中国烧结钕铁硼磁体产业的发展历程

中国烧结钕铁硼磁体产业的发展历程1 生产量、生产能力及专利问题中国烧结钕铁硼磁体产业在1985 年前后开始量产，宁波科宁达工业有限公司是中国最早量产的钕铁硼企业。

在过去的20 年中，中国的钕铁硼磁体产业有了长足的进步，取得了世界瞩目的成绩。

世界钕铁硼磁体的生产中心已经转移到了中国，主要集中在宁波地区、山西太原地区、京津地区等。

2000 年全球烧结钕铁硼产量为15090 吨，其中中国5550 吨（占37%），日本7700 吨（占50%），美国1020 吨（占7%），欧洲820 吨（占5%）[1]。

2001年中国烧结钕铁硼产量约为6400 吨，2002 年为8000 吨，2003 年达到1.5 万吨，成为世界第一的烧结钕铁硼生产大国[2, 3]。

从产量上说，中国烧结钕铁硼在2003 年已占世界总产量的73%，日本、欧洲和美国分别占24.5%、1.8%和0.7%[2]。

估计2004 中国烧结钕铁硼的产量在2 到2.5 万吨之间，其中宁波地区（包括浙江其它地区）约1 万吨，太原地区约8 千吨，京津地区约5 千吨，其它地区约2 千吨。

而生产能力到今年底应能达到3 万吨。

目前我国的钕铁硼生产厂大约有150 家，年产1000吨以上的有10 家左右。

从烧结钕铁硼新厂投资建设和老厂扩建来看，2003~2004 年为一个高潮期。

2004 年与2003 年相比，生产能力几乎翻番。

预计2005 年到2010 年增长会略为放缓。

之所以在2003~2004 年生产能力有较快增长，有三个原因：一是实际需求确实有较快增长，增长的生产能力用来满足国际及国内市场的需求；二是前几年对2003 年日本钕铁硼主要成分专利失效有较高期望；三是我国钕铁硼产品的档次有了很大提高，开拓了更广阔的市场。

专利始终是困扰中国烧结钕铁硼发展的一个重要问题，有关情况见表1。

从表1 看，2014 年以后日本无论如何也没有道理以专利为由来限制中国了。

实际上除了主要成分专利外，关于钕铁硼成分及工艺方面的专利有很多（几百个），例如Intermetallics Co., Ltd 的橡胶模等静压（RIP）工艺及滚镀（BP Coating）工艺、日立金属的湿法低氧工艺、三德金属和昭和电工的甩带工艺、美国坩埚公司（已关闭）的高氧含量工艺等。

中国在钕铁* Nd-Fe(Co)-B 各向异性磁性材料的专利；** 美国专利第5 645 651 号含有正方晶结构的化合物专利，至2014 年7 月8 日有效。

本专利不仅适用于含有Co 的化合物，也适用于不含有Co 的化合物以及含有Dy 等添加元素的化合物。

硼领域的专利也很多，例如罗阳的“甩带工艺专利”、南开大学周永洽等的“共沉淀还原扩散法制备钕铁硼永磁合金”专利等。

所以，可以肯定地说2004 年以后专利的控制会越来越弱，而2014 年以后应该不会起多大作用了。

目前已经购买了住友专利的中国公司有：三环新材料高技术公司、北京京磁技术公司、安泰科技有限公司、北京清华银纳高科技发展公司、宁波韵升强磁有限公司。

由于购买了专利，上述公司和中国的其他企业相比在销售上有较多的优势。

可以预见，2012 年前后情况会有所变化，专利优势会不再那么明显。

因此，从产能上看（考虑到建设周期），2010~2015 年将是中国钕铁硼又一个大发展的时期。

2 产品档次中国烧结钕铁硼的发展不仅表现在产量上，档次上也有了令人难以置信的提高。

正如梁树勇等预见的那样，现在中国的烧结钕铁硼已经大规模进入VCM、MRI、CD pick-up、CD-ROM 等高技术领域。

2003 年中国钕铁硼的高技术应用已占到全部产量的30.7%，其中VCM 磁体占1.1%[2]。

目前少数厂家已经能够批量生产N53、52M、48H 等高档次产品，达到了世界一流水平。

例如，高汝伟等[5]报道的性能如下：a) Br=1.457T(14.57kG)，Hci=1148kA/m(14.43kOe)，(BH)max=408kJ/m3(51.3MGOe) ；b)Br=1.32T(13.2kG) ，Hci=2035kA/m (25.57kOe) ，(BH)max=320kJ/m3(39.9 MGOe)。

