粘结钕铁硼永磁体的应用和发展_卢冯昕

RARE EARTH INFORMATION总第346期2013年过度的节制有违于节制的初衷，而适度的节制则有助于战胜过度的放纵。

粘结钕铁硼永磁体自面世以来，由于具有尺寸精度高、形状复杂、磁性能均匀优良等综合优点在硬盘驱动器、光盘驱动器、汽车微电机、磁传感器和其它精密电机中获得了广泛的应用。

随着粘结钕铁硼永磁体的制造技术不断提升，尤其是利用注射成型工艺和挤出成型工艺生产的磁体，可以具有复杂或者特殊的形状，在一些新的领域逐渐获得了重要的应用。

同时，由于硬盘、光驱的体积越来越小，转速越来越高，这些趋势对传统的粘结钕铁硼永磁体也提出新的技术要求。

粘结钕铁硼磁体自面世以来由于具有尺寸精度高、磁性均匀性好、形状可塑性强、原料利用率高、易于大批量生产等优点，在信息技术、办公自动化、消费类电子、家用电器、汽车工业等领域获得了广泛的应用，是现代工业不可缺少的功能材料之一。

近年来，随着全球“节能减排”和“新能源”的发展呼声，消费类电子产品、家用电器和汽车关联产品都在向“小型化、轻量化、节能化”趋势发展，粘结钕铁硼磁体的特性正迎合了这种发展趋势，除了2009年金融危机将全球带入不景气年份以外，粘结钕铁硼磁体平均每年都以近8%的量增长。

2011年国家稀土政策的重大调整，给整个稀土行业、特别是稀土永磁行业带来了历史性的利好时机，虽然部分新的应用开发因为成本原因延缓了推进计划，但随着2014年7月日立金属基本成分专利失效日的逐步逼近，未来几年对粘结钕铁硼磁体的需求量将进一步增大。

1.粘结钕铁硼永磁体的应用分类粘结钕铁硼磁体的磁性能不及烧结钕铁硼，但因其能大批量方便地制造多极充磁环形磁体，性能一致性和均匀性极佳的特点，以及远高于粘结铁氧体的磁性能，被广泛应用于各类微型电机和传感器系统中。

粘结钕铁硼的具体用途，主要可分为数字化产品：其中的硬盘驱动器磁体(HDD)和光盘驱动器磁体(ODD)是粘结钕铁硼永磁体中最主流、应用量最大的品种；各类办公OA 产品，主要包括：打印机用传动电机、扫描仪用电机、复印机用步进电机(STP)以及激光打印机磁辊等；汽车用电机及磁传感器产品，包括EPS 助力转向传感器磁体、雨刮器电机、摇窗电机、座椅调节器电机等；其他各类工业用和家用电机，主要包括各类伺服电机、电动工具用电机、空调制冷马达等。

粘结钕铁硼永磁体的应用和发展卢冯昕饶晓雷李纲表1粘结钕铁硼永磁体主要应用领域产业聚焦SDomain Focu2013年第1期时代是在进步，但人人却都是在重新开始。

2.我国已经成为世界粘结钕铁硼永磁体中心，产量占全球的70%以上中国的粘结钕铁硼产业化起步较晚，但国内企业多年来一直致力于自主研发和自主创新，目前国内自主品牌的粘结钕铁硼磁体产品性能已达到国际同行业先进水平。

特别是进入21世纪后，随着全球信息产业的快速发展，中国成为世界计算机生产基地，中国市场的粘结钕铁硼磁体用途普及、用量大增，在一定程度上促进了全球粘结钕铁硼永磁体中心向中国倾斜的市场布局。

