釹鐵硼永磁環(huán)保節(jié)能發(fā)展

在全球高油價(jià)時(shí)代的來(lái)臨、《京都議定書》的生效以及世界各國(guó)對(duì)環(huán)保節(jié)能的日益重視之下，環(huán)保節(jié)能正在成為影響各國(guó)制造業(yè)發(fā)展的重要因素，而釹鐵硼正是制造環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品的主要原材料之一。如釹鐵硼在汽車、壓縮機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用，正是出于環(huán)保節(jié)能的考慮。釹鐵硼作為環(huán)保節(jié)能的功能材料，其應(yīng)用將更加廣泛。釹鐵硼行業(yè)正成為全新的朝陽(yáng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)。

我們預(yù)計(jì)在未來(lái)3-5年，釹鐵硼的年需求增長(zhǎng)率平均為20%左右。其增長(zhǎng)主要來(lái)自于幾個(gè)領(lǐng)域：傳統(tǒng)汽車工業(yè)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、核磁共振成象工業(yè)和機(jī)床工業(yè)等。

在能源日趨緊張的時(shí)代，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能無(wú)疑將受到政府政策的支持，風(fēng)力發(fā)電目前在歐洲已經(jīng)大規(guī)模實(shí)施，在我國(guó)尚處于起步階段，之前1兆瓦的機(jī)組使用釹鐵硼大致在1噸左右，得益于風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的快速增長(zhǎng)，釹鐵硼在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的用量也將快速增加。

釹鐵硼作為第三代稀土永磁材料，具有很高的性能價(jià)格比，其廣泛應(yīng)用于能源、交通、機(jī)械、醫(yī)療、IT、家電等行業(yè)，特別是隨著信息技術(shù)為代表的知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，給稀土永磁釹鐵硼產(chǎn)業(yè)等功能材料不斷帶來(lái)新的用途，這為釹鐵硼產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更為廣闊的市場(chǎng)前景。

目前我國(guó)已經(jīng)成為世界釹鐵硼永磁制造中心。我國(guó)目前已經(jīng)形成自己的釹鐵硼產(chǎn)業(yè)體系，依靠資源和成本優(yōu)勢(shì)，行業(yè)發(fā)展迅速。2003年產(chǎn)量已經(jīng)占世界產(chǎn)量的50%以上，世界釹鐵硼產(chǎn)業(yè)正在向中國(guó)轉(zhuǎn)移。

此外，全球制造業(yè)目前正在向中國(guó)轉(zhuǎn)移，其中自然包括應(yīng)用釹鐵硼的下游制造業(yè)，如家電、音響、電機(jī)等。中國(guó)釹鐵硼下游市場(chǎng)的的發(fā)展將拉動(dòng)釹鐵硼的需求，而本土生產(chǎn)本土銷售能降低產(chǎn)品的成本，因此，應(yīng)用釹鐵硼的下游制造業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移也將拉動(dòng)釹鐵硼產(chǎn)業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移。

釹鐵硼具有體積小、重量輕和磁性強(qiáng)的特點(diǎn)，是迄今為止性能價(jià)格比最佳的磁體。預(yù)計(jì)在未來(lái)20-30年里，不可能有替代釹鐵硼的磁性材料出現(xiàn)。生產(chǎn)釹鐵硼永磁材料的主要原材料有金屬釹、純鐵、硼鐵合金以及其他添加劑。

釹鐵硼行業(yè)的核心技術(shù)主要體現(xiàn)在制造工藝上，具體體現(xiàn)在其產(chǎn)品的均勻性、一致性、加工質(zhì)量、鍍層質(zhì)量等方面。

釹鐵硼產(chǎn)業(yè)是一個(gè)專利性極強(qiáng)的行業(yè)，只有在獲得專利許可并繳納專利費(fèi)后，才可以在專利地區(qū)銷售磁體單體或配有磁體的部件。釹鐵硼專利是一個(gè)專利包，雖然主要的專利已經(jīng)接近到期，但還有許多輔助專利未到保護(hù)期，仍能保護(hù)若干年。在中國(guó)制造、銷售和使用釹鐵硼磁體并不涉及任何專利問(wèn)題，但如果未獲得專利許可證，其產(chǎn)品不能出口到專利覆蓋區(qū)，否則構(gòu)成侵權(quán)。

釹鐵硼永磁是以金屬間化合物RE2FE14B為基礎(chǔ)的永磁材料。主要成分為稀土（Re）、鐵（Fe）、硼（B）。其中稀土ND為了獲得不同性能可用部分鏑（Dy）、鐠（Pr）等其他稀土金屬替代，鐵也可被鈷（Co）、鋁（Al）等其他金屬部分替代，硼的含量較小，但卻對(duì)形成四方晶體結(jié)構(gòu)金屬間化合物起著重要作用，使得化合物具有高飽和磁化強(qiáng)度，高的單軸各向異性和高的居里溫度。

第三代稀土永磁釹鐵硼是當(dāng)代磁體中性能最強(qiáng)的永磁體，它的主要原料有 稀土金屬釹29%-32.5% 金屬元素鐵 63.95-68.65% 非金屬元素硼1.1-1.2% 少量添加鏑0.6-1.2% 鈮0.3-0.5% 鋁0.3-0.5% 銅0.05-0.15%等元素 。2100433B

電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法專利目的

《電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法》的目的就是針對(duì)2008年8月之前的技術(shù)存在的上述問(wèn)題，而提供一種磁性能高、生產(chǎn)成本大幅度降低的電機(jī)用釹鐵硼永磁體，通過(guò)使用廉價(jià)的釓、鈥取代高價(jià)的鐠、釹、鏑、鋱生產(chǎn)高性能的釹鐵硼永磁體能大大降低生產(chǎn)成本。該發(fā)明的另一目的是提供上述電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法，以保證在2008年8月之前生產(chǎn)設(shè)備的情況下生產(chǎn)出電機(jī)用高性能的釹鐵硼永磁體產(chǎn)品，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法技術(shù)方案

