浙江省科学技术奖推荐书
推荐号：12130012
一、 项目基本情况
专业评审组：103 材化：化工、环保、冶金、材料
奖励类别：3 技术开发
项目名称 （中文） HD制备均一性NdFeB磁粉及其研发曳引机专用大尺寸磁瓦的关键技术 张朋越, 葛洪良, 杨志华, 鲁力, 周红芳, 卢晓梅, 吴琼, 泮敏翔, 陆晓辉 主要完成人员 主要完成单位 （本省第一完成单位盖章） 中国计量学院, 浙江西子富沃德电机有限公司, 浙江凯文磁钢有限公司 推荐单位 （盖章） 推荐书可否公示 1 是 浙江省经济和信息化推荐奖励等级 一等奖 委员会 项目初评的建议奖励等级低于推荐等级时 √尊重初评结果 磁性材料；钕铁硼；矫顽力 主题词 1 学科分类 2 金属功能材料学 非晶、微晶金属材料 代码 4303425 代码 4305020 技术管理领域 A43 金属材料 所属国民经济行业 03 制造业 任务来源 03 省科技计划 具体计划、基金的名称和编号（不超过150汉字） 浙江省科技计划项目：HD制备均一性NdFeB磁粉的关键技术研究（2009C21010）; 浙江省重点科技计划项目：曳引机用大尺寸超高矫顽力纳米稀土磁瓦的研发（2007C11047）; 国家自然基金：原位扭转诱导强织构纳米晶磁体的制备及其磁畴结构研究（51001092）; 企业重点横向课题：高性能等方性粘结磁体的研究开发（H111127） 授权发明专利 3(项) 其它知识产权 0(项) 科技成果登记号 12025006 项目起止时间 起始：2007-07 完成：2011-12 推荐书版本：2012099600017916
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二、 项目简介
项目立项背景、主要研究内容及结果、应用推广及取得的经济效益等（不超过1000汉字） 一、项目背景 作为曳引机的核心电磁转换功能材料，钕铁硼磁瓦的研发对大功率电梯的研制和改进产生革命性的影响。然而我国企业生产的曳引机用NdFeB磁瓦大都存在磁衰大、温度系数高、磁取向不均匀，制成大尺寸磁瓦时密度低，易产生内裂等问题，严重影响电梯的稳定性和安全性，无法满足工业用大功率电梯的需求。 二、主要内容和成果 本项目立足于烧结NdFeB永磁体制备技术及生产化的关键共性技术，开展了以下方面的研究：（1）联合企业依托浙江省科技计划重大专项（2007C11047），通过组成配方设计、添加纳米晶改性剂，控制纳米晶在主相中的分布对磁畴钉扎的作用，提高磁体的矫顽力、降低温度系数；采用高频磁振成型和二步烧结等新技术，来提高大尺寸坯体的质量密度和磁特性，制备出超高矫顽力（>2200kA/m）、高磁能积（>345kJ/m3）大尺寸烧结NdFeB磁瓦，提高了电梯的反电流冲击力，大功率≥40kW电梯成为可能，同时降低磁衰，电梯的使用寿命和安全性明显增强。（2）依托浙江省科技项目（2009C21010），进一步研究了不同组分NdFeB-M合金经HD处理后磁粉的颗粒形貌、均匀性、流动性及磁特性的变化规律，提出多段HD制备高效均一NdFeB磁粉的新思路。（3）通过国家自然科学基金立项（51001092），深入不同组分HD磁粉的断裂机制和变形行为，精密控制了主相和晶界相的膨胀率，进一步优化大尺寸磁坯中各颗粒磁取向的一致性（>98%），解决了大尺寸磁体因其内部颗粒取向不均而引起磁路分布不均，从而导致的电梯噪音过大等问题。上述关键技术成果在相关企业中得到了推广和应用（H111127）。 关键技术成果申请发明专利7项，其中授权3项，发表学术论文12篇；经国内查新在高磁性能NdFeB磁体配方设计、添加剂，优化氢化反应过程，多段HD制备高均一性NdFeB磁体等技术方面具有一定的创新性。 三、推广应用和经济社会效益 成果开发的磁瓦产品经检验检测各项指标达到国家标准，2009-2011年在浙江西子富沃德电机有限公司获得了批量生产，实现销售约5.7亿元，新增利润1.64亿元，税收6462万元；产品在南通万磁、凯文磁钢等全省磁材制造行业及相关领域中得到推广，并广泛用于美国奥的斯、上海三菱电梯有限公司等，市场遍及欧美、东南亚等20多个国家地区，取得了显著的经济和社会效益。
