年產800噸高工作溫度稀土永磁體生產線項目可行性研究報告

1 年產 800 噸高工作溫度稀土永磁體 生產線 建設 項目 可 行 性 研 究 報 告 xx 縣 xx 電子科技有限公司（籌） 二一一年八 月 2 xx縣 xx電子科技有限公司（籌） 年產 800噸高工作溫度稀土永磁體生產線建設項目 可行性研究報告 第一章 總 論 （一）項目名稱及所屬領域 （ 1）年產 800噸高工作溫度稀土永磁體生產線 （ 2）該項目主要生產 N35EH、 N38UH、 N52 系列 計算機音圈電機（ VCM）及傳感器專用高檔釹鐵硼片式磁體。并可在汽車、軍工產品 、核磁共振成像（ MRI）等高新技術 領域 上運用。 （二）法定代表人 xx縣 xx電子科技有限公司 （籌） 法定代表人： xx。 （三）項目概況 項目總投資為 7579.1萬元，固定資產投資 5864.1萬元 ，流動資金 1715萬元。 土地：擬在 xxxx工業園區新征 40 畝土地。 項目實施完成后，可新增年銷售收入 32200 萬元，利潤5729 萬元，稅金 1675 萬元。本項目主要技術經濟指標見表1-1。 表 1-1 主要技術經濟指標匯總表 序號 項目名稱 單 位 數 量 備 注 1 建設規模 1.1 高工作溫度稀土永磁體生產線 噸 800 3 2 產品方案 2.1 N52 系列片式磁體 噸 330 2.2 N35EH、 N38UH 系列片式磁體 噸 470 3 主要原輔材料消耗 3.1 金屬釹 噸 /年 58.38 外購 3.2 純 鐵 噸 /年 1010 外購 3.3 金屬鏑 噸 /年 5 外購 3.4 鐠釹合金 噸 /年 25.38 外購 3.5 硼 鐵 噸 /年 13.46 外購 3.6 金屬鋁 噸 /年 5.56 外購 3.7 氮 氣 立方米 /年 1860 廠區氣站 3.8 其他輔助材料 噸 /年 150 外購 4 公用動力消耗量 4.1 年耗水量 萬噸 /年 3.52 4.2 年耗電量 萬度 /年 1150 5 總定員 人 6 總圖、土建 6.1 新建建（構）筑物面積 30396 7 新增項目總投資 萬元 7579.1 7.1 新增固定資產投資總額 萬元 5864.1 其中：固定資產投資 萬元 5864.1 8 年銷售收入 萬元 32200 9 年總成本費用 萬元 26227 10 稅金 萬元 1675 11 年利潤總額 萬元 5729 12 財務評價指標 12.1 投資利潤率 % 36.94 12.2 投資利稅率 % 51.69 4 12.3 投資回收期 (含建設期 1.5年 ) 年 4.65 12.4 財務內部收益率 % 28.88 12.5 財務凈現值（ ic=12%） 萬元 3886.52 5 第二章 項目的背景和必要性 （一） 項目背景及建設必要性 燒結釹鐵硼（ NdFeB）磁體具有高的剩磁、矯頑力和最大磁能積，自問世以來，在國防、家用電器、電子信息和汽車工業等領域獲得了廣泛應用，特 別是計算機、電子通訊的普及和汽車用電機的高速發展，使其應用前景更加廣闊。目前，燒結釹鐵硼磁體主要應用于計算機硬盤驅動器音圈電機（ VCM）、傳感器應用領域、電子和數據存貯領域，以及汽車電機、核磁共振成像儀、揚聲器等領域。 在當今信息社會里，計算機產業將成為世界頭號產業，其發展帶動了相關配套元件的發展，硬、軟磁盤、光盤驅動器和打印機驅動頭是西方使用 NdFeB 磁體最多的一個方面，每年用于計算機驅動器的 NdFeB 磁體約占 NdFeB 磁體銷售總量的 50%。因而 NdFeB磁體 VCM上應用，將是 NdFeB永磁后延應用發展的 重要方向。最近幾年，隨著計算機的微型化，磁盤存儲密度的增高，要求 VCM 體積更小，反應速度更快捷，慣性更小。因此，隨著驅動器整體性能的提高，現在對音圈電機磁體性能要求更高了，不僅磁體磁能積由原先的 35MGOe提高到 50MGOe，而且要求超高的尺寸穩定性和結構穩定性。計算機的進一步小型化、輕量化和高性能化要求磁體有更高的磁能積。 在計算機、信息通信設備、醫療器械和機電一體化設備中，信息輸入部分，信息匯錄部分、電源部分、控制部分，眾多的磁性器件起著重要的作用，其中引人注目的磁性器件就是 6 磁傳感器。傳感器的發展日新月 異，特別是 80年代人類由高度工業化進入信息時代以來，傳感器技術向更新更高的技術發展，第三代稀土永磁材料 釹鐵硼磁體作為傳感器中重要的部份之一，這種采用專用釹鐵硼材料的傳感器還能夠應用在很大的溫度范圍中，有很大的工作壽命，抗灰塵、水和油污的能力強，其研制開發以及新產品的更新換代必將使我國傳感器技術與外國差距縮短。 過去，日本、歐洲和美國的 NdFeB 廠家已能大批量生產（ BH） max 為 50MGOe 的磁體，在實驗室制備出了磁能積高達57MGOe 的燒結釹鐵硼永磁體。而中國廠家的最高品牌仍徘徊在 38 45MGOe之間 ，且其矯頑力也相對較低。因此開發出剩磁高、矯頑力高、磁能積高、力學性能強、溫度穩定性強的新一代產品，就能擺脫目前國內低檔廉價磁體的束縛，改變美國、日本在國際高性能磁性材料市場上的壟斷地位。 