《電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法》所述電機(jī)用釹鐵硼永磁體的組份包含鐠釹、釓、鈥、鏑、硼、銅、鋁、鐵，各組份含量（重量）范圍為：鐠釹（PrNd）24％-28％； 釓（Gd）0.5％-7％； 鈥（Ho）1％-5％； 鏑（Dy）0-6％；硼（B）0.9％-1.1％；銅（Cu）0.1％-0.15％；鋁（Al）0.2％-1.2％；鐵（Fe）62.35％-66.5％。

所述的電機(jī)用釹鐵硼永磁體的組份中還可包含鈷（Co）、鈮（Nb），鈷（Co）、鈮（Nb）含量（占總重量）范圍為：鈷（Co）0.2％-1.5％，鈮（Nb）0.2％-0.8％。加入鈷（Co）、鈮（Nb）的目的是為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的磁性能。所述釓（Gd）的適宜含量為1％-3％，所述鈥（Ho）的適宜含量亦為1％-3％。釓（Gd）、鈥（Ho）的加入量過(guò)小，則難以達(dá)到降低產(chǎn)品成本的目的，加入量過(guò)大，則影響產(chǎn)品的磁性能。

該發(fā)明還提供了電機(jī)用釹鐵硼永磁體的制造方法，它是按以下工藝、步驟進(jìn)行：

1）配料工序：按照以下組份含量（重量）鐠釹（PrNd）24％-28％、釓（Gd）0.5％-7％、鈥（Ho）1％-5％、鏑（Dy）0-6％、硼（B）0.9％-1.1％、銅（Cu）0.1％-0.15％、鋁（Al）0.2％-1.2％、鐵（Fe）62.35％-66.5％進(jìn)行配料；配料中還可包含鈷（Co）0.2％-1.5％，鈮（Nb）0.2％-1％。

2）熔煉工序：將配料放入熔煉爐中熔煉，真空度控制在5×10^-2帕±10％；

3）制粉工序：經(jīng)過(guò)均勻化的鋼錠通過(guò)粗破碎、中破碎、氣流磨制成粒度為3.6微米-4.2微米的釹鐵硼粉末，此過(guò)程中注意控制氧含量在50ppm以下。

4）成型工序：在成型車間的稱粉箱中稱取計(jì)算好的粉料壓制成坯塊，經(jīng)過(guò)等靜壓機(jī)后進(jìn)轉(zhuǎn)料車拆袋等待入燒結(jié)爐燒結(jié)。成型工序過(guò)程中要特別注意控制氧含量在200ppm以下。

5）燒結(jié)工序：將壓制好的坯塊經(jīng)轉(zhuǎn)料車入燒結(jié)爐燒結(jié)，燒結(jié)制度為（1080℃±20℃）/（3.5-4.5小時(shí)） （920℃±20℃）/（2.5-3.5小時(shí)） （530℃±30℃）/（3.5-4.5小時(shí)），真空度控制在3×10^-2帕±10％。

6）磨加工工序：將燒結(jié)出來(lái)的毛坯磨加工成規(guī)則的產(chǎn)品。為進(jìn)一步提高釹鐵硼材料的矯頑力，在制粉工序的氣流磨之前還可再加入0.2％-1.0％的稀土氧化鏑，用于提高材料的矯頑力。經(jīng)過(guò)上述的生產(chǎn)步驟生產(chǎn)的產(chǎn)品性能指標(biāo)均達(dá)到同行業(yè)相同牌號(hào)的性能標(biāo)準(zhǔn)。

電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法改善效果

《電機(jī)用釹鐵硼永磁體及其制造方法》采用以上技術(shù)方案后具有以下積極效果：

（1）該發(fā)明采用使用廉價(jià)的釓、鈥取代高價(jià)的鐠、釹、鏑、鋱等稀土金屬，并在制粉過(guò)程中加入適量的氧化鏑，通過(guò)生產(chǎn)上的工藝控制、降低生產(chǎn)成本，可以生產(chǎn)出適應(yīng)不同電機(jī)要求的釹鐵硼永磁材料，達(dá)到適應(yīng)市場(chǎng)，降低成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的效果。

（2）從原理上說(shuō)，用釓取代鐠和釹，用鈥取代鏑和鋱，相應(yīng)生成釓鐵硼和鈥鐵硼相，新相的生成在剩磁上影響較大，但通過(guò)適當(dāng)增加鐵、鋁、鈮等含量以及進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜〈壤?，可以彌補(bǔ)這方面的不足。由于釓、鈥和鐠釹、鏑相比有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此可以較大幅度地降低生產(chǎn)成本，至于產(chǎn)品性能，只要確定好適當(dāng)?shù)娜〈壤凸に嚄l件，就能超過(guò)或保持產(chǎn)品的原有性能。

（3）在制粉過(guò)程中以氧化鏑粉末的形式二次加入鏑，和在配料中加入金屬鏑同樣具有提高磁體矯頑力的效果，考慮到熔煉過(guò)程的稀土金屬氧化、揮發(fā)等損失，此階段加入氧化鏑對(duì)提高矯頑力比前者更有優(yōu)勢(shì)，并且操作方便、簡(jiǎn)單。

（4）對(duì)于2008年8月之前的生產(chǎn)企業(yè)自身生產(chǎn)設(shè)備不先進(jìn)，可以采用此生產(chǎn)工藝技術(shù)，生產(chǎn)的釹鐵硼永磁材料，和不用釓、鈥相比較，獲得同樣性能的材料每噸可節(jié)省8000-10000元。