稀土永磁材料的现状及发展_林河成
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(3)SmCo5 永磁体 。2000 年以前 , 我国用烧结 法生产 SmCo 5 永磁 体 , (B H )m =250 ～ 279 kJ/ m3 (31 ～ 35 M GO e)[ 2] , 而 Sm(Co , Cu , Fe , Z r)z 永磁体 的(B H)m =223 ～ 263 kJ/ m3(28 ～ 33 MG O e), 如上 永磁体我国都达到工业化生产水平 。
多年来 , 因我国稀土永磁材料的生产技术及装 备水平获得了很快的提高和完善 , 故对永磁材料质 量和磁性能的提高较快 , 并促进了应用的发展和推 进了永磁产业高速进展 。
(1)烧结 N dFeB 。传统的工艺法生产烧结 NdFeB , 磁性能如在(H B)m <40 MG O e 左右 , 仅用于 一般的磁器件(如音响 , 磁疗 , 磁选机和磁化防腊器 等), 后来改进用低氧工艺生产或者用速凝熔铸锭和 氢爆法等 , 使(H B)m 提高到 400 kJ/ m3(50 MG Oe) 拓宽了产品的应用领域 。
获得了较好的技术及经济效果 。 (7)新型的粘结剂 。 粘结永磁体的粘结剂是磁
们在较高温度下易分解 , 所以不能采用烧结法制备 品的重要组分之一 , 也是磁体的连续相 。 在磁体中
这类磁体 。仅可采取粘结法生产 SmF eN 磁体 。 目 前 , 用 熔 体 快 淬 法 及 H DDR 法 生 产 各 向 同 性 S m2 Fe17 N x 磁 粉 , 以 压 制 成 形 技 术 可 制 得 粘 结
(2)钕铁硼永磁材料(烧结和粘结 NdF eB)的原 料是 Nd ≥99 %, F e ≥99 %, B ≥99 %(或 FeB 中 B20 %)。 在烧 结 NdF eB 中 加入 Pr , Dy 代 替部 分 Nd 后可提高矫顽力 。 加入 Co 代替部分 Fe 后可提 高居里温度 。有时加入 T b , Al , Ga 和 Nb 也可提高 矫顽力或改变其它磁性能 。
此外 , 在多年来我国永磁产业的进步中 , 已呈现 了一些显著的特点 :(1)国外的永磁材料生产厂不断 地将企业转移到中国(且为稀土资源地区或原料供 应地), 以保证延续生产的能力 。 如日本 , 美国等企 业移入内蒙包头 , 江西赣州 , 四川成都和上海等 , 以 获得了稀土金属主原料及廉价劳动力 ;(2)企业经济 形态共有国营 , 民营 , 合资及独资等 , 使在竞争中推 进我国永磁业的进展 ;(3)在激烈的国内外竞争中优 胜劣汰 , 提高磁业集中度而更利于实现大型化和现 代化的工业水平 。
320
129
11 149 61
2005 14 070
380
132
14 582 31
2006 18 190
580
132
18 902 30
2007 22 380
720
165
23 265 23
2008 21 650
690
165
22 505 -3.4
从表 1 可见 , 2004 -2008 年的 5 年中 , Nd , Dy 和 Sm 的消费量逐年增加 , 且增长较快(仅有 2008 年受经济危机的影响 , Nd 有些下降)。2004 年后的 任一年 Nd 的用量均比 2000 年多得多 , 如 2008 年
用 H DDR 法制粉后可生产各向同性及各向异 性的粘结 NdF eB 永磁体 。 将磁粉压制成形或注射 成形所得各向异性粘结 NdF eB 永磁体(M FP 13)的 磁能积(B H)m =310 kJ/ m3(38 M GO e)和(M FP 14) 的(B H)m =263 kJ/ m3 (33 MG O e), 如上的工艺技 术的提高 , 使粘结 NdFeB 永磁体 推向新的 发展阶 段。
· 49 ·
～ 35 MG O e)[ 1] , 这可开拓 Sm Co5 产品所应用领域 , 利于此磁体的向前发展 。
该技术具有独创性的世界行进水平 , 提高了产品的 国际竞争力 。目前此技术在产业化的应用之中 , 已
(4)SmF eN 永磁体 。 在 Sm FeN 中有 Sm 2 Fe17 N x 和 SmFe7N x 两种主要的金属间化合物 。 因为它
RECENT STAT US AND FUT URE OF RARE-EART H PERMANEN T MAGNETIC MAT ERIALS
LIN He-cheng (China Central Engine rning and Research Institue for No n-fer ro us M etallurg ical I ndustries , Beijing 100038 , China)