至少有5 家企业可以批量生产N50、48M、45H、42SH、40UH 等世界公认的主流高档产品。

至于45M、N45、42H 等常规中、高档产品，国内至少有十几家可以生产。

实际上，由于激烈的竞争，低档产品已经很难赢利，利润源主要是中、高档产品。

预计2005 年中国烧结钕铁硼的高技术应用可望达到40~50%。

这里值得一提的是音圈电机（V oice Coil Motor,VCM）所用的高性能烧结钕铁硼，因为VCM 磁体应用份额的多少能够在一定程度上表明一个国家烧结钕铁硼的生产、应用水平。

VCM 磁体在2000年前主要为42M、45M、48M 等牌号的产品，现在主导产品为48M、45H 等牌号。

50M、52M、48H 也占有一定的市场份额。

估计在近五年内基本情况不会有很大变化。

VCM 磁体的主要供应商为日本的Neomax 公司（原住友公司）、日本信越、宁波科宁达工业有限公司及日本TDK 公司等。

国内VCM 磁体的发展大致可分成三个阶段。

第一阶段为2000~2002 年，此时国内有少数几家公司试图进入低档VCM 市场（例如：42M 产品，韩国、台湾客户等），但由于当时的性能、电镀、氢爆碎等技术尚未成熟，所以未能如愿以偿。

第二阶段为起步阶段，时间为2002~2005 年。

此期间有少数中国厂家可以提供少量较低性能的产品给一些小的VCM 客户。

有几个较大的钕铁硼磁体厂在尝试通过希捷科技（SegateTechnology，Segate）等世界著名的HDD 客户的认证，但直到2004 年底都未成功。

值得欣慰的是，在这段时间里，中科三环宁波科宁达工业有限公司在VCM 磁体这一领域取得了巨大的成功。

科宁达从2002 年初开始VCM 磁体项目（与Magnequench Ltd.(MQ)合作），在2003 年前后开始大批量供货，主要客户为西部数据（West Digital，WD）、麦拓（Maxtor）、MMI Industries Co. Ltd （MMI）、铭异科技股份有限公司（Min Aik Technology Co., Ltd.）等世界著名的公司。

目前的主要产品为48M 及45H，下一个目标为50M、52M、48H 等。

计划2005 年达到1.5亿片左右，产值3 亿元左右。

第三阶段为中国VCM 磁体的发展与成熟阶段，时间应该在2005~2015 年。

到2015 年底，中国VCM 磁体的产量应该可以达到世界VCM 磁体总量的50~80%。

在这段时间内，中科三环的宁波科宁达工业有限公司、天津三环乐喜新材料有限公司、北京环磁新技术有限公司等都应该有能力生产VCM 磁体。

宁波韵升高科磁业有限公司、安泰科技股份有限公司、烟台正海磁性材料有限公司、烟台首钢磁性材料股份有限公司、山西运城恒磁新材料有限公司、杭州永磁集团有限公司、宁波永久磁业有限公司、宁波金鸡钕铁硼强磁材料有限公司、浙江英洛华磁业有限公司等都有可能涉足这一领域。

在这一领域最具优势的是中科三环各公司（特别是科宁达）及宁波韵升高科磁业有限公司。

科宁达公司的优势在于已经掌握VCM 磁体的制备技术，积累了较为丰富的经验，与MQ 合作，建成了VCM 磁体后加工厂、电镀厂及净房等；韵升强磁的优势在于先进的毛坯设备、一定的规模、一定的经验等。

