专业性
责任心
高效率
科学性
全面性
第一节 烧结钕铁硼磁铁生产工艺介绍
1、熔炼工段
熔炼工段主要负责将按比例称量好的原材料进行熔炼，分为配料和熔炼两个部分
烧结钕铁硼的生产流程
1）配料
常用的金属有如下几种：金属钕，镨钕，特硼，精硼，铜，铝，镓，铽，钴，铁（太原铁、武钢铁、上海铁），镝铁，铌铁。
根据当天的生产要求，统计各种原材料的用量，经核对后去原材料库领料；回来后据单配料，大体上分为两种，与熔炼工段的熔炉相对应，大炉用来铸片，小炉铸锭。配料时以及配料完成后要完成相关的记录。接下来有专门人员会来复称，大炉的料样样都要检，检后配放锁车推至熔炼处，为第二天的备料。小炉的料一般要抽查，基本每一车8桶左右，每车抽一桶检验，复称小料及其他，查看是否合格。基本上每天的小炉备料为55桶。大炉的备料一般在10桶以下。
2）熔炼
熔炼主要负责将配好的料进行铸片或铸锭，分别由大炉和小炉完成。所用仪器、工具、辅助材料等：FMI-I-500R真空熔炼铸片炉、行车、原料车、吊具、铁锤、铁夹、吸尘器、辅助照明工具、炉渣桶、秒表、热电偶、氮气、氩气、手套、防尘口罩、海绵。
3)铸锭熔炼
（1）所用所用仪器、工具、辅助材料等：真空感应熔炼炉、原料车、出料车、铁夹、炉渣桶、辅助照明灯、套装工具、出料桶、氮气、氩气、耐火材料、绝热手套、防尘口罩
（2）流程：准备→装料→抽真空→熔炼→浇铸→冷却→出料
（3）操作规程：预抽阀开，真空计开→抽到0.08以下→开罗茨泵→真空计为0时→关闭预抽阀和罗茨泵，关真空计→开充气阀充氩→至压力表压力为0.05MPa时（0.04-0.06MPa）→关闭充气阀停止充氩→开主电源和控制电源→功率调大→铁棒全溶入合金液时，精炼，静置2分钟→开始浇铸→冷却25分钟（出炉温度要求在80℃以下）→放气（开放气阀，手动）→关电源→出炉。
2、制粉工段
制粉工段负责将熔炼后的产品制成细粉，主要过程有氢碎（中碎）、粗粉搅拌、气流磨、细粉搅拌。低牌号产品生产流程：配料→铸锭→破碎→中碎→粗粉搅拌→气流磨→细粉搅拌。高牌号产品生产流程：配料→铸片→氢碎→粗粉搅拌→气流磨→细粉搅拌。
制粉流程图
1)氢碎
利用稀土金属间化合物的吸氢特性，将钕铁硼合金置于氢气环境下，氢气沿富钕相薄层进入合金，使之膨胀爆裂而破碎，沿富钕相层处开裂，从而使薄片变为粗粉。
准备：观察氮气压力、水源压力符合氢碎工艺卡要求。在氢碎炉控制仪上设定工艺参数，并复核。根据《设备检点表》对设备进行检点。
装炉：打开炉门，用吸尘器清理炉膛，取下料筒固定销，用装料车将氢碎料筒放入炉膛内，将装料车高度放低拉出。用棉布擦拭炉门、胶圈，关闭炉门。将已填写的《产品标识卡》放置在炉门上。
氢碎：①检漏：按下“自动运行”，氮气导入炉体，设备开始进行正压检漏，检漏后炉体排气至大气压，进行抽真空负压检漏。当符合工艺卡要求后，设备报警提示，此时按下Ｈ2阀开，氢碎进入自动运行阶段，导入氢气。
②导氢：当炉内压力达到工艺卡中吸氢最大值时关闭，料吸氢后炉内压力下降，系统自动导入氢气至最大值，反复这一过程，经过系统确认，料筒旋转启动，压力保持在最大值不变，标明料不再吸氢，确认8分钟，导氢完成。
③置换:系统自动打开排气阀，排气至大气压时关闭，三个氩气导入阀先后打开。压力达到置换压力时，其中一个氩气导入阀关闭，其他两个为常开，排气阀自动打开排气，如此反复到设定时间。排气阀打开，排气至大气压，置换完成。
④脱氢：抽气系统自动启动，先抽气至40mba以下时，系统自动通电升温，边升温边抽真空，一般升温40分钟。温度达到工艺卡设定温度时，保温1-3小时。真空度达到工艺卡要求时，脱氢完成。若达不到要求会继续抽气，直至达到要求，脱氢完成，抽气系统自动关闭。
⑤冷却：抽气系统关闭后，此时三个氩气阀自动打开充入氩气于置换压力值，风机自动风冷，炉内压力不足时，自动补充，风冷3-5小时左右，达到35-40度时系统开始记录冷却停止时间，一般为20分钟左右。到达冷却设定时间后，氩气导入阀自动关闭，风机自动关闭，排气阀打开排气，排气至大气压时可出炉。
⑥出炉:氢碎完成后，“EDN”指示灯亮，设备发出报警提示声音，此时可出炉。打开炉门，用装料车将料筒取出放置在冷却区料筒架上，及时给料筒通入氮气，打开冷却风扇。
⑦料筒在冷却区达到冷却温度后，将料筒转运到出料区，将料筒的盖子换为漏斗状盖子，将产品倒入已清洗的钢瓶中。
粗粉搅拌
粗粉搅拌是通过搅拌罐的旋转使氢碎（中碎）后的粗粉混合均匀。
