永磁材料广泛应用于汽车、家电、能源、机械、医疗、航空航天等行业的各种电机,以及需要产生强间隙磁场的元器件。磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防和国民经济的各个方面都息息相关,在许多领域具有不可替代的优势。磁性材料一般是Fe、Co、Ni元素及其合金,稀土元素及其合金,还有一些Mn的化合物。磁性材料按磁化难易程度分为软磁材料和硬磁材料。与永磁材料相比,软磁材料相对容易充磁和退磁。它们的主要功能是导磁、电磁能转换和传输;硬磁材料也称永磁材料。被外磁场磁化后,即使在相当大的反向磁场作用下,仍能部分或大部分保持原来的磁化方向,并进行电信号转换。 ,电能-机械能转换功能,广泛应用于汽车、家电、能源、机械、医疗、航空航天等行业的各种电机,以及需要产生强间隙磁场的元器件。
钕铁硼磁铁是第三代稀土永磁体,应用广泛。永磁材料可分为三大类:稀土永磁体、铁氧体永磁体和其他永磁体。其中,稀土永磁材料自1960年代以来持续快速发展,按其发展应用的时间顺序可分为四代:第一代是以SmCo5为代表的RECo5系列材料;第二代是以Sm2Co17 Magnet为代表的RECo17系列材料;第三代是80年代初研制成功的钕铁硼(NdFeB)磁性材料。由于是铁基稀土材料,具有价格较低、性能优良的特点。它在许多领域迅速取代了 RECo17。型磁体是目前应用广泛的稀土永磁材料,而第四代是铁氮系(Re-Fe-N)和铁碳系(Re-Fe-C),目前还处于实验阶段开发,可能需要几十年的时间才能实现规模化生产应用。
钕铁硼磁铁是当之无愧的“磁王”。钕铁硼在本征矫顽力、磁能积、剩磁等“磁性能”系数方面具有优异的表现: 1、抗退磁能力强,本征矫顽力可达到钐钴永磁。约为铁氧体的2倍,约为铁氧体的3-10倍; 2、应用钕铁硼磁性材料的仪器仪表在轻量化领域更具潜力,磁能积是钐钴永磁体的1.5倍,是铁氧体的10倍 3、抗外加磁场能力强,剩磁是钐钴永磁体的1.2倍,是铁氧体的3-4倍。因此,钕铁硼磁铁在内禀矫顽力、磁能积、剩磁等方面的比较优势得到广泛应用,是当之无愧的“磁王”。相比之下,铁氧体唯一的优势就是生产成本较低,因此多用于相对低端的领域。由于高端领域的高性能要求,几乎不使用铁氧体;钐钴永磁虽然可以在很宽的温度范围内工作,但是机械性能不好,而且含有钴,所以性价比不高。因此,它往往只用于军事、航空航天等需要耐高温性能的领域。
1.2 高性能钕铁硼磁体——难以替代,兼具刚性需求和快速增长特性
烧结钕铁硼磁铁是主流类型。根据生产工艺的不同,钕铁硼磁体可分为烧结型、粘合型和热压型三种。 1、烧结钕铁硼磁性材料采用粉末冶金工艺,将预制材料制成细粉,压制成坯,再经烧结而成。具有磁能积高、矫顽力高、工作温度高等特点。主要应用于电机、发电机等领域; 2、粘结钕铁硼磁材是将钕铁硼磁粉与高分子材料及各种添加剂均匀混合,再采用模压或注塑等成型方法制成的磁铁。粘结钕铁硼性能不如烧结钕铁硼,但具有工艺简单、成本低、体积小、精度高、磁场均匀稳定等优点,主要应用于信息技术、办公自动化、消费电子等领域; 3、热压钕铁硼永磁材料是采用热挤压、热变形工艺制成的具有高磁性能的磁铁。具有密度高、取向度高、耐蚀性好、矫顽力高、近净形等特点,目前只有少数几家企业掌握了生产工艺,专利壁垒和生产成本高,总产量小。因此,烧结、粘结、热压钕铁硼在性能和应用方面各有特点,下游应用领域的重叠范围较小,它们之间不是替代和占据的关系,更多的是互补。由于烧结钕铁硼在性能和成本上的优势,是目前产量高、应用广泛的稀土永磁材料,是市场上的主流品种。
不同性能等级的钕铁硼磁性材料被用于不同的应用领域。新兴领域往往具有更高的性能要求,高端的钕铁硼磁性材料难以被替代。烧结钕铁硼磁性材料分为低矫顽力(N)、中矫顽力(M)、高矫顽力(H)、超高矫顽力(SH)、超高矫顽力(UH)、特高矫顽力(EH) )和高矫顽力(TH)七大类。根据行业实践,烧结钕铁硼永磁材料的内禀矫顽力(Hcj,kOe)与磁能积((BH)max,MGOe)之和大于60,属于高性能钕铁硼永磁材料。各类电机、压缩机、传感器主要应用于高技术壁垒领域,按产品下游应用划分,包括传统汽车EPS、新能源汽车电机、风电、变频电器、节能电机等新兴领域,尤其是随着近年来新能源汽车的发展,新能源汽车电机对磁性材料的需求也成为高端钕铁硼磁性材料需求的主要增长点.从行业趋势看: 1、在低端领域,钐钴磁铁、铁氧体、低端钕铁硼磁性材料大概率直接“白刃战”,全面竞争。在这个应用领域,性价比是优先考虑的; 2、在高端领域,由于高端钕铁硼无可比拟的高性能,与新兴领域的高性能需求相匹配,高性能钕铁硼磁性材料的需求难以被替代,下游新兴领域正在迅速推动需求。因此,高性能钕铁硼的应用趋势可以用两个关键词来概括——需求刚性和快速增长。