為增加企業的高技術含量，提高 xx品牌，增強企業盈利能力和持續穩定發展的能力，以優質優價滿足國內外市場的需求，我公司決定建設一條年產噸高工作溫度生產線，從而提高企業經濟效益，擴大出口創匯。 本項目 的實施，將會提高燒結釹鐵硼產品的檔次，進一步拓展燒結釹鐵硼產品的應用領域，使之向國際主體市場邁進。 同時，通過我們的技術創新。如 ：鑄帶合金化防氧化技術，雙相合金添加及多相合金添加技術如 Dy-Co 合金及Nd-Dy-Co合金添加及 Zr-Nb-Al合金添加技術，可較普通工藝 7 在節約 1-2%Dy的成本下，實現 Hcj 25-35KOe的目的，及多級回水時效技術，提高磁體的熱耐溫性。產品具有工作溫度高、耐熱磁性能穩定、不可逆損失小。 稀土釹鐵硼永磁材料的出現必將帶來機電產品的重大變革。稀土釹鐵硼永磁體具有優異的磁性能，是鐵氧體磁能積的 6-10 倍，是釤鈷如 A1NiCO 的 1.5-2 倍，能提供更高的磁通密度，并能在改善其熱穩定性的情況下 ,能使電機的功能 提高 50%以上。近年來 ,用稀土釹鐵硼永磁體取代傳統的鐵氧體、釤鈷、 A1NiCO 作勵磁結構的比例大副增大，用途極為廣泛。再者由于稀土永磁體在功能、價格、產品可靠性上即綜合性價比上比其他磁體具有優勢，它將逐步取代過去所有的A1NiCO 和鐵氧體永磁在電機中的應用。在同一體積的情況下，NdFeB 的電機額定輸出功率可提高 30 50%，因此隨著 NdFeB成本的下降，今后鐵氧體和 A1NiCO電機將有大部分可被 NdFeB的電機所取代。隨著國際需要高工作溫度系列 NdFeB 量的逐漸增長，前景非常樂觀。 （二） 國內外產業的 現狀和發展趨勢 目前國內外稀土永磁電機的研究發展正進入新的發展階段。 國內釹鐵硼應用從 2000年起 步 ，逐步由單一電聲行業轉向多元化、多行業用戶的格局，由于技術開發等多種原因，少量只進入了部分簡單的電動車、電動摩托車電機設備工藝市場。由于其在產品性能、使用溫度及熱穩定性方面的嚴格要求，使各個企業望而卻步。 8 國外企業如日本釹鐵硼企業在市場銷售比例的數據，2000年日本年產 6000T釹鐵硼銷售比例：音圈電機（ VCM） 43%，電機瓦 38%，核磁共振（ MRI） 16%，通訊 9%，電聲 2%，其它2%。很明顯，發達國家釹鐵 硼磁體應用主要集中在 VCM、汽車、摩托車和核磁共振上，而非國內產家的電聲行業上。 （三）對產業發展的作用和影響 隨著電子信息產業的迅速發展，電子產品正在日益小型化、微功能化和安裝高密集化。本項目產品是采用國際先進的速凝（ SC）和氫破（ HD）技術，具有晶粒細小含氧量明顯降低等特點，具有工作溫度高及優異的磁性能。同時，由于公司采用了 Z r-Nb-Al 添加技術和三相添加技術，生產成本大副下降，由其他工藝節約了稀土貴重金屬 D y 約 1-2%。節約了稀土資源并降低了生產成本 10-20%。是電子信息產品中的重要基礎材料之 一，有利于減少汽車電機的體積和重量。稀土永磁是一種高功能材料，它是許多新技術、高技術產業發展的基礎。 稀土永磁具有優異的磁性能，能提供工作磁通密度，并能超過一般線圈的工作磁通密度。而且還具有高耐熱作用，能使電機的功能提高 50%以上，稀土永磁體在功能、價格、產品可靠上比其他磁體具有優勢，在同一體積的情況下， NdFeB的電機額定輸出功率可提高 30 50%，隨著 NdFeB成本的下降，今后鐵氧體和 A1NiCO 電機將有大部分被 NdFeB 的電機所取代。 高工作溫度生產線項目的實施將會帶動國內磁性行業向 9 著正確的行業發展方 向發展，對我國釹鐵硼行業在世界的地位得可以到充分的加強。其影響力度是不可估量的。 （四）國內外產業關聯度和市場分析 現在燒結釹鐵硼磁體的磁能積（ BH） max 已由最早的240kJ/m3(30MGOe)發展到了現在的 432kJ/m3(54MGOe)，達到了燒結釹鐵硼材料理論磁能積的 90%。日本已能批量生產磁能積達 400kJ/m3(50MGOe)以上的高性能燒結釹鐵硼磁體，而我國批量生產燒結 NdFeB的（ BH） max 大多為 304 336kJ/m3(3842MGOe)，僅有少量達到 360KJ/m3以上 (45MGOe)，均屬于中低檔產品，同國外相比還有相當大的差距。為發展我國的 NdFeB稀土產業，充分發揮我國資源的優勢，滿足各工業領域對高性能燒結 NdFeB 永磁的需要，必須對發展高性能燒結釹鐵硼永磁的關鍵技術進行研究。 稀土永磁是一種高功能材料，它是許多新技術、高新技術產業發展的基礎，在 VCM 及傳感器等高科技領域應用它，可使產品高性能化、輕型化，從而導致產品的一次革命想變化，其應用前景十分廣闊。 稀土永磁體潛在的主要用途是用在同步或無刷直流電動機。應用方法之一，是在感應電動機轉于內部放入永磁體，制成一種高效 稀土永磁同步電機，電機效率可提高 5。功率因數可達 95以上。其次，采用微電子技術，制成轉速、轉距可調的無刷直流電動機，用途極為廣泛。