貨源緊缺推動多種稀土替代技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生
去年,由于中國削減出口配額,稀土的價格急劇上漲。在許多企業(yè)叫苦不迭的情況下,稀土替代技術(shù)越來越受到關(guān)注。
價格一度跳升10倍多
“由于中國一直在提高稀土的價格,本公司多年進(jìn)行開發(fā)、可大幅減少(稀土)使用量的技術(shù)終于得見天日了。”
在日本信越化學(xué)工業(yè)公司負(fù)責(zé)稀土磁鐵業(yè)務(wù)的電子材料業(yè)務(wù)本部部長兼董事松井幸博這樣說。該公司以占全球市場份額居首位的半導(dǎo)體硅和聚氯乙烯樹脂而聞名,但實(shí)際上,在稀土磁鐵領(lǐng)域,也掌握著約4成的份額,排名世界第2位。
稀土磁鐵被大量用于混合動力車(HV)、電動汽車(EV)、空調(diào)和洗衣機(jī)等家電、產(chǎn)業(yè)設(shè)備及硬盤驅(qū)動器(HDD)等。雖然也會采用以氧化鐵為主要成分的低成本的鐵氧體磁鐵,但稀土磁鐵具有更高的磁力,有助于實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的小型輕量化及省電化。
將名為釹的稀土與鐵及硼一起燒結(jié)而成的磁鐵,據(jù)說是目前磁力最強(qiáng)的永久磁鐵。不過,如果溫度上升,磁力就會下降。對于高溫下使用的汽車及空調(diào)馬達(dá)專用的磁鐵,為了使其具有耐熱性,還會加入名為鏑的稀土。
僅在必要的部分使用
目前,全球稀土的約98%在中國生產(chǎn)。2010年中國大幅削減出口配額之后,稀土的價格上漲。尤其是2011年2月以后,價格急劇上漲,在達(dá)到峰值的7月份,釹平均每公斤約為500美元,鏑平均每公斤約為3000美元,均暴漲到了2010年4月的10倍以上。
盡管在中國釋放國內(nèi)庫存后,從2011年8月起,價格有所下降,但依然處于較高水平。于是,可減少稀土使用量的技術(shù)以及代替稀土的技術(shù)受到了關(guān)注。
信越化學(xué)開發(fā)出了可減少稀土磁鐵中鏑含量的技術(shù)。
為了提高耐熱性而加入的鏑,根據(jù)用途不同,其使用量也不同。如果是汽車及空調(diào)用的磁鐵,鏑會占到材料整體的5~7%。通過調(diào)整制造方法,信越化學(xué)成功地減少了其中的3%。如果是原本含有3%鏑的磁鐵,則可大體上減少到零。
通常,磁鐵的制造過程是這樣的。根據(jù)希望制造的磁鐵的組成,將稀土和鐵等金屬混合而成的材料熔化,注入鑄模中,制成鑄錠(生坯)。將鑄錠分多個階段進(jìn)行粉碎。將這些粉末在模具中成形并燒結(jié)后,進(jìn)行熱處理。以往,在混合原料的過程中會加入鏑。
然而,鏑無需遍布材料的內(nèi)部。只要鏑存在于構(gòu)成磁鐵的一個個粒子的空隙(粒界)表面,就能保證耐熱性。
事實(shí)上,雖然通過添加鏑能夠抑制磁力隨溫度上升而減弱的現(xiàn)象,但在沒有溫度上升的狀態(tài)下磁力降低。因此,鏑的添加量越少越好。
6成客戶將改用新產(chǎn)品
新加工方法是在燒結(jié)后在磁鐵的表面涂覆鏑,然后進(jìn)行熱處理。鏑會滲入一個個粒子之間,覆蓋粒界的表面。
涂覆的鏑只需微量即可,因此,與以往的方法相比,可大幅減少添加量。盡管具有相同程度的耐熱性,但磁力會提高。
信越化學(xué)自2003年起著手進(jìn)行“省鏑”磁鐵的開發(fā),2008年投放市場。由于工序增加,新加工方法的成本提高。其銷路僅限于高性能產(chǎn)業(yè)設(shè)備以及商用高級空調(diào)等。
然而,松井董事說:“稀土價格急劇上漲成了我們的東風(fēng)。”自去年7月以后,訂購蜂擁而至。已有10~20%的客戶改用了省鏑磁鐵。大多為空調(diào)制造商。由于汽車部件的更換比較需要時間,因而不在此列。
將來,包括汽車及家電在內(nèi),“最多有6成的稀土磁鐵客戶可能會改用省鏑磁鐵”,松井董事這樣預(yù)計(jì)。雖然世界市場上稀土磁鐵的三分之一用于HDD,但由于HDD不會達(dá)到很高的溫度,因而幾乎不使用鏑。松井董事稱,所謂的最多6成意味著“剩余三分之二中幾乎全部”。
