汽車與機器人用磁鐵的新製造方式
韓國材料研究院（KIMS）於 2026 年 10 月 23 日宣布，該院研究人員已開發出高性能永磁鐵的核心製造技術，無須添加昂貴的重稀土元素鏑與鋱。這套製程使用直徑約 1 微米的高純度粉末顆粒，並結合粉末製備、磁場取向與燒結技術；燒結是透過加熱，將壓實粉末轉變為固體磁鐵的過程。
KIMS 完整公告介紹了超細單晶 Nd-Fe-B 粉末的開發，以及將其製成永磁鐵所需的取向與燒結技術，過程不必添加重稀土元素。
這項研究由該院奈米材料研究部門的資深研究員金秀敏，以及首席研究員金泰勳、李政九共同進行。他們的研究聚焦於釹、鐵、硼磁鐵，也就是 Nd-Fe-B 磁鐵，這類磁鐵應用於電動車馬達、機器人關節與風力發電機。
釹仍是不可或缺的成分。這項進展的重點，是在提升磁鐵抗退磁能力的同時，免除對特定重稀土添加物的需求。研究團隊透過縮小材料中的晶粒，並開發將所得細粉製成實用磁鐵的方法，朝這個目標邁進。
對韓國製造商而言，這項技術有望建立國內製造途徑，降低對昂貴材料的依賴；這些材料的供應集中在少數國家。金秀敏表示，在應用於電動車馬達與人形機器人之前，仍須進一步整合製程並建立量產技術。
抗退磁能力為何重要
Nd-Fe-B 磁鐵因能產生強磁場而廣泛使用。不過，在電動車馬達中，磁力強度並非唯一要求。磁鐵還必須能在高溫環境運作時維持磁性。
研究人員將抗退磁能力稱為矯頑力。簡單來說，這項指標衡量磁鐵抵抗外加反向磁場、避免磁性狀態改變的能力。在嚴苛的馬達應用中，維持磁性能至關重要，因此高矯頑力特別重要。
業界常添加鏑與鋱來提升這種抗退磁能力。兩者都屬於重稀土元素，也是價格高昂、供應鏈集中的材料。因此，製造商有理由尋求其他方法，以取得所需的磁性。
KIMS 團隊聚焦於磁鐵的內部結構，而非添加這些元素。他們採用極細粉末製成晶粒較小的材料；晶粒是成品材料內部微小的結晶區域。細化晶粒可望在不添加鏑或鋱的情況下提升矯頑力。
直接製造微粒，取代研磨合金
傳統粉末製程會將既有合金打碎成較小碎片。不過，若目標是取得適用於這種方法的極細顆粒，機械研磨仍有其限制。
研究人員改以稀土氧化物為起始材料，透過還原擴散法（簡稱 RD），直接合成細小的 Nd-Fe-B 結晶顆粒。還原是從起始化合物中去除氧；擴散則讓原子移動並結合，形成目標材料。
所得粉末顆粒直徑約為 1 微米，也就是一公尺的百萬分之一，或一毫米的千分之一。這是製造磁鐵所用粉末顆粒的大小，並非成品的尺寸。
直接合成從一開始就製造出小顆粒，克服了研磨方式的尺寸限制。接著，研究人員必須維持粉末品質，並開發適用於這類極小顆粒的加工方法，因為微粒容易彼此黏結。
避免粉末氧化
RD 製程原本就面臨一項加工問題：粉末氧化。加工期間材料與氧氣反應，可能損害材料品質，因此控制粉末狀態是製備實用磁性材料的重要環節。
KIMS 團隊在合成後開發了一種處理方法，以解決氧化問題。該院表示，這項技術可製備出顆粒尺度約為 1 微米的高純度 Nd-Fe-B 粉末。
因此，粉末尺寸與純度是這項研究中相互關聯的兩個部分。研究人員需要足夠細小的顆粒來促進晶粒細化，同時也要控制可能抵銷其效益的不必要化學變化。
下一步是讓這些顆粒朝有利方向排列，並在製造過程中保持結合。細小的磁性粉末仍須經過取向、成形與熱處理，才能成為成品永磁鐵。
讓細小顆粒排列整齊
極小的顆粒會造成處理上的困難。顆粒間的摩擦，以及彼此容易結團的特性，使每個顆粒更難在磁場中轉向至所需的方向。
取向很重要，因為粉末中的磁化方向必須彼此配合。若更多顆粒能朝預定方向排列，成品磁鐵就能更充分發揮材料的磁性。
研究人員在粉末表面塗覆潤滑劑，幫助顆粒移動；也施加阻尼交變磁場。這種磁場會改變方向，且強度逐漸減弱，有助於顆粒逐步排列整齊。
KIMS 表示，這兩種方法結合後，不僅改善粉末取向，也提升成形粉末體的穩定性。這種粉末體是燒結前壓實成形的材料。維持其穩定，是讓所需顆粒排列延續至後續製造步驟的重要一環。
