釹鐵硼永磁材料專利技術綜述

李婷婷 崔 艷

釹鐵硼永磁材料專利技術綜述

李婷婷 崔 艷

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南鄭州450046）

隨著對永磁材料需求的不斷增加，對如何提高新一代釹鐵硼永磁材料的性能提出了更高的要求，本文綜述了近年來釹鐵硼永磁材料的研究概況，并對本領域重要申請人的專利狀況進行梳理，深入探討了釹鐵硼永磁材料的相關技術和發展方向。

釹鐵硼；專利；研究進展

Abstract:With the increasing demand for permanent magnetic materials,higher requirements are put forwarded on how to improve the performance of NdFeB permanent magnet materials.This paper introduces thesurvey of NdFeB permanent magnet materialsand the important applicants in recent years.Furthermore,the relevant technology and development direction of NdFeB permanent magnet materials are discussed in depth.

Key words:NdFeB;patent;the latest development

1 引言

世界永磁材料的發展經歷了如下過程：20世紀40年代末出現了AlNiCo永磁，50年代誕生了鐵氧體永磁，60年代研制出了第一代稀土永磁SmCo5,70年代開發成功第二代稀土永磁SmCo17，1983年日本住友特殊金屬的佐川真人（Masato Sagawa）和美國通用汽車公司各自研發出釹鐵硼永磁NdFeB，為第三代稀土永磁材料[1]。第三代稀土永磁材料-釹鐵硼(NdFeB)永磁材料因其優異的綜合磁性能，廣泛應用于計算機、通訊信息、醫療、交通、音響設備、辦公自動化與家電等各種支柱產業與高新技術產業[2]。

2 釹鐵硼永磁材料發展概況[3]

矯頑力，剩磁，最大磁能積是衡量釹鐵硼永磁材料的性能指標。磁性材料在飽和磁化后，當外磁場退回到零時其磁感應強度并不退到零，只有在原磁化場相反方向加上一定大小的磁場才能使磁感應強度退回到零，該磁場稱為矯頑磁場，又稱為矯頑力。矯頑力表征永磁材料抵抗外部反向磁場或其他退磁效應的能力，是磁路設計中的一個重要參量。永磁材料經磁化至技術飽和，并去掉外磁場后所保留的表面場稱為剩磁。退磁曲線上任何一點的磁場強度與磁感應強度的乘積稱為磁能積，磁能積的最大值稱為最大磁能積，最大磁能積為衡量磁體所儲存能量大小的重要參數之一。在磁體使用時對應于一定能量的磁體，要求磁體的體積盡可能小。

隨著應用范圍的擴大，對磁體綜合性能要求越來越高，特別是溫度穩定性[4]。在一些電機和自動化設備中，燒結釹鐵硼磁體在經受高溫沖擊時，磁性能迅速下降，從而失效。工業領域對在高溫（≥180℃）下能持續工作的燒結釹鐵硼磁體的需求越來越強烈。因此，提高釹鐵硼矯頑力，提升磁體的溫度穩定性是進一步擴大應用范圍的關鍵，是亟需攻克的難題。

釹鐵硼永磁材料的技術發展路線主要有兩條：第一條是添加摻雜型元素，摻雜不同種類的元素以及改變摻雜的方式，增大永磁材料的矯頑力，主要涉及細化晶粒，改善微結構等在一定程度上增強永磁材料的磁性能。第二條是通過制粉的方式不同，改變粉末在磁場取向過程中的取向度，提高永磁材料的剩磁和最大磁能積，主要涉及細化粉末尺寸，均勻粉末粒度均勻，規則粉末形狀，增強永磁材料的磁性能。

3 釹鐵硼材料專利分析

釹鐵硼永磁材料作為第三代稀土永磁材料，一經問世，就因其優異的磁性能得到眾多公司的追捧。在眾多研究稀土永磁材料技術的公司中，國外的主要有日本的住友株式會社、日立金屬株式會社、TDK株式會社、株式會社神戶制鋼所以及麥格昆磁等；國內的公司主要有橫店東磁、寧波韻升、中科三環、正海磁材等。其中住友特殊金屬株式會社作為釹鐵硼永磁材料的首次合成者，在釹鐵硼永磁材料的后續研究中也一直走在行業的前列，因此，選擇住友株式會社作為本領域重要申請人，對其專利申請進行梳理。

專利JPS60182105A于1985年公開了生產永磁材料時，采用含有R、B、Fe元素的合金粉末，并對合金粉末依次進行加壓成形、燒結、第一階段熱處理、冷卻、第二階段熱處理步驟，合金粉末中還可含有Co和/或附加元素M，產品的能量積可達到35MGOe，40MGOe或更高。

專利EP0430278A1于1991年公開了一種各向異性燒結永磁體，其基本組成為：12至18at%的R，R代表稀土元素或作為不可避免的雜質所含有的元素，5至9.5at%的B，2至5at%的Mo，0.01至0.5at%的Cu，0.1至3at%的Al，余量是Fe。磁體的特征在于主四方相R2(Fe，Mo)14B或R2(Fe，Co，Mo)14B，邊界相(Fe，Mo)-B或(Fe，Co，Mo-B和Rm(Fe，Co，Mo)n，其中m/n＝1/2至3/1。富B相Nd1+ εFe4B4消失。Dy和/或Tb使iHc線性增加?？色@得高的矯頑力和最大磁能積，并具有高耐蝕能力和高的合金粉化能力。

