磁性材料产业发展前景及发明专利部署动态


 

磁性材料行业的发展前景
 
  磁性材料主要包括永磁材料、软磁材料、信磁材料、特磁材料等,覆盖很多高新技术领域。在稀土永磁材料技术、永磁铁氧体技术、非晶软磁材料技术、软磁铁氧体技术、微波铁氧体器件技术、磁性材料专用设备技术等领域,全球已经形成庞大的产业群。其中,仅永磁材料的年度市场销售额就已经超过100亿美元。
 
  磁性材料可用于哪些产品呢?首先,在通讯行业,全球数十亿部手机都需要大量的铁氧体微波器件、铁氧体软磁器件和永磁元件。全球数以千万计的程控交换机也需要大量高技术磁芯等元件。此外,国外无绳电话安装数量已经占固定电话总量的一半以上。这类电话需要大量软磁铁氧体元件。而且,可视电话也在快速普及。它也需要大量磁性元件。第二,在IT行业,硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、DVD-ROM驱动器、显示器、打印机、多媒体音响、笔记本电脑等也需要使用大量钕铁硼、铁氧体软磁、永磁材料等元件。第三,在汽车行业,全球汽车年产量约5500万辆。按每辆汽车使用铁氧体永磁电机41只计算,汽车行业每年需要电机约22.55亿只。此外,全球汽车扬声器需求量也数以亿计。总之,汽车行业每年需要消耗大量的磁性材料。第四,在照明设备、彩电、电动自行车、吸尘器、电动玩具、电动厨房用具等行业,磁性材料的需求量也很大。例如,在照明行业,LED灯具的产量很大,它需要消耗大量的铁氧体软磁材料。总之,全球每年都有数以百亿计的电子、电气产品需要使用磁性材料,在很多领域,甚至需要技术含量极高的核心磁性器件。
 
  总之,磁性材料能覆盖大量的电子、电气产品,是材料行业的基础、骨干工业部门之一。随着我国电子、电气工业的快速崛起,我国已经成为全球最大的磁性材料生产、消费国。在不久的将来,全球一半以上的磁性材料都将用于供应中国市场。很多高技术磁性材料、元件也将主要由中国企业生产、采购。磁性材料也将成为我国国民经济中的支柱产业之一。
 
  磁性材料行业的专利部署
 
  作为基础材料、元件,磁性材料产品能覆盖大量的电子、电气产业。因此,保护磁性材料和工艺的专利能延及大量电子、电气产品。使用侵权磁性材料或者元件的电子、电气产品制造商,乃至这类产品的销售商也会侵犯磁性材料、工艺专利。例如,在稀土永磁材料NdFeB领域,美国Magnequench国际公司曾对一大批下游企业,如微软、东芝、飞利浦、宏基、沃尔玛超市等数十家大企业提起专利侵权诉讼。由于美国、日本、欧洲、韩国、台湾地区一大批著名企业先后被告专利侵权,该案在电子行业曾产生较大影响,促进了企业在磁性材料领域的专利部署活动。检索显示,我国磁性材料行业的专利申请量较大,相关发明专利文献主要分布在如下领域:
 
  第一,稀土磁性材料发明。例如,01102941.2号文献涉及一种室温附近的稀土磁液体材料及其磁制冷设备。03112334.1号文献涉及一种稀土复相合金材料及制备。其中,合金的主相为R2F14B,辅相有α-Fe,晶粒的平均直径为50nm1μm。它采用熔体快冷方法制备亚微晶合金薄片材料,然后根据需要对亚微晶合金薄片进行低温均匀化热处理,得到用于制备永磁粉的低稀土原合金材料。它还公开了上述合金的组分。97121777.7号文献涉及一种具有较高绝缘性能的稀土永磁材料。其组分为:环氧树脂1%10%,聚乙烯醇缩丁醛010%,硅烷偶联剂08%,环氧聚酯漆0.5%10%,其余为稀土永磁合金粉。03115679.7号文献涉及一种金属锡粘结钕铁硼稀土永磁材料的方法。03114924.3号文献涉及一种耐高温,以及高热稳定性的稀土磁性材料。98123189.6号文献涉及一种高性能稀土永磁材料及其制备方法。02121547.2号文献涉及一种非间隙型稀土永磁材料及制备方法。该材料可以在很宽的温度范围内使用,用于制成烧结、粘结磁体,以及复合永磁材料。02150966.2号文献涉及一种稀土永磁合金材料,由铁、钴、铜、锆、钐、钆组成,铁的重量约16%18%,钴的重量约45%47%,铜的重量约6%,锆的重量约2%3%,钐的重量约5.2%10.4%,钆的重量约15.6%20.8%02157615.7号文献涉及一种具有绝缘性能的稀土永磁材料。它以钐钴系的稀土永磁合金粉为基体,含有环氧树脂、环氧聚酯漆、聚乙烯醇缩丁醛和硅烷。它在较高频的交变磁场环境中使用时,磁体本身也不发热,磁性也不损失,而且绝缘性能较强。
 
