摘 要：近年來高性能永磁鐵氧體材料技術(shù)發(fā)展迅速，本文簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)前高性能永磁鐵氧體技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，并著重介紹了近年來東磁公司高性能研究開發(fā)和量產(chǎn)化情況，最后對(duì)高性能永磁鐵氧體未來市場(chǎng)情況和技術(shù)發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

　　一、前言

　　永磁鐵氧體是以碳酸鍶或碳酸鋇及鐵氧化物為主要原材料，加上少量其它添加物，通過陶瓷工藝（預(yù)燒、破碎、制粉、壓制成型、燒結(jié)和磨加工）制造而成，具有寬磁滯回線、高矯頑力、高剩磁，一經(jīng)磁化即能保持恒定磁性的功能性材料。按生產(chǎn)工藝不同，可將永磁鐵氧體分為燒結(jié)和粘結(jié)兩種，其中燒結(jié)又分為干壓成型和濕壓成型，粘結(jié)分為擠出成型、壓制成型和注射成型。由粘結(jié)鐵氧體料粉與合成橡膠復(fù)合而制成的具有柔軟性、彈性及可扭曲的磁體又被稱做橡膠磁。根據(jù)成型時(shí)是否外加磁場(chǎng)則分為各向同性永磁鐵氧體和各向異性永磁鐵氧體。

　　高性能永磁鐵氧體電機(jī)磁體是永磁直流電機(jī)的關(guān)鍵基礎(chǔ)功能材料之一，具有高剩余磁通密度、高矯頑力和高磁能積等特性，能滿足強(qiáng)退磁場(chǎng)，低溫，高海拔等各種環(huán)境下電機(jī)的使用要求，具有高的靈敏度和穩(wěn)定性，可以廣泛應(yīng)用于高功率、高轉(zhuǎn)速、高扭矩的各類電機(jī)，如汽車電機(jī)（ABS電機(jī)、啟動(dòng)電機(jī)等）、摩托車啟動(dòng)電機(jī)、家用電器以及電動(dòng)具馬達(dá)等領(lǐng)域。

　　本文簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)前高性能永磁鐵氧體材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，并著重介紹了近年來東磁公司高性能研究開發(fā)和量產(chǎn)化情況，最后對(duì)高性能永磁鐵氧體未來市場(chǎng)情況和技術(shù)發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

　　二、高性能永磁鐵氧體當(dāng)前發(fā)展水平

　　近二十年來，以TDK公司為代表的日本永磁鐵氧體廠商在永磁鐵氧體的研究和生產(chǎn)上取得了突破性進(jìn)展，相繼研究并生產(chǎn)出濕壓FB6及FB9系列永磁鐵氧體和干壓FB5系列，其主要技術(shù)特點(diǎn)是以Sr鐵氧體為基礎(chǔ)，通過La-Co聯(lián)合代換為代表的離子代換技術(shù)。FB6和FB9系列濕壓永磁鐵氧體和FB5系列干壓永磁鐵氧體材料性能如表1和表2所示：

表1  TDK公司濕壓FB6和FB9系列永磁鐵氧體性能指標(biāo)

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，1997年，TDK公開發(fā)布開發(fā)成功性能大幅提升了的新材料——鑭鈷摻雜鍶鐵氧體，稱之為FB9系列，采用新配方成分的FB9系列與舊型的FB6 系列相比，在較大磁能積上提高了30%左右。

表2  TDK公司干壓FB5系列永磁鐵氧體磁性能指標(biāo)

　　2007年初，日立和TDK公司又先后公告推出12系列相關(guān)永磁鐵氧體材料，其基本性能如表3所示。TDK公司的FB12系列產(chǎn)品公告中指出，12系列產(chǎn)品與該公司現(xiàn)有的FB9系列相比，磁能積（(BH)max）提高了約20%，內(nèi)稟矯頑力（Hcj）和剩余磁通密度（Br）也得到了提高，同時(shí)，Hcj等磁性能不易隨溫度變化，溫度變化是FB9系列的1/3左右。公告同時(shí)指出：磁性能的提高主要有兩個(gè)原因，一是添加了新元素，同時(shí)改變了鑭（La）和鈷(Co)的含量；另一個(gè)是將組成磁鐵的結(jié)晶粒子縮小到1μm以下，并且降低了粒子的不均一性。

表3 日立和TDK公司12系列永磁鐵氧體基本性能指標(biāo)

　　2010年初，TDK公司再次推出新材料牌號(hào)FB13B/FB14H，其具體性能指標(biāo)如表4所示。區(qū)別于以前的濕壓各向異性和干壓各向異性，TDK提出了一種新的概念，稱之為薄壁各向異性材料，其特點(diǎn)在于產(chǎn)品的厚度在2mm左右。

表4  TDK公司薄壁各向異性FB13B/14H永磁鐵氧體磁性能指標(biāo)