比如汽車發動機、計算機音圈驅動器里所用電機、各類電動車等 由于 NdFeB 永磁材料在功能、價格、產品可靠上比其它 10 磁體具有優勢，它將逐步取代過去所有的 AlNiCo 和鐵氧體永磁在電機中的部分應用，比如， NdFeB 單位體積輸出功率高和鐵氧體二者制成的電機，在相同體積的情況下，額定付出功率 NdFeB的電機可提高 30 50%，因此隨著 NdFeB成本的下降，今后鐵氧體和 AlNiCo 電機將有大 部分可被 NdFeB 電機所取代，前景非常樂觀。全世界目前總產量在 15000 20000 噸左右， 在國際范圍內，稀土永磁材料的科研、生產、應用都持續保持高速發展，這主要表現在：（ 1）永磁體性能發展快；（ 2）產量和產值發展快；（ 3）工藝設備更新換代速度快。 1975 年以來西方國家稀土永磁材料產量平均每年以 10% 20%的速度增長。 1985 年西方國家稀土永磁材料銷售額已超過永磁材料總銷售額的 1/3，達到近 3 億美元。 1988 年日本稀土永磁產量已達 1200噸，產值已超過 360 億日元（ 2 億美元）。 時至今日，釹鐵硼的發展仍 然引起人們的廣泛關注，其主要原 因在于其具有綜合優異磁性能、原材料資源豐富、不含戰略金屬 Co和 Ni、生產成本較低等優點，它已成為稀土永磁材料應用領域發展最快、產業化程度最高的高科技產業。自 1983年釹鐵硼永磁材料問世以來，稀土永磁材料以更快的速度向前發展。釹鐵硼的產量，全世界 1984 年僅為 32 噸，到 1994 年總產量達 4470 噸， 11年間增長 140 倍，平均年增長率高達 63。 1995 年以后，全世界仍以超過 23的平均年增長率迅速發展。 1998 年，全世界燒結釹鐵硼年產量達到10090噸，我國生產 4100噸，占全世 界的 40。據預測，到 11 2012 年，全世界釹鐵硼產量將達到 14.6 萬噸，產值將達到83億美元，市場極為廣闊，發展意義重大。 （五） 產品市場預測 在當今信息社會里，計算機產業將成為世界頭號產業。據報導， 1999 年國外個人計算機銷售量就為 4000 萬臺， 2005年超過 8000萬臺。個人計算機的銷售量在西方國家將維持 20%增長，而我國對電腦需求的增長遠遠超過 20%的增長率，計算機的發展帶動了相關配套元件的發展，硬、軟磁盤、光盤驅動器和打印機驅動頭是西方使用 NdFeB 磁體最多的一個方面，每年用于計算機驅動器的 NdFeB 磁體約達 4000 噸，占 NdFeB磁體銷售總量的 50%。因而 NdFeB磁體在電腦中硬盤驅動器及其在 VCM 上應用，將是 NdFeB永磁后延應用發展的重要方向。根據國內技術發展情況，預計 21世紀 “十 二 五”期間，計算機外圍設備用音圈電機（ VCM）： 在國外占 NdFeB消耗量的 50%，為稀土永磁的最大用戶。 汽車傳感器作為汽車電子控制系統的信息源，是汽車電子控制系統的關鍵部件，也是汽車電子技術領域研究的核心內容之一。目前，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器 ，而豪華轎車上的傳感器數量可多達二百余只。據報 道， 2005 年汽車傳感器的市場為 61.7 億美元（ 9.04 億件產品），到 2012年將達到 84.5億美元（ 12.68億件），增長率為 6.5%（按美元計）和 7.0%（按產品件數計）。汽車傳感器在汽車上主要用于發電機控制系統、底盤控制系統、車身控制系統和導航系統中。并且釹鐵硼磁體也已經成功應用在點 12 火線圈、電動助轉向、氣囊傳感器等汽車零部件中。隨著汽車向低耗油和非汽油化發展，小型化和輕型化成為首要技術開發項目，其中采用新材料釹鐵硼來提高功能和減少尺寸，將會加快釹鐵硼磁體的發展。 13 第三章 項目負責人基本情況 （一） 項目負責人基本情況 xx， 自 1998年 進入東磁公司總經辦工作， 1996年在東磁公司營銷部工作， 1998 年 擔任 東磁公司營銷部經理；在東磁工作期間， 在他的努力下企業的銷售收入逐漸上升，在他制定新銷售方案對銷售人員采取獎勵制度，經過近兩年的努力公司的銷售收入日趨上升。銷售客戶已遍及全國各地乃至韓國、美國、日本等國家，為企業的發展做出了巨大的貢獻。工作以來 至 2011 年 6月 在年產 800噸高工作溫度稀土永磁體產業化項目中擔當組長 (二 )項目推薦人 樊熊飛 ， 1964 年出生，經 濟管理專業，清華大學工商管理碩士 ,高級經濟師 ， xx 英洛華磁業有限公司總經理 。 教育、工作經歷： 1981年參加工作，歷任橫店襪廠廠長，輕紡集團經營、開發部長。 1997年畢業于 xx工業大學經濟管理系。 1995年 7 月調任橫店集團稀土永磁材料總廠廠長。 2003.6 月 至今擔任 xx英洛華磁業有限公司總經理。其間 2004.8 月參加清華大學高級職業經理學習，并取到結業證書。由他主持完成的 N52 高性能釹鐵硼稀土永磁體列入金華市科技一等獎；高強韌與高穩定性稀土永磁材料的開發及產業化項目列入 xx 省重大科技項目；高 均一耐燒釹鐵硼稀土永磁體項目列入 xx 省重點科研項目等；高性能燒結稀土永磁材料制備與性能研究項目被評為 xx省科技進步 14 一等獎。該同志已從事企業管理 30來年。