全球Nd-Fe-B稀土永磁材料产业的发展与趋势.pdf

第5 7 卷第4 期 2005 年1 1 月 有色金属 N o n k I T O t J SM e t a l s V o l5 7 ．N O4 N o v e m b e r2005 全球N d F e B 稀土永磁材料产业的发展与趋势 和金生，李晨松，白瑶 天津大学管理学院，天津3 0 0 0 7 2 摘要在总结N d ．F e ．B 稀土永磁材料发展历程的基础上，预测未来该产业的发展趋势。N d ．雕B 稀土永磁材料．被称作是 第3 代稀土永磁材料．凭借其优越的性价比和不断提升的性能成为产业化和增长速度最为迅速的一种稀土永磁材料。当前国际 上的N d ．F e - B 永磁材料发展具有高增长、高牌号、高附加值和全球化的特征。 关键词金属材料；钕铁硼永磁材料；综述；稀土永磁 中图分类号T G l 3 2 ．2 7 ；T G l 4 62 7 ；T M 2 7 4 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 5 0 4 0 0 3 9 0 5 1 世界磁性材料发展史简要回顾 磁性材料及其应用为人所知已上千年之久。最 早的磁性材料历史记载了能够显出很强磁力的天然 磁石。例如，约在2 0 0 0 多年前，我国古代人民就开 始使用天然磁石 主要成分为F e 3 0 4 制作的指南 针。然而永磁材料的迅猛发展起始于1 9 世纪末，主 要历程如表1 所示⋯。 表1 磁性材料的发展历史 T a b l e1 D e v e l o p m e mh i s t o r yo fm a g n e tm a t e r i a l 表中的第3 代稀土永磁材料N d ．F e B ，其磁能 积理论值为5 0 9 1 0 ／m 3 6 4 M G O e ，目前实验室样品 已达到4 4 4 k J ／m 3 5 5 ．8 M G O e ，工业产品已达到 3 9 8 k J ／I n 3 5 0 M G O e 。N d F e B 永磁引起极大关注 的原因主要有两点。首先，它是目前世界上发现的 磁性材料中磁性最强的一种，其磁性能比广泛应用 的铁氧体磁体高1 0 倍，比第1 代和第2 代稀土磁体 S m C o 永磁 高约一倍。再者，用丰富廉价的铁取 收稿日期2 0 0 4 0 50 8 基金项目国家软科学研究资助项目 2 0 0 4 D G Q 3 D 1 1 8 ；天津市科 技发展计划项目 0 5 Z L Z L Z T 0 2 2 0 0 作者简介和金生 1 9 4 7 ，男，河北定兴市人，教授，博士生导师， 主要从事企业知识，战略管理和产业经济的研究。 代紧缺昂贵的钴制造稀土永磁，大大减少了对战略 物资钴资源的依赖，大幅度降低了成本，使大量制造 和广泛应用稀土永磁成为可能。由于N d F e B 具有 很高的性能价格比，因此成为制造高效能、体积小、 质量轻的磁性功能器件的理想材料，有望对许多应 用领域产生革命性的影响。 2 全球N d - F 每B 产业发展现状与特征 一方面由于N d F e B 永磁材料自身优良的性价 比，另一方面由于下游计算机和通讯产业的迅猛发 展的拉动，N d F e - B 产业的形成和发展速度在磁性 材料发展史上是史无前例的。1 9 8 3 年，日本住友金 属公司首次发明了钕铁硼永磁材料，自问世以来，钕 铁硼永磁材料的产量持续增长。一般来讲，一种磁 性材料从实验室诞生，到产业化最终形成一个产业， 会经历1 5 - - 2 0 年时间【2J ，而N d _ F e ．B 产业的形成与 发展，却仅仅经历了不到1 0 年，其产量在1 9 8 9 年就 超过了1 0 0 0 t ，1 9 9 8 年达到1 0 0 0 0 t ，在2 0 0 3 年N d F e B 永磁体总量更是突破2 0 0 0 0 t 大关。N d ．F e B 永磁材料按照工艺过程可以划分为烧结N d ．F e - B 和 粘结N d F e B 两种，在整个产业不断发展、演进和变 革的过程中，全球N d ．F e B 永磁材料产业呈现出高 增长、高牌号、高附加值和全球化的基本特征。 2 ．1N d ．F e - B 材料的高增长速度和大增长量 2 ．1 ．1 全球烧结N e F e - B 高速增长。1 9 8 5 年全球 烧结N d F e B 磁体的产量为7 2 t ，1 9 9 6 年已达 6 5 0 0 1 ，到1 9 9 9 年突破1 0 0 0 0 t ，达到1 1 9 6 0 t 。根据磁 性材料与器件行业协会的相关研究数据，从1 9 8 5 年 到1 9 9 6 年全球烧结N d F e B 磁体的产量年均增长 高达5 0 ．5 8 ％，从1 9 9 6 年到2 0 0 1 年的全球烧结N d 万方数据 有色金届第5 7 卷 F e B 磁体产量的增长虽然有所减缓，尤其是2 0 0 1 年出现了负增长，但年均增长速度仍然保持在 1 7 ．