工艺流程:(1)搅拌罐定压：打开搅拌罐截止阀，打开搅拌罐排气罐，观察压力表，直至符合工艺卡要求。间断打开关闭排气罐，观察压力表，达到指定压力后关闭排气阀，压力不足时补气，达到压力后关闭截止阀。
(2)加剂：按工艺卡要求用量筒取加剂量，然后倒入加剂装置，连接喷嘴管与搅拌罐充气阀，打开充气阀，打开截止阀，设置搅拌时间，启动搅拌机，使搅拌罐前后摆动，打开喷剂装置进行喷剂。
(3)搅拌：加剂结束后，关闭截止阀，关闭充气阀，关闭加剂设备，取开加剂连接设备，再开启搅拌罐旋转，搅拌结束后自动停止。
2)气流磨
气流磨原理：用高压气流将搅拌后的粗粉吹起，通过相互之间的碰撞使力度变小，成为细粉。
(1)准备工作：安排磨粉作业，检查设备，设定参数，按生产计划排料
(2)开机：在开机前打到自动模式状态，如已符合开机状态，按“S11”键返回压缩机图，按“S3”键气流磨自动启动，记录开机时间，开启空压机。
(3)接细粉钢瓶：将已排氧的细粉钢瓶与筛粉机出料口连接
(4)加料：用吊车将钢瓶吊至加料口进行加料，加料完毕要盖住加料斗口
(5)排氧：开启振动筛、打开出料阀进行排氧
(6)磨料：分离轮转速达到要求后按下加料按钮，气流磨加料口粗粉自动进入磨室进行磨料；磨料落入首瓶钢瓶中，记录磨料开始时间及相关参数
(7)加氧钝化：当自动加料至设定位值时，调整加氧流量进行加氧
(8)首瓶接料与钢瓶更换：当首瓶钢瓶内粉料达到工艺卡要求时进行更换钢瓶，并为首瓶粒度取样做准备
(9)首瓶粒度取样：取塑料袋预先充满氮气，用手扎口并包紧取样气阀，氮气管开启并一同插入塑料袋内；瞬间打开取样球阀后关闭，粉料样品充入塑料袋内，取样完毕。经过钝化准备测量，用于粒度检验
(10)更换钢瓶与继续接料
(11)粒度样品取样与报验：依据气流磨工艺卡要求对钢瓶顺序号进行取样，粒度样品顺序号为取样时上一钢瓶顺序号
(12)首检与处置：操作人员对首瓶粉料进行平均粒度自检，合格则继续，若连续三瓶不合格则停止加料
(13)称重与转移：将装料钢瓶称重并移至细粉库，将氮气管接入钢瓶
(14)铸片尾料处理：将尾料放置在细粉尾料区
(15)关机：当上料斗无料时，应将其转换为空运转，然后按“S4”设备自动关机，关闭空气压缩机电源
(16)清场：当发生由铸锭料转铸片料作业时，应进行底料清理。
3）细粉搅拌
细粉搅拌是将经气流磨后不同牌号的细粉按照配比进行混合。操作过程与粗粉搅拌相同。
3、成型工段
成型工段负责将粉末压制成型，包括成型和等静压两部分。
1）成型
成型工序流程
根据要求选择相应的模具，将细粉压制成所需的形状。
(1)成型模具安装与拆卸：准备→装模→压机准备→安装下压头→安装模框→安装上压头→垂直度检查→脱模
(2)成型压机磁场测量与调整：校准→磁场测量与调整→清场
(3)称粉：称粉前的准备→取料→上料→下料→称粉→更换料筒→清理和清场
(4)压机操作
圆柱类：上缸下→停顿→取向→压制→保压→退磁→上缸上→下缸上。
方块类：上缸下→压住模具→侧缸进→取向→压制→保压→退磁→侧缸退→上缸上。
(5)包装：准备→检查与记录→包内膜→装袋→真空→装箱→标识与转序
(6)清理：压机清理→自动称粉机清理→包装箱清理→真空包装机清理
→工作区地面清理
(7)成型压机清场：拆卸空料筒→自动称粉机清扫→压机清扫→包装箱清扫→工作区地面清扫
2）等静压
等静压工作原理为帕斯卡定律：“在密闭容器内的介质（液体或气体）压强，可以向各个方向均等地传递。”具体地说，待压制产品装进设备后，产品受到各向均等的超高压介质作用，使产品密度增加，压块的收缩量取决于材料的可压缩性及压制时压力的大小。
(1)准备工作：作业前由操作员负责检查作业文件、设备、仪器、工装、工具，使之完备齐全。然后进行设备点检。
(2)参数设置：根据所压产品等静压工艺卡的要求，在输入面板上进行参数设置。
(3)装料：将吊笼放置在装料台上；打开吊笼门；将产品码放在吊笼内；关闭吊笼门。
(4)进缸：将控制面板上的工作缸（开/关）旋钮旋至“开启”档，工作缸盖随之开启。用吊车将吊笼吊入工作缸内。吊笼放入工作缸后，观察吊笼是否全部侵入液面下，如果没有，应往缸内补充工作液，使产品完全浸没；将工作状态旋钮旋至“关闭”档，关闭缸盖。
(5)等静压：启动等静压机，设备自动进行加压操作，加压灯亮；当压力达到设定值时，设备自动停止加压，加压灯灭；保压灯亮，系统进行保压；当保压时间到，保压灯灭，卸压开始；当卸压到预定值时，设备自动停止卸压。
(6)出缸：打开缸盖；用吊车将吊笼吊出；在空中沥工作液40-60秒后，放置在出料台上。将产品从吊笼内取出，放置在流转车上。
4、烧结工段