在此年間，該同志曾多次被評為優秀廠長（經理）、優秀共產黨員和東陽市工業企業守信用企業。 xx 英洛華磁業有限公司 2010 年產值591324308 元，稅收 14754100 元，利潤 6000 多萬元。 2011年 1-7月產值 456255665元，稅收 9432765元，利潤 5000多萬元。 （三）其他投資人情況 1、厲清平 ，男， 46 歲，大專， xx 東陽人，聯系電話現居住在 xx 省東陽市橫店麗景花園，東陽市億力磁業有限公司總經理， 注冊資本： 2000萬 元 人民幣 ，是重合同守信用單位，納稅超百萬元企業，“成長型”企業，政府特別獎誠信企業，誠信民營企業，主要產品； 高尖端產品稀土永磁燒結釹鐵硼系列產品 ， 2010 年產值 6500萬元，稅收204.2萬元，利潤 500 多萬元。 2011年 1-7月產值 3810 萬元，稅收 138萬元，利潤 330多萬元。 2、查建良 ，男 ， 39歲 ， 大專 ， 江蘇省江陰市人，江陰蘇鑫化纖有限公司總經理，江陰市祝塘鎮工業開發區，主要產品：各種布料 ， 聯 系電話： 2010年 企業實現銷售 產值 8000 多萬元，稅收 200萬元，利潤 800 多萬元。 2011年 1-7 月 實現銷售 產值 6500 萬元，稅收 130 萬元，利潤 600多萬元。 3、方國進 ， 男 ， 32歲 ， 大學 ， xx省東陽市南市街道槐堂壽塔頭村人 南市街道團工委副書記，槐堂村團書記，村黨支部委員，江北 xx碎布加工廠廠長，主要產品：塑料粒子加 15 工，聯系電話 2010 年 企業實現 產值 6000 多萬元，稅收 15 萬元（定稅），利潤 500多萬元。 2011 年 1-7 月企業實現 產值 3600 萬元，稅收 10萬元 （定 額 稅 收 ） ，利潤 300多萬元。 （三）技術骨干 杜劍鋒 ， 男， 1974年出生，畢業于南京大學機械設計專業，工程師 。 該同志是了省科技廳試制產品 N40SH、 N45、 N48、N38SH、 N38UH、 N52、 N40UH 稀土永磁體攻關項目課題負責人。參加了 N38UH高耐熱釹鐵硼磁體為國家重點新產品，納米復合化學鍍提高 NdFeB 抗腐蝕性研究項目為省重點科研項目已通過省科技廳的項目驗收，高性能、高耐熱電機用釹鐵硼稀土永磁體為國家火炬項目，高強韌與高穩定性稀土永磁材料的開發及產業化項目為省重大科技專項項目，已通過 驗收。N52高性能釹鐵硼稀土永磁體被評為金華市科技進步一等獎； 第四章 項目的技術基礎 （一） 技術特點，較現有技術的優勢 高磁能積燒結 NdFeB 磁體的制備應以下面 三 條為原則 :(1)在保證有足夠富 Nd 相的前提下 ,盡可能使磁體成分接近Nd2Fe14B正分成分 ,提高主相的比例。 (2)合金冶煉及隨后的工藝過程中 ,應盡可能避免 -Fe、氧化物、碳化物等雜相的形成 ,確保富 Nd相的比例適宜 ,分布均勻。 (3)盡可能提高主相晶粒的取向度。為達到以上要求，我們對成分、工藝進行了大量 16 的改進。 實施本項目的 技術特點 如下： 1.成 分配方 制備高磁能積稀土永磁材料，應增大主相 Nd2Fe14B 的體積百分數，所以必須降低稀土含量， NdFeB三元合金的組成應接近 Nd2Fe14B 的化學計量組成。同時添加其它一些元素：取代元素 Dy 和摻雜元素 Cu、 Al、 Ga、 Nb、 Co 等，其總體原則就是少量多元的添加。取代元素主要提高主相的內稟特性，摻雜元素主要改進磁體的微結構。 2.速凝薄片鑄造工藝（ SC） 若采用傳統鑄錠工藝，在鑄錠中開始出現樹枝狀的 -Fe，總稀土含量越低，鑄錠中的 -Fe 越多；且富 Nd 相在鑄錠中分布很不均勻。因此本項目采用近年來發展的 速凝薄片鑄造技術，來獲得低 Nd含量的鑄造組織。速凝薄片鑄造工藝可得到成分均勻的速凝薄片和較好的微結構，且其微觀結構遠比通常鑄造合金的結構小，其硬磁性相和富 Nd相彌散分布，這有利于合金氫爆后的細 麿 ，以改進磁體的燒結性，且沒有偏析出 -Fe，如圖 1 所示。 b a 17 圖 1 速凝薄片光學照片 a)和掃描電鏡自由面照片 b) 3氫爆（ HD）氣流磨制粉工藝 HD制粉工藝是利用 Nd2Fe14B相和富 Nd相吸收 H2的膨脹程度不同，從而在 Nd2Fe14B 相和富 Nd 相交界處產生應力并形成裂紋，在接下來的氣流磨過程中，很容易沿富 Nd相裂開，形成單晶顆粒。在氣流磨制粉時嚴格控制磨室中的氧含量，以減少氣流磨過程中磁粉的氧化。同時嚴格控制磁粉的平均粒度在 3.1 3.3um之間， 95%的磁粉粒度分布在 2 5um之間，如圖 2、 3。在氣流磨的同時加入一些添加劑，主要是助磨劑、防氧化劑、分散劑的混合物。其中分散劑的主要作用是減少氣流磨中的超細粉；助磨劑起到提高氣流磨的出粉速率的作用。這樣降低了釹鐵硼粉顆粒表面的缺陷和表面能，避免了合金粉的氧化、發熱，有效地克服了傳統制粉工藝的缺陷。 4壓制成型工藝 通過向磁粉中加入潤滑劑，降低壓型時粉粒之間的 摩擦，并增大成型取向磁場到 2T，提高磁粉的取向度。而且本項目 18 中磁體的壓制成型是在完全密封的手套箱中完成的，使磁粉隔離空氣。