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三、 主要发现、发明及技术创新点
项目具有创造性的关键技术，对比国内外同类技术的主要指标、效益及竞争力等（不超过1200汉字） 一、关键创新点： 1、超高矫顽力NdFeB磁体的低重稀土配方设计。研究添加元素和重稀土氟化物对烧结钕铁硼磁体中硬磁相和富Nd相的相组成、晶粒尺寸及磁性能的影响规律，获得最佳的NdFeB磁体成分配方；采用新型抗氧化剂和纳米晶改性剂，提高了磁畴反转能量和磁体矫顽力，提高电机的反电流冲击能力，进一步提升曳引机寿命和安全性。已申请发明专利3项。（专利201110044241.2，200810061963.7和200810164199.6） 2、开发多段HD工艺制备高效NdFeB磁粉，采用高频磁成型和二步真空烧结技术，解决大尺寸磁坯在成型过程中因存在弱/硬磁相颗粒的磁性能不同而导致烧结产品取向度不高、磁路分布不均等问题，并精密控制烧结过程中磁坯的收缩比例，减少因结构应力和磁应力而导致内裂纹，实现高品质磁瓦的稳定化生产。已申请国家发明专利3项，其中授权专利1项（专利ZL200810063723.0，200810061963.7，20101081900.2）。 3、大极弧钕铁硼磁瓦与曳引机内部磁路的优化设计。研究磁极铁芯弧度、气隙场以及钕铁硼磁瓦排布之间的磁路分布规律，采用开槽实心磁极、外延伸复式启动笼等新技术，解决常规叠片磁极永磁电动机启动因难、启动过程中振动等问题；并优化设计磁瓦与磁芯之间的磁路配相，精密控制气隙场，提高转矩/惯性比，克服曳引机因反转电流过大而产生的易退磁难题。已授权国家发明专利2项（专利ZL200610155454.1和ZL200910100106.8）。 二、国内外技术指标： 目前电梯行业普遍采用N35-N33UH永磁体作为曳引机磁瓦（电梯曳引机GB/T13435-92和烧结钕铁硼永磁材料GB/T13560-2000），磁性能参数：剩磁Br=11.7KGs，矫顽力Hcb=10.8KOe，内禀矫顽力Hcj=25KOe，(BH)max=33MGOe，工作温度180℃，温度系数ɑBr=-0.12%和βHcj=-0.6%，在160℃保温1小时后，其磁衰Wirr<5%，平均售价3260元/公斤。本项目研制的曳引机专用大尺寸NdFeB磁瓦，剩磁Br=14.02KGs，矫顽力Hcb=11.7KOe，内禀矫顽力Hcj=28.2KOe， (BH)max=45.5 MGOe，Wirr=1.3%，产品密度7.58g/m3，ɑBr=-0.08%和βHcj=-0.41%；同时因采用降稀土Dy工艺（降低到5.2%），成本售价仅2550元/公斤。相对比普通N35-N33UH磁瓦，本产品成果在磁性能上有了较大提升，显著提升了矫顽力和温度系数，增强了曳引机功率和安全性，同时降低稀土原料，市场竞争力明显，社会经济效益好。 三、市场占有、份额： 2011 年底，据《2010-2015年中国曳引机行业市场调研及投资咨询报告》统计中国电梯生产量在全世界最高，已占到全世界的60%份额，我国电梯整机生产企业总计431家，曳引机专业企业42 家，如常熟通润、宁波欣达、申菱和蓝光等。其中浙江西子富沃德电机有限公司的产量份额最大，2011年生产曳引机约2.12万，占据全国曳引机总产量约68%左右（企业自行统计），因此市场前景较好。 - 3 -