烧结工段负责将剥油后的产品进行烧结成型，包括剥油和烧结两部分。
1）剥油
剥油是将等静压后的产品包装拆掉，以便于烧结。
(1)准备工作：作业前由操作员负责检查作业文件、设备、仪器、工装、工具，使之完备齐全。然后领料，按生产批次整批领料。做好剥油前的准备。
(2)排氧：打开手套箱充气阀、辅助进料箱充气阀，充入氮气；观察测氧仪，当氧含量降至＜0.05％，方可剪袋。
(3)剥油装盆：剪袋→剥包装袋→剥内膜→摆盆
(4)清理：当剥油装盆结束后，应仔细清理手套箱，确保无留料；将真空包装袋、内包装薄膜装入垃圾袋；将垃圾袋、中转塑料盒、料盒转移到辅助进料箱内；检查并确保烧结盆、托架内无杂物（包装袋、内膜碎片等，以防烧结过程污染产品）；通知烧结工段操作员进行进炉作业。
2）烧结
烧结工序流程图
(1)准备工作：作业前由操作员检查设备、仪器、工装、工具，使之完备齐全。
(2)真空检查：检查并确认炉门关闭，开启烧结炉进行抽真空作业。观察真空度，计算抽真空时间，确认达到要求，方可将产品进炉。
(3)进炉：确认产品剥油摆盆结束，根据操作规程向烧结炉充氮气至大气压后，停止充气。开启插板阀，开启屏护阀，开启进料机构，将烧结盆缓慢送入烧结炉内，使之就位。将进料机构复位。关闭屏护阀，在关闭插板阀。关闭手套箱充气阀，关闭测氧仪。然后进行参数设置。
(4)烧结：根据操作规程启动烧结炉，升温、保温、冷却过程应巡视真空设备真空表、电压表、电流表、冷却水情况。
(5)出炉：烧结结束后，确认炉内产品温度符合工艺要求，打开炉门；用液压叉车将炉内烧结盆取出，防止在流转车上。关闭炉门，开启真空装置。将流转车放在待检区域。
第二节 国外烧结钕铁硼磁铁生产工艺发展阶段比较
稀土元素具有独特的磁性特征，在现代科技里，稀土材料以稀土为原料是很重要的材料。根据稀土材料的发展来看，可以分为三代：第一代，稀土永磁磁性材料钐钴5，发展于美国60年代，主要应用在军事领域。第二代，稀土永磁磁性材料钐钴铜铁锆发展于70年代，应用领域广泛。第三代，稀土永磁磁性材料钕铁硼磁铁发展于日本80年代。第三代磁性材料的诞生引起了全世界的关注，因为钕铁硼磁铁不仅有价格的优势且具有更高的磁性强度。钕铁硼产品的钕和铁取代了昂贵的第一代和第二带产品钐和钴。
对稀土金属间化合物永磁材料的研究始于二十世纪五十年代末,六十年代初。1959年Nessbit等人，1960年Hubard等人先后发现GdCo5化合物具有高的各向异性，有可能成为有希望的永磁材料。1966年Hoffer等人发现RCo5也具有极高的各向异性常数，K1=5.7×106J/m3和相当高的饱和磁化强度，4pMs=10.6kGs。有可能成为高矫顽力的永磁材料。
1967年Strnat等人采用粉末冶金法先后制造出了RCo5和SmCo5永磁体，其中SmCo5磁体的磁性能为：Br=0.51T（5.1kGs）、bHc=254.7kA/m（3.2kOe）。他的成功引起了世界各国永磁材料工作者的重视，从而导致了世界范围内对稀土永磁材料的广泛研究。1968年Buschow等人[8]采用等到静压工艺，制造出相对密度达95%的SmCo5永磁体，其磁性能达到Br=0.84T（8.4kGs）、mHc=1257.7kA/m（15.8kOe）、（BH）max=147.3Kj/m3（18.5MGOe），创造了永磁材料性能的记录。它标志着第一代稀土永磁材料的诞生。
在SmCo5永磁材料中含有66wt%左右的钴。钴是昂贵的战略物资。自SmCo5永磁材料出现后，人们就考虑Co的取代问题。1968年Nessbit等人研究了Cu部分取代Co的Sm（Co，Cu）5永磁体。他通过铸造与热处理获得了mHc=2284.5kA/m（28.7kOe）、（BH）max31.8~55.7kJ/m3（4~7MGOe）的沉淀硬化型Sm（Co，Cu）5永磁体。这一发现为1：5RCo5稀土永磁向2：17型第二代稀土永磁过渡奠定了基础。Perry和Menth等人系统地研究了Z=5~8.5的Sm（Co，Cu）Z合金。指出Z=5~8.5的Sm[（Co+Fe）1-x-yCuxMy）]z合金均可制造出实用意义的永磁材料。1977年Ojima等人用粉末法研制出（BH）max为238.80kJ/m3（30MGOe）的Sm（Co，Cu，Fe，Zr）7.2永磁体，创造了实用稀土永磁体磁能积的最高记录，使之成为第二代稀土永磁材料。
