钕铁硼永磁材料问世10余年来, 由于它具有磁性能高、应用范围广、原材料丰富、价格比其他类永磁材料便宜等一系列优点, 因而在世界范围内得到很快的发展。目前, 世界上工业化生产钕铁硼磁体所用的工艺方法, 主要有烧结法及快淬法两种, 前者的产量约占80%, 后者的产量约占20%。

1 钕铁硼烧结磁体

全世界烧结钕铁硼永磁的产量从1985年的50t增长到1994年的3500t, 表 1列出近几年来世界烧结钕铁硼产量的增长情况。

从表 1可以看出, 烧结钕铁硼永磁的产量日本最多, 但是增长较缓慢。增长最快的是中国, 我国烧结钕铁硼永磁的产量已接近世界产量的1/3。

我国于1983年开始进行钕铁硼烧结磁体的研究和生产, 而那时西方差不多已将其工业化。从那时候起, 钕铁硼磁体的研究、试制和生产席卷我国许多大专院校、研究机构和磁性材料厂, 短短10年就兴建了150个钕铁硼磁体的生产厂家, 其生产能力迅速上升。从1986年~1993年, 中国钕铁硼烧结磁体的产量平均每年以73%的速度递增, 到1994年产量已达1000t。我国成为继日本之后的钕铁硼烧结磁体第二生产大国。

表 2列出了日、美、欧洲、有关钕铁硼烧结磁体材料的各种应用分布情况。其用量最多的是音圈马达, 约占钕铁硼永磁产量的一半以上, 其次是各种电机, 第三是磁共振成像, 这是最近几年发展较快的高级医疗诊断设备。在日本主要用钕铁硼作其磁体部分。在美国, 大都用于超导磁铁, 在其他方面, 如音响器件、通信、仪器仪表、分离器、磁性吸盘等则用量较小。然而, 我国的情况却大不相同, 生产的钕铁硼烧结永磁材料, 包括出口在内, 用得最多的是音响器件、石油化工, 其次才是电机、医疗设备、磁选机、磁吸盘等领域。而在音圈马达、磁共振成像国外用量最多的两个领域, 我国所生产的钕铁硼磁体被应用的还相当少。其原因在于这两个应用领域所用的磁体, 不仅要求磁性能高、均匀性、一致性好, 而且要求加工精度高, 镀层质量好(如VCM)等, 国内大多数厂家的产品难于满足上述要求。

在钕铁硼烧结磁体的新应用研究方面, 我国优先于西方, 使西方在磁体新应用领域受到挑战。我国拥有一些西方尚未掌握的钕铁硼烧结磁体的重要应用技术, 这为世界钕铁硼贸易业的发展提供了相当大的机会。例如, 中国石油化学工作者研究表明, 将原油置于大型钕铁硼磁体所产生的高强磁场下, 原油所含石蜡油的长链分子则断裂为短链分子, 从而可使原油的粘度降低50%。故我国22%的钕铁硼磁体用于原油脱蜡装置, 以降低原油的粘度, 使其易于流出地面, 并迅速从井口流至石油精炼厂, 从而降低原油的输送成本。另外, 我国还出现了一些独创的钕铁硼的应用技术, 例如水的净化、葡萄酒和啤酒生产时间的缩短。

我国在电表中钕铁硼磁体的应用正蓬勃展开。这一技术的突破, 使得体积小、重量轻、成本低的钕铁硼磁体全部取代传统电度表中常用而价格昂贵的铝镍钴(AlNiCo)阻尼磁体成为可能。目前, 我国年产约1200万只电度表, 正逐步用钕铁硼材料取代铝镍钴合金。由于铝镍钴合金含一定量的钴, 而我国钴资源短缺, 稀土资源却极丰富, 所以用钕铁硼代替铝镍钴成为可行。另外, 我国每年还生产2000万只含铝镍钴磁体的电表(不同于电度表), 在不久的将来也将用钕铁硼材料取代铝镍钴磁体。

2 钕铁硼粘结磁体

用快淬-粘结法生产钕铁硼粘性磁体, 其工艺首先是把用合金熔炼法制得的金属锭, 用快速熔融设备再进行高频熔融, 通过石英喷嘴将合金熔液喷在水冷旋转的铜辊上使之急冷。再把得到的20μm左右厚的合金带粉碎成钕铁硼粉末。然后用粘结法生产磁制品。该法与烧结法相比, 具有下列特点：

a.生产工艺简单, 费用低;

b.磁体的矫顽力较高;

c.磁体的热稳定性较好;

d.可制成任何形状且尺寸精度高的磁体;

e.磁体的成品率为95%以上;

f.磁体的最大磁能积较低, 但机械强度高、密度小。

世界上目前用快淬粘结法生产钕铁硼磁体的只有美国和中国, 总产量约750t, 美国占94%, 中国占6%。据了解, 美国GM公司生产的大量钕铁硼磁粉, 除一部分自用加工成磁制品外, 约有70%销往日本, 10%出口欧洲等地。1995年美国生产钕铁硼磁粉700t, 出口日本490t, 约占70%, 生产粘结磁体约480t, 为世界最大的钕铁硼粘结磁体生产国家, 欧洲用钕铁硼磁粉进行粘结磁体生产约为70t。

我国近年来用快淬法制造钕铁硼磁粉, 其能力约50t, 实际产量为15t左右, 因设备的原因, 产品质量较差。

钕铁硼粘结磁体目前主要用于:办公室自动化设备、视听设备、电装机械、仪器仪表、计算机、小型电机、磁选机、家电、传感器等永磁器件等。

根据有关报道, 1994年日本生产用快淬、粘结钕铁硼磁体为520t, 用于办公室自动化设备373t, 视听设备54t, 通讯机械11t……。今后, 钕铁硼将在汽车工业应用方面, 展现出十分广阔的前景。由于中国计算机的生产量有限, 其各向同性钕铁硼粘结磁体的产量也受到了限制, 将来, 随着中国计算机生产的繁荣, 预计该类磁体的需求量亦将迅速增加, 到2004年, 其需求可达2600t以上。

中国稀土资源极其丰富, 稀土金属和烧结磁体的生产技术行之有效, 以及我国具有廉价的劳动力, 所以中国钕铁硼材料的价格颇具竞争力, 虽然我国不能生产高级的钕铁硼磁体, 但是大规模地提供中、低档产品是不成问题的, 这势必将对全球钕铁硼市场产生极大的影响。