为了解稀土钐钴永磁材料专利授予及申请情况，内蒙古农业大学高校国家知识产权信息服务中心推出系列《稀土钐钴专利简报》，呈现稀土钐钴永磁材料的产业现状、专利授予、发明人排名、申请人合作分析、技术领域分布及专利申请等情况，以此了解稀土钐钴永磁材料的专利发展态势和下一步布局方向。

《稀土钐钴永磁材料专利简报》有关说明如下：

一、所提供信息全部来源于官方数据库

二、以主题词“钐钴”为检索条件，时间限定为“2022.01.01-2022.4.30”，检索所用数据平台为国家知识产权局专利检索数据库、智慧芽。

三、本简报相关专利数据不保证100%的完整性，不做决策依据，仅做参考，如需了解详细情况，需做进一步查证、查询，请以官方网站信息为准。

四、主要内容：

1.稀土高性能钐钴永磁材料产业背景

钐钴永磁材料又称钐钴磁铁、钐钴磁钢、钐钴永磁体、钐钴永久磁铁、钐钴强磁铁、稀土钴永磁等。钐钴磁性材料是由钐、钴和其它金属稀土材料经配比，溶炼成合金，经粉碎、压型、烧结后制成的一种磁性材料。钐钴永磁材料中钐与钴原子有多种配比，添加的其它材料可以为Cu、Fe、Zr、Mn、Cr、Si、Ga、Nb、Ti、Hf等多种材料，具有高磁能积、极低的温度系数。最高工作温度可达350℃，负温不限，在工作温度180℃以上时，其最大磁能积及温度稳定性和化学稳定性均超过钕铁硼永磁材料，具有很强的抗腐蚀和抗氧化性；所以被广泛应用在航空航天、国防军工、微波器件、通讯、医疗设备、仪器、仪表、各种磁性传动装置、传感器、磁处理器、电机、磁力起重机等。

稀土高性能钐钴永磁材料稀土永磁材料的重要组成，虽然产业地位不如钕铁硼永磁材料，但由于其在各向异性场、居里温度和温度系数等方面的优异性能，使其在航空航天、微波通信、深层地质勘测、石油化工和现代化军事等领域发挥着不可替代的作用，是世界各国尖端技术发展和战略竞争的热点之一，因此，稀土永磁材产业的发展在一定程度上也代表了钐钴永磁材料产业背景。

1.1 市场前景

稀土永磁材料经过三十多年研究、开发和应用，已经成为最具中国特色的战略产业之一。稀土永磁材料性能的提高极大地促进了永磁设备及器件向小型化、集成化发展，稀土磁性材料成为大数据工程、高速铁路工程、新能源汽车工程等一系列“中国制造2025”、“一带一路发展战略”的实施无法替代的关键基础材料，稀土永磁材料已成为稀土产业发展的“风向标”。

据中国稀土行业协会数据，2021年，主要稀土功能材料产量保持平稳增长。稀土磁性材料方面，烧结钕铁硼毛坯产量20.71万吨，同比增长16%；粘结钕铁硼产量9380吨，同比增长27.2%；钐钴磁体产量2930吨，同比增长31.2%。2022年上半年，烧结钕铁硼毛坯产量11.6万吨，同比增长15%；粘结钕铁硼产量4490吨，同比增长2%；钐钴磁体产量1490吨，同比增长14.6%。可见，钐钴永磁材料是稀土永磁材料中增长最快的一类。受益于中国钐钴磁体上游丰富的原材料供应，以及下游应用领域的快速发展，中国钐钴磁体产能规模大，连续10多年成为全球钐钴磁体最大生产国和消费国。

1.2 主要生产企业

全球钐钴磁体生产企业集中在日本、美国、欧洲与中国，主要有有日本大同（TDK）公司、美国电子能源公司（EEC）、美国阿诺公司(Arnold)、德国真空熔炼公司（VAC）、成都银河磁体股份有限公司、杭州永磁磁业有限公司、宁波宁港永磁材料有限公司、包头天和磁材科技股份有限公司等。

1.3 发展面临的问题

我国稀土永磁材料无论是在内禀磁性理论方面、磁化反应机理方面、还是在稀土永磁体工艺技术和产能产量方面，都取得了长足的进步。大部分企业已经掌握了先进的烧结钕铁硼磁铁速凝薄带和氢淬制粉等生产技术，具备了生产中高档烧结钕铁硼和钐钴磁铁产品的能力，凭借稀土资源优势，我国已经在稀土永磁电机方面建立起了完整的产业链及完善的产业生态系统。相比欧美国家，我国自主研发的稀土永磁电机在原材料和生产成本都具有明显优势，但与日本等发达国家相比，也在在一定的问题：