Sm-Co类磁体的价格昂贵和Co的供应紧张，致使这类磁体在实际应用中受到限制。与Co相比，铁的资源丰富，价格低廉，而且居里温度和磁化强度高，铁基稀土永磁材料的研究开发受到永磁材料工作者的重视。遗憾的是，所有二元系稀土铁金属间化合物都不具有强的单轴磁晶各向异性，或其居里温度或磁化强度值太低，使其不能成为高性能永磁材料。因此研究工作扩展到三元甚至四元化合物上。
1972年Clark等人发现将TbFe2化合物做成非晶态并退火后，其矫顽力可大提高。为了便于得到非晶态，把B作为类金属元素加入。当时并没想到B的加入要出现具有高各向异性的四方结构的Nd2Fe14B化合物。
早在1984年，Croat[16]和Sellmyer等人先后用快淬和随后热处理办法将R-Fe-B做出具有高矫顽力的永磁体。其磁硬化相均是Nd2Fe14B相，尽管当时他们研究的四方相的成分和分子式稍有偏离。1983年日本的Sagawa等人首先用粉末法研制出高性能的Nd-Fe-B磁体，其磁性为Br=1.25T（12.5kGs）、mHc=796kA/m（10.0kOe）、（BH）max=286.6Kj/m3（36MGOe）,创造了当时技术磁性的最高纪录,从而宣告了NdFeB系稀土永磁材料，即第三代稀土永磁材料的诞生。此类材料是至今为止磁能积最高的实用永磁材料。它的产生，为其应用领域的磁体小型化做了巨大贡献。这类永磁材料的磁性主要来自具有四方晶体结构和大的磁晶各向异性的Nd2Fe14B化合物,它的室温各向异性场约为70kOe,饱和磁化强度16kGs,理论上最大磁能积高达64MGOe。
第三节 我国烧结钕铁硼磁铁生产工艺创新路径
快冷厚带一氢破碎．一次磁场成型工艺制备烧结钕铁硼磁体，经过2年左右的研究，基本突破了该工艺的关键技术，为该工艺产业化奠定了一定基础，同时打破了西方国家对该技术的封锁。
采用自行研制的快冷厚带专用设备，将成分为Nd29．5FebalDyl．081．05(wt％)合金熔液通过旋转的水冷金属轮甩成快冷厚带，其厚度和显微组织通过调整转轮线速度及熔液浇铸速度来控制。快冷厚带的氢破碎在专用的氢化制粉设备中进行。通过控制氢化温度、氢化时间、氢化压力来控制粉末质量。氢破碎的快冷厚带进入气流磨制得平均粒度和粒度分布合适的粉末。采用自行设计的模具进行一次磁场成型。最后进行烧结得到磁体。
第四节 国内烧结钕铁硼磁铁生产设备介绍
烧结钕铁硼磁铁生产工具：熔炼炉鄂破机、球磨机、气流磨、压制成型机、真空封装机、等静压机、烧结炉、热处理真空炉、磁性能测试仪、高斯计。
烧结钕铁硼磁铁加工工具：专用切片机、线切割机床、平磨机、双面机、打孔机、倒角机、电镀设备。
第五节 国内烧结钕铁硼磁铁生产设备应用分析
1、改进后的类锤磨设备
现在大多数公司已经采用两步中碎法，即鳄破或粗锤破+锤磨。这样就甩掉了对辊、带筛球磨、锥磨等设备，节省了时间提高了效率。一般一台设备每小时能够处理200kg左右的锭子，粗粉粒度可到50~100目之间。这种设备的效率是提高了，但存在如下两个问题：一是粒度分布太宽，细粉太多；二是故障率太高。第一个问题在两种设备中都存在，第二个问题主要存在在锤磨中。磨腔中卡机的问题时常发生，而且维修起来需要拆掉整个磨室，很不方便。在未来的两年内应该能够解决这些问题。
2、气流磨
我国的气流磨基本上都是模仿德国细川阿尔派的设计。虽然有些厂家自认为对气流磨做了改进，而且在自造气流磨，但大多数改进是毫无理论依据，而且效果也并不好。当然也不排除部分厂家在此方面已经取得了成功。我们认为我国气流磨目前存在的问题有三点：（1）超细粉太多，粒度分布太宽；（2）管壁粘料现象严重；（3）出料速度慢。如果超细粉多，则磁粉易着火；如果管壁粘料严重，则易出现大颗粒；出料速度应达到60~80kg/h才有可能降低稀土总量并防止氧化。解决这几个问题的办法在某些厂家已经找到，估计用3年左右的时间会在全国推行。
3、成型
1）半自动压机成型与手捧模成型并重
在考察中发现宁波地区半自动压机成型远远多于太原地区，太原地区基本上都是手捧模（手动模、手扒模）成型。当然，这与生产规模有关,。生产规模越大，订单越大，越有利于使用半自动压机。我们这里所发现的问题是：有些相当规模的企业居然没有半自动压机，而有些较大的企业基本上已经抛弃了手捧模。我们希望看到的局面是两者并重。半自动压机效率高，但产品易开裂，模具制作成本高、时间长；手捧模模具制作容易，对于压φ3~φ10mm的柱子及异型产品（如圆环、圆筒等）有独到之处。
2）平行压压机