Abstract :T he t echno logy , varieties , quali ty , out put and applicatio n of Chinese rare-earth permanent mag neti c m aterials i n recent years are int roduced w it h description o f dom estic and w o rl d t rade.N ow , China is t he g lobular cente r f or productio n , applicatio n and market development of rare-earth perm anent m ag neti c mat eri al s.Some topi cs are di scussed and sugg estio n are put fo rw ard lased o n ex ist ing prollem s . Key words :rare-eart h pe rm anent magnetic m aterial ;production technolog y ;o utput ;applicati on ;marke t ;sug gestion
收稿日期 :2009 -08 -28 作者简介 :林河成(1935 -), 男(汉), 广东潮市人 , 高级工程师 , 从事有色冶金技术研究 及有色冶金工厂 工程设计 , 尤其 擅长于稀土冶金 专 业。
· 48 ·
粉末冶金工业 第 20 卷
2 稀土永磁材料的生产发展
可提高颗粒流动性 , 结合力, 机械性和耐蚀性。因 此 , 研制新型粘结剂极为重要 。 近年我国已研成一 种磁体专用树脂 BM-2C 的新型粘结剂[ 1] , 对于生产
(1)钐钴永磁材料(SmCo5 和 Sm2 Co17 )的原料 为 Sm ≥99 %(或 Sm2O 3 ≥99 %)和 Co ≥99 %,
S mCo5 中可加入 P r 代替部分的 Sm , 降低成本 , 提 高磁性能 。 Sm2 Co17 中 加入 Cu , Fe , Z r 后成 为 Sm (Co , Cu , Fe , Z r)z(Z =7.0 ～ 8.3), 以提高磁性材料 的工作温度和磁性能 。
近年来生产中所用的稀土 金属原料(Sm , N d , Dy 等)的发展状况见表 1 所示 。
表 1 稀土金属原料用量发展状况[2] (t/ a)
钕
镝
钐
年增长率
年份
合计
(N d ≥99 %)(D y ≥99 %)(S m ≥99 %)
/%
2000 2 160
150
45
2 355
26
Fra Baidu bibliotek
2004 10 760
1 概 述
近几年(2004 -2008 年)来 , 我国的稀土永磁材 料仍处于稳步持续的发展态势 。目前永磁材料的生 产量 , 应用量和销售量仍居世界之冠 。 在生产中稀 土的金属主原料 , 生产工艺技术 , 应用领域和市场贸 易等方面获得了较大的成就及发展 。目前我国已经 成为全球稀土永磁材料的生产 、应用和市场的发展 中心 。其发展将更快更好 。
林河成
(中国有色工程设计研究 总院 , 北京 100038)
摘 要 :介绍了近年来我国稀土永磁材料的生产技术 、品种 、质量和产量发展状况 ;永磁材料应 用的新领域 ;激烈竞争中永磁材料的国内外市场 。目前我国已成为全球稀土永磁材料生产 , 应 用和市场发展中心 。讨论了永磁材料发展中的存在问题 , 并提出了建议 。 关键词 :稀土永磁材料 ;生产技术 ;产量 ;应用 ;市场 ;建议 中图分类号 :T F 125.8 文献标识码 :A 文章编号 :1006 -6543(2010)02 -0047 -06
2.1 原材料 目前已能生产的四大类永磁材料 , 它们的原材
料包括稀土金属材料 , 如 Nd , P r , Sm , T b 和 Dy 等 。 一般材料如 Fe , B , Co , N 等 。 添 加元素如 Co , Z r , Cu , Al , Ga , Nb 等 。这三种原材料 , 目前我国均可充 足供给 , 特别是稀土金属如 Nd , P r , Sm , Dy 及 T b 的 资源丰富 , 生产技术成熟 , 供应量无问题 。
(3)钐铁氮永磁材料(Sm2 F e17 N x 和 SmFe7 N x) 的原料为 Sm ≥99 %, Fe ≥99 %和 N ≥99.99 %。 在 S m2 Fe17 N x 中加入 Z r , Co , B 可提高磁性能 。
(4)纳米晶复合永磁材料(SmCo5/ α-Fe)及(N dP rDy)2 Fe14 (B/ α-Fe)。 它由在纳米数内(一般为 20 nm)的高磁晶硬磁性相与高饱和磁化强度软磁性相 之间磁交换耦合作用而构成的新型稀土永磁材料 。