（1）我国稀土永磁材料性能有待进一步提高。在钐钴永磁材料关键性能指标、产品质量、产品一致性上，还与国外高端产口存在较大差距，高端稀土永磁材料国际竞争力不强，制约了一些国家重大工程项目的技术指标的提高。高性能稀土永磁材料仍是我国高技术产业的发展重点。

（2）在电机设计和高端特种电机研发生产方面存在差距。稀土永磁电机也是国家提升电机效率、减少能源消耗重点建设方向之一，全球范围内来看，日本、德国、美国、英国、瑞士、瑞典等国家仍占据主导地位，掌控着大部分高档、精密、新型永磁电机的技术和产品。2018年我国永磁电机产量达到1168万千瓦，掌握中低端永磁电机市场，成为了全球主要永磁电机的生产国以及出口国。因此，稀土永磁电机的研究开发必须得到国家的大力支持。

（3）我国稀土下游应用科技创新能力仍然偏弱。稀土新材料及终端应用要坚持创新开发，不断扩大稀土应用领域，推动产业链整体发展。目前我国稀土下游高价值应用与国际先进差距明显，资源优势还未充分有效转化为价值优势，发展质量与效益还需要进一步提高。20世纪80年代以来，我国的稀土产量和质量一直位居世界前列，如何继续往“下游”发展已成为科学家、企业家和政府管理者共同面临的问题。

2.钐钴永磁材料研究背景及发展历程

稀土永磁材料是目前稀土产业最为核心的支柱应用，是稀土产业最主要的下游市场，其价值贡献支撑着整个行业，而钐钴永磁材料是其不可或缺的重要组成，具有特殊的战略意义。近年来，新能源汽车、节能家电、电动工具、工业机器人等行业为稀土永磁材料行业发展提供了重要支撑，每年均能保持较为可观的增长，带动了稀土永磁材料的快速发展，也对钐钴永磁材料提出了新的需求。目前，因此关注磁性材料的最新发展趋势，特别是具有战略意义的钐钴永磁材料的发展无疑是未来最为紧迫的行业共性工作。

2.1 第一代钐钴永磁材料

1:5型SmCo₅永磁体。1967年Strnat^[8]等人发现了第一代稀土永磁合金SmCo₅磁体，开启了永磁材料的新纪元。SmCo₅的晶体结构为CaCu₅型结构，属于低对称六角晶系，空间群为P6/mmm。稀土Sm占据1a晶位，Co占据2c和3g晶位，这种结构可以看成是两个原子层沿[0001]轴方向交替堆垛而成。其中一层是呈六角形排列的Co原子层(A层)，另一层是由稀土Sm原子和Co原子以1:2的原子比共同排列组成（B层）。A、B两层交替堆垛，即ABAB等组成。在RE-3d系化合物中的CaCu₅结构中存在RECo₅相，不存在REFe₅相。这种低对称性的六角结构的SmCo₅合金化合物具有极高的单轴磁晶各向异性K1=(15~19)×10³kJ/m³，其易磁化轴方向为c轴。同时，Co-Co间强烈的3d-3d交换作用导致其具有较高的居里温度Tc≈720℃，饱和磁化强度Ms=890kA/m，理论磁能积可达32MGOe。SmCo₅永磁体是一种较为理想的永磁材料，可以在-50~150℃温度范围内工作，已经在现代科学技术与工业建设中得到了广泛的应用。但是SmCo5的缺点是含有资源稀缺的稀土元素Sm和战略性紧张的物资金属Co（约占66wt.%）。受到工业原料价格昂贵和资源稀缺的影响而制约了SmCo₅永磁体的应用和发展。