一方面避免了因磁體氧化發熱而著火的危險，另一方面又降低了最終磁體的氧含量。 圖 2 甩帶片氫爆后 SEM 照片 圖 3 氣流磨后磁粉 SEM 照片 5低溫燒結工藝 燒結工藝對最終磁體的性能產生決定性的影響。本項目中采用較低的燒結溫度 1040 1070之間燒結，采用低溫燒結，最終磁體有更細的晶粒尺寸，矯頑力也更高。同時也避免了因高溫燒結而導致晶粒的異常長大，使磁體的性能顯著降低，如圖 4 所示。 圖 4 燒結磁體光學照片 a)N45 和 b)N52 20 m a 20 m b 19 6.提高磁體中主相的居里溫度 通過添加 Co、 Nb、 Ga 來實現，同時可調節合金中 Co 含量使合金甩帶更易于防氧化而使工業化生產成為可能。 對于永磁材料來說，其工作溫度的變化趨勢，是隨居里溫度的提高而提高，這是因為 居里溫度 Tc 是該材料工作溫度的理論極限 。提高居里溫度是提高磁體工作溫度的重要途徑。我們實驗中以 Nd1316Fe80.577.5B6.5母合金，用 030at%的 Co替代Fe。 當不添加 Co時， Tc 312，而在 Co含量為 0 10at范圍 內， Tc隨 Co含量的增加近似沿直線提高，每增加 1at%Co，Tc提高 10.9。 居里溫度的提高，使磁體在較高溫度下工作成為可能，而且可以降低溫度系數。但同時發現，過量添加 Co 后，磁體的矯頑力降低，這是因為 元素 Co 除主要進入Nd2Fe14B 主相外還部分進入晶界，在晶界上形成了新相Nd(FeCo)2 和 Nd(FeCo)3 ，由于它們是軟磁性相，在反向磁場下反磁化疇容易形核，降低磁體的矯頑力， 所以又需要綜合添加提高矯頑力的合金元素，如 Dy、 Tb、 Cu、 Ga等。其中以CuCoNbGa聯合添加為最優。 我們同時研究了 甩帶合金中添加 Co 時防止氧化的作用Nd25Dy6Fe 余 CoxB1.03Al0.3Nb0.4Cu0.15,在 x=0 時，粉料在氧含量高的空氣中暴露 3-10 分鐘不氧化，在 X=2-2.5 時 ,可完全滿足工業化大生產的批量作業 ,也基本符合文獻報道的水平 ,在X=2.5-5、 Cu=0.25、 Ga=0.1-0.5時 ,可獲得國外優異的熱穩定性和磁性能 ,Br 13.0KGs,Hcj 25KOe,(BH)max 40MGOe,即40UH在 180時不可逆損失小于 3%。 20 7 增加磁體中主相的磁晶各向異性場 ,并添加 Zr-Nb-Al邊界 相細化晶粒。 添加重稀土元素 Tb、 Dy，以部分替代 Nd，從而提高主相的 HA。這是因為 Tb2Fe14B和 Dy2Fe14B 的磁晶各向異性場遠高于Nd2Fe14B。 Tb2Fe14B的磁晶各向異性是 Nd2Fe14B的 3 倍， Dy2Fe14B是 Nd2Fe14B 的 2倍。我們的研究表明，對于 (Nd1-xDyx)15Fe77.5B6.5合金，隨 Dy含量的增加，磁體的矯頑力持續增大。 Dy含量從x 0增加到 0.2 時，矯頑力從 750 kA/m 提高到 1200 kA/m。隨 Dy含量的進一步增加，矯頑力增大趨勢變緩。相分析表明，當 x 0.10.2時，晶界存在 (NdDy)Fe2相，而 x 0.30.5時 , 磁體中存在 (NdDy)2Fe17相。 Dy含量少時， (NdDy)Fe2對矯頑力提高沒有發現有害，這致使最初矯頑力上升很快。 Dy 含量高時，矯頑力提高較慢，是因為 (NdDy)2Fe17各向異性低，反磁化疇容易形核。 除此之外，發現 Dy可以細化晶粒，從而進一步提高磁體矯頑力。公司在細分晶粒方面，做了大量工作通過添加 Zr-Nb-Al 邊界相使磁鋼溫度更高， Hcj 25-35KOe 更易實現，同時可節約 Dy-Tb的添加含量約 1-2%。 8 回火處理的 對磁體矯頑力影響及多級回火使磁鋼熱穩定性更好。 在保證燒結磁體主相顆粒細小均勻的基礎上，經過回火處理可以顯著提高磁體的矯頑力，這是因為回火處理回火過程中，原來存在于富 Nd 相中的 Fe原子向 Nd2Fe14B 主相擴散 , Nd2Fe14B 晶粒外延層的 Nd 向富 Nd 相擴散，結果是 Nd2Fe14B 主相晶粒外延層的成分和結構與 Nd2Fe14B 相的成分和結構趨向 21 一致 ,使 Nd2Fe14B 主相晶粒外延層發生磁硬化，提高主相其形核場。而且回火處理可以改善富 Nd相的成分，使其接近共晶富 Nd 相的成分，同時減少顆粒狀富 Nd 相，增加沿晶界 分布薄層狀富釹相的數量。同時可以改善晶間富釹相的分布，使富釹相更加均勻地分布在主相晶粒周圍，發現回火溫度在510時獲得最佳磁性能。同時多級回火后，包括在 150-250間回火可增加磁體的熱穩定性。 9、優化工藝 。 控制微結構，提高磁性能，采用雙相合金和多相合金工藝。 10、針對國內外設備差異，我們提出了具體改進方案，如： 22 a. 在速凝甩帶時，利用電磁攪拌使合金液成分均勻化，待合金液達到所要求的溫度時，將合金液倒入中間包。