磁性元件與鐵氧體材料國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)

     磁性材料按化學(xué)組成分金屬磁性材料和非金屬磁性材料（鐵氧體材料）兩大類。其應(yīng)用極為廣泛，涉及到電子信息、機(jī)電、汽車、冶金、航天、航空、交通運(yùn)輸、系統(tǒng)工程、生物醫(yī)學(xué)等各應(yīng)用領(lǐng)域。在電子信息中，無論是消費(fèi)類電子產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品還是通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備、儀器儀表和現(xiàn)代軍事裝備中等均大量使用磁性材料及元器件，并在這些設(shè)備、裝備和系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。多年來，世界各國一直致力于磁性材料與元器件的研究及標(biāo)準(zhǔn)的制（修）訂工作。各國尤其是發(fā)達(dá)國家先后制定了磁性材料、元器件的各種系列標(biāo)準(zhǔn)。國際電工委員會（IEC）于1958年成立了IEC/TC51“磁性元件與鐵氧體材料”技術(shù)委員會，專門負(fù)責(zé)電子和通訊設(shè)備用磁性元件及相關(guān)附件、測量和試驗(yàn)方法，電感器、電子變壓器、微波鐵氧體器件以及各種鐵氧體材料的國際標(biāo)準(zhǔn)的制定工作；同時(shí)IEC成立了IEC/TC68“磁合金與磁鋼”技術(shù)委員會，專門負(fù)責(zé)磁合金和磁鋼專業(yè)領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作，目前已發(fā)布涉及磁性材料分類、金屬軟磁、永磁的電磁特性及其測量方法標(biāo)準(zhǔn)14個。我國在1989年成立了與IEC/TC51相對口的CSBTS/TC89“全國磁性元件與鐵氧體材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會”，負(fù)責(zé)磁性元件與鐵氧體材料國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制（修）定工作；于1997年成立了與IEC/TC68相對口的CSBTS/TC228“全國電工合金標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會”，負(fù)責(zé)磁合金和磁鋼國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制（修）定工作。隨著市場經(jīng)濟(jì)和全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，為適應(yīng)我國加入WTO后對國際標(biāo)準(zhǔn)的趨同的需要，了解國際、國外先進(jìn)國家標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)，推動我國磁性材料與元器件的標(biāo)準(zhǔn)化工作至關(guān)重要。本文對磁性元件與鐵氧體材料的國際標(biāo)準(zhǔn)和國外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)作一簡單介紹。

    國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)

    國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)是指未經(jīng)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）確認(rèn)并公布的其它國際組織的標(biāo)準(zhǔn)、區(qū)域性組織的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)、國際上有權(quán)威的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)及國際上有影響的公司的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)域性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)主要有：歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會（CEN）、歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會（CENELEC）等制定的標(biāo)準(zhǔn)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)（ANSI）、德國國家標(biāo)準(zhǔn)（DIN）、英國國家標(biāo)準(zhǔn)（BS）、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）、法國國家標(biāo)準(zhǔn)（NF）、俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)（ГОСТ）等。

    多年來，以英、法、德為主的西歐和美國，一直致力于國際和區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化活動，企圖長期控制國際標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)大權(quán)，并且不遺余力地把本國標(biāo)準(zhǔn)變成國際標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)歐洲標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)的趨同，1990年CENELEC與IEC簽訂了雙邊合作協(xié)議，1991年CEN也與ISO簽訂了技術(shù)合作協(xié)議。兩協(xié)議確立了國際標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先原則，強(qiáng)調(diào)進(jìn)行通力合作，避免工作重復(fù)。CEN/CENELEC盡量等同采用現(xiàn)有的國際標(biāo)準(zhǔn)，對由ISO/IEC或CEN/CENELEC承擔(dān)的標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目交由兩機(jī)構(gòu)進(jìn)行平行審批，標(biāo)準(zhǔn)草案通過后，即作為國際標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)發(fā)布實(shí)施。