專利JPH08167516A于1996年公開了一種制造高性能R-Fe-B系永磁體方法，它具有優良的壓制填充性能，每一晶粒磁化方向有高度的取向，并且A：(BH)max(MG?Oe)，和B：iHc(KOe)之和A+B大于59.5。通過機械碾磨或H2吸附在分解方法對鑄造合金或碾磨合金進行粗磨，然后通過機械碾磨或氣流粉碎進行細磨以得到平均粒度1.0μm-10μm的R-Fe-B細粉末。這些粉末以1.4-3.5g/ cm3的填充密度裝入模具中，施加場強大于10KOe的脈沖磁場以反復變換磁化方向，最后在靜磁場中進行冷等靜壓。

專利CN1272212A于2000年公開了耐腐蝕性釹鐵硼永磁體的制造方法為：清潔Fe-B-R永磁體表面；通過氣相成膜工藝在磁體表面形成膜厚0.06μm～30μm的Al或Ti涂敷膜；在含O2的氣體氣氛中，通過氣相成膜工藝形成0.1～0μm的氧化鋁涂敷膜層，提高磁性能穩定以及電絕緣性能。

專利JP2003007521A于2003年公開了在釹鐵硼磁鐵粉的表面用平均5～100nm的磷酸鹽被膜均勻地被覆，磷酸鹽被膜是由磷酸鐵和其它磷酸鹽組成的復合鹽。所得到磁鐵粉具有優良耐氣候性，且在濕度環境下可抑制頑磁力下降。

專利JP2003203818A于2003年公開了在包括模腔的空間中形成振動磁場，使磁性粉末沿平行于振動磁場的方向取向，使磁性粉末向模腔的內部移動，在模腔內擠壓磁性粉末，振動磁場為交變磁場，最大值小于等于80kA/ m，頻率為60～120Hz。解決現有釹鐵硼永久磁體的制造過程由于殘留磁化導致磁化困難，生產周期長、成本高的問題，永久磁體能可靠地供給磁體粉末、提高成型體的單位重量密度。

專利CN102510782A于2012年公開了一種釹鐵硼永磁粉末的制備方法，其中每個磁性顆粒(1)1均由小于40%體積的稀土元素的氫化合物及余物構成，余物由含鐵材料構成；含鐵材料含有鐵、以及含鐵和硼的鐵-硼合金；稀土元素的氫化合物的相(3)和含鐵材料的相(2)彼此相鄰存在；并且中間夾著含鐵材料相的彼此相鄰的稀土元素的氫化合物相之間的距離為3μm以下。稀土元素是選自Nd、Pr、Ce、Dy和Y中的至少一種元素。該方法能夠容易地制造具有高磁相比率和復雜形狀的稀土磁體。

專利CN103262182A于2013年公開了提供含有15～100%質量的粒徑不大于2μm的微細顆粒的釹鐵硼材料粉末，向粉末成形體施加弱磁場，再以0.01T/秒至0.15T/秒的激發速率施加強磁場，相對于形成生壓坯的晶粒的所期望的取向方向，弱磁場施加方向的立體角為90°～180°。強磁場通過使用超導線圈沿所期望的取向方向施加，形成優異磁性能的稀土釹鐵硼磁體。

通過對住友株式會社的專利梳理可以發現，為了不斷提高釹鐵硼永磁材料的磁性能，加快其在產業上的應用，住友株式會社從原料添加、磁粉制作，磁場取向等方面不斷改善制備工藝。而且其重要申請或者高質量的專利申請一般都在多個國家申請專利，并且近年來基本上都在中國有專利申請。

（。）

4 結語

綜上所述住友株式會社為主要分析對象，梳理了釹鐵硼永磁材料的專利發展脈絡。隨著各國對釹鐵硼永磁材料的需求增加，釹鐵硼永磁材料迎來新的發展機遇，也不斷面臨著新的挑戰，因此，為了提高釹鐵硼永磁材料的市場競爭力，尚需科學工作者的不懈努力。

[1]李揚，齊錦剛，吳敵，高勇，趙作福.NdFeB永磁材料制粉技術的研究進展［J］.稀有金屬與硬質合金，2014，42（5）：28-32.

[2]梁樹勇，王惠新，蘇振華，陸文釧，袁晨斌.中國燒結釹鐵硼磁體產業的歷史、現狀及未來［J］.磁性材料及器件，2005，36（6）：1-6.

[3]梁樹勇，李景宏，陳風華等.［A］.第七屆全國釹鐵硼會議文集［C］.昆明：1998.

[4]陳喜陽，樊旗根，林光明等.［A］.第二屆全國高性能永磁材料生產技術及應用與市場研討會論文集［C］.諸暨：2004-09-26.

Analysis on the Patent Technology of NdFeB

Li TingtingCui Yan
(Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office,SIPO,Zhengzhou 450046,Henan,China)

TM273

A

1003-5168（2017）06-0050-02

2017-4-16

李婷婷（1988.9-），女，碩士研究生，研究實習員，研究方向：磁性材料與磁性器件；崔艷（1989.10-），女，碩士研究生，研究實習員，研究方向：線纜，磁性材料與磁性器件，連接器（等同于第一作者）。