中間包也與中頻電源接通，以保證中間包內合金液維持恒定溫度，同時要維持中間包內恒定的合金液 面，已一定速度和流量噴射到旋轉的 Cu輥上，通過控制合金流量和銅輥速度，使厚帶內不存在 -Fe相，不存在團塊狀富 Nd相，不存在細小的等軸晶區和非晶區，從而 使硬磁性相和富 Nd相彌散分布，薄帶厚度和形狀與國外接近。圖 1掃描電鏡組織形貌 a) 速凝薄片自由面 b) 氣流磨后磁粉 圖 1 掃描電鏡組織形貌 b. 調整分級輪轉速控制粉末的最大尺寸，而最小尺寸由可調的旋風分離器控制。 磁粉的平均粒度在 3.1 3.3um之間，95%的磁粉粒度分布在 2 5um 之間 , 如圖 1b)所示。在氣流b a b 23 磨的同時加入一些添加劑，如防氧化 劑，潤滑劑等。防氧化劑的添加降低了最終磁體的氧含量，以提高磁體的剩磁和磁能積。潤滑劑的作用是為了降低壓型時粉粒之間的摩擦，有利于提高磁粉的取向度。 基于以上對成份和工藝對微結構及其磁性能的影響，我們通過 添加 Co 替代 Fe 來提高磁體的居里溫度，添加 Dy、 Tb等重稀土元素提高主相的磁晶各向異性場，添加部分晶界元素 AlNbGa優化晶界、部分晶內元素細化晶粒，同時優化制造工藝獲得細小均勻的顯微組織，以提高反磁化疇的形核場。最終制備出牌號為 35EH、 38UH 的燒結 NdFeB 磁體，如圖 2所示。 圖 2 燒結 磁體光學照片 （二）項目創新點 1 低稀土含量，配方主元合金接近 Nd2Fe14B的化學計量，并通過少量多元的添加 Cu、 Al、 Ga、 Nb、 Co等元素潤滑晶界，減少對剩磁的影響，并提高矯頑力。 a b 20 m 20 m 24 2、調整甩帶銅輪轉速，使甩帶片內晶粒大小分布均勻一致。 3、嚴格控制各個工序的氧含量，在完全密封的條件下制備，防止磁粉氧化。 4、采用低溫燒結，使最終磁體有更細的晶粒尺寸，避免晶粒的異常長大。 5、甩帶中調節 Co 含量 ,使甩帶合金化防止氧化 ,并使工業化大生產成為可能 ,通過 CoNbGa 的添加提高磁體中主相的居里溫度。 可滿足工業化大生產的批量生產粉料暴露 30分鐘無明顯影響。 6、添加 Zr-Nb-Al 邊界相細化晶粒尺寸，提高 Hcj 和熱穩定性，并減少 Dy、 Tb含量的比例為 1-2%。 7、采用多級回火工藝，包括 150-250間回火使磁體微觀結構更穩定、熱穩定性更佳。 8、采用雙相合金工藝和多相合金工藝，實現高 Hcj和熱穩定性。 主相：（ NdPrDy） 28.5wt%(FeCo) 余 B1.15wt% 液相合金 : （ 1）（ NdDy） 45 wt% (FeCo) 余 (M)2-4 wt% M=Cu、 Al、 Nb、 Ga （ 2） Co-Dy合金 （ 3） Co-Nd-Dy合金 25 第五章 建設方案 （一） 建設規模及產品方案 根據企業現狀、發展目標及市場發展態勢，本項目建設規模及產品方案為：建設年產噸高工作溫度稀土永磁體 （ VCM及傳感器等專用高檔釹鐵硼片式磁體） 生產線。具體產品方案 : 1、 N52系列磁鋼年生產 330 噸 2、 N35EH、 N38UH 系列磁鋼年生產 470 噸 （二） 項目建設內容 1、土建：新征 40 畝土地。新建廠房 3 幢約 24797 平方米 ，新建綜合樓 3 層 約 5599.4 平方米。 2、設備：購置國內領先的真空熔煉爐、氫破設備、中碎機、雙室燒結 爐、氣流磨等生產設備及測試設備。 (三 )工藝技術及設備選型 （ 1） 工藝技術特點 本項目以高工作溫度稀土永磁為主，采用國際先進的 SC工藝、 HD 工藝、一次成型工藝和連續燒結多級回火工藝、雙合金及多合金添加 Zr-Nd-Al添加工藝等，使產品具有晶粒細小稀土含氧量明顯降低等特點，注重磁體的微觀結構控制和分析。具有工作溫度高、優異的磁性能，是電子信息產品中的重要基礎材料之一，有利于減小汽車電機的體積和重量，增加電機耐溫性，提高電機使用效率。 （ 2） 工藝路線 生產過程分為 8 個工序： 26 熔煉工序； 制粉工序； 成型工序； 燒結工序； 切片 工序； 檢驗工序； （ 7）檢分工序； （ 8）包裝工序。 工藝流程示意圖如下： 原 材 料 配 方 真 空 熔 煉 速 凝 甩 帶 氫 破 二次氣流磨制粉 包 裝 入 庫 檢 分 切 片 磁性能檢測 燒 結 取 向 成 型 27 （ 3）工藝流程概述： 采用 SC甩帶技術、 HD氫破技術、一次成型技術、連續燒 結 在磁能積為 45MGOe 材料的成分基礎上做進一步優化設計。降低稀土含量，在保持合適的富 Nd液相和足夠的非磁性富 B 相的前題下，盡量提高主相 Nd2Fe14B所占體積百分數，進而提高材料的飽和 磁化強度和剩磁。 原材料進廠檢驗 主要檢驗各種原材料的純度。 原材料中幾種主要元素的含量應符合下列技術要求： C 0.05； O 0.03； S 0.03； P 0.03 原材料準備、配料 主要原材料金屬釹（ Nd）、鏑（ Dy）、鐠（ Pr）、鋁（ Al）、Zr、 Co、 Ga、純鐵等要求純度大于 99，硼鐵采用 17-20B%中硼鐵。 配料前，原材料應妥善保管，防止氧化，并防止油、氣和水等的污染。若已氧化 ,使用時要清除氧化物和雜質，配料計算和稱料應準確。 熔煉工序 采用國產甩帶 熔煉爐，解決 NdFeB 永磁材料生產中致命的 a Fe 析出問題，保證了高品位燒結材料的生產。