实际上钕铁硼刚开始生产时使用的是平行压压机，而后来在中国基本上都改为垂直压。平行压产品Br低，由平行压改为垂直压毫无疑问是一种进步。一般情况下，同样的料采用垂直压剩磁要增大0.03~0.05T（300~500G），磁能积增大24~40kJ/m3（3~5MGOe）。但是现在情况不同了，我们很容易就可以把剩磁做到1.35T左右，而且在许多情况下我们并不需要如此高的剩磁。考虑到平行压在柱形（外圆很圆，磨削量小）及异型（例VCM）产品时的优势，我们预测在近几年内平行压压机将有一个的大发展。
3）径向定向压制
目前的垂直压压机很适合径向取向的圆柱或圆环产品，对于大尺寸产品当然没有问题；但对于小尺寸产品如果不采用多穴模具则效率太低。模具制造本身不是什么问题，问题是如何往多个平行的穴中均匀填料。一种解决办法是采用手捧模，这仅仅能够部分解决问题；另一种是采用全自动喂料系统。
4）多极定向压机
多极定向产品的应用越来越多，所以在未来的几年中，多极定向压机将有一定的问题。
5）单片压
中国钕铁硼企业基本上都是先得到烧结毛坯，然后切片或线割到成品，而在国外单片已经是很成熟的工艺了。例如VCM磁体可用单片压，仅需磨上下两面即可，节省材料、效率高、成本低。一般单片压都是平行压并采取单向压机及自动喂料。待平行压过关后，估计单片压很快会成为现实。
6）注射成型
注射成型本来是制作粘结磁体的一种常规方法，现在被移植到烧结磁体中，有人称之为"一次成型无需后加工的近净尺寸烧结磁体"。工艺路线如下：磁粉+粘结剂并混合→（磁场中）注射成型→脱粘结剂→烧结+时效。它的优点是无需后加工，而且对复杂形状的产品尤其有优势。关于这项工作，中国目前的研究主要在高校，用于生产至少要4~5年的时间。
7）橡胶模等静压技术（RIP）
RIP（RubberIsostaticPressing）早在五六年前就已经出现，但实事求是地讲，当时的设备只不过是一种概念性的实验设备而已。它的基本步骤如下：磁粉装入橡胶模→脉冲磁场定向→准等静压压制→取出压制毛坯。在过去的几年中，认识上有了进步，同时设备上亦有了改进。我们现在已经能够用这种方法批量生产钕铁硼永磁体，一台压机每天可压200~300kg磁粉。由于采用高的脉冲定向磁场，所以磁粉的取向度高，一般情况下剩磁可较模压提高0.03~0.04T（300~400G）。目前国内已经有厂家可以提供这种压机，但非全自动，而是手动。从运行的情况看，手动压机并不比全自动的压机效率低。日本的RIP压机价格太高，在最近几年内不可能在中国大多数企业中推广，但国产手动RIP压机有可能得到推广。
8）自动喂料系统
我国目前还没有全自动压机，主要问题就是没有自动喂料系统。如果没有自动喂料系统，则平行压中的多穴圆柱、垂直压中的多穴径向定向及单片压等都非常困难。与自动喂料系统相配套的是自动移取压制毛坯与码盘技术，最好两种技术同时采用。过去遇到的主要困难是磁粉流动性差，所以很难用容积法自动喂料。而今天大多数厂家已经采用润滑剂技术，磁粉的流动性已得到明显改善，使用自动喂料的时机已经成熟。另外，我们对减重法的认识也已今非昔比，所以自动喂料的全自动压机应该在最近的2~3年内出现。
4、烧结
1）三点控温烧结炉
大约十多年以前进口ABAR和VES烧结炉，然后许多厂家仿造了这两种炉子。当时的这两种炉子仅仅是一般的热处理炉，并非为钕铁硼专造。它们的最大缺点是一点控温，所以烧结炉内炉温的均匀性很难调节。经过十多年的发展，中国的烧结炉制造厂家已经完全掌握了专门用于烧结钕铁硼的烧结炉制造技术，而且现在都是三点控温。可以肯定地说，我国自己制造的烧结炉与国外的已无甚差距，而且由于专门针对钕铁硼厂家仍然在使用过去一点控温的烧结炉，预计在最近3年内一点控温的烧结炉大部分将被淘汰，取而代之的将是三点控温的烧结炉。
2）分压烧结炉
现在基本都是使用真空烧结炉，烧结过程在真空中进行。国外许多厂家采用分压烧结，也就是说在烧结过程中充入少量氩气，但仍保持负压。从理论上讲，由于分压烧结的热传导优于真空烧结，所以烧结时的温度一致性好，而且可以节省烧结时间。这种新型烧结炉已经出现，到底效果如何经过至少两年的考验。
3）连续烧结炉
住友等国外大公司都是采用多室连续烧结炉，它的优点在于炉温均匀性、一致性好，节省能源，效率高。过去我国有些厂家曾经尝试过制造这种多室连续烧结炉，但以失败而告终。究其原因，主要是闸板阀不过关，烧结炉漏气，产品被氧化。现在已有厂家准备生产3室或5室烧结炉。我们认为至少要采用7室炉。烧结过程将包括下列各室：（1）预备室；（2）200~300℃脱添加剂室；（3）850℃左右放气室；（4）烧结室1；（5）烧结室2；（6）烧结室3；（7）气淬，进一步冷却并出炉室。烧结需要三室是因为整个工艺为连续运行，需要每一步有大致相同的时间。如果加上时效，则需要另加2~4室，共9~11室。