宁波科宁达工业有限公司能够大举进入VCM这一领域，标志着我国钕铁硼企业已经进入高档产品的时代，中国企业只能生产中、低档钕铁硼的时代已经一去不复返了。

3 工艺水平中国钕铁硼磁体性能档次的快速提高与工艺和设备的进步是分不开的，正是一个又一个的工艺进步奠定了中国烧结钕铁硼大厦的基石。

以下以时间为序对此加以总结。

（1）1984~1987 年。

这一时期基本上是中国烧结钕铁硼的起步阶段，那时的工艺基本上是“炮弹式锭模熔炼→鳄破→球磨→管式炉烧结、时效→后加工→磁测→包装”。

材料水平基本上是N30、N35 等。

（2）1987~1997 年。

在这段时间里中国钕铁硼厂采用了方形双面冷却锭模熔炼，引进了德国AFG200 气流磨、美国VFS 及ABAR 烧结炉等。

气流磨和烧结炉的引进是中国烧结钕铁硼的一个里程碑，使钕铁硼主要的制备工艺技术前进了一大步。

在这方面，中科三环、宁波科宁达工业有限公司的王震西、姚宇良等是时代的先驱，为中国钕铁硼的发展做出了重要贡献。

在这一时期，日本、欧美等已经开始采用气流磨添加润滑剂工艺、甩带工艺、氢爆碎工艺、双合金法等。

中国科学家也开展了这些方面的研究工作，但基本上处于研究阶段，有一些结果也基本上是实验室结果。

当然，在这段时间其他相关的方面也取得了很大的进步。

例如配方上开始注意Dy、Tb、Nb、Co、Cu、Ga、Mo、W、Al 等元素对磁性能的影响，已经基本上搞清楚了各元素的作用。

后加工中的掏孔、轮廓磨、电镀等都有了长足的进步。

特别是稀土提取与冶炼技术的进步（可以得到更纯的稀土）对性能的提高也起了很大的作用。

（3）1998~2000 年。

梁树勇等[6]报道了将润滑剂（有人称之为添加剂或防氧化剂）成功应用于烧结钕铁硼批量生产并生产出42M、N45 等牌号的产品。

他们的工作使中国钕铁硼的工艺水平有了进一步的提高，具有重要意义。

添加润滑剂不仅大大提高了气流磨的出料速度，而且可以使剩磁提高20~30mT，磁能积提高16~24kJ/m3。

在这段时间内中国钕铁硼企业开始将甩带工艺、氢爆碎工艺及类双合金（主要采用了均匀化处理）工艺应用于小批量生产，并且取得了性能上的进一步提高。

与此同时，烟台首钢、宁波韵升等公司开始购买日本、德国等国外先进的设备，包括甩带炉、氢爆碎炉等。

先进的设备为先进工艺的实施提供了基础。

（4）2001~2005 年。

这是中国烧结钕铁硼大发展的一个阶段，预计2005 年的产量是2001 年的4~5 倍。

烟台正海、烟台首钢等报道了批量生产N53 等产品，宁波科宁达工业有限公司已经大举进军VCM 等领域，说明中国的烧结钕铁硼企业已经摆脱了只能生产中、低档产品的局面，正在义无返顾地向高端市场进军。

这段时间中国较大的钕铁硼厂都已经基本掌握了甩带工艺、氢爆碎工艺并将新工艺应用于批量生产。

甩带工艺的关键是合格的甩带炉，如果有合格的甩带炉并得到合格的甩带片，则甩带工艺的掌握并不难。

与甩带工艺相比，对氢爆碎（HD）工艺的掌握才是近几年钕铁硼工艺飞跃式进步的关键，这不是一般的里程碑，而是中国钕铁硼发展史上的一块丰碑。

是否采用HD 技术是中国烧结钕铁硼与国外工艺技术的最重要差别之一。

不论是甩带技术，还是双合金技术等公认的先进技术都离不开HD 技术。