創(chuàng)業(yè)板上市的廣州新萊福專注磁性材料和電子陶瓷業(yè)務(wù)，是國內(nèi)釤鐵氮永磁體開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)軍企業(yè)。新萊福在去年接受調(diào)研和投資互動時多次提到——現(xiàn)階段公司釤鐵氮產(chǎn)品為粘結(jié)型磁體，燒結(jié)磁體工藝難度很大，業(yè)界至今尚未取得應(yīng)用。不過據(jù)日本特殊陶業(yè)（Niterra）在9月10日公開消息，該公司與日本國立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所設(shè)立的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出新型燒結(jié)釤鐵氮永磁體技術(shù)，有望率先實(shí)現(xiàn)用于電動汽車的耐高溫高效電機(jī)永磁體的商業(yè)化。

粘結(jié)型釤鐵氮磁體（來源：新萊福）

為什么是釤鐵氮

釤鐵氮（SmFeN）永磁體的研究始于20世紀(jì)80年代末，由日本東京工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊推動。之所以在釹鐵硼（NdFeB）永磁體取得極大成功后進(jìn)行這項研究，主要是由于釹鐵硼的磁性存在高溫衰減問題，而釤鐵氮除了熱穩(wěn)定性好，其他原因還包括低成本（氧化釤原材料價格低，僅為氧化釹價格的約五十分之一）、供應(yīng)鏈以及特性潛力等。

為什么要開發(fā)燒結(jié)型永磁體

新萊福在2022年已建成一條粘接型釤鐵氮中試生產(chǎn)線，可實(shí)現(xiàn)吸附應(yīng)用領(lǐng)域的量產(chǎn)需要，在需要高吸力的相關(guān)產(chǎn)品上已開始應(yīng)用和銷售。對比粘接型釹鐵硼，除具備原材料成本優(yōu)勢明顯的顯著特征外，剩磁溫度系數(shù)更小、耐腐蝕性更好。而新萊福在2023年總投1.3億元的“新型稀土永磁材料產(chǎn)線建設(shè)項目”，旨在通過制備出高性能、耐腐蝕性及性價比的釤鐵氮產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)在高吸力展覽展示、強(qiáng)力連接等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，極大拓展現(xiàn)有吸附功能材料的使用場景。

但是，粘接型釤鐵氮并不能替代燒結(jié)釹鐵硼。一方面，粘接型磁體由于使用粘結(jié)劑（通常是環(huán)氧樹脂或尼龍）將磁粉粘合，導(dǎo)致其密度較低，磁性能較弱，器件磁體密度不足（粘接型釤鐵氮的最大磁能積一般10-20MGOe之間，而燒結(jié)釹鐵硼的最大磁能積通常可以超過50MGOe）；另一方面，粘接型磁體力學(xué)性能（如抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度）不如燒結(jié)型磁體，在高應(yīng)力或高溫條件下，粘接型磁體更容易破裂或失效。

難點(diǎn)

釤鐵氮稀土永磁材料作為新一代的稀土永磁材料，目前尚處于起步階段，雖然部分特點(diǎn)和優(yōu)勢已顯現(xiàn)，但釤鐵氮也存在一個嚴(yán)重問題——填充在釤鐵化合物晶體結(jié)構(gòu)間隙中的氮會在約500℃至600℃之間開始分解，這也導(dǎo)致它難以像釹鐵硼那樣燒結(jié)。新萊福也多次表態(tài)，燒結(jié)型釤鐵氮還處于持續(xù)研發(fā)狀態(tài)，粘結(jié)型釤鐵氮是目前主要發(fā)展方向。

基于燒結(jié)助劑的新進(jìn)展

回到文章開頭提到，日本特殊陶業(yè)（Niterra）的新型燒結(jié)釤鐵氮永磁體技術(shù)，其核心是一種新型燒結(jié)助劑的開發(fā)。

不燒結(jié)與新型燒結(jié)永磁體的磁性對比（左）與結(jié)構(gòu)對比（右）

目前的NdFeB磁鐵中，常添加鏑(Dy)和碲(Tb)等重稀土類元素來保持磁性和確保耐熱性，不僅成本高，并且存在供應(yīng)鏈風(fēng)險。隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)對電機(jī)耐熱性能、成本的追求，耐熱性優(yōu)異的SmFeN磁鐵的開發(fā)成為熱點(diǎn)。但是，為了獲得高的磁性能特別是高的磁化強(qiáng)度，必須使磁化化合物在單位體積內(nèi)盡可能多，即提高致密性（燒結(jié)），前文提到開發(fā)難點(diǎn)主要在于釤鐵氮的高溫分解。于是，降低燒結(jié)溫度就是本次研究的問題解決方向。

無燒結(jié)助劑與添加燒結(jié)助劑的截面電鏡圖對比

不添加燒結(jié)助劑與添加燒結(jié)助劑的產(chǎn)品性能對比

特殊陶業(yè)表示，曾經(jīng)使用熔點(diǎn)較低的鋅作為燒結(jié)助劑，但會導(dǎo)致磁性下降，本次開發(fā)的Sm₂Fe₁₇N₃永磁體使用了鎂、鈣等合金材料，實(shí)現(xiàn)了不降低磁性能前提下的致密化提升。而目前這項成果還在繼續(xù)優(yōu)化，比如對粉體原料設(shè)計，提高取向性（磁粉顆粒在外部磁場作用下，其磁矩排列的一致性和方向性），取向良好的磁粉可以產(chǎn)生更高的剩磁（Br）和更高的磁能積（(BH)max），也有助于提高矯頑力（Hcj）。

小結(jié)

綜上，釤鐵氮的溫度系數(shù)明顯優(yōu)于釹鐵硼，非常適宜于對溫度敏感的一些電機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷深入研究與時間的推移，其更多的潛在優(yōu)勢將會被發(fā)掘出來，而對于燒結(jié)型永磁體方面取得的研究進(jìn)展，甚至有可能會掀起一場產(chǎn)業(yè)革命，國內(nèi)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化提速也需要更快、更準(zhǔn)、更強(qiáng)。

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