4）微波烧结炉
已经有一些研究单位开始研究将微波烧结用于钕铁硼生产。从原理上讲，微波烧结有利于炉心磁体与炉边磁体温度的一致性，同时大大缩短烧结时间，节约能源。目前得到的信息是烧结时间可以缩短到1h。但是这种烧结炉基本上还处于研究阶段，广泛推广至少要4~5年时间。一旦成功，这将是一种革命性的变革。
5、后加工
1）切片粘结剂
目前所用的切片粘结剂不是502就是火漆。这两种粘结剂在切完片后，都需要碱水或洗衣粉水煮。在煮的过程中经常造成磁体表面不同程度的侵蚀及磁体能受影响。我们现在需要一种粘结剂，不溶于切割时的冷却油，但溶于水或其它有机溶剂或略加热就可去掉。如果能够研制出这种粘结剂，预计将会有很大的市场。
2）双面磨床
一般使用无心磨磨外圆，使用立磨磨平面。毫无疑问，无心磨磨外圆很成功，但用立磨磨平面时用电磁铁固定工件，这就造成磁体磨完平面后带弱磁，需要退磁后才能电镀。退磁既浪费能源又有可能使磁性能受到影响，所以必须抛弃这种磨平面的方式。国外一般磨平面采用双面磨，或水平双面磨或立式双面磨。不论水平双面磨还是立式双面磨，基本原理都一样：用卡具卡住工件，然后用对称的两个金刚砂轮同时磨上下或左右两个平面。我国已经出现类似的双面磨，主要用于磨切片后的产品。这种双面磨无须卡具（但有导轨），效率很高，适合于小产品。对于50.8×50.5×25.4mm之类的大块，无卡具双面磨目前也已见到应用，但在磨第五、六面时出现垂直度问题，所以无卡具双面磨不太适合于大块产品。已看到广告声称能够生产用于磨大块的双面磨，估计推广开来尚需时日。
3）电镀
经过十几年的发展，我国的钕铁硼电镀有了很大的进步。现在不仅可以电镀Ni，Cu，Zn，Au，而且可以电镀Ni-Cu-Ni，彩Zn，Sn等。但是电镀问题仍然层出不穷，由于电镀而造成的退货时有发生。根本原因在于我们没有摆脱溶液镀的老路。现在世界上有三种无液镀值得钕铁硼厂家考虑，基本上都属于气相淀积涂敷。（1）气相淀积镀铝：在日本技术已很成熟，住友许多产品采用此种镀法；在国内南开大学化学系的张守民博士进行过这方面的研究工作。（2）派瑞林（对二甲基苯Parylene）淀积涂敷：派瑞林为对二甲基苯的聚合物，原料为二聚对二甲基苯。派瑞林真空气相淀积可精确控制涂层厚度，对磁体本身无任何影响（电镀层对磁体磁性略有影响），无挂点（相对电泳涂敷而言），不怕磁体气孔、砂眼，具有极好的抗盐雾能力。根据我们的经验，派瑞林镀层抗PCT的能力较差。目前上海三吉特殊涂敷科技有限公司及日本岸本贸易两家在试图做这方面的工作。我们认为他们的主要目的是推销原材料，关于将派瑞林真正用于钕铁硼产品涂敷的工作做得不够。（3）气相淀积镀锌：A将钕铁硼磁体、金刚砂、锌粒（100目）及锌粉（6~8μm）混合并装入反应器中。B.将反应器抽真空到133Pa.。C.加热到390℃（锌的熔点）左右。D.根据希望的厚度保温若干小时。沉积镀中无需翻动磁体。文中报道其抗蚀能力高于电镀Ni、电镀Zn及气相沉积镀铝。
第六节 我国烧结钕铁硼磁铁技术研发分析
1、带铸工艺又称速凝薄片工艺。
带铸工艺的特点在于有效地消除了α-Fe、富钕相分布均匀并使晶粒得到细化，容易得到高剩磁及高矫顽力的产品。中国的钕铁硼磁体厂家在1997年前后开始知道此信息并展开研究工作。经过5年多的努力，中国的设备厂家已经在这方面取得了长足的进步。现在不仅有25kg的甩带炉，而且50kg和100kg的甩带炉都已经市场化。
2、双合金工艺或类双合金工艺
除了速凝薄带的工作以外，我国大多数厂家的精力放在降低铸锭厚度，提高冷却效率上。在降低铸锭厚度方面已经能够广泛采用双面水冷厚10mm铸锭的工艺，也有采用100kg转盘式单面冷浇注（厚15mm左右）工艺的厂家。有的厂家采用了盐水冷冻液冷却熔炼炉锭模的方法。所有这些方法对我们提高磁体性能都做出了积极的贡献。
3、离心甩铸法
这种方法是将盛有合金熔液的坩锅置于旋转的金属筒中，当合金熔液倒下时，由于离心作用，熔液贴在金属筒壁上迅速冷凝。这是一种界于甩带法和传统锭模浇注法之间的一种方法，其产品厚度小于10mm，性能优良，效率高，很有发展潜力。
第七节 产品应用行业调查
一、产品应用行业生产情况调查
钕铁硼下游需求分类图
二、应用行业产品需求情况调查
1、手机用钕铁硼
