.7（g/cm）材料利用率大于98；产品结构尺寸达到用户的设计要求。（2）项目完成时的质量指标产品合格率大于92。（本产品不需通过和申请国家相关行业许可证。项目实施单位：无锡斯贝尔磁性材料有限公司，已通过iso9001质量认证体系。）4、经济与社会发展目标实现年工业增加值8140万元。项目建设期内实现销售30000万元（其中国内销售20000万元，出口创汇1100万美元左右），缴税总额3538.42万元，净利润2266.60万元，