暑期社會實踐個人技術總結報告

個人技術報告

——汽車內飾生產工藝基礎

公司：金科磁業有限公司

學校：北京航空航天大學

學院：材料科學與工程

姓名：劉 洋

汽車內飾生產工藝基礎

磁性材料是各種電子產品主要的配套產品，無論是消費家電產品和工業類如計算機、通訊設備、汽車，以及國防工業均離不開磁性材料。當前，中國各種磁性材料的產量基本上世界第一，成爲磁性材料生產大國和磁性材料產業中心。中國磁性材料的中長期市場前景十分光明，中國的磁性材料產品在全球的地位必將進一步提高。必須加強科技創新力度、加強技術改造加強企業管理水平，調整產業結構和提高產品檔次，使中國磁性材料從大國走向強國。

一、中國磁性材料產業現狀

1. 中國磁體產業的發展歷程

目前，全球的經濟已進入了一個資訊時代，作爲一種功能材料，磁性材料所佔的地位越

來越重要。當前主要的商品磁體共有4類：20世紀30年代開發的鋁-鎳-鈷永磁（AlNiCo）；50年代初期開發的鐵氧體磁體；60年代末開發的釤-鈷磁體（Sm-Co）；80年代初開發的稀土永磁釹鐵硼（Nd-Fe-B）。而稀土永磁，特別是釹鐵硼是磁性材料裏最重要的一部分，在永磁材料中發展最快，平均以每年10％的速度增長。 中國磁體產業在中國的出現遠較西方發達國家晚，起始期是1969年到1987年之間。因爲當時的稀土永磁釤鈷磁體的高成本、國內市場的需求量少，所以到八十年代初還沒有形成自己的磁體工業。1987～1996的十年是中國磁體產業開始發展的第一階段，其特點是起點低：由於投資小，設備簡陋，生產設備基本完全是國產的，經營理念落後，仍侷限於小生產的模式。

1997～20xx的五年是中國磁體產業發展的第二階段，其特點是起點遠高於前一階段：投資強度大，引進一部分國外的先進技術設備，能夠按先進的工藝路線組織生產，產品質量一般屬中低檔。 20xx年起，中國磁體產業的發展將進入第三階段。企業建立的特點將是“三高”，即高起點、高投入、高回報：1）產品瞄準特定用途所需的高檔磁體；投資規模巨大，引進整條先進生產線；2）按現代化管理的理念，組織集約式分段聯營的大生產：磁體生產分爲兩段—母合金/粉料的生產和磁體制備，投資顯著降低，效益則大爲提高；3）按資本運作的規律運營，從而保證磁體產業較高的回報率。特別是有可能從國外引進最先進的或採用國產先進生產線，生產高檔的磁體產品。

進入21世紀，發達國家的磁體生產由於成本過高，已難以爲繼，世界磁性材料行業紛紛向中國或第三世界地區轉移，中國作爲首選的國家。世界一些著名的磁性材料製造企業看好

中國，如日本的TDK、FDK、EPSON、日立金屬、住友特殊等，韓國的梨樹、三和、磁化等，歐洲的PHILIPS、德國的VAC、EPCOS，美國的ARNORD、MAGNEQUENCH 已經轉移到中國。世界磁性材料生產向中國轉移，增強了中國磁性材料工業的整體實力，提高生產技術，加速了中國成爲世界磁性材料生產基地和銷售市場的建設。

2、中國稀土永磁――釹鐵硼的發展

20xx年稀土磁體（NdFeB+SmCo）產值首次超過了鐵氧體的，此趨勢與日俱增。換言之，稀土磁體在21世紀將唱主角。 代表當今磁體最高性能的NdFeB稀土永磁的80年代初問世時，正好趕上計算機產業的微型化，故該磁體立即成爲製造諸如磁盤驅動器等計算機外設的關鍵材料。NdFeB更廣泛用於各類音響/影像等消費電子器件中，90年代以來在全球迅速普及的移動通訊設備—手機也離不開NdFeB的重要貢獻。