这部分需求主要包括手机震动马达及手机微型电声元件两部分。根据Gartner的最新数据，2010年全球手机出货量为16亿台，预计11年出货量增长率为11.5%，达到18亿台上下。以每台平均成品用量约0.0025kg计算，一年成品钕铁硼磁体需求量在4500吨左右。根据我们的测算，钕铁硼涨价后每台成本大概增加只有1.3元左右(本报告中所有成本比较均基于钕铁硼年初及9月中旬的市场价格差计算得到)，并且由于体积原因无法替代，我们认为这部分需求不会受到钕铁硼涨价的影响。
2、VCM
VCM(音圈马达)主要应用在硬盘中，2010年硬盘出货量为6.5亿块，使用钕铁硼成品磁体约4000吨。由于全球PC出货量增速放缓，我们预计这部分未来几年需求增长率大概在5%左右。受性能和体积的限制，这部分钕铁硼的需求基本无法替代。未来VCM市场可能会受到SSD固态硬盘替代传统硬盘的影响，但目前还没有清晰的迹象。但从市场格局来说，目前VCM市场基本被日本高性能钕铁硼企业所垄断，国内企业所占市场份额较小。
3、DVD播放机及DVD光驱
2010年DVD播放机及DVD光驱出货量总共为4亿台，每台DVD设备需用钕铁硼成品磁体都是在0.005kg左右。这部分需求增速与电脑增速基本相仿，未来两年将小于5%。这部分需求同样由于性能和体积原因无法替代。我们预测11年DVD设备出货量为4.2亿台，所需成品钕铁硼材料为2100吨。
4、、电声器件及磁选行业
电声器件目前是我国钕铁硼消费量最大的行业。在音箱行业，普通的音箱所使用的都是铁氧体磁材，而只有小型化高档的音箱才会使用钕铁硼。这部分音箱溢价能力较好，下游需求稳定，并且钕铁硼在整体音箱成本中占较低，我们预计钕铁硼涨价对电声器件行业不会产生太大的影响。
磁选领域钕铁硼消费量占比大概在20%左右，与电声类似，在低档产品中铁氧体对钕铁硼具有可替代性，但在高档产品中替代性不强。我们预测在电声及磁选行业钕铁硼需求稳中略有下降，年磁体用量保持在1.8万吨左右。
5、新能源汽车
新能源汽车是未来拉动钕铁硼需求的重要因素。随着世界各国环境保护措施越来越严格，新能源汽车以其节能环保的特点受到了广泛关注，世界各国纷纷投入大量资金研发新能源汽车，但目前最具实用价值并已实现商业化运作的只有混合动力汽车。
混合动力汽车所需钕铁硼材料依据功率不同而有所区别。根据我们与上市公司沟通的信息来看，60kw的混合动力汽车需成品钕铁硼磁体在1.5-2.5kg左右，90kw的新能源轻型客车所需钕铁硼磁体为5kg左右。谨慎起见，我们以每台2kg来预估。混合动力车的代表普锐斯在全球累积销量超过了300万台。如果2013年混合动力车销售量达到500万台，单此一项就需要1万吨高性能钕铁硼。根据我们的测算，钕铁硼涨价导致每台混合动力汽车制造成本增加在1000元左右，以目前混合动力汽车相对普通汽车的溢价水平来看(5万以上)影响很小。但由于目前混合动力汽车主要生产企业在日本，中国的钕铁硼企业可能很难享受这一块发展的成果。从国内混合动力汽车销售情况来看，混合动力车还面临政府补贴不到位和消费观念滞后两大瓶颈，节能环保产品叫好不叫座的尴尬局面仍未终结。我们预计中国市场这一块的需求还需要等待市场的逐步成熟。
6、汽车EPS转向系统
汽车转向系统是用来改变或保持汽车行驶方向的专用系统。按转向动力能源的不同，汽车转向系统分为机械转向系统和动力转向系统。传统HPS是靠发动机驱动、液压助力，其发展时间较长，技术成熟。它的缺点也很明显，其泵、管路、液压缸都需要定期维护保养，液压泵转子与液压油之间的损耗会产生很大的能量损失，非转向期间也要消耗能量，部件多、体积大、重量重。EPS是一种新的转向助力技术，它完全由电子控制伺服电机驱动，具有结构紧凑、重量轻、稳定性好、反应速度快等优点，并且具有在非转向时不工作油耗比HPS少80%和可随速调节操纵手感好等优点。
近两年，随着EPS性能的逐步稳定，越来越多的车型开始标配EPS，渐成燎原之势。每台EPS需要0.25kg左右的成品钕铁硼磁体，这样成本上升只有125元左右。谨慎起见，我们预计2011年全球钕铁硼EPS渗透率为10%，以汽车产量7.5亿台来预估，EPS系统产量为750万套左右。这样EPS系统对钕铁硼的需求量约为1875吨。
根据我们了解到的信息，这部分由于体积和性能等方面的原因，可替代性不强。EPS有着HPS所没有的诸多优点，我们预计未来EPS对HPS的全面替代是大势所趋，不会受到成本上涨的影响。
7、节能电梯
电梯耗电量巨大，是高层建筑最大能耗设备之一。据中国电梯协会估计，平均每部电梯每天耗电量约40kwh，占整个建筑能耗的5%左右。作为电梯的心脏，永磁同步曳引机出现后以体积小、损耗低、节能高效等优点，得到了迅速推广，目前已发展成为新型曳引机的主流机型。