比 2000 年 Nd 量猛增 9 倍 。但 Dy 和 Sm 增长量较 低 。三种稀土金属量为 2007 年最高 23 265t/ a , 估 计今后我国稀土永磁材料将会持续发展 , 故 Nd , Dy 和 Sm 用量 也将增长较快 。由 于 Pr , T b 的用量较 少 , 未计入表 1 中 。 近年来 , N d , Dy 和 Sm 的市价变 化较大 , 对生产的永磁成本影响很大 , 据市场发展态 势看 , 今后 Nd , Dy 和 Sm 的市价将处于高位 , 这对 永磁发展是不利的 。 2.2 生产技术及装备的进步
DO I :10.13228/j .boyuan.issn1006 -6543.2010.02.017
第 20 卷第 2 期 2010 年 4 月
POWDER粉ME末TA冶LL金UR工GY业INDUSTRY
VAo
l.20 No .2 pr .2010
稀土永磁材料的现状及发展
(2)粘结 N dFeB 。用熔体快淬法制得磁粉可生 产各向同性粘结 N dF eB 永磁体(M Q I), (B H )m = 140 kJ/ m3(17.5 MG O e)。 以制得各向同性热压永 磁体(MQ Z), (B H)m =119 kJ/m 3(15 M GO e)。 它 们的工艺及设备均达到产 业化的生产水 平 。 近年 来 , 采用热挤压技术可生产各向异性辐向磁环 NdFeB 磁体 , 获得较高的磁能积(B H)m =400 kJ/ m3 (50 M GOe), 利于开拓应用发展 。
在我国稀土永磁材料发展中仍然保持着如下的 独有优势 :(1)丰富的稀土资源 , 可提供充足的永磁 材料生产主原料(Nd , Sm , Dy , P r 和 T b 等);(2)广 阔的国内永磁品销售市场 , 保证了较大量的国内应
用量的需求 ;(3)充足的低廉劳动力资源 , 促进了产 品的成本低而利于市场竞争 ;(4)大量的技术人才参 与永磁材料的生产 , 使工艺和装备不断提高和完善 , 保证了稀土永磁业的发展生命力 。
此外 , 我国已研制成功的粘结法可制备 SmCo5 永磁体 , 这种新技术为 :快冷厚带工艺技术生产粘结 SmCo5 磁体[ 1] 。 目前已可达到 工业化水平 。 制得 粘结 SmCo5 产品的(B H )m =239 ～ 269 kJ/ m 3(31
第 2 期 林河成 :稀土永磁材料的现状及发展
多年来 , 因我国稀土永磁材料的生产技术及装 备水平获得了很快的提高和完善 , 故对永磁材料质 量和磁性能的提高较快 , 并促进了应用的发展和推 进了永磁产业高速进展 。
(1)烧结 N dFeB 。传统的工艺法生产烧结 NdFeB , 磁性能如在(H B)m <40 MG O e 左右 , 仅用于 一般的磁器件(如音响 , 磁疗 , 磁选机和磁化防腊器 等), 后来改进用低氧工艺生产或者用速凝熔铸锭和 氢爆法等 , 使(H B)m 提高到 400 kJ/ m3(50 MG Oe) 拓宽了产品的应用领域 。
获得了较好的技术及经济效果 。 (7)新型的粘结剂 。 粘结永磁体的粘结剂是磁
们在较高温度下易分解 , 所以不能采用烧结法制备 品的重要组分之一 , 也是磁体的连续相 。 在磁体中
这类磁体 。仅可采取粘结法生产 SmF eN 磁体 。 目 前 , 用 熔 体 快 淬 法 及 H DDR 法 生 产 各 向 同 性 S m2 Fe17 N x 磁 粉 , 以 压 制 成 形 技 术 可 制 得 粘 结
(2)钕铁硼永磁材料(烧结和粘结 NdF eB)的原 料是 Nd ≥99 %, F e ≥99 %, B ≥99 %(或 FeB 中 B20 %)。 在烧 结 NdF eB 中 加入 Pr , Dy 代 替部 分 Nd 后可提高矫顽力 。 加入 Co 代替部分 Fe 后可提 高居里温度 。有时加入 T b , Al , Ga 和 Nb 也可提高 矫顽力或改变其它磁性能 。
此外 , 在多年来我国永磁产业的进步中 , 已呈现 了一些显著的特点 :(1)国外的永磁材料生产厂不断 地将企业转移到中国(且为稀土资源地区或原料供 应地), 以保证延续生产的能力 。 如日本 , 美国等企 业移入内蒙包头 , 江西赣州 , 四川成都和上海等 , 以 获得了稀土金属主原料及廉价劳动力 ;(2)企业经济 形态共有国营 , 民营 , 合资及独资等 , 使在竞争中推 进我国永磁业的进展 ;(3)在激烈的国内外竞争中优 胜劣汰 , 提高磁业集中度而更利于实现大型化和现 代化的工业水平 。
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11 149 61
2005 14 070
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14 582 31
2006 18 190
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2007 22 380