去除潤滑劑留下的碳
潤滑劑解決了一個問題，卻帶來另一項製程疑慮：殘留碳。潤滑劑留下的碳可能在熱處理後導致矯頑力下降，削弱團隊希望維持的特性。
研究人員採用氫氣輔助製程來減少殘留碳。KIMS 表示，這項處理可改善加熱後矯頑力下降的問題，並有助於建立以超細粉末製造燒結磁鐵的途徑。
燒結是利用熱能將壓實的顆粒黏結成緻密固體。這項研究的挑戰，在於如何將細小且經過仔細取向的顆粒製成固體磁鐵，同時維持所需的磁性能。
因此，這項研究整合多項製造工作：合成細小顆粒、抑制氧化、改善取向、穩定壓實粉末，以及在完成熱處理前減少碳殘留。每個步驟都在解決可能削弱前述改良成效的問題。
兩篇期刊論文與九項專利
這項研究由韓國國家研究基金會的奈米與材料技術開發計畫資助，經費來自科學技術情報通信部。KIMS 表示，團隊已取得九項相關技術專利。
研究成果發表於兩本期刊，一篇探討超細粉末的製備，另一篇則探討粉末取向與磁鐵製造。從發表順序來看，粉末合成研究先於將粉末製成磁鐵的研究。
- 2026 年 7 月 14 日：超細 Nd-Fe-B 粉末製備研究刊登於《Journal of Alloys and Compounds》。
- 2026 年 9 月 19 日：粉末取向與磁鐵製造研究於《Chemical Engineering Journal》線上刊出。
- 2026 年 10 月 23 日：KIMS 公布整合製造技術的進展及其潛在產業應用。
粉末製備研究以線上形式刊出，金泰勳與李政九為通訊作者。在粉末取向與磁鐵製造研究中，碩士後研究員金昭妍為第一作者，研究負責人金秀敏為通訊作者。
兩篇研究的識別碼分別為 10.1016/j.jallcom.2026.189820 與 10.1016/j.cej.2026.182156。這些數位物件識別碼可作為永久參考編號，用來查找個別研究論文。
製造商仍需克服的挑戰
KIMS 研究負責人、資深研究員金秀敏表示，這項成果涵蓋粉末合成與後續製造階段的進展。他說：
這項研究的意義，在於克服超細粉末合成，以及製造高性能 Nd-Fe-B 永磁鐵所需的粉末取向與燒結技術限制。尤其是，我們提出了一種新的技術途徑，可在不依賴昂貴重稀土元素的情況下提升磁鐵性能。
KIMS 指出，待進一步整合製程並建立量產技術後，這項技術有望應用於電動車驅動馬達與人形機器人。永磁鐵也用於機器人關節與風力發電機，因此這項製造技術與多個仰賴強磁性材料的產業有關。
公告未提供矯頑力數值、運作溫度上限、生產成本、工廠產量目標或商業化上市日期。製造商在評估製程能否符合特定馬達或機器人的需求時，這些資訊都很重要。
KIMS 表示矯頑力有所提升，並說明了用來維持這項特性的加工步驟，但提供的資料未列出實測矯頑力數值或運作溫度測試結果。因此，無法量化這些磁鐵在馬達應用所面臨的高溫下有何表現。
這項技術在供應方面的效益，主要是降低磁鐵對鏑與鋱的需求。釹與稀土氧化物原料仍是製程的一部分。對韓國而言，產業機會在於提升國內製造能力，同時減少對研究團隊計畫取代的重稀土添加物的依賴。
目前的成果是一套彼此銜接的核心加工技術，從約 1 微米的粉末一路延伸至燒結磁鐵。團隊指出，下一步是整合這些技術以進行大規模生產，讓材料逐步應用於要求嚴苛的工業設備。
重點摘要
- KIMS 於 2026 年 10 月 23 日公布一種不含鏑或鋱的 Nd-Fe-B 磁鐵製造方法。
- 製程可直接合成顆粒直徑約為 1 微米的高純度粉末。
- 新處理技術可改善氧化、顆粒取向及潤滑劑碳殘留等問題。
- 研究成果刊登於兩本期刊，團隊並取得九項相關專利。
- 要應用於所提及的車輛與機器人領域，仍須進一步整合製程並發展量產技術。
- 磁鐵仍含有稀土元素釹。
- 提供的資料未列出實測矯頑力數值或運作溫度測試結果。
