中國稀土之釹元素，超強磁鐵改變生活，美國資源短板

中東有石油，中國有稀土，中東的石油正面臨低價，中國的稀土卻供不應求。隨著高科技產業的發展，工業領域對稀土的需求只增不減。稀土中需求量最大的元素，就是排行第四的釹元素，我們可以叫她四姑娘。這個名字可不是白叫的，人家釹和硝酸反應可以生成一種粉紅色的化合物。

鑭鈰鐠釹鉕釤銪，釓鋱鏑鈥鉺銩鐿鑥，鑭系家族一共有十五個元素，加上釔元素就是我們通常說的稀土元素。這些元素化學性質非常接近，除短壽命元素鉕以外，其他元素在地球上不分家，通常都集中在一起，自然界沒有單一稀土元素的礦。這些元素的氧化物也叫稀土，其實它們並不都那麼稀缺，地球上最多的鈰、鑭、釹三個元素，在地殼中的含量比鎢、錫、鉬、鉛、鈷還高。四姑娘釹的地殼含量跟我們熟悉的銅的含量差不多，但釹要想形成礦藏可比銅困難多了。稀土元素屬於分散元素，全世界到處都有稀土元素，但很難富集成礦藏，所以我們一般人都覺得它們非常稀有。世界範圍內，稀土礦產資源比較集中，主要儲量和產量都在中國。我國的內蒙古白雲鄂博有世界最大的稀土礦，也是釹的主要產地之一。

一、釹鐵硼磁鐵是釹元素最大的應用

釹元素最大的應用就是製造性能優良的磁鐵，這種磁鐵叫釹鐵硼磁鐵，它是目前已發現的磁性最強的永磁鐵。這種磁鐵磁性特別強，兩個比粉筆還小的磁鐵就能夠穿過人類的手掌相互吸住。直接吸在一起的兩個小磁鐵棒，一般女性都難以把它們直接分開。由於這種磁鐵磁性太強了，很多玩客專門買這種磁鐵做各種有趣的實驗，比如用兩塊磁鐵夾碎一些常見的生活用品、跟超強磁鐵拔河等，樂此不疲！

當然，這麼強的磁鐵可不是僅僅能用來玩的，它在現實中的應用非常廣泛。小到話筒耳機，大到高鐵輪船，都能用到這種永磁鐵。可以說釹鐵硼永磁鐵的發現和應用，為我們帶來了精緻便捷的現代化生活。

我們的電腦要用到硬碟，硬碟要想正常工作，必須有一個電機帶動碟片高速轉動。那麼小的一個電動機每分鐘能帶著大磁碟 轉動7200轉，這是多麼驚人的能力啊。要想獲得這種能力，一般的磁鐵是做不到的，必須用釹鐵硼磁鐵。這麼高的轉速，還不是它的極限。搞科研的朋友們好多都用過高轉速的離心機吧，有些離心機轉速能夠達到每分鐘十萬轉，這樣的轉速，釹鐵硼磁鐵做成的電動機直接就可以實現。

我們用到的手機，都有震動功能，在寸土寸金的手機內部發揮震動功能的電動機一定非常小，這就要求磁鐵的磁性非常強，當然是釹鐵硼的領地了。汽車雨刷的電動機，也是非常小的，但力氣卻很大。還有，一些高檔手機的外放功能越來越強，音質越來越好，而外放的喇叭卻很小，不用說你也能猜到，也是釹鐵硼磁鐵帶來的效果！另外，有些音樂明星訂製的話筒非常昂貴，一個話筒就能值十幾萬二十萬，可不僅是因為外殼漂亮，而是收音效果非常棒，當然發揮重要作用的依然是釹鐵硼磁鐵。

我們國家大力發展新能源汽車，其中電動汽車被認為是取代燃油汽車的最佳選項。但是要想取代燃油汽車，得達到燃油汽車的性能。這要求汽車的電動機的動力強勁、節能省電、轉速快。目前來說，釹鐵硼磁鐵在高檔電動汽車領域裡應用還是很廣泛的，給電動汽車帶來了非凡的性能。比如，我國比亞迪公司新生產的比亞迪漢汽車，百公裡加速只需3.9秒。更恐怖的是，特斯拉Roadster百公裡加速只需1.9秒，這是燃油車難以實現的成績。

除了新能源汽車，說到中國現代工業的名片，大家一定能想到高鐵！高鐵這麼快的速度，完全不是靠內燃機來實現的，而是靠電動機，這種電動機帶來的是安靜、高速而強勁的動力。除了高鐵以外，動車、地鐵等軌道交通工具也都是使用電動機來驅動的，其中釹鐵硼磁鐵製造的電機未來將佔據很大的份額。這還不算完，現在海上的輪船也有使用電動機驅動的趨勢。世界各國都在發展全電推動的艦船系統，把輪船的動力改成電動機驅動，內燃機只用來發電，甚至內燃機被核能取代，完全發展出環保的電動輪船。這要求電動機的動力非常強勁，目前釹鐵硼磁鐵製作出的電動機功率已經超過了百萬瓦，也就是一臺電動機相當於幾百個客廳空調的功率，或者是十臺家用轎車的動力。如此強勁的動力，將來必然帶來船舶領域的動力變革。

