钕磁铁
钕磁铁（英语：Neodymium magnet），也称为钕铁硼磁铁（NdFeB magnet），常被讹误为“铷磁铁”，是由稀土元素钕和铁、硼的合金制成的永久磁铁，为化学式为Nd2Fe14B的四方晶系晶体。钕磁铁是现今磁性最强的永久磁铁，也是目前最常使用的稀土磁铁[1]，被广泛地应用于电子产品，例如硬盘、扬声器及耳机等，以及电动汽车的马达和风力涡轮机的发电机等。
根据所采用的制造工艺，钕铁硼磁铁可分为烧结型或粘结型。[2][3]
历史[编辑]
钕磁铁是在日本由富士通实验室的佐川真人构思的，后来他辞职去住友，开发出了钕铁硼磁体NdFeB。于1982年，佐川发现这种磁铁的磁能积（BHmax）还能大于钐钴磁铁，是当时全世界磁能积最大的物质。[4]后来，住友特殊金属顺势成功发展粉末冶金法（powder metallurgy process），通用汽车公司成功发展旋喷熔炼法，能够制备钕铁硼磁铁。[5]
美国能源部已意识到在永磁技术中寻找稀土金属替代品的必要性，并为此资助了相关研究。能源高级研究计划署（ARPA-E）发起了一项名为“关键技术稀土替代品”（REACT）的项目，旨在开发替代材料。 2011年，ARPA-E拨款$3,160万美元用于资助稀土替代计划。[6] 由于钕在风力发电机永磁体的应用，有人认为，在以可再生能源为主导的世界中，钕将成为地缘政治竞争的主要对象之一。然而，这种观点受到了批评，因为它忽略了大多数风力发电机并不使用永久磁铁这一事实，并且低估了经济激励措施对扩大生产的影响。 [7]
在消费电子领域，中国制造商凭借对世界大部分稀土矿的控制，已成为钕磁铁生产的主导力量。[8]
特性[编辑]
纯钕具有磁性——具体来说，它是反铁磁性的，但仅在低于19 K（−254.2 °C；−425.5 °F）的低温下才有磁性。然而，钕与过渡金属（例如铁）形成的某些化合物是铁磁性的，其居里温度远高于室温。这些化合物用于制造钕磁铁。
钕磁铁具有高剩磁、高矫顽力、高磁能积等优异特性，但其居礼温度比许多其他类型的磁铁来得低，且当温度升至100°C以上时，矫顽力会急剧下降，使其在高温环境下的磁性能有所减损。透过在配方中添加镝、铽等重稀土，能够提高钕磁铁的矫顽力，从而改善磁铁的耐热性能，应用于电动汽车驱动马达、风力涡轮机等较高温的工作环境中。[9][10]
钕磁铁容易受腐蚀而表层剥落或破碎成细碎的颗粒，故使用时需要在永磁材料表面做保护处理，例如用镍、锌、金、锡进行电镀，以及表面喷涂环氧树脂等。[11]
回收[编辑]
钕铁硼（NdFeB）磁铁的回收已逐渐成为研究与产业的焦点，因为这些磁铁含有钕、铈、镝和铒等关键稀土元素。传统的磁铁生产依赖于稀土矿石的开采与提炼，而这些制程不仅耗能巨大，更会对环境造成损害。[12]
目前，不同地区正在进行试点项目，以测试钕铁硼磁体回收的可扩展性。美国正在开发试点规模的回收计划。例如，美国新创公司HyProMag USA计划在达拉斯-沃斯堡附近建造一座工业规模的钕铁硼磁体回收工厂，预计2027年投产，每年可处理约750吨回收磁铁。 [13] 在欧洲，欧盟资助的SUSMAGPRO计划已展示了钕铁硼磁铁在扬声器、马达和风力涡轮机中的试点规模回收。[14] 在日本，Envipro Holdings已与HyProMag签署谅解备忘录，利用日本市场的废弃物进行钕铁硼磁体回收试验。[15]
相关条目[编辑]
注释[编辑]
- ↑ What is a Strong Magnet?. The Magnetic Matters Blog. Adams Magnetic Products. October 5, 2012 [October 12, 2012]. （原始内容存档于2016-03-26）.
- ↑ Sintered NdFeB Magnets, What are Sintered NdFeB Magnets?
- ↑ Bonded NdFeB Magnets, What are Bonded NdFeB Magnets?
- ↑ The 2012(28th)Japan Prize. Laureats of the Japan Prize. The Japan Prize Foundation. [2012-03-15]. （原始内容存档于2012-04-22）.
- ↑ Pyrhonen, Juha; et al. Design of Rotating Electrical Machines. John Wiley & Sons. 2009: pp. 202. ISBN 9780470740088.
- ↑ Research Funding for Rare Earth Free Permanent Magnets. ARPA-E. [23 April 2013]. （原始内容存档于10 October 2013）.
- ↑ Overland, Indra. The geopolitics of renewable energy: Debunking four emerging myths. Energy Research & Social Science. 2019-03-01, 49: 36–40. Bibcode:2019ERSS...49...36O. ISSN 2214-6296. doi:10.1016/j.erss.2018.10.018 可免费查阅. hdl:11250/2579292 可免费查阅.
- ↑ Peter Robison & Gopal Ratnam. Pentagon Loses Control of Bombs to China Metal Monopoly. Bloomberg News. 29 September 2010 [24 March 2014].
- ↑ As hybrid cars gobble rare metals, shortage looms （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Reuters, August 31, 2009.
- ↑ Gauder, D. R.; Froning, M. H.; White, R. J.; Ray, A. E. Elevated temperature study of Nd‐Fe‐B–based magnets with cobalt and dysprosium additions. Journal of Applied Physics. 15 April 1988, 63 (8): 3522–3524. Bibcode:1988JAP....63.3522G. doi:10.1063/1.340729.
- ↑ Drak, M.; Dobrzanski, L.A. Corrosion of Nd-Fe-B permanent magnets (PDF). Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2007, 20 (1–2). （原始内容 (PDF)存档于2012-04-02）.
- ↑ Gutfleisch, O. Magnetic Materials and Devices for the 21st Century: Stronger, Lighter, and More Energy Efficient. Advanced Materials. 2011, 23 (7): 821–842. Bibcode:2011AdM....23..821G. PMID 21294168. doi:10.1002/adma.201002180.
- ↑ Companies set to boost US rare earth magnet recycling. Resource Recycling. 31 July 2025 [26 August 2025].
- ↑ Sustainable recovery, recycling and reuse of rare-earth magnets in a circular economy. Steinbeis Europa Zentrum. [26 August 2025].
- ↑ MOU signed with HyProMag, a company with rare earth magnet recycling technology. Envipro Holdings. 17 June 2024 [26 August 2025].
