稀土永磁原料應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)分析

中國(guó)產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告網(wǎng)訊：

    內(nèi)容提要：稀土永磁所用金屬鐠的要求與金屬釤一樣，要求原材料金屬光澤好、純度高、雜質(zhì)少、表面潔凈，新斷口呈銀灰色，表面無肉眼可見夾雜物，無氧化。

    1.稀土的概念

    稀土元素指化學(xué)元素周期表中的鑭系元素—— 鑭（L a）、鈰（C e）鐠( P r )、釹( N d )、钷( P m )、釤( S m )、銪( E u )、釓( G d )、鋱( T b )、鏑( D y )、鈥( H o )、鉺( E r )、銩( T m )、鐿( Y b )、镥( L u )，以及與鑭系15個(gè)元素相關(guān)的2個(gè)元素—— 鈧（S c）和釔（Y）共17種元素。

    根據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，以及它們?cè)诘V物中的共生情況和不同的離子半徑可產(chǎn)生不同性質(zhì)的特征，17種稀土元素通常分為2組：輕稀土（又稱鈰組）包括鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓；重稀土（又稱釔組）包括鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔；稱鈰組或釔組，是因?yàn)榈V物經(jīng)分離得到的稀土混合物中常以鈰或釔占優(yōu)勢(shì)。

    2.稀土永磁所用稀土原料

    (1)金屬釹Nd

    金屬釹，元素符號(hào)N d，原子序數(shù)60，原子量144.24，熔點(diǎn)920℃左右，沸點(diǎn)3127℃左右，密度7.007g/cm3。金屬釹為金屬塊錠，銀灰色，在空氣中易氧化，與氧化合，生成氧化釹（N d2O3，淡紫色粉末），一般貯存在抽真空的密閉鐵桶中或充入氬氣。

    稀土永磁所用金屬釹原材料要求金屬光澤好，純度高、雜質(zhì)少、表面潔凈，新斷口呈銀灰色，表面無肉眼可見夾雜物，無氧化，釹含量>99.5%。金屬釹原材料中的其他稀土金屬元素如C e、L a、G d、S m、E r⋯⋯對(duì)釹鐵硼永磁體的磁性能均有害，它們?cè)谄渲械暮�量�?yīng)盡量少。金屬釹材料的牌號(hào)及化學(xué)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)G B / T 9967—88。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，金屬錠用雙層袋（內(nèi)塑料袋，外紙袋）包裝封口，分裝在帶蓋的鐵桶中，灌石蠟并密封。在運(yùn)輸、貯存過程中，產(chǎn)品應(yīng)置于干燥處，不得露天堆放，不得靠近高溫處，嚴(yán)防雨淋受潮，避免氧化。

    金屬釹中含有較多的Ce和少量的Pr是允許的，但對(duì)于生產(chǎn)高性能〔磁能積(BH)m≥ 320 ～400kJ/m3〕的永磁體來說，選用Ce/RE＜ 0.5、Nd/RE≥ 99.5、全部稀土元素≥ 99.8%的金屬釹較為合適。

    (2)金屬鏑Dy
 
    金屬鏑，元素符號(hào)D y，原子序數(shù)66，原子量162.46，熔點(diǎn)1485℃左右，沸點(diǎn)2330℃左右，密度8.565g/cm3。金屬鏑為金屬塊錠，銀灰色，在空氣中易氧化,一般貯存在抽真空的密閉容器中或充入惰性氣體密封。稀土永磁所用金屬鏑原材料要求金屬清潔，無明顯的機(jī)械夾雜物，無氧化。金屬鏑材料的牌號(hào)及化學(xué)成分應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15071—94。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，金屬鏑產(chǎn)品應(yīng)為鑄態(tài)、海綿態(tài)或結(jié)晶態(tài)銀灰色金屬；產(chǎn)品應(yīng)存放在干燥處，不得露天放置，運(yùn)輸時(shí)嚴(yán)防受潮。

    (3)金屬鐵Fe

    釹鐵硼（N d F e B）永磁材料要求純鐵表面清潔，無氧化層、夾層、裂紋，橫向組織不得有殘余縮孔、夾層和夾雜，純鐵的牌號(hào)及化學(xué)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)G B6983—86。合理選擇原材料是保證永磁材料實(shí)現(xiàn)高磁性能的關(guān)鍵。對(duì)于生產(chǎn)高性能〔(BH)m≥ 320 ～400kJ/m3〕的永磁體來說，選用C≤ 0.003%、Si≤ 0.025%、Mn≤ 0.015%、S≤ 0.005%、P≤ 0.010%、Al≤ 0.020%、Ni≤ 0.005%、O≤ 0.005%的純鐵較為理想。