3 5 ％，远远高于全球经济增长速度，如图1 所示。 2 ．1 ．2 全球粘结N d F e B 增长势头稳定。1 9 8 2 年，烧结N d F e B 和粘结N d F e B 的实验室成果一 同问世，但由于粘结N d F e B 受到配套设备 制造快 淬磁粉的喷铸炉 的限制，产业化速度受到一定限 制。在1 9 8 7 年第6 代喷铸炉投产后，磁体产量仅仅 为2 4 t ，随后产量高速增长，1 9 9 6 年达到1 3 2 0 t ，年均 增长率达到5 6 ．0 9 ％ 见图1 ，高于烧结N d ．F e B 的 增长。1 9 9 6 年到2 0 0 1 年保持缓慢增长，主要原因 是受到1 9 9 8 年东南亚金融危机和2 0 0 1 年“9 ．1 1 ”事 件的影响，年均增长率为1 0 ．1 5 ％，但同样远远高于 全球经济增长率 4 ．7 ％ 。 { 蜘 { L 图11 9 8 9 ～2 0 0 3 年全球烧结和粘结N d ．F e - B 永磁产■增长趋势图 F i g1 T r e n do fg l o b a ls i n t e r e da n db o n d e dN d F e B m a g n e t si n e e n s e m e n t 1 9 8 9 ～2 0 0 3 2 ．2 业内领先者不断推出高牌号并刷新标准 N d - F e B 用量的增长，主要归因于计算机、通 信、电机和电子产业的蓬勃发展。这些产业的发展 不断对使用的N d F e ．B 的质量提出了更严格的要 求，如普及最为迅速的笔记本电脑，采用2 ．5 英寸 盘，则要求 B H 4 0 M G O e 磁体制作的V C M 。至 于汽车用电机，特别是电动汽车的驱动电机，使用温 度要求在2 0 0 ℃以上。今后智能公路上用的磁体则 要求极佳的抗腐蚀性和复杂环境的适应性[ 3 1 。 在磁性材料行业中，磁体的牌号越高，表示磁体 的综合性能和档次越高，其售价和利润也会相应的 提高。为了应对市场和用户对于磁材性能越发严格 的需求，在如此的利益驱动和需求拉动下，上世纪 9 0 年代以来，全球各个主要厂家为了获取技术上的 优势，满足各类专门用途的特殊要求，纷纷推出高性 能牌号N d F e B 永磁体L 4 _ 6J 。如住友特殊金属公 司，5 0 M G O e 的烧结N dF e B 磁体已商品化，1 9 9 8 年又推出 5 2 M G O e 的牌号。日立金属开发了“湿 压／低氧工艺”，能稳定生产高磁能积磁体，已将 5 3 M G O e 的磁体列入商品化的规划。德国真空熔炼 公司也已大批量生产5 0 M G O e 的磁体 用于空间站 捕捉反粒子实验用的强磁环就是用德国真空熔炼公 司提供的磁体 ，高于5 0 M G O e 磁体的生产也已列入 规划。T D K 也能提供4 8 - - 5 0 M G O e 的商品磁体。 此外，住友已推出能稳定使用于2 4 0 ℃，i H c 高 达3 0 k O e 以上的E H 牌号磁体，据称是专门针对电 动汽车驱动电机需求而开发的。德国的真空熔炼公 司 V A C 则开发了能稳定使用于2 1 0 ℃的V A ． C O D Y M 4 1 1 牌号。住友、日立、V A C 公司生产的高 磁能积或高矫顽力新牌号见表2 。 表2 高磁能积和高矫顽力N f l - F e _ B 磁体的新牌号 T a b l e 2N e wt r a d e m a r k so fN d - F e _ Bm a g l 3 ．e t s w i t hh i g h 肛￡a n d l l i g hB H 从表2 不难看出，高牌号N d - F e B 烧结磁体的 判别为 B H 一 M G O e i 珥 k O e 6 0 。而在5 年前，高牌号的判别总值约低l O ，即 B H m a x M G O e i H ，． k O e 5 0 ，现在高牌号的判别已经 变为 B H ⋯ M G O e i H k O e ≥6 4 。由此可 见，N d F e - B 高牌号推出的速度和高牌号标准提升 速度在永磁体发展史上都是空前的。 2 ．3 行业领先者注重产品附加值．高增值产品比重 增加 2 ．3 ．1 N d F e ．B 平均价格的比较分析。产品的附 加值主要体现在产品的产值与产量的比值上即 产品交易完成时的市场价格。表3 列举了从1 9 9 9 年到2 0 0 1 年中国、日本烧结N d F e B 和粘结N d F e B 的价格对比。从表3 可以看出，我国N d F e B 产品的整体价格较低，多数厂商更注重价格因素在 行业竞争中的作用。以粘结N d F e - B 为例，1 9 9 3 ～ 1 9 9 9 年．中国国产厂商生产的磁体产量由1 8 t 增加 到3 6 0 t ，6 年共增加1 9 倍，但产值增加却只有1 1 ．6 7 倍。