燒結Nd-Fe-B系永磁材料，以下簡稱爲S-NdFeB永磁材料或S-NdFeB永磁體。S-NdFeB永磁體是一種能量密度很高的儲能器，利用它可以高效率地實現能量與資訊的相互轉換，而它本身的能量並不消耗。燒結NdFeB磁體在中國的用途主要有，高技術領域的應用,諸如MRI，VCM，CD傳感器，CD-ROM，DVD-ROM，手機，電池驅動工具，EB，EAV，EV； 傳統用途，諸如揚聲器，耳機，話筒等音響器件，磁選機/磁分離器，各類磁化器包括民用水脫垢器，油田用的脫臘器，酒廠用的陳化器等；低檔用途，諸如慈溪等地生產的磁性鈕釦。

20xx年中國生產燒結NdFeB磁體27,150噸，毛坯46,150噸。與20xx年相比產量增長49%。而產量與產值存在的巨大差距正是中國稀土永磁體產業面臨的主要問題。改進產品性能，提高產品檔次是解決此矛盾的唯一出路，就是說盡快消除存在於中國磁體產業與西方國家之間的技術差距。

20xx年國內燒結釹鐵硼行業熱情空前高漲，新增生產能力大幅提高，中科三環公司透過長期努力，第一次進入到爲日本、歐洲等發達國家磁材企業所壟斷的釹鐵硼高端應用領域――計算機硬盤驅動器音圈電機（VCM）應用市場；在另外的一個高端應用領域――汽車應用領域方面，中科三環的釹鐵硼磁體也成功應用在點火線圈、電動助力轉向、氣囊傳感器等汽車零部件中，同時還進入了核磁共振成像儀領域。對於上述幾個稀土永磁高端應用市場的進入，標誌着中國的稀土永磁產品結束了大部分只侷限於中低端應用市場的不利局面，真正開始與日、歐發達國家磁材巨頭爭奪高端應用市場。

S-NdFeB永磁材料正在推動計算機硬盤技術、核磁共振成像技術、電動車、風力發電、工業永磁電機、消費電子（CD、DVD、手機、音響、複印機、掃描儀、攝像機、照相機、冰箱、電視機、空調機等）技術及磁力機械、磁懸浮技術、磁傳動等產業和技術的迅速發展。

3、中國新型稀土永磁材料的研究開發現狀

在新型稀土永磁材料研究方面，我國科學家無時不出現於國際前沿。在ThMn12結構金屬間化合物研究方面，我國是最早開展這方面研究的國家之一，在結構與磁性，超精細相互化合物方面，我國最早報道了RF11TiNy的研究成果，開闢了ThMn12結構間隙化合物研究領域；在Nd3(Fe,Ti)29新相研究方面，我國科學家首先發現了Sm3(Fe,Ti)29單相化合物及其氮化物，並研究了它的磁性。 近年來，利用快淬工藝製備各向異性稀土永磁材料方面做了一些探索。最近，中國科學院物理所利用快淬工藝成功的合成出具有高磁能積的`磁各向異性Sm-Co稀土永磁材料，其室溫磁性能可達18.2MGOe，剩磁比爲0.9，並且透過球磨後製備的粘結磁體仍舊保持各向異性，具有高的磁能積。同時發現碳元素能夠控制易磁化軸在快淬帶中的織構方向並細化晶粒可進一步提高其硬磁性能。

北京大學，研製成功了具有自主知識產權的ThMn12結構氮化物稀土永磁材料[5]。目前，已開發出磁能積爲15～20MGOe左右的R（Fe,M）12Ny(R=Pr,Nd;M=Mo,Ti,V)間隙化合物稀土永磁材料，已建成年生產能力100噸的中試生產線，進行產業化推廣[6]。20xx年10月 ，深圳北大雙極高科技股份有限公司與深圳中核集團公司簽約，合作建立新型稀土永磁材料基地，將根據市場發展需要，擬在深圳建設年產1000噸釹鐵氮磁粉的產業化示範生產線。此簽約項目涉及3.5億元的巨大數額。該磁粉在質量上和性能上居世界領先地位，這項成果是把基礎研究成果轉化爲現實生產力的成功典範。目前，國內外一些知名企業正在利用釹鐵氮製造磁體產品。該項目得到了國家發改委、科技部、教育部和北京市科委的立項支援。