由于稀土元素的化學性能活潑，容易氧化，因此熔煉需要在惰性氣體保護狀態下進行。當熔煉爐達到所要求的真空度后，開始送電，先用小功率預熱，以便讓原材料吸附的水份或其它氣體排除。預熱一定時間后，接著進行大功率熔化。 28 熔煉好的合金液采用自動旋轉快速冷凝結晶器進行快速冷卻，使合金液來不及偏析就冷卻下來，這樣可大大地抑制 a Fe 的析出 (樹枝狀），而且晶粒也不粗，是生產高耐熱、高磁能積 NdFeB磁性材料的關鍵。 合金液經快速冷卻澆鑄后， 可得到成分準確、均勻、干凈和柱狀晶完全的板式合金錠，其厚度 0.3mm。 粗破碎、氫破碎、脫氫、氣流磨 統稱制粉工序。采用氮氣全密封技術，氮氣純度99.995，加強工序檢驗，使氧含量降到 1000ppm 以下，為生產高性能 NdFeB 永磁材料提供了有力保障。 破碎前，要將合金錠表面的氧化皮清除掉。由于合金錠在破碎成小塊或細小的粉末時，其熱穩定性能要下降，因此在破碎時要采取氫破工藝，并同時使用添加防氧化劑和金屬鈷（ Co）適量添加技術，并在低氧密封生產線上進行，使微粉的保護更加有效，能生產出高品位的 NdFeB 材 料。 氣流磨是在高速氣流的推動下，使細破碎后的合金粒相互之間或與容器內壁發生滾動式撞擊而進一步細化。氣流磨制粉效率高，顆粒呈球狀，表面光滑且缺陷少。氣流磨制粉時所采用的高速氣流是氮氣，工作時要求氮氣的純度99.95%，通過調節進料速度、分選速度和分離器氣流壓力，達到減小顆粒粒徑分布帶的寬度的目的，且每一個顆粒都接近單晶體。這是磁材具有高矯頑力的關鍵。 磁場大脈沖取向與成型、等靜壓 采用目前先進的全密封自動成型壓機，將制粉后符合要 29 求的 NdFeB 合金粉末在成型壓機的模具上壓制成一定形狀的磁體壓坯。采用大磁場 、大尺寸極柱的自動壓機可保證產品的高取向度、一致性和均勻性。在工藝上，采用特殊取向模，使模腔磁場最大化。另添加磁粉潤化劑，可使粉粒分散性、流動性進一步加強，從而達到提高取向度及產品性能的目的。 在低氧條件下，采用模壓與等靜壓相結合的方式比單獨模壓取向效果好，自然產品的磁性能也好得多。 真空燒結 真空燒結是為了實現磁體的致密化。采用國產設備中最新開發的連續式真空燒結爐，確保爐腔內溫度均勻，同一平面溫度差別在 3內，極限真空 V 2 IO4Pa，壓升率0.3Pa/m，本工序列磁體氧含量增加值 150ppm。 壓坯是許多合金粉末顆粒的機械積體，它的相對密度僅有 60 70，其中內部的空隙很大，強度、磁性能也很低。經過燒結后，磁體的相對密度可增加到 94 98。燒結時，由于原子的擴散，使不同的粉末顆粒彼此熔合在一起而形成一個整體。采用先進的低溫、細晶粒、長時間燒結的燒結工藝可為耐熱磁體的生產奠定良好的基礎。燒結后的磁體不僅致密度增加，它的機械強度、剩磁、矯頑力、磁能積等都大大地提高。 多級熱處理 真空燒結后再進行熱處理（回火），可有效提高磁體的磁性能，特別是矯頑力。在熱處理過程中要控制熱處理溫度和冷卻速度。多級處理可增強耐熱磁體的熱穩定性，大大減少 30 高溫不可逆磁損失。 檢測 選用國產的 CO 分析儀和粒度分布測試儀與光譜分析儀（ ICP）對 Nd、 Dy、 Fe、 B-Fe、 Nb-Fe、 Co等主要原材料進行分析后投料，選用中國計量院生產的永磁測試儀，進行耐溫測試。并分工序進行工序檢測和測試鋼錠成分、粉料粒度分布、氧含量、粉料成份、碳含量等指標，使磁體生產有效可控。工藝要求安全可靠，確保高性能 NdFeB永磁材料的生 產。 切片 選用精密電磁切割機和高精度切片機及瓦型磨床，使企業能為市場終端用戶提供了保證，并提高了產品附加值。 （ 10） 最終 檢 驗 、包裝 產品最終檢驗，產品檢驗合格后按客戶的要求進行包裝 ，產品出庫 。 （ 4） 設備選型及主要技術經濟指標 設備選型原則 設備選型應能完全滿足工藝的要求，對提高產品質量、減少廢品率有較大的促進作用，以便更好地貫徹國家以上質量、上品種、上水平和提高經濟效益為宗旨的“三上一提高”技改方針。 設備要求技術成熟、操作易學、維修方便，能適合批量生產的需求。特別是安全性能好，可有效防 護操作工人的人身安全和身心健康。 在保證產品質量的前提下，設備選型要盡量立足于國 31 內，并選用該行業先進的國產設備。設備要求技術含量高、性能優良。 優先選用國家有關部門推薦使用的節能、節材設備。 對保證產品質量上檔次的關鍵設備、關鍵檢測儀器從國外引進。 設備選型方案 熔煉設備 選用中北公司真空設備廠制造的真空甩帶式熔煉爐，該爐的真空度、壓升率等多項技術指標都位列國際同類設備中的前沿。它最大的優點是配備了國際最先進的自動旋轉快速冷凝結晶器，使熔煉爐溫度 1450，澆鋼溫度 1280，加快了合金液澆鑄 后的冷卻速度，有效地抑制了合金錠中 a Fe 的偏析，使合金中 Nd2Fe14B 的比例加大，且生產率高，成分均勻，晶粒細化，大大提高了產品的矯頑力，解決了 NdFeB磁性材料生產中重要的難題。 制粉設備 氫破工藝是目前國內先進的磁性材料破碎工藝，它是一種省工、省氣的新工藝，可有效保護磁粉不被氧化，使磁粉中氧含量控制在 1000ppm 之下。