2000年，日本精工爱普生株式会社将其粘结磁体事业部全部转入中国，此举大大缩短了国内粘结钕铁硼永磁体技术和国外先进制造水平的差距。

同时，粘结钕铁硼磁体的专利原料供应商美国麦格昆磁公司关闭其在美国的工厂，将其事业全部迁至中国天津。

而我国得天独厚的稀土资源优势加上相对较低的人工成本优势，使全球稀土永磁产业布局实现了大规模调整，目前已经形成以上海爱普生磁性器件有限公司、日本大同电子和成都银河三家为首的大规模粘结钕铁硼永磁体生产企业，以及日本美培亚、台湾天越和北京安泰科技下属的海美格等规模的粘结钕铁硼制造商，由图1可以看出，2010及2011年中国粘结钕铁硼产量占全球的比例超过70%，已成为全球第一大粘结钕铁硼永磁体生产基地。

3.信息技术和消费电子行业的快速发展为粘结钕铁硼磁体需求增长提供有力支撑目前，全球已进入信息化时代，随着磁存储技术和硬盘驱动技术的日臻完善和发展，以及计算机产业和消费类电子产品的需求不断增加，全球硬盘需求量也将持续增加。

根据日本粘结磁体协会的统计，2010年，全球硬盘产量约为6.5亿只，2011年下半年，由于受到泰国洪水的影响，位于泰国洛迦娜工业区硬盘驱动器制造商日本电产泰国公司，全球最大的硬盘驱动器磁体生产商之一日本大同电子都受到直接的影响，因此2011年全球硬盘的实际产量受到很大的影响，实际2011年全年产量约为6亿只。

但是，就硬盘发展趋势而言，仍保持稳定增长的水平。

同时，为了对抗越来越多的固态硬盘，全球最大的几家硬盘制造商计划开发厚度仅为7mm 的硬盘，以满足越来越普及的平板电脑市场需求，这对整个粘结钕铁硼永磁体行业意味着新的市场机遇，同时也是巨大的技术挑战，超薄硬盘驱动器的出现将成为传统的硬盘驱动器磁体市场新的增长点。

预计硬盘驱动器磁体市场的年增长率为10％～15％。

4.汽车工业用粘结钕铁硼永磁体将成为新应用的增长点汽车工业是钕铁硼磁体应用较多的领域之一，目前粘结钕铁硼磁体主要应用于中高档汽车的微电机和传感器中（每辆中档、豪华轿车约使用50~80个微电机），例如：汽车座椅电机、雨刷电机、EPS 助力转向传感器、车窗电机、车载空调、车载CD、车载硬盘等。

随着汽车向小轻型化、舒适化、节能化发展，未来汽车电机中粘结钕铁硼磁体的使用量将逐年增长。

据统计，2011年全球汽车产量达到8010万辆，2011年全球汽车粘结钕铁硼磁体耗用量约为300～400吨。

而根据CSM （央视索福瑞媒介研究公司）预测，乐观估计未来几年全球汽车产量平均增长率可以达到3.5％，则至2015年，全球汽车产量将到达9200万辆，保守预计，到2015年仅30%的中高档汽车微电机采用粘结钕铁硼磁体，对应的粘结钕铁硼磁体需求也将增至1200吨。

由于汽车微电机、磁传感器用高性能粘结钕铁硼磁体为高附加值的产品，新应用的出现对优化粘结钕铁硼永磁体的产品结构，提升产业技术水平具有重要的意义。

5.节能变频家电和办公OA 设备将成为粘结钕铁硼永磁体行业潜力巨大的市场产业聚焦omain FocusDRARE EARTH INFORMATION总第346期2013年冰火两极，只有相互补充，配合得当，才会产生最完美的和谐。

随着我国实施节能家电补贴政策，以变频家电为首的节能家电将获得巨大的发展。

粘结钕铁硼永磁体在节能变频家电领域获得了重要的应用，例如利用耐高温的粘结钕铁硼永磁体做成的电磁膨胀阀，通过和变频空调压缩机的配合工作，实现对制冷量的精确控制，可以实现节能30%。