与此形成鲜明对比的是，日本生产的粘结N d - F e B 磁体，在2 0 0 0 年国内大幅减产之前，产量由 1 9 9 3 年的7 0 0 t 增加到1 9 9 9 年的1 2 7 0 t ，6 年增长率 万方数据 第4 期和金生等全球N d - F e - B 稀土永磁材料产业的发展与趋势 4 1 8 1 ．4 4 ％，产值由1 9 9 3 年的1 0 ．0 7 亿U 增加到 1 9 ，1 8 亿U ，6 年增长率为9 0 ．4 7 ％。 表3 中国与日本N d ．F e - B 磁体价格对比 1 9 9 9 ～2 0 0 1 T a b l e3P r i c ec o m p r | s o no fN d - F e - Bm a g n e t s b e t w e e nC h i n aa n dJ a p a n 2 ．3 ．2 不同牌号N d F e B 的价格分析。对于N d - F e ．B 永磁材料，通常产品牌号越高，磁体售价也越 高，即获利越丰厚。这正是所有厂家不断提高产品 牌号的主要驱动力。各厂家在尽力扩产的同时，更 清醒地意识到，对于这类高科技型生产企业，重要的 不仅在于“量”，更在于“质”，技术上的领先和差异化 才是利润和效益的关键。作为对比，中国市场与国 际市场不同牌号磁体的平均售价如表4 所示。应强 调指出，表中所列中国磁体价格是指大块磁体售价， 而国际市场价格是指磁体成品价格。 表4 不同牌号N d ．F e , ．B 磁体在中国和 国际市场的平均售价 T a b l e4A v e r a g ep r i c eo fN F e _ Bm a g n e t s 。fd i f f e r e n t t r a d e m a r k si nC h i n aa n dG 1 0 b a lm a r k e t s 2 ．4 行业竞争呈现全球化特点．企业更加注重技术 和成本控制 在永磁行业良好的成长前景刺激之下，国外发 达国家的磁材生产规模不断扩大，竞争日趋激烈，为 了获得长久的竞争优势，同时为了降低生产成本，美 国、日本等磁材生产强国随着全球经济一体化的浪 潮，跟随着国外一些著名I T 和汽车巨头在中国设 厂，为其进行就近配套，并借此在2 0 世纪末刺激增 长，如表5 所示。 表5 下游产业的全球变迁与磁材巨头生产中心的转移 T a b l e5G o b a tm o v e m e n to fl o w e ri n d u s t r ya n dm a n u 岛c n 盯ee e n _ 【e ro fm a g n e tr a a g n a t e s 万方数据 4 2有色金属第5 7 卷 从跨国磁材巨头的研发中心的设置上可以看 出，在将生产基地大量外迁降低成本的同时，却仍然 牢牢地掌控着技术开发，见表6 。 表6 全球磁材巨头的生产与研发地域分布一览 T a b l e6D i s t r i b u t i o no fg l o b a lm a n u f a c t u r e a n dRDo fm a g n e tm a g n a t e s 3国际N d F e B 永磁行业发展趋势 3 ．1 N d - F e ．B 永磁仍将是稀土永磁行业的新增长 点和朝阳产业 代表当今磁体最高性能的N dF e B 磁体于上世 纪8 0 年代初问世，正好赶上计算机产业的微型化， 故该磁体立即成为制造诸如磁盘驱动器等计算机外 设的关键材料，此外，N d F e B 还广泛应用于各类音 响和影像等消费电子器件中，2 0 世纪9 0 年代以来 在全球迅速普及的移动通讯设备手机也离不开 N d F e B 的重要贡献。上个世纪整个9 0 年代，N d F e B 稀土磁体产业因之而得到飞速的发展，从而带 动了整个稀土永磁行业的增长。就稀土永磁产业而 言，其所占的全球磁体市场份额由1 9 9 0 年的6 ．6 ％ 增长到2 0 0 0 年的2 3 ．3 ％，按照保守的估算 产量年 均增长率仅为9 ．5 ％ ，稀土磁体占全球磁体市场份 额将在2 0 1 0 年达到3 4 ％以上，若按照9 0 年代的平 均增长率2 0 ％计算，到2 0 1 0 年稀土磁体的全球市 场占有份额将达到4 7 ％，接近全球磁体市场份额的 一半。2 1 世纪，将是稀土磁体产业和N d F e B 永磁 材料产业继续蓬勃发展的世纪。 3 ．2 亚洲地区的地位将更加突出，生产的重心将继 续向发展中国家偏移 出于竞争和成本的考虑，世界N d F e B 永磁制 造强国，如美国、日本等，都陆续将其磁体的生产转 移到东南亚和中国等发展中国家，使得亚洲地区在 全球N d F e B 制造体系中的地位更加突出。比如， 现在国外一些著名的磁材制造企业都看好中国，日 本的T D K 、F D K 、N 1 C E R A M I C 、E P S O N 、日立金属、 住友特殊等，韩国的梨树，欧洲的P H I L I P S ，德国的 V A C 和E P C O S 和美国的M A G N E Q u E N C H 等都 在中国建立分公司。