稀土永磁原料应用标准分析

中国产业研究报告网讯：

    内容提要：稀土永磁所用金属镨的要求与金属钐一样，要求原材料金属光泽好、纯度高、杂质少、表面洁净，新断口呈银灰色，表面无肉眼可见夹杂物，无氧化。

    1.稀土的概念

    稀土元素指化学元素周期表中的镧系元素—— 镧（L a）、铈（C e）镨( P r )、钕( N d )、钷( P m )、钐( S m )、铕( E u )、钆( G d )、铽( T b )、镝( D y )、钬( H o )、铒( E r )、铥( T m )、镱( Y b )、镥( L u )，以及与镧系15个元素相关的2个元素—— 钪（S c）和钇（Y）共17种元素。

    根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中的共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，17种稀土元素通常分为2组：轻稀土（又称铈组）包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆；重稀土（又称钇组）包括铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇；称铈组或钇组，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中常以铈或钇占优势。

    2.稀土永磁所用稀土原料

    (1)金属钕Nd

    金属钕，元素符号N d，原子序数60，原子量144.24，熔点920℃左右，沸点3127℃左右，密度7.007g/cm3。金属钕为金属块锭，银灰色，在空气中易氧化，与氧化合，生成氧化钕（N d2O3，淡紫色粉末），一般贮存在抽真空的密闭铁桶中或充入氩气。

    稀土永磁所用金属钕原材料要求金属光泽好，纯度高、杂质少、表面洁净，新断口呈银灰色，表面无肉眼可见夹杂物，无氧化，钕含量>99.5%。金属钕原材料中的其他稀土金属元素如C e、L a、G d、S m、E r⋯⋯对钕铁硼永磁体的磁性能均有害，它们在其中的含量应尽量少。金属钕材料的牌号及化学应符合国家标准G B / T 9967—88。按国家标准，金属锭用双层袋（内塑料袋，外纸袋）包装封口，分装在带盖的铁桶中，灌石蜡并密封。在运输、贮存过程中，产品应置于干燥处，不得露天堆放，不得靠近高温处，严防雨淋受潮，避免氧化。

    金属钕中含有较多的Ce和少量的Pr是允许的，但对于生产高性能〔磁能积(BH)m≥ 320 ～400kJ/m3〕的永磁体来说，选用Ce/RE＜ 0.5、Nd/RE≥ 99.5、全部稀土元素≥ 99.8%的金属钕较为合适。

    (2)金属镝Dy
 
    金属镝，元素符号D y，原子序数66，原子量162.46，熔点1485℃左右，沸点2330℃左右，密度8.565g/cm3。金属镝为金属块锭，银灰色，在空气中易氧化,一般贮存在抽真空的密闭容器中或充入惰性气体密封。稀土永磁所用金属镝原材料要求金属清洁，无明显的机械夹杂物，无氧化。金属镝材料的牌号及化学成分应符合国家标准GB/T 15071—94。按照国家标准，金属镝产品应为铸态、海绵态或结晶态银灰色金属；产品应存放在干燥处，不得露天放置，运输时严防受潮。

    (3)金属铁Fe

    钕铁硼（N d F e B）永磁材料要求纯铁表面清洁，无氧化层、夹层、裂纹，横向组织不得有残余缩孔、夹层和夹杂，纯铁的牌号及化学符合国家标准G B6983—86。合理选择原材料是保证永磁材料实现高磁性能的关键。对于生产高性能〔(BH)m≥ 320 ～400kJ/m3〕的永磁体来说，选用C≤ 0.003%、Si≤ 0.025%、Mn≤ 0.015%、S≤ 0.005%、P≤ 0.010%、Al≤ 0.020%、Ni≤ 0.005%、O≤ 0.005%的纯铁较为理想。

   Fe以外的金属或非金属元素，如硅（Si）、锰（Mn）、铬（Cr）、镍（Ni）、钒（V）、铝（A l）、钨（W）、钼（M o）、铜（C u）、碳（C）、氮（N）、硫（S）、磷（P）和氧（O）等都会影响或降低钕铁硼永磁材料性能，因此原材料纯铁中其他元素的含量也应尽可能得低。目前国内生产NdFeB永磁材料普遍采用DT4牌号的铁，它的特点是氧含量较低，但Si、Mn、Al含量过高。

    (4)硼B

    硼，非金属，晶体的硼呈灰黑色，元素符号B，原子序数5，原子量10.81，熔点2300℃，沸点2550℃，密度2.34g / c m3。硼的熔点高，硬度大，导电能力差。在钕铁硼永磁材料的生产中，常常使用硼铁合金。在钕铁硼永磁体的生产中要求硼铁合金结构致密，无气孔，密度大，非金属夹杂少，气体含量小，硼含量偏析小，杂质含量低，碳含量低。

    硼铁合金的现行国家标准有现行品种规格标准号（G B / T 5682-1995）和现行技术要求标准号（G B / G5682-1995）。硼铁按硼、碳及杂质含量的不同，分为9个牌号，详见表3。按照国家标准，硼铁应呈块状交货，其块度为5 ～ 100m m，大于100m m小于5m m的数量之和不得超过该批总量的10%，硼铁块的表面和断面处不得有非金属夹杂物。产品可按炉或牌号组批交货，按炉交货时，低碳产品中硼的最高或最低含量与平均试样含碳量之差不得超过2%，中碳产品为2%。组成一批交货的产品，各炉之间的平均含硼量之差不得大于2%。

    硼铁一般采用铁桶包装，不得露天存放，防止氧化，严防渗水或混入杂物。 

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    (5)钐Sm

    金属钐，元素符号S m，原子序数62，原子量150.43，熔点1052℃左右，沸点1778℃左右，密度7.540g/cm3。金属钐为银灰色块状金属，原材料在空气中易氧化，氧化后生成氧化钐（Sm2O3，淡黄色粉末）。为防氧化变质，故应装入铁桶并密封，抽真空，充氩气，并放于干燥处；运输时，严防雨淋受潮。

    稀土永磁所用金属钐原材料要求金属锭面金属光泽好、纯度高、杂质少、表面洁净，新断口呈银灰色，表面无明显的机械夹杂物，无氧化（即表面无淡黄色粉末）。金属钐材料的产品牌号及化学成分应符合国家标准G B / T2968-1994。

    (6)镨Pr

    金属镨，元素符号P r，原子序数59，原子量140.92，熔点935℃左右，沸点3212℃左右，密度6.769g/cm3。金属镨为金属块状，深灰色，在空气中易氧化，氧化后生成氧化镨，一般贮存在密闭的铁桶中抽真空，充氩气。

    稀土永磁所用金属镨的要求与金属钐一样，要求原材料金属光泽好、纯度高、杂质少、表面洁净，新断口呈银灰色，表面无肉眼可见夹杂物，无氧化。

    金属镨的牌号及化学成分应符合现行国家标准G B / T 19395-2003。按国家标准，金属镨的包装应用双层袋（内塑料袋，外纸袋）包装封口，分装在带盖的铁桶中密封。在运输、贮存过程中，材料应置于干燥处，不得露天放置，不得靠近高温处，严防雨淋受潮，避免氧化。

    3.世界稀土资源分布

    稀土元素在地壳中并不稀少，只是分散而已。不过，虽然稀土的绝对量很大，但就目前为止能真正成为可开采的稀土矿并不多，而且在世界上分布极不均匀，主要集中在中国、美国、印度、前苏联、南非、澳大利亚、加拿大、埃及等几个国家，其中中国的占有率最高。表6列出了世界稀土资源分布及储量。