我国烧结钕铁硼永磁材料的高速发展(一)

作者:              发布时间:2008-07-31


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1↑↑↑、前言↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑烧结钕铁硼↑↑(NdFeB)↑↑↑于↑↑1983↑↑↑年在日本问世之后,世界永磁专家纷争进行研制。我国经过约两年的试制,终于在↑↑1985↑↑↑年能小批量生产,但产品质量不甚好。直至↑↑1990↑↑↑年以后,该磁体生产工艺技术及装备得到快速提高和完善,所以在中国建成了不少生产厂,且产量激增,质量提高,国内用量增加,出口量逐年扩大。据统计,↑↑2003↑↑↑年我国烧结↑↑NdFeB↑↑↑的产量为↑↑13700t↑↑↑,国内用量为↑↑6600t↑↑↑,出口量为↑↑5617t↑↑↑。与↑↑1998↑↑↑年相比,相应的增长↑↑2↑↑↑.↑↑43↑↑↑倍,↑↑3↑↑↑.↑↑9↑↑↑倍和↑↑1↑↑↑.↑↑25↑↑↑倍。↑↑2004↑↑↑年↑↑NdFeB↑↑↑磁体继续发展,我国的产量为↑↑25000t↑↑↑,国内用量约为↑↑16500t↑↑↑,出口量↑↑7709t↑↑↑,与↑↑2003↑↑↑年相比,分别增长了↑↑82↑↑↑.↑↑5↑↑↑%,↑↑150↑↑↑%和↑↑37↑↑↑.↑↑2%↑↑↑.产量、国内用量和出口量等三个数值均居世界同行业中第一位,这表明了我国已成为世界烧结↑↑NdFeB↑↑↑的生产、应用和市场发展的中心.↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑烧结↑↑NdFeB↑↑↑永磁是第三代稀土永磁材料,也是重要的新型稀土功能材料,其发展是很快的。由于该磁材的磁性能如剩磁感应强度↑↑(Br)↑↑↑,矫顽力↑↑(H↑↑cb↑↑)↑↑↑和最大磁能积↑↑(BH)↑↑m↑↑↑↑等比一般永磁体都好,所以当今人们称赞烧结↑↑NdFeB↑↑↑磁体为“永磁王”,由于应用领域快速扩大,其发展潜力较大,前景十分看好。↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑我国已具有极为丰富的稀土资源。据报道,全国稀土的工业储量约为↑↑4600↑↑↑万↑↑t(↑↑↑以↑↑REO↑↑↑计↑↑)↑↑↑,其中钕↑↑(Nd)↑↑↑的工业储量约为↑↑700↑↑↑万↑↑t(↑↑↑以↑↑Nd↑↑↑计↑↑)↑↑↑,这为我国大力发展烧结↑↑NdFeB↑↑↑磁业提供了雄厚的物质基础,也是中国的一大优势!↑↑↑ ↑

2↑↑↑烧结↑↑NdFeB↑↑↑的生产发展↑↑↑ ↑

2↑↑↑.↑↑1↑↑↑生产的原辅材料↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑目前生产↑↑NdFeB↑↑↑的材料包括原料,辅助材料和保护气体等三类。↑↑↑ ↑

    ↑(1)↑↑↑原料:构成↑↑NdFeB↑↑↑的主组分为纯钕(↑↑Nd↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑,纯铁↑↑(Fe↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑和纯硼↑↑(B↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑。但为了提高磁体的使用温度可加入钻↑↑(Co↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑,提高矫顽力可加入镝↑↑(Dy↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑或铽↑↑(Tb↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑。还可加入其它一些元素如↑↑A1↑↑↑,↑↑V↑↑↑,↑↑Nb↑↑↑和↑↑Zr↑↑↑等,以改善和提高磁体的性能及质量。↑↑↑ ↑

    ↑(2)↑↑↑辅助材料:除了磁体的↑↑Nd↑↑↑、↑↑Fe↑↑↑和↑↑B↑↑↑的主组分外,可添加的微量元素如↑↑Dy↑↑↑,↑↑Tb↑↑↑,↑↑Co↑↑↑,↑↑Zr↑↑↑,↑↑Nb↑↑↑等均属于辅助材料。它们均能改进磁体的磁性能及质量,也是不可缺少的辅助材料。↑↑↑ ↑

    ↑(3)↑↑↑保护气体:在破碎和细磨磁体时,除了在密闭设备中完成上述过程外,还要用纯氮气↑↑(N↑↑2↑↑↑↑≥↑↑99↑↑↑.↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑充于设备内起保护作用,以保证磁粉少进入氧气↑↑(O↑↑2↑↑)↑↑↑而损害磁体。在真空熔炼永磁合金时,必须向熔炼炉内充入氨气↑↑(Ar↑↑↑≥↑↑99↑↑↑.↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑,以使形成保护炉内的↑↑Ar↑↑↑气氛,确保水磁合金的质量。↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑目前全国生产烧结↑↑NdFeB↑↑↑磁体所用的稀土金属如↑↑Dy↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%,↑↑Tb↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%和↑↑Nd↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%等,均可由国内保质量的供应,且价格较低,这有利于↑↑NdFeB↑↑↑的正常生产和可持续发展。据↑↑1998↑↑↑—↑↑2004↑↑↑年我国↑↑NdFeB↑↑↑的产量↑↑(↑↑↑成品率↑↑70↑↑↑%↑↑)↑↑↑状况,历年消费的主要原辅助材料量可见表↑↑1↑↑↑。↑↑↑ ↑