四、 第三方评价
评价结论、检测结果等（不超过1200汉字） 一、检测报告 项目产品经国家磁性材料及其制品质量监督检验中心（浙江）（编号：NQTM/20110927）和浙江省电子产品检验所（编号：[2010]电检元字3860号）检测，磁性能达到国家标准，结论如下：1.HD磁粉平均粒度3.8μm，松装密度2.21g/cm3; 2.产品磁性指标：剩磁Br=1.402T；矫顽力Hcb=930.3kA/m；内禀矫顽力Hcj=2237kA/m；磁能积(BH)max=362.3kJ/m3；3.在160℃工作温度下产品磁通不可逆损失Wirr=1.3%；4.磁瓦密度7.58g/m3。 二、国内外科技查新报告 经中国科学院上海科技查新咨询中心在国内外科技查新（报告编号：201221C0701178），得出如下结论：1）超高矫顽力NdFeB磁体的配方设计，国内外研究较少，具有一定的创新性。2）开发多段HD制备高均一性单磁畴NdFeB磁粉的关键技术，严格控制主相和晶界相膨胀率，获得高品质NdFeB磁粉的HD制备技术，在国内外具有一定的新颖性；3）开发高频磁场成型技术和二步真空烧结工艺，精密控制压坯中密度和磁取向的均匀性及烧结过程中磁坯收缩比，实现高品质钕铁硼磁体的稳定化生产，有一定的新颖性。 三、项目验收结论 1）\曳引机用大尺寸超高矫顽力纳米稀土磁瓦的研发\验收结论（浙科验字[2009]1198号）： 在NdFeB主体材料中添加纳米ZrO2，采用高频磁振技术和独特的烧结工艺，细化了磁畴微结构，从而实现烧结过程中纳米晶粒的精密控制，提高磁畴反转能量和磁体矫顽力，降低磁体温度系数。项目在纳米晶控制技术方面有创新。项目研究期间发表相关论文2篇，申请国家发明专利1项。 2）\制备均一性NdFeB磁粉的关键技术研究\项目验收证书（浙科验字[2011]99号）： 采用添加合金元素，优化氢化反应过程，制备出具有较高性能的NdFeB磁粉，项目产品所测指标符合合同书技术要求。项目发表论文4篇，申请发明专利2项。 3）项目产品的批量生产单位通过了ISO9001:2008、ISO14001:2004、GB/T28001:2001等质量与环保体系认证。 四、用户报告 经9家用户使用浙江西子富沃德电机有限公司生产的大尺寸钕铁硼磁瓦证明，该产品稳定性好、磁衰小、矫顽力高，使用寿命长，经济效益好。 五、能评环评报告 经临安市经济发展局、临安市发改局关于能评批复文件（临经能源[2012]23号）认定，企业生产过程中电能耗符合审批指标，已认真落实各项节能降耗措施；临安市环境保护局文件（临环保[2012]50号）批复，项目对环境无污水、污染物乱排现象，达到环保要求；NdFeB生产线低噪声，布局合理，符合《工业企业厂界环境噪声排放标准》。 - 4 -
五、 直接经济效益、推广应用情况和社会效益 1、完成单位近三年直接经济效益（单位：万元） 单位名称 1.中国计量学院 2.浙江西子富沃德电机有限公司 3.浙江凯文磁钢有限公司 合 计 2011年 2010年 2009年 新增产值 新增利润 新增税收 新增产值 新增利润 新增税收 新增产值 新增利润 新增税收 0.0 46,720.0 834.5 47,554.5 0.0 13,485.8 105.1 13,590.9 0.0 5,230.7 91.8 5,322.5 0.0 6,801.6 0.0 6,801.6 0.0 1,021.7 0.0 1,021.7 0.0 758.7 0.0 758.7 0.0 3,419.9 0.0 3,419.9 0.0 430.8 0.0 430.8 0.0 473.2 0.0 473.2 - 5 -