台湾的N d F e B 磁性材料制造 企业，基本上都已经转移到中国广东省和江苏昆山。 3 ．3 研发和技术未来仍将是行业整体发展的主导 因素 就目前全球磁材生产商而言，烧结N d F e B 和 粘结N d F e B 磁体的相关专利权和新产品的研发均 掌握在发达国家手中，尽管出现了世界范围内的生 产转移，但是大部分外商都将研发环节牢牢控制在 本国，比如日本住友、爱知钢铁、日立金属的研发中 心均在日本本土，而美国M Q I 的研发中心也在美国 本土。 各磁材强国的研发体制、研发实力和科技成果 转化能力，造就了企业不断推出新的更高性能的磁 产品，如1 9 8 7 年，日本住友特殊金属公司宣布获得 5 0 ．6 M G O e 的N d F e B 磁体，1 9 9 0 年日本东北金属 公司的研究者声称可以得到磁能积为5 2 ．3 M G O e 的N d F e B 磁体，1 9 9 3 年，住友特殊金属公司宣布 制成世界最高磁能积的N d F e B 磁体，磁能积达 5 4 M G O e 。N d ．F e ．B 从实验室到工业规模生产仅经 历了3 ～4 年，这才使得这种被称作是”永磁王”的磁 材料具有高速增长的商业价值，其增长速度比其他 材料高得惊人，是其他磁材增长速度的2 ～3 倍，这 种技术上的高速变革趋势，仍将是未来整个磁材行 业发展的主导因素。对于发展中国家而言，尽管一 些专利限制在近期可能会到期，但由于其一直贯彻 的专利策略和技术领先战略，未来数十年内发展中 国家要想赶超发达国家的磁材制造核心技术还有很 大困难。 同时，在配合整机的要求进行磁材部件的研发 领域，发达国家同样具有绝对的技术优势，比如，日 本近年来加强了在环境保护上的研究，开发了电动 车各类电机和电源系统用的磁体，节能的各类变压 器磁体，抗电磁干扰以及电磁兼容方面用的磁体等。 这些在环保、通讯领域和I T 行业中应用的各类磁 体的整机研发技术，是未来磁材行业发生变革的重 要因素，也是发达国家控制磁材行业的重要策略。 下转第4 6 页，C o n t i n u e do nP4 6 万方数据 有色金属第5 7 卷 [ 1 0 ] 王凡，张改莲，杨凌露，等．包核型钒酸铋颜料的台成与性能研究[ J ] ．北京师范大学学报 自然科学版 ，2 0 0 1 ，3 7 2 2 2 1 2 2 4 ． [ 1 1 ] B a y e rA G ．Y e l l o wb i s m u t hv a n a d a t ap i g m e n ti sp r o d u c e df r o mb i s m u t ha n dv a n a d i u mo x i d ei nn i t r i ca c i ds u s p e n s i o n ㈣n dd f o rp i g m e n t i n gl a c q u e ra n dp l a s t i c s [ P ] ．G e r m a n yP a t e n t ．D E4 1 1 9 6 6 8 ，1 9 9 2 1 2 1 7 ． [ 1 2 ] F e r r oC o r p p o r a t i o nB i s m u t h c o n t a i n i n gc o l o r a n t s [ P ] ．U SP a t e n t ．W 0 9 2 ／1 9 5 3 9 ．1 9 9 2 1 1 1 2 ． [ 1 3 ] C i b aG e i g yG o r p p o r a t i o nP r o c e s sf o rs t a b i l i z i n gb i s m u t hv a n a d a t ep i g m e n t sa g a i r Ⅸta t t a c tb yh y d r e e h l o r i ea c i d [ P ] U SP a t e n t ， 5 1 2 3 9 6 5 ，1 9 9 2 0 6 2 3 ． [ 1 4 ] B a s lAG ．P r o c e s sf o rp r o d u c i n gc o a t e db i s m u t hv a n a d a t ey e l l o wp i g m e n t s [ P ] ．U SP a t e n t ，5 8 5 1 5 8 7 ，1 9 9 8 1 2 2 2 ． 【1 5 jB a dA G ．B i s m u t hv a n a d a t eo rm i x e dp i g m e n tc o a t e dw i t hh a r d l ys o l u b l ei r o nc p d ．t om i n i m i z ep h o t o c h r o m i ce f f e c tp r o d n ．