鋼鐵研究總院，開展了高使用溫度稀土永磁材料的製作技術和工藝的研究，進一步研究不同材料的階段性熱處理退火工藝、胞相和胞狀結構與溫度磁性能的關係。獲得Sm2Co17高溫磁體的性能450℃時 (BH)max≥9MGOe，Hic≥7.9kOe。

上海大學材料研究所申請並承擔各向異性釹鐵硼磁體的國家自然基金、上海科委和教委納米專項等多項課題，進行粘結各向異性釹鐵氮複合磁體研究開發。北京科技大學利用HDDR（hydrogen disproportionation desorption recombination）工藝也進行了開發各向異性釹鐵硼粘結磁體的研究。

近來有一些國外磁體專用設備廠家聯合推出，按最佳工藝路線配套的一條全封閉、全自動

化的完整生產線：原料從生產線的一端投入，在另一端出來的已是磁體最終產品，包括磁體的塗層。設備廠商能保證磁體產品極低的氧含量（O2≤1000 ppm）和極高的磁能積（（BH）max=52MGOe））。據瞭解，如此先進而完備的生產線在西方國家尚不存在。更爲重要的是，此生產線的報價遠低於單機報價的總和！報價不僅包括設備硬件，也包括技術軟件。換言之，設備廠家不僅提供成套設備，更保證用戶能生產出最高牌號的稀土磁體！

值得一提的是，國內磁體專家有感於國內生產設備與國外的差距，經數年的潛心鑽研與實踐，終於在20xx年中研製出一整套具有中國特色的燒結NdFeB磁體生產線，並付諸實施。用它可穩定生產高擋NdFeB磁體，整條年產300噸燒結NdFeB磁體生產線的價格僅是國外相應設備的1/4～1/6。此生產線的塗層完全擯棄了導致磁體氫化的電鍍，而採用無污染的Dacro技術，耐蝕性良好，成本低廉。 近年來，我國的稀土永磁的生產裝備也有了長足的發展。特別是在滿足一些新的生產工藝方面的裝備有了突破。例如國產速凝薄片爐和氫破碎爐已在一些磁體生產廠使用。一些國外發達國家的永磁設備製造商也瞄準了中國這塊寶地，紛紛在中國設立生產基地，同樣給我國的永磁設備製造商帶來了機遇和挑戰。

二、燒結釹鐵硼生產流程

燒結Nd-Fe-B永磁材料是用粉末冶金法生產的。生產的工藝流程如下：

原材料準備

成分設計

配料計算與稱料

冶煉

鑄錠

破碎制

粉混料 磁場取向與壓型燒結 質量檢測充磁成品包裝、入庫

1、S-NdFeB永磁材料相組成與內稟磁性能

燒結釹鐵硼永磁體是以Nd2Fe14B化合物爲基體的合金材料。S-NdFeB永磁材料（快淬納米晶用詞材料除外）不是單相的。S-NdFeB永磁材料主要由Nd2Fe14B相、富Nd相和富B相組成。大部分稀土元素（用RE表示稀土元素）都形成RE2Fe14B化合物，它是S-REFeB系永磁體的基體相。所有的RE2Fe14B化合物均有相同的晶體結構。由於沿晶體a軸和c軸的原子間距與近鄰原子不相同，它對磁性能有影響。沿c軸較易磁化到飽和，消耗的能量少，稱c軸爲易磁化軸。沿a軸較難磁化到飽和，消耗的能量較大，稱a軸爲難磁化軸。由於Nd2Fe14B晶體只有一個易磁化軸，所以又稱爲單軸晶體。RE2Fe14B化合物均具有優良內稟磁性能，磁極化強度高，磁晶各向異性場大，居里溫度高等有實用意義永磁材料應具備的條件。在S-NdFeB永磁合金中必須存在富RE相。它有兩個重要的作用：第一是少量的富RE相沿晶粒