  第二,稀土磁性材料制备工艺发明。例如,200610018869.4号文献涉及一种退化稀土永磁材料再生高性能永磁体的方法。200610011895.4号文献涉及一种粘结稀土超磁致伸缩材料的制备工艺。00813322.0号文献涉及一种稀土永磁材料及其制造方法。02111603.2号文献涉及一种高性能双相稀土永磁材料及其制备方法。01136628.1号文献涉及一种稀土永磁材料的再生方法。它的原材料为稀土永磁合金下角料、残料和废料等。200410027811.7号文献涉及一种稀土粘结永磁材料及其制造方法。永磁材料由各向异性钕--氮磁粉与高分子粘结剂、加工助剂混合,在磁场中压制成型,其组分及重量比为:各向异性钕--氮磁粉95%98%,高分子粘结剂1.5%4.5%,加工助剂0.1%0.5%。相关产品适用于微电机、汽车制造、电子仪器等领域。
 
  第三,永磁材料发明。例如,97108550.1号文献涉及一种新型的铁铬钴永磁合金材料。它将铁铬钴永磁合金材料中钴的含量控制在5.5%6.8%;铬的含量控制在30%35%;铜的含量控制在4%以下。该铁铬钴永磁合金材料在冶炼时还可加入一些微量元素,如硅、锰等。03111030.4号文献涉及一种强磁场永磁机构,其结构中永磁材料部分由8-64块梯形截面的钕铁硼永磁块组成,整个磁体的截面积为正n边形n8-64,每个相邻永磁块的充磁方向依次相差360/n度角,在水平方向和垂直方向上的45度角范围内永磁块的中间为工业纯铁,靠近中心位置,在水平方向上放置的软磁材料为非磁性金属,非磁性不锈钢或铝,中心部分包围的区域为气隙,为强磁场工作空间,各组件用胶粘合成为中空的正八棱柱,最外面用非磁性金属外壳卡紧固定。97111733.0号文献涉及一种具有不锈特性的永磁材料,适用于医学、电力等工业领域。200610031653.1号文献涉及一种含钛、碳的Re-Fe-B基高性能纳米复合永磁材料。97115671.9号文献涉及一种钕铁硼纳米永磁材料。
 
  第四,永磁材料制备工艺发明。例如,200610031544.X号文献涉及一种高韧性烧结稀土铁硼基永磁材料及其制备方法。200510038113.1号文献涉及一种微波炉用磁控管专用永磁铁氧体材料及元件制备工艺。99102207.6号文献涉及一种含有铈、钕和/或镨的铁硼稀土永磁材料及其生产方法。98100449.0号文献涉及一种金属实收率高的铁硼稀土永磁材料及其制备工艺。98102207.3号文献涉及一种稀土-铁氮化物永磁材料的制备方法。相关产品可广泛应用于电器、电机、电子仪器中。200310108666.0号文献涉及一种用氢化热处理工艺制备高性能双相稀土永磁材料的方法。200310104866.9号文献涉及一种稀土族永磁材料注射成型磁体的生产工艺。02150733.3号文献涉及一种高频细晶粒软磁铁氧体磁体材料及其生产工艺。02147676.4号文献涉及一种高温稀土永磁材料及其制备方法。03150162.1号文献涉及一种制备钐铁氮永磁材料的方法。02803279.9号文献涉及一种氧化物磁性材料系永磁铁的制造方法。02136276.9号文献涉及一种粘结永磁材料及其制造方法。00116118.0号文献涉及一种超宽频段金属有机配合物磁性材料,以及用它作为基质的超宽频段有机磁性基料。
 
