钕铁硼

发布时间:2016-03-25 浏览次数:157

1 引言

 

1983年,日本住友金属公司首次发明了钕铁硼永磁,由于它具有高的剩磁,高的矫顽力以及高的磁能积,且具有良好的动态回复特性,因而迅速在世界范围内掀起一股开发研究热潮。特别是美国、日本等近年来在该领域内部投入了大量的人力、物力和财力,得到钕铁硼永磁的开发和应用得到了超常规的发展。欧共同体拨专款研制钕铁硼永磁材料,特别是在钕铁硼的生产制造工艺上,不断取得新的突破。目前,快淬磁粉从同性的MQ-1向各向异性的MQ-2、MQ-3发展。钕铁硼永磁的应用,已涉及国民经济的各个领域,特别是在计算机工业、信息工业、汽车工业、核磁共振成象工业、CD-ROM、DVD等音象工业方面有着广泛的应用前景。钕铁硼永磁的开发和应用,已成为一项跨世纪的朝阳工业。

 

2 钕铁硼永磁的发展现状

 

2.1 烧结钕铁硼永磁

 

1999年,全世界烧结钕铁硼永磁的产量约为14274T,我国的产量为5668T,占世界产量的39.6%;日本的产量为6404T,占44.9%;美国和欧洲各为1166T和1046T,分别占8.2%笔7.3%。我国的钕铁硼产量虽然接近日本;但由于产品档次低,价格上不去,利润空间小,其产值不足日本的1/3。据统计,我国钕铁硼的产值约为2亿美元,而日本的产值达到约9亿美元。也就是说日本的产品平均价格为100美元/千克。我国的产品平均价格为40美元/千克,比日本低150%。

 

日本住友特殊金属公司是烧结钕铁硼永磁专利的拥有者和最大生产厂家,但日本永磁界一些人士评论,日本信越化学工业公司的钕铁硼生产有可能赶超住友公司。此外TDK的钕铁硼生产也颇具实力,是继住友、信越公司之后的生产烧结钕铁硼永磁的第三大公司。

 

我国在烧结钕铁硼永磁的生产规模方面,由于市场发展的需要和资金投入力度的加大,生产规模在上百吨、上千吨的企业也很多。

 

2.2 粘结钕铁硼永磁

 

粘结钕铁硼永磁由于可加工性好,尺寸精度高,特别适应了电子信息整机“轻薄短小化”的要求,故近年来发展较快,全球各向同性粘结钕铁硼永磁的产量由1987年的20.5T增至1998年的1550T,年均增长高达39.8%。日本精工-爱普森公司多年来一直致力于粘结钕铁硼的开发,其目前的产量为400T,占日本总产量的40%左右,其后紧跟的是大同特殊金属公司,该公司于1992年停止生产铁氧体永磁而把重心放在发展粘结钕铁硼永磁上。美国GM公司是生产粘结钕铁硼永磁的主要厂家,该公司以发明快淬法而闻名世界,并且有80%的快淬钕铁硼磁粉出售到世界各地,20%快淬磁粉制作磁体。预计2000年该公司快淬磁粉的产量将达到8000T。

 

目前,我国达到粘结钕铁硼磁体规模生产的企业,有产量20T/月的,也有产量超过200T/年的。这些企业从美国GM公司进口快淬磁粉,加工成粘结磁体后出口外销。近年来,随着市场需求的增加,一些有实力的烧结钕铁硼生产企业开始着手粘结钕铁硼磁体的生产,并部分采用国家优质性能的磁粉。目前国内已有年产1000T烧结钕铁硼永磁和300T粘结钕铁硼永磁的生产能力的企业,成为我国重要的钕铁硼生产和销售基地。

 

至于性能更优异、潜在应用市场更广阔的各向异性粘结钕铁硼永磁,最终何时才能进入大批量生产和应用阶段尚不得而知,但美国GM、日本三菱和旭化成等公司都宣称他们已能小批量生产了。这类磁体将给汽车电机带来革命性变化。我国现在仅有为数不多的单位从事各向异性粘结钕铁硼永磁的开发研究工作。

 

3 钕铁硼永磁的应用

 

3.1 汽车工业

 