 ↑↑↑↑ ↑

表↑↑1↑  ↑1998~2004↑↑↑年↑↑HdFeB↑↑↑的消费材料量↑↑(t)↑↑↑↑ ↑

年份↑↑↑ ↑

钕(↑↑Nd↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑↑ ↑

铁↑↑(Fe↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑↑ ↑

硼↑↑(B↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑↑ ↑

镝↑↑(Dy↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑↑↑ ↑

1998↑↑↑ ↑

1999↑↑↑ ↑

2000↑↑↑ ↑

2001↑↑↑ ↑

2002↑↑↑ ↑

2003↑↑↑ ↑

2004↑↑↑↑ ↑

1600↑↑↑ ↑

2070↑↑↑ ↑

2600↑↑↑ ↑

3200↑↑↑ ↑

3600↑↑↑ ↑

5480↑↑↑ ↑

10000↑↑↑↑ ↑

3760↑↑↑ ↑

4870↑↑↑ ↑

6110↑↑↑ ↑

7520↑↑↑ ↑

8460↑↑↑ ↑

12880↑↑↑ ↑

23500↑↑↑↑ ↑

56↑↑↑ ↑

73↑↑↑ ↑

91↑↑↑ ↑

112↑↑↑ ↑

126↑↑↑ ↑

192↑↑↑ ↑

350↑↑↑↑ ↑

56↑↑↑ ↑

73↑↑↑ ↑

91↑↑↑ ↑

112↑↑↑ ↑

126↑↑↑ ↑

192↑↑↑ ↑

350↑↑↑↑↑↑↑ ↑

 ↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑从表↑↑1↑↑↑可知,随着↑↑NdFeB↑↑↑永磁体的产量增加↑↑(1998↑↑↑年为↑↑4000t↑↑↑,↑↑2004↑↑↑年为↑↑25000t)↑↑↑,主组分的↑↑Nd↑↑↑、↑↑Fe↑↑↑、↑↑B↑↑↑的用量逐年递增。↑↑2004↑↑↑年比↑↑2003↑↑↑年分别增长↑↑82↑↑↑.↑↑5↑↑↑%↑↑(Nd)↑↑↑,↑↑82↑↑↑.↑↑5↑↑↑%↑↑(Fe)↑↑↑和↑↑82↑↑↑.↑↑3↑↑↑%↑↑(B)↑↑↑。比↑↑1998↑↑↑年分别增加↑↑5↑↑↑.↑↑25↑↑↑倍↑↑(Nd)↑↑↑,↑↑5↑↑↑.↑↑25↑↑↑倍↑↑(Pe)↑↑↑和↑↑84↑↑↑%↑↑(B)↑↑↑。而辅助材料↑↑(↑↑↑添加剂↑↑)↑↑↑的↑↑Dy↑↑↑也年有增加,如↑↑2004↑↑↑年↑↑350t↑↑↑消耗量,比↑↑2003↑↑↑年的↑↑192t↑↑↑增长↑↑82↑↑↑.↑↑3↑↑↑%,比↑↑1998↑↑↑年增加↑↑525↑↑↑%。↑↑↑ ↑

2↑↑↑.↑↑2↑↑↑生产工艺技术及装备↑↑↑ ↑

    ↑20↑↑↑多年来,我国生产↑↑NdFeB↑↑↑的工艺技术及装备,基本上是依靠本国永磁专家创造发展起来的,与国外发达国家↑↑(↑↑↑如日本和美国等↑↑)↑↑↑是同步前进的。目前↑↑NdFeB↑↑↑的工艺及装备已达到国外的先进水平。↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑从总体上看,我国目前生产↑↑NdFeB↑↑↑有两种工艺技术。一是粉末冶金法↑↑(↑↑↑也称烧结法↑↑)↑↑↑。二是急冷凝固法。前者的工艺较可靠成熟,且为目前我国生产↑↑NdFeB↑↑↑的主导方法。后者的工艺较为先进,且仍在走向工业化生产中,其产品性能较好,有发展前途。↑↑↑ ↑

    ↑(1)↑↑↑粉末冶金法生产↑↑NdFeB↑↑↑永磁产品↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑用纯钕↑↑Od)↑↑↑,铁↑↑(Fe)↑↑↑和硼↑↑(B)↑↑↑为主原料,再添加少量的钴↑↑(Co↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑和镝↑↑(Dy↑↑↑≥↑↑99↑↑↑%↑↑)↑↑↑进行配料后,放入钳锅内于中频感应炉进行真空高温熔炼。然后将熔体铸锭,破碎和细磨制得粉末。将细粉在压机内压制成型,烧结及热处理后所得坯件再进行机加工,表面处理,充磁和包装即得最终的↑↑NdFeB↑↑↑磁体产品。其主要工艺过程如下:↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑原材料一预处理一配料一真空熔炼一铸锭一破碎一细磨一混料一压型—烧结一热处理—机加工一表面处理—充磁一包装↑↑(↑↑↑产品↑↑)↑↑↑。↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑真空熔炼中的主要化学反应式为:↑↑    ↑2Nd+14Fe+B↑=Nd↑↑2↑↑Fe↑↑14↑↑B↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在配料加入少量↑↑DY↑↑↑代替少↑↑Nd↑↑↑;加入少量↑↑Co↑↑↑代替少量↑↑Fe↑↑↑。有时还加入其它微量金属如↑↑A1↑↑↑、↑↑Ga↑↑↑、↑↑Cu↑↑↑和↑↑Nb↑↑↑等,以改善磁性能和质量。↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑主要工艺指标:制成的↑↑NdFeB↑↑↑中以↑↑Nd↑↑2↑↑Fe↑↑14↑↑B↑↑↑为主相,各个金属的回收率为↑↑95↑↑↑%左右,加工成磁件的成品率约为↑↑70↑↑↑%。过程中不产出有害的↑↑g↑↑↑三废”,属于清洁的高科技产业。该法具有工艺成熟可靠,作业容易,产品质量好等优点。↑↑↑