  此外,03117200.8号文献涉及一种粘结型钕铁硼、铁基软磁粉体复合永磁材料及其制备方法。该制备方法包含如下步骤:制备铁基软磁粉体,将铁基材料熔炼成铸锭后快淬成非晶薄带,将非晶薄带进行晶化处理,晶化温度400500℃,晶化时间60150分钟,晶化后的材料经充有氩气的真空球磨机进行球磨;制备复合永磁材料,将混合磁粉用硅烷进行包覆处理,然后加入粘结剂与粉料混合均匀,最终压制成型。01133311.1号文献涉及一种纳米复合稀土永磁薄膜材料及其制备。02153471.3号文献涉及一种铁硼稀土永磁材料的制备方法。制备方法包括如下步骤:获取R稀土-Fe-B原料粉末,装入SPS专用模具进行磁场取向和压型;将粉末连同模具在真空或惰性气体保护下进行放电等离子烧结,烧结条件为:加热速度30300℃/分钟,烧结温度700900℃,加压10700MPa,保温时间030分钟,冷却速度10100℃/分钟;烧结后磁体进行二级热处理,第一级热处理温度为9001100℃,时间为13小时,第二级热处理温度为600900℃,时间为13小时。相关产品耐腐蚀、磁性好、精度高。01128227.4号文献涉及一种钕铁硼永磁材料的化学镀镍磷方法。01134867.4号文献涉及一种利用放电等离子烧结制备稀土永磁材料的方法。00136152.X号文献涉及一种耐热钕铁硼永磁材料及其制备方法。03158372.5号文献涉及一种铁-钴合金纳米线阵列永磁薄膜材料及制备方法。
 
  第五,永磁产品处理工艺发明。例如,02108634.6号文献涉及一种钕铁硼永磁材料表面防护技术。它采用材料表面电镀镍技术,在前处理工艺中,采用材料表面封孔技术;在施镀工艺中,采用中性镀液和酸性镀液复合镀技术。03138818.3号文献涉及一种钕铁硼永磁体材料的处理方法。03132229.8号文献涉及一种化学镀稀土钴硼合金镀层材料,其制备方法及镀层的形成方式。03130807.4号文献涉及一种永磁磁场发生装置中的永磁材料安装方法及其输送工具。
 
  第六,软磁材料发明。例如,200480029152.9号文献涉及一种Fe-Ni-Mo系扁平金属软磁性粉末及含有该软磁性粉末的磁性复合材料。200480021112.X号文献涉及一种软磁性材料、压粉磁芯、变压器磁芯、电机磁芯和制备压粉磁芯的方法。200480018924.9号文献涉及一种用于制造印刷电路板的软磁材料。97106336.2号文献涉及一种高磁感应强度高磁导率高电阻率低矫顽力低剩磁低材料密度软磁合金棒材料。03811970.6号文献涉及一种软磁体粉末复合材料,以及它的制造方法和应用。该复合材料至少包含99.4%的纯铁粉、磷化处理的铁粉或者铁合金粉,还包含0.05%0.6%的软铁氧体粉,主要用于机动车发动机中的快速开关电磁阀中。相关制造方法包含如下步骤:用纯铁粉、磷化处理的铁粉或者铁合金粉与软铁氧体粉制备原始混合物;混合该原始混合物;在一个压力机中压实该原始混合物;在惰性气体中或者富氧条件下将该压实的原始混合物脱粘结剂;在410500℃的温度下对该压实的原始混合物进行热处理。02137639.5号文献涉及一种高频低损耗软磁铁氧体磁芯材料。02128857.7号文献涉及一种铁基块体非晶软磁合金材料。01800122.X号文献涉及一种软磁粉末与使用该粉末的复合磁材料。
 