电磁膨胀阀是替代传统的热力膨胀阀的节能产品，代表了变频家电的发展方向。

以全球知名的膨胀阀制造商为首的爱默生公司，都在积极开发基于粘结钕铁硼永磁体的电磁膨胀阀，预计2012年全年用量将达到150吨。

挤出成形工艺是粘结钕铁硼永磁体一种特殊的生产工艺，可生产出横截面均匀、薄壁大直径、长度方向几乎无限制的各类磁体，用于办公自动化设备如打印机、复印机、传真机、扫描仪和多功能一体机中，可以作为上述设备的各种传动电机磁体和激光打印/复印机磁辊等，薄壁大直径粘结钕铁硼永磁体替代低性能铁氧体永磁体，可以用窄气隙和轻型化来弥补磁体单价高的劣势，同时以运转平稳、能耗低、噪音低来显著提升打印质量，延长设备寿命。

目前，全球粘结钕铁硼永磁体行业中，仅上海爱普生磁性器件有限公司建设了挤出成形生产线，可以稳定量产，目前年产能约200吨。

随着新应用市场的拓展，前述两个应用磁体将成为粘结钕铁硼永磁体行业中新的经济增长点。

6.后专利时代粘结钕铁硼磁体行业发展预测粘结钕铁硼磁体的原材料主要是由快淬工艺制备的钕铁硼永磁微晶粉末，因为美国麦格昆磁公司(MQI)多年的全球专利垄断而被称为MQ 粉。

根据麦格昆磁公司网站资料，其基本专利从2009~2014年逐步到期，其中最重要的是MQI 购买了专利维权权利的日立金属US5,645,651号有关四方晶体结构权利要求的专利，也将于2014年7月到期。

2014年7月以前后的钕铁硼专利控制尚未明了，但从磁体制造和应用领域的动向来看，整个行业都在未雨绸缪。

若干年前有人乐观地估计，当快淬钕铁硼磁粉的单价低于15美元/公斤时，将有大量的应用由铁氧体切换为粘结钕铁硼。

如今稀土原材料涨价的局面也许会对此预言浇上一瓢冷水，但从未来的应用需求看，依然应该保持乐观的态度，因为铁氧体有庞大的市场容量，一个很小的变动就是粘结钕铁硼的巨大商机，而且粘结钕铁硼不使用重稀土Dy 和Tb 的特点，也为自身赢得了部分曾经是烧结钕铁硼的市场。

同时，通过政府管控，我国稀土价格逐步走向稳定。

另外，国家的节能家电补贴政策实施，汽车产业发展规划的颁布等，对整个粘结钕铁硼永磁体行业都是利好的消息，将有助于行业的健康持续发展。

7.市场应用对新技术、新产品的期待MQI 独家垄断的MQ 粉，以10MGOe 左右的磁体性能为粘结钕铁硼应用领域设定了技术标准和设计极限，绝大多数应用都不得不受制于此。

在电子产品和办公自动化领域等粘结钕铁硼传统应用领域，磁体精度和一致性要求超越了对性能的苛求，但在节能减排和新能源的应用中，低性能成为粘结钕铁硼的瓶颈。

人们翘首期盼的就是更高性能的各向异性粘结稀土磁体。

日本爱知制钢无疑是特立独行者，他们经过多年努力开发出了HDDR 各向异性钕铁硼磁粉，结果发现不得不亲自动手开发磁粉的压缩成形技术，因为磁粉的所有潜在用户，都无法用现有的成形技术加取向磁场来实现HDDR 磁粉的高性能。

近两年爱知制钢还通过成分和表面调整改善了为用户一致诟病的高温减磁问题。

国内若干科研院所在十多年前也一直致力于HDDR 技术的开发，目前已经形成了批量生产的规模，而科技部863项目也在重点支持磁粉及磁体成形技术的研究开发工作，相信在不久的将来，中国自主的各向异性粘结稀土磁体制造技术和产品会走向市场。

另外，以热压—热变形工艺制备被称为MQ—III的各向异性磁体，经破碎后的磁粉也是高性能各向异性粘结磁体的重要原材料。

综上，如何在后专利时代开发新产品，开拓新的应用市场，展开积极的市场竞争，将是整个粘结钕铁硼磁体行业都需要思考的问题。

（本文选自第四届中国·包头稀土产业（国际）论坛专家报告集）产业聚焦SDomain Focu。