TDK認(rèn)為運(yùn)用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝很難生產(chǎn)壁厚不到3mm的薄型高性能鐵氧體磁鐵。但是，人們對(duì)車載電器用直流電機(jī)以及電機(jī)的小型化、輕量化的要求越來越強(qiáng)，需要實(shí)現(xiàn)磁鐵的薄型化。于是，TDK 開發(fā)了名為“NS1工藝”的新生產(chǎn)工藝?；?span>FB12 材料，引進(jìn)特殊的高密度充填生產(chǎn)方法，確立了壁厚僅有1. ~2.5mm 的高性能薄型各向異性鐵氧體磁鐵的量產(chǎn)技術(shù)。開發(fā)并生產(chǎn)了高性能薄型各向異性材質(zhì)的FB13B、FB14H產(chǎn)品。突破了傳統(tǒng)工藝界限的NS1工藝擴(kuò)大了鐵氧體磁鐵的形狀自由度，還能滿足特殊薄型形狀的要求。TDK的FB13B/FB14H材料運(yùn)用材料技術(shù)、過程技術(shù)等核心技術(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了薄型化和高性能化，大力促進(jìn)各種電機(jī)和執(zhí)行器等的小型化與高性能化。

　　三、東磁高性能永磁鐵氧體材料開發(fā)進(jìn)展

　　自2000年以來，東磁公司一直致力于高性能永磁鐵氧體的研究開發(fā)和批量生產(chǎn)。在引進(jìn)國(guó)內(nèi)外材料技術(shù)專家的指導(dǎo)下，很快就順利研制出相當(dāng)于日本TDK公司FB6系列牌號(hào)的產(chǎn)品(性能指標(biāo)見表5)，2002年就成功實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，目前已成為公司永磁部門主要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

表5 東磁公司DM4240系列永磁鐵氧體材料牌號(hào)性能指標(biāo)

　　隨后我公司研發(fā)人員在DM4240牌號(hào)材料配方基礎(chǔ)上，通過科學(xué)配方摻雜和生產(chǎn)工藝優(yōu)化，于2005年在實(shí)驗(yàn)室成功開發(fā)出DM4545材料(相當(dāng)于TDK公司FB9B材料)。在此基礎(chǔ)上后來又陸續(xù)開發(fā)出相當(dāng)于TDK公司FB9系列的DM4545系列材料牌號(hào)，其主要性能指標(biāo)如表6所示。目前我公司DM4545系列永磁鐵氧體材料各牌號(hào)產(chǎn)品以成功實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，有力地占據(jù)了永磁鐵氧體材料的技術(shù)高地，提升了公司永磁鐵氧體磁體的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。與DM4240磁體相比，采用我公司DM4545材料牌號(hào)磁體做成的汽車電機(jī)，在同樣的退磁條件和工作溫度下，磁體厚度可減少19%，體積縮小25%，因而進(jìn)一步拓寬了其在中高品質(zhì)電機(jī)中的應(yīng)用。

表6 東磁公司DM4545系列永磁鐵氧體材料牌號(hào)性能指標(biāo)

　　2007年以來，隨著日本TDK和日立公司先后推出12系列永磁鐵氧體材料牌號(hào)，東磁公司積極應(yīng)對(duì)，迅速組織技術(shù)力量進(jìn)行項(xiàng)目立項(xiàng)攻關(guān)，形成DM4748高性能永磁鐵氧體系列材料牌號(hào)。目前我公司DM4748系列材料的(含正在研發(fā)的)主要包括三個(gè)牌號(hào)，其主要技術(shù)性能指標(biāo)如表7所示。其中DM4550材料已經(jīng)于2008年底開發(fā)成功，順利通過公司內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)定型，隨后已小批量投放市場(chǎng)，并在2010年十月順利通過省級(jí)新產(chǎn)品鑒定；DM4654材料實(shí)驗(yàn)室基本達(dá)到項(xiàng)目要求水平，將于近期進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)定型；DM4748材料正在努力開發(fā)中，并已經(jīng)取得一定的進(jìn)展。

表7 東磁公司DM4748系列永磁鐵氧體材料牌號(hào)性能指標(biāo)

　　四、結(jié)語

　　近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車、各種家用電器大規(guī)模進(jìn)入千家萬戶，這給高性能永磁材料帶了巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。與此同時(shí)，由于近兩年隨著國(guó)家稀土政策的變化，稀土永磁材料價(jià)格暴漲。迫于成本壓力，下游電機(jī)廠商紛紛盡可能的使用高性能永磁鐵氧體材料替換價(jià)格高昂的稀土永磁材料。因此，在未來較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，高性能永磁鐵氧體材料將獲得巨大的市場(chǎng)發(fā)展機(jī)會(huì)。同時(shí)這也對(duì)永磁鐵氧體材料提出了更高的要求，筆者認(rèn)為未來永磁鐵氧體材料技術(shù)發(fā)展前景主要包括以下幾點(diǎn)：(1) 高性能永磁鐵氧體材料配方研究，力爭(zhēng)在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上，利用科學(xué)摻雜、新元素取代，開發(fā)出具有更高綜合磁性能的優(yōu)良配方；(2) 永磁鐵氧體材料生產(chǎn)工藝革新研究，通過較大幅度的優(yōu)化現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步提高現(xiàn)有產(chǎn)品的性能和批量一致性；(3) 高性能永磁鐵氧體材料產(chǎn)品研究，主要是利用現(xiàn)有的高性能永磁鐵氧體材料，開發(fā)出滿足客戶特殊要求的產(chǎn)品和器件。