烧结钕铁硼的研究与应用进展

我国丰富的稀土资源、较低的人力资源成本和广阔的应用市场,给烧结钕铁硼永磁材料产业的发展提供了十分便利的条件。据谌立新2006年的研究分析报告,我国烧结钕铁硼永磁材料的产量约占世界的70%,但产值却只为世界的40%左右,主要原因是我国产品的性能较低,故价格不高,此外也与我国产业界的恶性竞争有关。因此,应加大科技创新和技术改造的力度,加强企业管理,不断提高产品质量,提升产品档次,使我国成为名副其实的磁材中心。

1.烧结钕铁硼永磁材料的研究现状

烧结钕铁硼永磁材料自1983年的发明之初,就以其极高的理论磁能积受到世界瞩目,虽然目前该材料的制备技术已经较为成熟,工业化生产也实现了20多年,但尚有一些关键技术有待突破,且我国的生产技术与国外相比还有一定差距。在2003年以前,对烧结钕铁硼永磁材料研究的主要目标是提高其磁能积,而2003年以后则主要集中在提高材料的矫顽力和工作温度方面。到目前为止,研究者对烧结钕铁硼永磁材料制备过程各环节均进行了细致深入的研究,并取得了较好的成果。

1.1.配方和添加元素的研究

烧结钕铁硼永磁材料的理论磁能积可以达到512kJ/m3。在配方研究中,为了提高材料的磁能积,应减少其稀土含量,增加铁的含量。但随着稀土含量的减少,会给烧结钕铁硼永磁材料带来一系列的问题,其中最严重的是粉末的氧化并最终影响材料的磁能积,目前工业生产的烧结钕铁硼永磁材料磁能积可达400kJ/m3以上,已基本解决了这一问题。此外,为改善该材料某些方面的性能,研究了引入一些于有利于提高材料性能的元素,如为提高材料的矫顽力,可添加Dy、Nb、Cu、Al、Ga等;为改善材料的温度稳定性,可添加Co、Dy、Si、Sn、Nb等。

1.2.制备工艺的研究

烧结钕铁硼永磁材料的传统制备工艺为:配料-熔炼-制粉-成形-烧结。因其每一环节均与材料性能密切相关,故对工艺的深入研究和掌握极为重要。

2.烧结钕铁硼永磁材料的应用进展

烧结钕铁硼永磁材料在日常生活用品中有较为广泛的应用,如一般电动工具、手表、照相机、录音机、VCD等。由于该材料性能好且性价比高,利于实现电子产品的小型化和超薄化,所以现在很多的家电产品中均有应用;同时,该材料还能使器件的整体性能得到极大改善,这也是其生产蓬勃发展的重要原因之一。

电脑磁盘、光盘驱动器和打印机驱动头应用钕铁硼永磁体较多,而这些产业近年向中国的转移使得计算机已成为钕铁硼永磁材料在国内的主要应用领域。

随着医疗水平的不断提升,我国对中高档医疗器械的需求持续增长,几乎每家稍具规模的医院都有核磁共振成像仪,而该设备就使用了大量的高性能烧结钕铁硼永磁材料。

稀土永磁电机因没有激磁线圈和铁芯而无损耗、不发热,可减少能源的损耗。使用该高效电机可节能15%~20%,减轻电机质量20%以上。但目前稀土永磁电机的产量还不是很大,只占各类电机总产量的0.5%左右。若用稀土永磁电机能进一步代替传统系列电机,则对烧结钕铁硼类永磁材料的需求将会更大。

在汽车工业领域,烧结钕铁硼永磁材料已应用于汽车的点火线圈、电动助力转向器、各种控制电机和汽车音响等。随着人们生活水平的提高,汽车工业将进一步发展,因而该行业对高性能烧结钕铁硼永磁材料还将有更大需求。

以前工业烧结钕铁硼永磁材料的总体性能低,因而普遍应用于中低档器件,如磁化器、除蜡器、一般电机、传感器、磁联轴、磁选机、电度表等。但近年来烧结钕铁硼的综合磁性能得到提高,其应用领域扩大到音圈电机(VCM),核磁共振仪(MRI)和微特电机等。

此外,超高矫顽力的烧结钕铁硼永磁材料主要用于工作温度较高如电动汽车、电动自行车和一些具有较高环境温度的电机中。用烧结钕铁硼磁性材料制成的永磁锁具还广泛用于汽车、银行保管箱和保险柜等产品中。磁化水器用于工业和民用,可防止水垢产生并消除水垢,提高水质,同时可延长设备寿命,保证运行安全。

3.国内外烧结钕铁硼永磁材料的应用比较

目前我国烧结钕铁硼永磁材料主要用于普通音响、磁化器及除蜡器、电机及传感器中,预计今后在电机和音圈马达等领域的应用将会进一步增加[25]。

据了解,烧结钕铁硼永磁材料在西方国家的主要应用领域是音圈马达、永磁电机、核磁共振仪、高档音响设备等,我国在这些方面的应用还相对较少。尽管我国烧结钕铁硼的应用在音像电子领域处于优势地位,但这一领域也仅仅是该材料应用的低端市场。

我国在高端的计算机和计算机外围设备等市场竞争力还很弱,而这方面竞争力最强的是烧结钕铁硼的发明和生产强国日本,其次是美国。美国在核磁共振成像仪器的应用方面具有很强的实力,但在机电、音像电子和通讯电子领域的实力则较弱,这与其原材料匮乏、人力资源成本较高和大量的生产企业向海外转移有关。因此,我国应该抓住这一机遇,加大对烧结钕铁硼永磁材料的研发力度。

4.展望

目前,我国钕铁硼永磁材料的产量已经居世界第一位,是真正的生产大国。但国内钕铁硼永磁材料在产品性能方面与国外相比还有较大的差距,主要表现为材料的热稳定性、抗氧化性未彻底解决;产品磁性能也不太稳定,分散性大;永磁体加工、充磁技术工艺等仍不过关,这些都急需进一步的探索。应该充分利用我国的稀土资源、人力资源优势,加大技术研发的力度。

随着科技的不断进步,烧结钕铁硼永磁材料的应用领域也在不断拓展,对于生产企业而言,一方面应该力争将产品的性能提得更高,更稳定;另一方面还要致力于开拓更大的应用市场。这就不仅需要生产企业提供好的产品,还要提供相应的技术支持,以更好地为烧结钕铁硼永磁材料的应用企业服务,从而促进钕铁硼及相关产业的可持续发展。

我司经过多年发展积累，设备先进，配套完整，拥有多台磁铁切片机、磨床机、打孔机及全套电镀设备和监控检测程序，并可根据客户要求设计、加工各种规格产品，如圆片、方片、环形、瓦形、沉头孔、异形等等。产品性能有N35-N50、35M-48M. 35H-46H. 35SH-42SH. 30UH-40UH. 28EH-35EH等不同档次，可满足不同行业的需求。

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