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2008 21 650
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22 505 -3.4
从表 1 可见 , 2004 -2008 年的 5 年中 , Nd , Dy 和 Sm 的消费量逐年增加 , 且增长较快(仅有 2008 年受经济危机的影响 , Nd 有些下降)。2004 年后的 任一年 Nd 的用量均比 2000 年多得多 , 如 2008 年
用 H DDR 法制粉后可生产各向同性及各向异 性的粘结 NdF eB 永磁体 。 将磁粉压制成形或注射 成形所得各向异性粘结 NdF eB 永磁体(M FP 13)的 磁能积(B H)m =310 kJ/ m3(38 M GO e)和(M FP 14) 的(B H)m =263 kJ/ m3 (33 MG O e), 如上的工艺技 术的提高 , 使粘结 NdFeB 永磁体 推向新的 发展阶 段。
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～ 35 MG O e)[ 1] , 这可开拓 Sm Co5 产品所应用领域 , 利于此磁体的向前发展 。
该技术具有独创性的世界行进水平 , 提高了产品的 国际竞争力 。目前此技术在产业化的应用之中 , 已
(4)SmF eN 永磁体 。 在 Sm FeN 中有 Sm 2 Fe17 N x 和 SmFe7N x 两种主要的金属间化合物 。 因为它
RECENT STAT US AND FUT URE OF RARE-EART H PERMANEN T MAGNETIC MAT ERIALS
LIN He-cheng (China Central Engine rning and Research Institue for No n-fer ro us M etallurg ical I ndustries , Beijing 100038 , China)
Abstract :T he t echno logy , varieties , quali ty , out put and applicatio n of Chinese rare-earth permanent mag neti c m aterials i n recent years are int roduced w it h description o f dom estic and w o rl d t rade.N ow , China is t he g lobular cente r f or productio n , applicatio n and market development of rare-earth perm anent m ag neti c mat eri al s.Some topi cs are di scussed and sugg estio n are put fo rw ard lased o n ex ist ing prollem s . Key words :rare-eart h pe rm anent magnetic m aterial ;production technolog y ;o utput ;applicati on ;marke t ;sug gestion
收稿日期 :2009 -08 -28 作者简介 :林河成(1935 -), 男(汉), 广东潮市人 , 高级工程师 , 从事有色冶金技术研究 及有色冶金工厂 工程设计 , 尤其 擅长于稀土冶金 专 业。
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粉末冶金工业 第 20 卷
2 稀土永磁材料的生产发展
可提高颗粒流动性 , 结合力, 机械性和耐蚀性。因 此 , 研制新型粘结剂极为重要 。 近年我国已研成一 种磁体专用树脂 BM-2C 的新型粘结剂[ 1] , 对于生产
(1)钐钴永磁材料(SmCo5 和 Sm2 Co17 )的原料 为 Sm ≥99 %(或 Sm2O 3 ≥99 %)和 Co ≥99 %,
S mCo5 中可加入 P r 代替部分的 Sm , 降低成本 , 提 高磁性能 。 Sm2 Co17 中 加入 Cu , Fe , Z r 后成 为 Sm (Co , Cu , Fe , Z r)z(Z =7.0 ～ 8.3), 以提高磁性材料 的工作温度和磁性能 。
近年来生产中所用的稀土 金属原料(Sm , N d , Dy 等)的发展状况见表 1 所示 。
表 1 稀土金属原料用量发展状况[2] (t/ a)
钕
镝
钐
年增长率
年份
合计
(N d ≥99 %)(D y ≥99 %)(S m ≥99 %)