根据我们了解到的信息，每台节能电梯约需使用6kg左右成品钕铁硼材料，涨价增加的成本约3000元左右，不足电梯售价的2%。从我们与行业内公司交流的情况来看，普遍没有用铁氧体替代钕铁硼的想法。因为一方面钕铁硼的节能效果较好，而电梯又是建筑物耗电的主要设备，节能意义较大；另一方面是铁氧体体积较大，这样电机房的建筑面积也需要增大，带来较高的转换成本。我们判断节能电梯需求很难被铁氧体替代。
2010年全球节能电梯出货量为16万台，使用成品钕铁硼960吨左右。根据与行业人士的交流，我们预计11年钕铁硼节能电梯出货量约为20万台左右，所需成品钕铁硼为1200吨左右，未来节能电梯领域有望保持20%以上的需求增速。
8、变频空调
空调分为定频空调和变频空调。变频技术的原理为通过改变输入电压的频率来控制电机的转速，而电机转速的变化会引起压缩机的输气量变化，制冷剂的循环流量也随之变化，从而使空调器的制冷量或供热量发生变化，达到调节环境温度的目的。与定频空调相比，变频空调有控温精确、制冷制热速度快、节能、噪音小、寿命长等诸多优点，是未来空调发展的必然方向。
根据我们了解到的信息，每台变频空调需要使用高性能钕铁硼成品材料0.25kg左右，涨价带来的成本上升大概为125元。成本上升对利润稀薄的空调企业来说有一定压力，根据我们从生产商了解的情况来看，中低效能变频空调的钕铁硼需求将逐步被铁氧体替代。而高效能空调节能效果较好，我们测算大概两年的时间就能收回钕铁硼涨价的成本，因此这块需求还是比较稳定的。我们预计11年全球高效能变频空调出货量为1000万台，所需成品钕铁硼磁材为2500吨左右。
9、风力发电
风力发电机包括双馈变速恒频型、失速型、直驱永磁型以及混合动力型四种。目前主流的双馈变速恒类型发电机需要引入齿轮箱升速(1MW成本100万元左右)，随着发电机功率的提升，成本上升很快，且易出现故障，需要经常维护。而直驱永磁型发电机省去了齿轮箱，具有可靠性高、效率高、维护工作少等诸多优点，是风力发电领域未来最有发展前景的机型。
根据全球风能协会(GWEC)的资料，在过去的十年中(2000-2010),全球风力发电能力继续保持增长,累计平均增长率超过30%。2010年全球新增风电装机容量达到35802MW，中国成为全球第一的风电大国，新增装机容量占比一半以上。
根据我们与企业的交流情况来看，国外由于节能环保的要求较高，风电新增装机钕铁硼需求基本没有受到涨价的影响。而国内的情况则有所不同，在风电行业本来的利润率就比较稀薄的情况下，钕铁硼价格的大幅上涨对企业毛利产生了严重的影响。除了少数签订了长单的大型风电企业外，不少中小企业纷纷用铁氧体代替钕铁硼需求。但我们认为钕铁硼直驱技术是风电行业发展的必然方向，短期的成本压力可能对国内企业应用产生一定影响，但从长期来看，风电行业的需求不会受到成本波动的影响。
我们预计11年全球永磁直驱式风机出货量为4000台左右，以每台需要1000吨钕铁硼来计算，这块需求大概在4000吨左右。
10、其他领域
军工中的磁推力器、航天航空的磁谱仪等都需要用到钕铁硼磁体。这方面需求非常稳定，对成本不敏感。从我们与上市公司沟通的情况来看，每年需求量在500-1000吨左右，对总需求影响较小。
电动自行车领域，2010年国内的销售量约2000万辆，每辆需钕铁硼材料0.25kg左右，涨价对成本的影响达200元左右，占电动自行车售价的比例较大，而且这部分需求由于体积的原因很难使用铁氧体替代。根据我们与企业交流的信息来看，电动自行车行业普遍受到了严重的影响，我们预计电动自行车行业前景不容乐观，有可能迎来行业的洗牌。
三、应用行业发展趋势及对产品影响
综上所诉，钕铁硼下游行业中，消费电子领域不受涨价影响，维持稳定增长；空调、风电、节能电机等节能领域有一定影响，但不改变节能趋势；汽车相关的应用影响很小，是未来需求的主要增长点。
四、应用行业产品消费量预测
我们分乐观和中性两种情景来预测下游需求。乐观情况下，我们假设可替代类型需求减少20%(电动自行车需求减少20%)，其他类型需求不受影响，这样大概估算出11年钕铁硼磁体毛坯需求量为7.5万吨左右。中性情景下，我们假设下游行业很难替代的类型需求量减少20%(电动自行车领域需求量减少50%)，可替代行业的需求量减少50%，这样得到11年钕铁硼毛坯需求量在6.1万吨左右。
2011年钕铁硼应用各行业需求量预测
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