松井董事說:“即便鏑的價格恢復(fù)到原來水平,可能也不會回到大量使用鏑的時代了。”
日本TDK公司也開發(fā)出了大體相同的技術(shù)。僅在磁鐵表面等必要的部分涂覆鏑。這被稱為“HAL加工法”,今年已開始進(jìn)行量產(chǎn)。該公司已開始面向家電領(lǐng)域供貨,計(jì)劃年底面向汽車領(lǐng)域供貨。
鏑使用量為零
另外,TDK還開發(fā)出了將鏑的使用量減為零的技術(shù)。在鑄錠粉碎工序中,可將粒子的大小微細(xì)化到原來的一半以下。磁鐵的粒子越細(xì)小,高溫條件下可確保磁力的“保磁力”就越高。微細(xì)化有助于節(jié)省鏑的使用量。
但是,粉碎地越細(xì),粒子接觸空氣后,就越容易混入雜質(zhì)。制造過程中如果發(fā)生氧化,還可能起火。該公司通過在氧氣較少的環(huán)境中制造,減少了雜質(zhì)。還調(diào)整了原材料的混合比例及熱處理工序,最終實(shí)現(xiàn)了不使用鏑的磁鐵。
為了在今年年底面向信息家電領(lǐng)域投放不使用鏑的磁鐵,目前正在進(jìn)行量產(chǎn)準(zhǔn)備。預(yù)計(jì)2014年面向汽車領(lǐng)域提供結(jié)合了該技術(shù)和HAL加工法的稀土磁鐵。
政府扶持技術(shù)開發(fā)
作為新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)業(yè)務(wù)的一環(huán), 三菱電機(jī)公司一直大力開發(fā)不使用稀土磁鐵的馬達(dá)。通過在馬達(dá)轉(zhuǎn)子上安裝線圈流通電流,而不使用稀土磁鐵。也就是說制作了電磁鐵。該公司在汽車發(fā)電機(jī)領(lǐng)域擁有較高的份額。馬達(dá)與發(fā)電機(jī)有著相同的結(jié)構(gòu),因而有了電磁鐵的立意。
2011年度,三菱電機(jī)試制出了輸出功率為20kW的馬達(dá)。混合動力車驅(qū)動馬達(dá)需具備的輸出功率因設(shè)計(jì)而異,本田混合動力車“Insight”為10kW。但這種電磁鐵馬達(dá)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)實(shí)用化估計(jì)還需要時間。
日本電產(chǎn)公司也開發(fā)出了不使用稀土、用于混合動力車和電動汽車的馬達(dá),將于2013年面向全球的汽車廠商供貨。
日本政府也為“省稀土”的技術(shù)開發(fā)提供支援。在2012年度預(yù)算案中,劃撥了20億日元用于開發(fā)省稀土的新一代汽車馬達(dá),劃撥了8.2億日元用于開發(fā)替代材料及確立回收利用技術(shù)。
受去年稀土危機(jī)的影響,光學(xué)玻璃使用的鑭及HDD等使用的鈰也價格迅速上漲到了1年前的10倍以上。估計(jì)在稀土危機(jī)這一“東風(fēng)”的推動下,顯露頭角的技術(shù)今后還會增加
免責(zé)聲明:上文僅代表作者或發(fā)布者觀點(diǎn),與本站無關(guān)。本站并無義務(wù)對其原創(chuàng)性及內(nèi)容加以證實(shí)。對本文全部或者部分內(nèi)容(文字或圖片)的真實(shí)性、完整性本站不作任何保證或承諾,請讀者參考時自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。本站制作、轉(zhuǎn)載、同意會員發(fā)布上述內(nèi)容僅出于傳遞更多信息之目的,但不表明本站認(rèn)可、同意或贊同其觀點(diǎn)。上述內(nèi)容僅供參考,不構(gòu)成投資決策之建議;投資者據(jù)此操作,風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)。如對上述內(nèi)容有任何異議,請聯(lián)系相關(guān)作者或與本站站長聯(lián)系,本站將盡可能協(xié)助處理有關(guān)事宜。謝謝訪問與合作! 中鎢在線采集制作.
|