汽车工业是钕铁硼永磁应用较多的领域之一。在每辆汽车中,一般30个部位使用永磁体。据说,国外豪华轿车中使用微电机的数量已经高达70只,用以完成轿车上的各种控制动作。现在全世界年产汽车5500万辆,按每台使用电机数从目前的平均20只,到2005年增加到30只,预测需要电机数将从现在的8亿只增加到16亿只。随着汽车向小型化、轻量化和高性能化方向发展,对汽车中使用的磁体的性能要求越来越高,这将会加快钕铁硼永磁、特别是粘结钕铁硼永磁的发展。假如,粘结钕铁硼磁体在汽车中增加50%,每辆汽车就需要102g,按上述全球汽车年产量5500万辆计算,需要粘结各向异性钕铁硼磁体约5600T。

 

3.2 计算机工业

 

随着信息时代的到来,已经形成计算机进入家庭的热潮。据美国市场调查,2000年全世界仅家用PC机总销量就将达到4000万台,2005年约达到8000万台。计算机的发展带动了相关配套元件的发展,硬、软磁盘、光盘驱动头是使用钕铁硼较多的一个方面,每年用于计算机驱动器的钕铁硼磁体约达4000T,占钕铁硼销量的50%。1999年,全球的HDD的生产量为1.657亿台,比1998年增长16%。现在HDD正向大容量化、高速数据传输和节省空间等方向发展。

 

3.3 核磁共振成象工业

 

核磁共振成象仪是80年代应用的新技术新设备,它可对人体内部组织拍摄各种不同角度的相片,因此能构成立体图象,确定病变的性质与形态,对确定初期肿瘤病变很有帮助。过去是用超导磁体,缺点是造价高、运转费用高。如果用铁氧体永磁来做,一台核磁共振仪需铁氧体永磁100T,而如果改用钕铁硼永磁来做,每台只用0.5T,若今后全世界的市场年需求1万台的话,年需磁体5000T。

 

3.4 CD-ROM、DVD-ROM光盘产业

 

随着多媒体技术的快速发展及应用软件的大型化趋势,需要高容量高速度的存储媒体来取代软盘。光盘驱动器是一种新型的激光信息存储装置。具有容量大、高可靠、抗干扰性好、可在恶劣环境下使用、介质寿命长等特点。2000年全球光盘驱动器市场需求达到1.06亿台。目前CD-ROM占主导地位,但CD-ROM市场将受到DVD-ROM的影响,预计2002年DVD-ROM销量有可能达到6亿台。而主要配套于CD-ROM、DVD-ROM中的微型直流主轴电机的需求量将大幅度增加。该电机为外转子结构,转子磁钢采用粘结钕铁硼一次成形。

 

3.5 机床工业

 

当前,在美、欧工业化国家,汽车行业中由于大量、大批生产自动化,已充分实现追求中、小批量多品种柔性化生产,采用NC机床不断增多。多国的汽车、飞行行业中也朝此方向发展。据初步统计,目前,全世界机床拥有量约1400万台,其中NC机床与机床总拥有量之比例约为7.1%;全世界机床产量约为150万台,其中NC机床产量20万台,NC机床所占比重约为13.3%。若按每台NC机床平均2.5坐标计制,则坐标数为50万个,80%采用直流永磁电机控制,而交流电机是无法满足体积小的要求,这无疑对钕铁硼永磁开辟了一个广阔的应用市场,特别是粘结钕铁硼永磁,更是NC机床用电机的理想磁材。因为NC机床应用环境温度不高,其它条件良好,粘结钕铁硼永磁薄壁环状,为轴向取向,可多极充磁,不论是注射成型还是压缩成型,都可以使尺寸准确,取向磁场均匀。

 

4 前景与存在的问题

 

目前,我国在钕铁硼的产量上已经与日本相当,是生产大国。近年来,先后涌现出近10家产销超亿元的企业集团以及10多家电子元件百强企业、20多家出口创汇超百万美元的企业,国内外订单充裕,销售市场广阔,显示出这个行业发展已渐入佳境,正驶入“快车道”。但同时我们也看到,国内钕铁硼永磁在产品性能和工艺方面与国外相比还有一定的差距,主要表现在材料热稳定性、抗氧化性未彻底解决;产品磁性能不稳定、分散性大以及防止去磁的磁稳定性较核计算、永磁体加工、粘结和充磁技术工艺等难题有待新的突破。

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