  第七,软磁产品制备工艺发明。例如,01113709.6号文献涉及一种纳米晶型软磁材料及其制备方法。该软磁材料含铁、镍、磷、硼、铜和铌,结构是非晶基体上弥散分布着细小的纳米晶粒。它的制备方法是,将铁、镍、磷、硼、铜和铌粉体置于惰性气体——氛保护下的球磨机中,在一定条件下,球磨3080小时,将球磨后的铁、镍、磷、硼、铜和铌粉体成形后在惰性气氛保护下加热到高于晶化温度30摄氏度并保温0.510小时后冷却。97191122.3号文献涉及一种复合磁性材料,它的制造方法,以及相关电磁干扰抑制材料。它由软磁材料粉末及有机结合剂构成,该有机结合剂优选氯化聚乙烯。03102256.1号文献涉及一种用于软磁产品的绝缘保护涂层材料及其制备方法。98109635.2号文献涉及一种软磁材料制成的元件的磁场热处理工艺。97191126.6号文献涉及一种复合磁性材料管,其制造方法,以及相关电磁干扰抑制。98108485.0号文献涉及一种软磁体材料的非磁性焊接方法,其焊缝为非磁性合金,焊接工序仅有一个。
 
  此外,200310115660.6号文献涉及一种软磁材料的制造方法,包括如下步骤:在软磁粉末的表面形成氧化膜,按规定的配比混合软磁粉末和粘结剂,将软磁粉末成形材料压制成形,烧结软磁粉末的压制成形物。在表面氧化过程、烧结过程中,使用毫米波烧结装置或者放电等离子体装置。01145043.6号文献涉及一种用电子束物理气相沉积制备纳米多层高阻抗软磁材料及其方法。200410084724.5号文献涉及一种无须磁场处理获取特殊矩形比纳米晶软磁材料的方法。00802030.2号文献涉及一种模压塑料及用该模压塑料制造软磁复合材料的方法。97125284.X号文献涉及一种制造纳米晶软磁材料磁心的方法。
 
  第八,纳米磁性材料技术。例如,02109247.8号文献涉及一种带有氧化铝壳的纳米粉末合金材料及其制备方法。该粉末材料的粉末粒子为芯-壳结构,粒径小于800纳米;芯为熔点在9502500℃的纯金属、合金或金属间化合物;壳为氧化铝,壳层厚度120纳米。该粉末合金是优秀的永磁、顺磁、软磁纳米材料。03116544.3号文献涉及一种复合纳米晶磁记录材料的制备方法。相关产品适合作为磁记录介质,也可作为粘结磁体用的磁性粉末。98117868.5号文献涉及一种高分子磁性纳米复合微波介质材料及其制备方法。相关产品的介电常数和导磁率高,电损耗和磁损耗低。软磁:200410101397.X号文献涉及一种磁性金属及合金一维纳米材料的制备方法。02119590.0号文献涉及一种复合超细纳米晶永磁材料的制备方法。01107798.0号文献涉及一种纳米晶巨磁阻抗复合材料及其制备方法。
 
  第九,磁性材料专用设备与方法发明。例如,03131812.6号文献涉及一种软磁材料特性的测量装置。02104353.1号文献涉及一种用于稀土永磁材料氢粉碎处理的氢爆炉和氢爆工艺。氢爆炉除具备一般真空热处理快淬炉的特征外,在炉体内专门设置了一个氢爆釜,并在氢爆釜中加装了一个可以由外界马达控制的搅拌器。03108018.9号文献涉及一种降低双线圈双稳态永磁机构接触器触头材料损耗的方法。首先,需要制备双线圈双稳态永磁机构接触器;其次,结合电弧等离子体与触头材料相互作用的机理,以及含金属蒸汽电弧向气体电弧的转换规律、电极材料转移机理等,对永磁机构接触器进行智能化控制,使接触器在分断和接通电路过程中获得最优的动力学特性。
 
  总之,我国公开的相关发明专利文献中,90%以上属于永磁材料、软磁材料的产品与制造方法专利申请。其中,稀土永磁技术、纳米合金技术相关的专利申请增加较快。其余约8%属于下游应用专利申请。从来源看,大部分发明专利申请来自国外企业。国内申请中,中科院与其他科研院校的申请量较大,本土企业的申请量较小。国内骨干磁性材料和元件供应商的专利申请量都不大。在磁性材料行业,我国企业未来十年内可望占领全球一大半的市场份额。为了维护产业安全,国内企业急需扩大在该行业拥有的全球专利份额。


作者:魏衍亮
原发布单位:知识产权报

 





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