A n d u s ei np a i n t ，p r i n t i n gi n ko rp l a s t i c s 【P ] ．G e r m a n yP a t e n t ，D E3 9 2 6 8 7 0 ．1 9 9 10 2 2 1 ． [ 1 6 ] B a s fA G ．T h e r m a ls t a b i l i z a t i o no fb i s m u t hv a n a d a t et o o l y b d a t ep i g m e n t sb yc o a t i n gw i t hs i h c a t ea n dw a x [ P ] ．U SP a t e n t ， 4 8 5 1 0 4 9 ．1 9 8 9 0 7 2 5 ． D e v e l o p m e n to fB i s m u t hV a n a d a t eY e l l o wP i g m e n t s T A N GA n p i n g D e p a r t m e n to f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g ，H u n a nU n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，X i a n g t a n4 1 1 2 0 1 ，H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t T h en o v e ln o n t o x i cb i s m u t hv a n a d a t ep i g m e n tc a r lb et h ee f f e c t i v es u b s t i t u t ef o ry e l l o wt o x i ci n o r g a n i cp i g m e n t s ．T h es t r u c t u r e s ，p e r f o r m a n c e s ，a p p l i c a t i o n s ，p r e p a r a t i o nt e c h n o l o g ya n dp o s t t r e a t m e n t t e c h n i q u e so f b i s m u t hv a n a d a t ey e l l o wp i g m e n t sa r ed e s c r i b e d ，a n dt h en e c e s s i t yf o rC h i n at oc a r r yo u tr e s e a r c ho nb i s m u t h v a n a d a t ep i g m e n t si sp o i n t e dO U t ． 1 K e y w o r d s i n o r g a n i cn o n m e t a lm a t e r i a l ；b i s m u t hv a n a d a t e ；r e v i e w ；p i g m e n t 上接第4 2 页，C o n t i n u e df r o mP ．4 2 参考文献 [ 1 ] 全国稀土永磁协作阿．中国稀土永磁产业的回顾与展望[ J ] 电子材料与电子技术，2 0 0 1 ，2 8 3 5 1 5 5 ． [ 2 ] 刘亚丕，何时金，包大新，等．永磁材料的发展趋势[ J ] ．磁性材料与器件，2 0 0 3 ，3 4 1 3 3 3 6 ，4 1 ． [ 3 ] 唐苏亚．钕铁硼永磁的发展现状与应用市场[ J ] 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e n tp r i c e ／p e r r o r m a n c ea n dp e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n t ．T h eN d F e Br a r e - e a r t hm a g n e t sa r ed e v e l o p e dw i t ht h ef e a t u r e so fh i g h i n c r e a s e ，h i g hg r a d e ，h i g ha d d i t i o n a lv a l u ea n dg l o b a l i z a t i o n ． K e y w o r d s m e t a lm a t e r i a l ；N d F e Bp e r m a n e n tm a g n e t ；r e v i e w r a r e e a r t hp e r m a n e n tm a g n e t 万方数据