/%
2000 2 160
150
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2 355
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Fra Baidu bibliotek
2004 10 760
1 概 述
近几年(2004 -2008 年)来 , 我国的稀土永磁材 料仍处于稳步持续的发展态势 。目前永磁材料的生 产量 , 应用量和销售量仍居世界之冠 。 在生产中稀 土的金属主原料 , 生产工艺技术 , 应用领域和市场贸 易等方面获得了较大的成就及发展 。目前我国已经 成为全球稀土永磁材料的生产 、应用和市场的发展 中心 。其发展将更快更好 。
林河成
(中国有色工程设计研究 总院 , 北京 100038)
摘 要 :介绍了近年来我国稀土永磁材料的生产技术 、品种 、质量和产量发展状况 ;永磁材料应 用的新领域 ;激烈竞争中永磁材料的国内外市场 。目前我国已成为全球稀土永磁材料生产 , 应 用和市场发展中心 。讨论了永磁材料发展中的存在问题 , 并提出了建议 。 关键词 :稀土永磁材料 ;生产技术 ;产量 ;应用 ;市场 ;建议 中图分类号 :T F 125.8 文献标识码 :A 文章编号 :1006 -6543(2010)02 -0047 -06
2.1 原材料 目前已能生产的四大类永磁材料 , 它们的原材
料包括稀土金属材料 , 如 Nd , P r , Sm , T b 和 Dy 等 。 一般材料如 Fe , B , Co , N 等 。 添 加元素如 Co , Z r , Cu , Al , Ga , Nb 等 。这三种原材料 , 目前我国均可充 足供给 , 特别是稀土金属如 Nd , P r , Sm , Dy 及 T b 的 资源丰富 , 生产技术成熟 , 供应量无问题 。
(3)钐铁氮永磁材料(Sm2 F e17 N x 和 SmFe7 N x) 的原料为 Sm ≥99 %, Fe ≥99 %和 N ≥99.99 %。 在 S m2 Fe17 N x 中加入 Z r , Co , B 可提高磁性能 。
(4)纳米晶复合永磁材料(SmCo5/ α-Fe)及(N dP rDy)2 Fe14 (B/ α-Fe)。 它由在纳米数内(一般为 20 nm)的高磁晶硬磁性相与高饱和磁化强度软磁性相 之间磁交换耦合作用而构成的新型稀土永磁材料 。
比 2000 年 Nd 量猛增 9 倍 。但 Dy 和 Sm 增长量较 低 。三种稀土金属量为 2007 年最高 23 265t/ a , 估 计今后我国稀土永磁材料将会持续发展 , 故 Nd , Dy 和 Sm 用量 也将增长较快 。由 于 Pr , T b 的用量较 少 , 未计入表 1 中 。 近年来 , N d , Dy 和 Sm 的市价变 化较大 , 对生产的永磁成本影响很大 , 据市场发展态 势看 , 今后 Nd , Dy 和 Sm 的市价将处于高位 , 这对 永磁发展是不利的 。 2.2 生产技术及装备的进步
DO I :10.13228/j .boyuan.issn1006 -6543.2010.02.017
第 20 卷第 2 期 2010 年 4 月
POWDER粉ME末TA冶LL金UR工GY业INDUSTRY
VAo
l.20 No .2 pr .2010
稀土永磁材料的现状及发展
(2)粘结 N dFeB 。用熔体快淬法制得磁粉可生 产各向同性粘结 N dF eB 永磁体(M Q I), (B H )m = 140 kJ/ m3(17.5 MG O e)。 以制得各向同性热压永 磁体(MQ Z), (B H)m =119 kJ/m 3(15 M GO e)。 它 们的工艺及设备均达到产 业化的生产水 平 。 近年 来 , 采用热挤压技术可生产各向异性辐向磁环 NdFeB 磁体 , 获得较高的磁能积(B H)m =400 kJ/ m3 (50 M GOe), 利于开拓应用发展 。
在我国稀土永磁材料发展中仍然保持着如下的 独有优势 :(1)丰富的稀土资源 , 可提供充足的永磁 材料生产主原料(Nd , Sm , Dy , P r 和 T b 等);(2)广 阔的国内永磁品销售市场 , 保证了较大量的国内应
用量的需求 ;(3)充足的低廉劳动力资源 , 促进了产 品的成本低而利于市场竞争 ;(4)大量的技术人才参 与永磁材料的生产 , 使工艺和装备不断提高和完善 , 保证了稀土永磁业的发展生命力 。
此外 , 我国已研制成功的粘结法可制备 SmCo5 永磁体 , 这种新技术为 :快冷厚带工艺技术生产粘结 SmCo5 磁体[ 1] 。 目前已可达到 工业化水平 。 制得 粘结 SmCo5 产品的(B H )m =239 ～ 269 kJ/ m 3(31
第 2 期 林河成 :稀土永磁材料的现状及发展