   Fe以外的金屬或非金屬元素，如硅（Si）、錳（Mn）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、釩（V）、鋁（A l）、鎢（W）、鉬（M o）、銅（C u）、碳（C）、氮（N）、硫（S）、磷（P）和氧（O）等都會(huì)影響或降低釹鐵硼永磁材料性能，因此原材料純鐵中其他元素的含量也應(yīng)盡可能得低。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)NdFeB永磁材料普遍采用DT4牌號(hào)的鐵，它的特點(diǎn)是氧含量較低，但Si、Mn、Al含量過高。

    (4)硼B(yǎng)

    硼，非金屬，晶體的硼呈灰黑色，元素符號(hào)B，原子序數(shù)5，原子量10.81，熔點(diǎn)2300℃，沸點(diǎn)2550℃，密度2.34g / c m3。硼的熔點(diǎn)高，硬度大，導(dǎo)電能力差。在釹鐵硼永磁材料的生產(chǎn)中，常常使用硼鐵合金。在釹鐵硼永磁體的生產(chǎn)中要求硼鐵合金結(jié)構(gòu)致密，無氣孔，密度大，非金屬夾雜少，氣體含量小，硼含量偏析小，雜質(zhì)含量低，碳含量低。

    硼鐵合金的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有現(xiàn)行品種規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)號(hào)（G B / T 5682-1995）和現(xiàn)行技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)號(hào)（G B / G5682-1995）。硼鐵按硼、碳及雜質(zhì)含量的不同，分為9個(gè)牌號(hào)，詳見表3。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，硼鐵應(yīng)呈塊狀交貨，其塊度為5 ～ 100m m，大于100m m小于5m m的數(shù)量之和不得超過該批總量的10%，硼鐵塊的表面和斷面處不得有非金屬夾雜物。產(chǎn)品可按爐或牌號(hào)組批交貨，按爐交貨時(shí)，低碳產(chǎn)品中硼的最高或最低含量與平均試樣含碳量之差不得超過2%，中碳產(chǎn)品為2%。組成一批交貨的產(chǎn)品，各爐之間的平均含硼量之差不得大于2%。

    硼鐵一般采用鐵桶包裝，不得露天存放，防止氧化，嚴(yán)防滲水或混入雜物。 

    2012-2016年中國(guó)稀土永磁材料市場(chǎng)專項(xiàng)調(diào)研與投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告

    (5)釤Sm

    金屬釤，元素符號(hào)S m，原子序數(shù)62，原子量150.43，熔點(diǎn)1052℃左右，沸點(diǎn)1778℃左右，密度7.540g/cm3。金屬釤為銀灰色塊狀金屬，原材料在空氣中易氧化，氧化后生成氧化釤（Sm2O3，淡黃色粉末）。為防氧化變質(zhì)，故應(yīng)裝入鐵桶并密封，抽真空，充氬氣，并放于干燥處；運(yùn)輸時(shí)，嚴(yán)防雨淋受潮。

    稀土永磁所用金屬釤原材料要求金屬錠面金屬光澤好、純度高、雜質(zhì)少、表面潔凈，新斷口呈銀灰色，表面無明顯的機(jī)械夾雜物，無氧化（即表面無淡黃色粉末）。金屬釤材料的產(chǎn)品牌號(hào)及化學(xué)成分應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)G B / T2968-1994。

    (6)鐠Pr

    金屬鐠，元素符號(hào)P r，原子序數(shù)59，原子量140.92，熔點(diǎn)935℃左右，沸點(diǎn)3212℃左右，密度6.769g/cm3。金屬鐠為金屬塊狀，深灰色，在空氣中易氧化，氧化后生成氧化鐠，一般貯存在密閉的鐵桶中抽真空，充氬氣。

    稀土永磁所用金屬鐠的要求與金屬釤一樣，要求原材料金屬光澤好、純度高、雜質(zhì)少、表面潔凈，新斷口呈銀灰色，表面無肉眼可見夾雜物，無氧化。

    金屬鐠的牌號(hào)及化學(xué)成分應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)G B / T 19395-2003。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，金屬鐠的包裝應(yīng)用雙層袋（內(nèi)塑料袋，外紙袋）包裝封口，分裝在帶蓋的鐵桶中密封。在運(yùn)輸、貯存過程中，材料應(yīng)置于干燥處，不得露天放置，不得靠近高溫處，嚴(yán)防雨淋受潮，避免氧化。

    3.世界稀土資源分布

    稀土元素在地殼中并不稀少，只是分散而已。不過，雖然稀土的絕對(duì)量很大，但就目前為止能真正成為可開采的稀土礦并不多，而且在世界上分布極不均勻，主要集中在中國(guó)、美國(guó)、印度、前蘇聯(lián)、南非、澳大利亞、加拿大、埃及等幾個(gè)國(guó)家，其中中國(guó)的占有率最高。表6列出了世界稀土資源分布及儲(chǔ)量。