除了這些，釹鐵硼磁鐵在風力發電領域有非常廣泛的應用，未來會不會大面積應用到其他發電領域也是值得期待的。我們家裡安裝的變頻空調需要釹鐵硼磁鐵，很多小家電需要釹鐵硼磁鐵，醫院裡的很多醫療設施需要釹鐵硼磁鐵，未來的電動機器人也需要釹鐵硼磁鐵，航空航天更需要釹鐵硼磁鐵。2011年美國用最後一個太空梭發射了阿爾法磁譜儀2，用於尋找反物質和暗物質。由於太空梭即將退役，磁譜儀的後期維護比較困難，國際合作研發團隊決定放棄用液氦冷卻的超導磁鐵，換用中國生產的釹鐵硼永磁鐵。該磁體內徑1.2米，重量2.6噸，中心磁場強度達到了1370高斯，相對來說地球表面的磁場強度大概是0.5-0.6高斯。當年發射時，國內媒體大量報導，引發了國人一波自豪感！9年了，這臺磁譜儀現在還在國際空間站上工作。

這麼強的磁鐵，原料主要來自中國，生產也主要在中國進行，日本、歐洲和美國的大公司為了更方便地獲得原材料，紛紛到中國開設合資工廠，為世界源源不斷提供功能強大且應用廣泛的釹鐵硼磁鐵。藉助這個領域的蓬勃發展，我國的新能源產業也得到了重要支撐，不用擔心別國卡脖子，風電、高鐵、電動汽車等都發展強勁。

二、釹鐵硼磁鐵的主要生產技術

說了這麼多好處，下面說說問題。要說磁鐵產業哪家強？中國釹鐵硼磁鐵供應量達到了世界的85%以上。但是，我國稀土產業和磁鐵產業，分為低端和高端。國內大部分企業在低端產業扎堆，技術含量低，相互之間惡性競爭，徘徊在盈利和虧損之間。

至於高端，技術門檻就會比較高了，雖然我國這些年在永磁鐵方面的研發力度很大，研發成果也很多，但最基礎的專利和標準都是日本、美國和歐洲企業掌控著的。前幾年我國的企業要麼就是購買人家的專利授權，要麼就是邊生產邊打官司。好在這兩年很多核心專利已經過了保護期了，中國企業才好受一些，可以涉足很多以前不能涉足的領域了。

你可能說了，不就是一個磁鐵嗎，成分大家都知道，工藝也差不多弄明白了，生產就完了，哪有那麼多的專利啊？還真不是這麼簡單！釹鐵硼磁鐵磁性雖強，但如果不做好保護的話，消磁也是很快的，不同領域使用的磁鐵生產工藝也不一樣。

首先，稀土元素屬於活潑金屬，特別容易被氧化，一旦氧化，磁性就沒有了。所以，不管是生產過程，還是製成成品，都是要做好防氧化的。敲碎釹鐵硼磁鐵，一般都能發現，表面那層亮晶晶的外殼只是一層保護膜。

其次，釹鐵硼磁鐵本身特別怕熱，受熱很容易消磁，這就大大限制了它的使用範圍。為了讓它能持久保持磁性，不容易受外界的影響，必須給釹鐵硼磁鐵增加保護機制。現有的做法之一，就是添加一定量的鏑元素或鋱元素。鋱元素是稀土元素中的老九，鏑元素是老十，它倆都是重稀土，在地球上儲量遠小於輕稀土。（註：輕稀土包括鑭鈰鐠釹鉕釤銪，重稀土包括釓鋱鏑鈥鉺銩鐿鑥和釔。中國北方稀土礦主要是輕稀土，南方有重稀土礦。）由於少，所以貴，添加他倆，就會增加磁鐵的生產成本。現在各國都在研究少添鏑和鋱或者不添鏑和鋱的技術，這方面日本和美國是比較領先的。

再次，釹鐵硼磁鐵，目前主要有三種不同的生產工藝，中國並不都佔優勢。第一種是燒結釹鐵硼技術，這是產量最大的釹鐵硼磁鐵，中國公司從產量上佔據比較明顯的優勢。但是惡性競爭也比較明顯。第二種是粘結釹鐵硼技術，這項技術生產的磁鐵主要應用於硬碟和光碟機的電動機。這項技術的難度比前面那個更高，掌握的公司比較少。之前核心專利被美國公司和日本公司掌握，後來核心專利過期了，中國一些企業產量越來越高。這項技術生產的磁鐵，中國也佔據70%多，近80%的產量。但是，合資公司佔據不小的比例。第三種，是熱壓/熱變形釹鐵硼技術。美國麥格昆磁是其原材料快淬磁粉的唯一供應商，日本大同電子是最大的MQ-Ⅲ磁體的生產商。中國公司正在入門中。

所以，中國雖然是稀土儲量最大的國家，釹鐵硼磁體產量最大的國家，技術積累比較靠前的國家，但是並不是技術壟斷的國家。

美日歐，雖然資源儲備不太充足，稀土提煉和分離技術也生疏了，但是在稀土應用領域的技術儲備還是很強的。很多先進的稀土材料專利還是掌握在美日歐企業手裡面的。面對貿易戰，要不要打稀土牌，國家肯定有非常深層次的考慮。

我國通過大力發展新能源產業，為國內企業快速發展創造了條件，湧現出了一批龍頭企業，比如三環公司就是我國最大的釹鐵硼磁體生產企業。近些年，我國的材料科學領域發展非常迅速，研究成果數量和專利數量都居於世界前列。未來中國佔據稀土材料產業鏈頂端是完全有可能的，後面我會陸續介紹稀土的其他應用。

國內的高科技企業只要不學狗不理，真心發展科技事業，還是能夠得到國家和人民支持的。

作為我們普通老百姓，要多支持國貨，支持國內高科技企業發展，更要好好培養我們的下一代為國家發展做貢獻。