    從我們目前收集的有關(guān)磁性材料、電感器、變壓器的標(biāo)準(zhǔn)資料發(fā)現(xiàn)，英國、法國、德國等國家標(biāo)準(zhǔn)采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN）和IEC標(biāo)準(zhǔn)比例較大，且這三國的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)題有很多相似之處。以德國標(biāo)準(zhǔn)為例，有關(guān)磁性材料、電感器、變壓器的67個標(biāo)準(zhǔn)中，有39個標(biāo)準(zhǔn)直接等同采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)，在EN標(biāo)準(zhǔn)編號前直接冠上DIN；有11個標(biāo)準(zhǔn)直接等同采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，在IEC標(biāo)準(zhǔn)編號前直接冠上DIN。上述國家的標(biāo)準(zhǔn)基本集中在三個方面：一是鐵氧體磁芯以及電子變壓器、電感器、鐵心的尺寸標(biāo)準(zhǔn)；二是質(zhì)量認(rèn)證用磁心和元件的標(biāo)準(zhǔn)；三是測量方法及一些基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

    從標(biāo)準(zhǔn)編號上分析，EN6××××標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際與IEC標(biāo)準(zhǔn)都是對應(yīng)的。而當(dāng)今比較流行的片式表面安裝元件標(biāo)準(zhǔn)卻是寥寥無幾，只有德國標(biāo)準(zhǔn)：（1）DIN EN 60204-1—2000標(biāo)準(zhǔn)等同采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 62024-1：2000《高頻感性元件——電性能和測量方法》；（2）DIN EN62025-1：2000《高頻感性元件——非電性能及其測量方法》，且這兩項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)已作為IEC標(biāo)準(zhǔn)的*終草案即將出版。

    此外，還有英、德等同采用的歐洲標(biāo)準(zhǔn)；

    （1）EN 129000/A1-96《射頻固定線繞電感器總規(guī)范》；

    （2）EN 129100/A-96，《分規(guī)范：繞線表面安裝電感器》；

    （3）EN 129101/A1-95《*詳細(xì)規(guī)范：質(zhì)量評定用表面安裝線繞電感器．評定水平E級》；

    （4）EN 129102/A1-95《*詳細(xì)規(guī)范：質(zhì)量評定用表面安裝線繞電感器．評定水平P級》等。

    日本的標(biāo)準(zhǔn)可謂自成體系，在僅發(fā)布的28項(xiàng)與磁性材料、元件有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中，對應(yīng)性較好。有磁（元）件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，就有相對應(yīng)的測試方法標(biāo)準(zhǔn)。在這些標(biāo)準(zhǔn)中，JIS C2561：1992《鐵氧體磁芯材料性能測量方法》值得我們借鑒，它將為我國軟磁鐵氧體磁性材料測量方法標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了評價(jià)磁材的電磁特性、物理性能及機(jī)械性能的試驗(yàn)方法，它對試驗(yàn)的試樣形狀（包括環(huán)形、方（圓）棒形、圓片等11種試樣）及尺寸做了規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電、磁、物理性能參數(shù)包括：起始磁導(dǎo)率μi、復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率、起始磁導(dǎo)率的溫度系數(shù)aui 、振幅磁導(dǎo)率μa、Q值、相對損耗系數(shù)tanδ/μi、居里溫度θC、損耗密度、直流磁化特性中的飽和磁通密度Bs、剩余磁通密度Br、矯頑力Hc、還有體積電阻率、密度及機(jī)械性能中的抗彎強(qiáng)度等。

    相比之下，俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)同國際/歐洲標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)的*大區(qū)別，主要表現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)成和標(biāo)準(zhǔn)的及時(shí)更新等方面較差，標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面窄，標(biāo)準(zhǔn)陳舊。

    國際公認(rèn)的行業(yè)性團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)有我們較為熟知的美國材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)（ASTM）。ASTM標(biāo)準(zhǔn)主要集中在各種材料規(guī)范及試驗(yàn)方法上。在磁性材料為數(shù)不多的標(biāo)準(zhǔn)中，有兩個標(biāo)準(zhǔn)可供我們參考。

    （1）ASTM A1009-2000《電源變壓器和濾波電感器用高頻（10kHz～1MHz）MnZn軟磁鐵氧體材料規(guī)范》，它規(guī)定了電源變壓器用4個材料牌號及濾波電感器用3個材料牌號的磁性要求；

    （2）ASTM A1013-2000《用伏特計(jì)-安培計(jì)-瓦特計(jì)法測量軟磁元件規(guī)定溫度下的高頻（10kHz～1MHz）磁心損耗的方法》。