選用武漢生產的低氧密封粗破制粉設備和北京新大科公司生產的氣流磨設備。氣流磨設備制粉后，可使 NdFeB 顆粒粒徑集中分布在 3 5um 范圍內，不存在大顆粒，使超細粉大大減少，從而得到高品 位的 NdFeB材料。 燒結設備 32 選用沈陽真空研究所生產的 300kg 真空燒結爐。該爐的優點是：采用了國內先進的兩開門三段溫控制方式，爐內溫度均衡性能好，偏差為 1；采用二級真空系統控制真空度，抽氣速度快，真空度和爐漏率都比較理想，真空度保證在 10-3Pa，可最大程度地減小氧化率，確保高性能磁體；密封性能好，爐漏率控制在 0.028pa/min，從而有效地控制燒結過程中氧的漏入，保證坯料不被氧化，生產效率高。 壓型設備 為了提高產品的生產效率，同時也為了提高產品的合格率，減小中間損耗，本次項目選用 1 臺 100t全 自動壓機。利用該壓機與 300mm等靜壓機配合使用，可大大提高磁體的取向效果。配置脈沖加直流充磁取向電磁鐵，磁場大于等于30000De。 選用口徑為 300mm 壓力為 200MPa 的大等靜壓機，可生產 6 6 2的特大 NdFeB 磁塊及極大尺寸的磁環、磁瓦等。 檢測設備 為了提高產品質量，使各工序的產品能得到及時檢測，本次改造是對日本日清公司產的粒度分布測試儀和美國 TJA公司生產的 ICP 光譜儀進行分析，在原有國產設備中進行技術改造。粒度測試儀主要測試氣流磨制粉后粒度的分布情況，光譜儀主要進行磁體中各種化學 元素的分析。 機加工設備：使產品加工精度保持在 0.01mm，保證光潔度和平整度，為終端客戶提供良好保障。 33 新增工藝設備一覽表 序 號 設備名稱 數量 (臺 /套 ) 型號規格 設 備 制 造 商 1 真空熔煉爐 10 ZGS-0.03D 沈陽中北真空技術公司 2 氫破設備 2 XZHD-500 太原盛開源永磁設備公司 3 氣流磨 6 QLMR-260T 新大科機電技術公司 4 雙室燒結爐 15 VS-300RPA 沈陽中北真空技術公司 5 壓 機 16 ZCY350LF-40 太原盛開源永磁設備 公司 6 無芯磨床 10 M1050A 無錫機床股份有限公司 7 等靜壓機 6 KJYS300 山西開源永磁有限公司 8 雙端面磨床 5 M7620-A 金大地永磁設備公司 9 中碎機 6 CJMR-100X 型 北京新大科機電技術公司 10 甩帶爐 3 VI-50R 沈陽中北真空技術公司 11 測試設備 2 AMT-4 錦州高新區雙極電子有限公司 12 自動切片機 44 J5060C 寧波市江東啟恒磁性機械廠 13 打磨機 6 300 吉林市新大科機電技術有限公司 14 充磁機 8 天津信盛機電設備有限公司 合 計 134 （ 5） 車間布置 本項目新建廠房二幢，即生產車間和包裝、測試車間（含原材料及成品倉庫）。其中： 生產車間一層布置生產設備，局部二層為車間辦公； 包裝、測試車間一層為原材料及成品倉庫，二層局部為測試車間，其余二、三層為包裝車間。 34 （三） 建設地點 本項目建設地點 擬在 xxxx 工業園區新征 40畝土地。 1 工程方案 本項目新建廠房二棟，即生產車間和包裝、測試車間（含原材料及成品倉庫）。 公司綜合樓設有職能科室、生產調度室、研發中心、環保站和生活服務中心等。 （ 1） 新建廠房建筑設計說明 生產廠房的設計應滿足生產工藝的要求，方便管理。建筑裝立面、形體力求簡潔、明快和大方，體現廠房的現代氣勢。 生產車間：為一棟長寬 84 40米，單層 (局部二層 )輕鋼排架結構建筑，圍護結構為磚墻，車間柱網 6 20 米，層高 8.5 米，車間生產的火災危險性屬丁類，建筑耐火等級為二級。車間設有安全出口多處，滿足安全疏散要求。 包裝、測試車間：為一棟長寬 84 24米（軸線尺寸，下同），三層鋼筋砼框架結構建筑，底層層高 4.0米，其余層高 3.0米。設貨運電梯二臺。車間生產的火災危險性屬丁類 ，建筑耐火等級為二級。疏散樓梯均為封閉樓梯間，車間設有安全出口多處，滿足安全疏散要求。 新增建筑物一覽表 建（構）筑物 占地面積 建（構）筑面積 層數 幢數 備注 名稱 （ m2） （ m2） 35 綜合樓 1866.48 5599 3 1 鋼筋混凝土框架 生產車間 13685 16685 1 1 輕鋼排架 包裝 、測試車間 3715.6 8112 3 1 鋼筋混凝土框架 建筑物合計 19267.08 30396 （ 2）給排水 廠區給水采用生產、生活、消防合用制供水系統，管網以 DN200 在廠 區主干道 形成 環狀鋪設，各用水點 裝設水表各自計量。本項目用水量為 50.7 噸 /天 ,全年 3.52 萬噸。 廠區排水采用污水、雨水分流排水體制，雨水通過雨水管排入附近水系。生產過程中 不會產生工藝廢水。 產生的廢水主要是 沖洗水及生活污水 。通過廠區污水處理池處理，達到一級標準后排入城市污水管道。 每年產生廢水量為 9500噸，處理達標后排放 8075 噸。 （ 3）供電 本項目裝機容量為 3200KW，采用需要系數法進行負荷計算，配置變壓器容量為 1600KVA。廠區最大負荷時