2.2 第二代钐钴永磁材料

2:17型Sm2Co永磁材料。为了减少稀土元素Sm和贵金属元素Co的消耗，人们积极探索利用某些元素进行替代。1968年Nesbitt等人^[2]利用Cu元素取代了部分的Co，制备了Sm(Co，Cu)₅永磁体，经过一系列的热处理后，矫顽力Hcj达到了2284.5kA/m，最大磁能积(BH)max也达到了55.8kJ/m³，但是其剩磁较低。随后发现添加一定量的Fe取代部分Co能够弥补Cu造成剩磁低的缺陷，由此开启了SmCo材料的新纪元。Ojima等人^[5]在1977年利用粉末冶金法制备出(BH)max=238.80kJ/m³的Sm(Co，Fe，Cu，Zr)_7.2永磁体，实现了稀土永磁材料性能的新的突破，第二代永磁体2:17型SmCo永磁材料由此诞生，掀起了新的研究浪潮。

第二代稀土永磁体2:17型SmCo磁性相具有两种晶体结构，高温下表现为Th₂Ni₁₇型晶体结构，在低温下转变成Th₂Zn₁₇型结构，两者为同素异构体，结构十分相似。Th₂Ni₁₇型结构属于六方晶系，空间群为P63/mmc。Th₂Zn₁₇型结构属于三方晶系，空间群为R-3-m。与第一代永磁材料相比，Sm₂Co₁₇磁体具有更高的居里温度Tc=926℃，使用工作温度可高400~550℃，其理论磁能积(BH)_max=39MGOe，内禀矫顽力Hcj高达1.2T。SmCo系列永磁材料由于具有高矫顽力、良好的温度稳定性和高的居里温度，在航空航天和军工等领域被广泛的应用^[9]。稀土永磁材料技术发展路线图如图1-1所示。

图1-1 稀土永磁材料技术发展路线图

2.3 新一代钐钴永磁材料

1:7型SmCo₇永磁材料。2:17型稀土永磁材料虽然具有较高的磁能积和居里温度，但是其致命弱点是具有较高的负温度系数（β≈-0.3%/℃），导致其内禀矫顽力Hcj随温度升高而显著下降。因此，很难满足高温条件下的需求，必须通过添加具有正温度系数的元素进行改善^[10]。1971年，Buschow等人^[4]发现了具有新型结构的TbCu₇型SmCo永磁体。研究发现，SmCo7几乎兼具了SmCo₅和Sm₂Co₁₇两种磁体优点于一身，同时具备了Sm₂Co₁₇高饱和磁化强度和SmCo₅高的磁晶各向异性场Ha=105~140kOe，这一研究的发现引起了工作者的高度重视并成为当前稀土永磁材料研究的重点。

3.稀土钐钴永磁材料高价值专利介绍（第1辑）

稀土钐钴永磁材料高价值专利

4.中国钐钴永磁材料专利申请人领军企业及高价值钐钴专利介绍——宁波科星材料科技有限公司

宁波科星材料科技有限公司创建于2004年，专业从事烧结钐钴永磁体、烧结钕铁硼永磁体及磁性组件的研发、生产和销售，具有年产800吨钐钴永磁体和1200吨烧结钕铁硼永磁体的生产能力。其在钐钴基复合磁性材料、高性能钐钴磁体制备方法、回收废料再利用等方面有一定创新。

发明专利名称：一种钐钴基复合磁性材料制备方法及钐钴基复合磁性材料。与现有技术相比较，其发明方案具有以下优点：

第一，引入了较多的稀土氧化物，相比于市售的同牌号磁体和未添加稀土氧化物磁体，明显提高了钐钴基复合磁性材料的力学性能。

第二，通过在材料中共同引入内生稀土氧化物和外加稀土氧化物，以引入低成本的稀土氧化物，通过调控稀土氧化物的含量调控稀土钴基材料的剩磁从而制备各种牌号的磁体，并通过优化微观结构和成分，提高磁体的矫顽力；相比于市售的同牌号磁体，可极大降低磁体的原料成本，原料成本可节约5％～30％,添加量越大，原料成本越低。

第三，市售的稀土氧化物都为粉末状，粉末平均粒径为几个微米，在本发明中，稀土氧化物在气流磨过程中可以起到润滑剂的作用，通过与氢破粉混合并进行气流磨，可以明显提高气流磨的制粉效率，出粉速度可提高30％-60％，可降低制备成本。

第四，克服现有技术中严格控制稀土钴基材料的氧含量一般在1000ppm～3500ppm的现有论断，在形成内生稀土氧化物的同时，通过外加稀土氧化物增加第二相氧化物的数量以提高稀土钴基材料的力学性能和降低成本，同时通过调整成分和制备工艺极大减弱了稀土氧化物增多带来的磁性能的恶化。

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