工业电磁阀新型阀芯的.doc

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1、工业电磁阀新型阀芯的研发项目可行性报告2012年2月目录1、立项的背景和意义32、国内外研究现状和发展趋势53、项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点74、项目预期目标95、项目实施方案、技术路线、组织方式与课题分解106、计划进度安排127、现有工作基础和条件138、经费预算141、立项的背景和意义电磁阀是用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。其核心部件是一个缠绕了线圈的阀芯，在继电器的控制下实现机械动作，可以配合不同的电路来实现预期的控制。电磁阀有很多种，不同的

2、电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。目前工业电磁阀已经成为现代社会不可或缺的常规工业产品，其国内年产值已经突破150亿元，浙江地区是国内电磁阀生产的重要集散地之一，仅宁波地区就集聚了近20家成规模的电磁阀生产企业，而绍兴新昌更拥有全国产量第一的电磁阀生产企业——浙江三花股份。传统的工业电磁阀一般采用特种钢材（各种规格的硅钢）作为阀芯材料，由于该材料是金属材料，其功耗较大，不仅无法节能，还需要消耗更多的线圈铜材。本项目团队正在着手开发一款新型阀芯材料——纳米微晶软磁材料，以替代传统的特种钢材。与传统钢材制造的阀芯相比，

3、新型材料所制造的电磁阀芯不仅磁性强、吸力大、而且功耗小，能够节约电磁阀的铜线圈使用量，在同等条件下，能够使工业电磁阀产品总体成本降低15%以上，具有可观的经济效益。以纳米微晶软磁颗粒添加绝缘剂所得到的复合材料，不仅磁性能优异，且宏观上电阻很高，能耗大幅度降低，具有关阔的应用前景。目前纳米微晶软磁材料的主要应用领域是作为金属磁粉芯用于电感器件，国外生产厂商主要有，美国Magnetics，美国Anorld，日本TDK，韩国东部等，国内主要有北京七星飞行，湖州科达电子和浙江东磁，全球的年需求量约30亿美元，而且每年都在上升。各国内厂商的产值约为每家1亿人民币，与国外厂商竞争

4、，仍有广阔的发展前景。本项目团队在纳米微晶软磁材料的研发上已经做了大量的前期工作，目前已经获得优于国内厂家的实验室样品。本项目团队还对该材料的应用领域作了广泛拓展，其涉及的医疗器械运动控制磁芯，电磁阀，电机，变压器领域目前在国际上还是一片空白，市场前景非常广阔。另一方面，工业电磁阀作为一种极为普遍的工业产品，其国内年产值已突破150亿元，市场容量巨大，而浙江是国内电磁阀生产的主要集散地之一，仅仅宁波地区就有近20家成规模的电磁阀生产企业，其每年电磁阀芯的采购额大约9亿元；而浙江新昌还拥有国内电磁阀产量第一的龙头企业——浙江三花股份，其电磁阀芯采购额每年也有3.5亿元左

5、右。国内电磁阀芯的市场容量大约为25-30亿元左右。本项目预计研发的利用“纳米微晶软磁材料”制造的新型电磁阀芯与传统阀芯相比，不仅磁性强、吸力大、而且功耗小，能够节约电磁阀的铜线圈使用量，在同等条件下，可以使工业电磁阀产品总体成本降低15%以上，其产业化前景值得期待。我们还注意到，对于国内电磁阀生产企业来说，其产品利润是比较低的（约为10%-15%），如果能够把整体生产成本下降15%以上，相当于该企业的利润翻倍，因此该新产品对于电磁阀生产企业来说，有着相当的吸引力。一旦实现量产，必将对绍兴市的产业结构及新材料行业带来有益的影响，其影响力也将迅速扩散到周边地区，具有显著

6、的经济效益和社会效益。2、国内外研究现状和发展趋势纳米技术是近年来崛起的一门崭新技术，它是在现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用探索紧密联系的新型科学技术。纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域，现已成为当今世界活跃的研究热点之一。纳米微晶软磁材料一般是指材料中晶粒尺寸减小到纳米量级（一般≤50nm）而获得高起始磁导率（μi～105）和低矫顽力（Hc～0.5A/m）的材料。一般是在Fe-B-Si基合金中加少量Cu和Nb，在制成非晶材料后，再进行适当的热处理，Cu和Nb的作用分别是增加晶核数量和抑制晶粒长大以获得超细（纳米级）晶粒结

7、构。纳米微晶软磁材料由于其特殊的结构其磁各向异性很小，磁致伸缩趋于零，且电阻率比晶态软磁合金高，而略低于非晶态合金，具有高磁通密度、高磁导率和低铁损的综合优异性能。继Fe-Si-B纳米微晶软磁材料后，90年代，Fe-M-B，Fe-M-C，Fe-M-N，Fe-M-O等系列纳米微晶软磁材料如雨后春笋破土而出。最近又有人研究了在Fe-Si-B-Cu-Nb纳米微晶材料中加Al对磁性的影响。随着Al含量的增加，Hc先显著降低，然后无大的变化；Ms则线性减小；晶粒大小在最佳热处理情况下无明显的变化。我国学者张延中等人以V、Mo取代Fe-Cu-Nb-Si-B合金中