    美國軍用標(biāo)準(zhǔn)（MIL）同樣也是國際上有影響的標(biāo)準(zhǔn)之一。對磁性元件而言，所對應(yīng)的聯(lián)邦分類號為FSC5950，主要涉及電感器和變壓器二類產(chǎn)品，而涉及磁材、磁心基本沒有現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。MIL標(biāo)準(zhǔn)迄今為止仍是技術(shù)要求較為先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，長期以來，它不僅作為美國聯(lián)邦采辦的技術(shù)依據(jù)，而且也一直作為我國制定國家軍用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)參考依據(jù)。在FSC5950中，共包含了213個現(xiàn)行有效的電感器、變壓器標(biāo)準(zhǔn)，而在現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)中有16項(xiàng)非政府標(biāo)準(zhǔn)。

    國際電工委員會（IEC）標(biāo)準(zhǔn)

    從IEC/TC51*新公布的標(biāo)準(zhǔn)信息中得知，IEC/TC51現(xiàn)行有效出版物有60項(xiàng)（包括補(bǔ)充修改單）。按標(biāo)準(zhǔn)類別和專業(yè)分類統(tǒng)計(jì)見表1。可以看出，多年來，IEC/TC51一直是從基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)編制出發(fā)，以制定軟磁磁心、鐵心的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)為主流，逐漸向通用元器件、新型元器件標(biāo)準(zhǔn)方向發(fā)展的。

    表1 IEC/TC51標(biāo)準(zhǔn)分類統(tǒng)計(jì)
   

    近年來，IEC/TC51在圍繞著國際上廣泛應(yīng)用的表面安裝元件展開了如下工作：

    （1）制定了IEC61860：2000《磁性氧化物制成的低矮磁心的尺寸》，它為表面安裝用變壓器提供了系列化的磁心尺寸標(biāo)準(zhǔn)。

    （2）即將出版發(fā)行IEC 62024《高頻感性元件 電性能和測量方法 第1部分：納亨范圍片式電感器》、IEC 62025《高頻感性元件 非電性能及其測量方法 第1部分：電子通訊設(shè)備用表面安裝固定電感器》等標(biāo)準(zhǔn)，將成為片式電感元件的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

    （3）作為IEC/TC51新工作項(xiàng)目提案，《數(shù)字元器件用噪聲抑制片 第1部分：術(shù)語和定義 第2部分：測量方法》也被提到議事日程；IEC 62211《電感元件 可靠性管理》也將作為IEC新型的標(biāo)準(zhǔn)類型出現(xiàn)。

    （4）IEC/TC51在標(biāo)準(zhǔn)體系上也作了一定調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)以系列形式出現(xiàn)成為*近幾年IEC/TC51標(biāo)準(zhǔn)的一個新特點(diǎn)。如：

    （a）IEC 60424系列標(biāo)準(zhǔn)：鐵氧體磁心表面缺陷極限導(dǎo)則 第1部分：總則、第2部分：RM磁心、第3部分：EPD磁心和E形磁心、第4部分：環(huán)形磁心；

    （b）IEC 60401系列標(biāo)準(zhǔn)：軟磁材料制成的磁心術(shù)語 第1部分：物理缺陷術(shù)語、第2部分：參考尺寸、第3部分：變壓器和電感器磁心制造廠產(chǎn)品目錄數(shù)據(jù)資料導(dǎo)則；

    （c）IEC 62044系列標(biāo)準(zhǔn)：軟磁材料制成的磁心 測量方法 第1部分：總則、第2部分；低勵磁電平下的磁特性、第3部分：高勵磁電平下的磁特性等等。

    （5）今年IEC/TC51還推出一個“公眾可用規(guī)范”（PAS）草案，《電感接近開關(guān)用磁性氧化物制成的半罐形磁心尺寸》，以加快發(fā)展新技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化。

    IEC/TC51去年發(fā)表的戰(zhàn)略方針聲明指出，隨著無線電通訊如移動電話的增長，對高頻電磁兼容（EMC）元件的需求隨之增加。因此，“高頻化”和“低矮形”將是磁性元件的流行趨勢。在今后五年內(nèi)，IEC/TC51為滿足數(shù)字電視、汽車電子及網(wǎng)絡(luò)這些新市場的需求，將加速有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

    結(jié)語

    隨著國際貿(mào)易和科技文化交流的不斷擴(kuò)大，特別是隨著貿(mào)易全球化和經(jīng)濟(jì)一體化以及高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，對國際標(biāo)準(zhǔn)的需求日益增長