所謂「稀土類」，是指從原子序57號鑭到71號鏀的15個元素，再加上鈧及釔，總共17個元素的總稱。稀土類是尖端產業中不可或缺的重要金屬，用於螢光體、磁石、觸媒、超導材料中。

很多人都曾經在小時候的科學實驗中用過磁石，或許您不知道，我們在一般的生活環境中也大量地使用磁石。比如說，便條紙紙鎮等有橡膠磁石；音響設備、身體斷層掃描攝影的醫療設備等使用許多有磁力和磁性的產品，不勝枚舉；在一輛汽車中，也大約使用了60～70個磁石。此外，最近因為電腦、手機等產品成功迷你化和省力化，還出現了一旦操作錯誤，手就會被夾在兩磁石之間，造成「手部淤血烏青」的強力磁石。

自古以來，一直有人從事磁石的素材研究。隨著跳躍性的進步，磁石幫助改善了產品的便利性，但還是有許多問題尚未明朗。比如，雖然強力磁石是在稀土類鐵合金中，混合了氮等非磁性元素製作而成的，卻沒有人可以明確說明加入非磁性元素後，磁力就會變強的原因。

從1930年初起，永久磁石就是民生、國防工業中不可欠缺的材料。時至今日，資訊和消費性電子產品的普及化，永久磁石的高性能化扮演著不可或缺的角色。

永久磁石的發展，由最早的麻田散鐵到30年代的鋁鎳鈷（AlNiCo），由於價格高，矯頑磁力低，無法充分利用其高磁能密度。50年代，價廉且矯頑磁力高的鐵氧磁體磁石問世，至今仍是用量最大的磁石材料。

70年代，由於釤鈷（SmCo）磁石磁性的重大突破，把永久磁石材料帶入一個「輕、薄、短、小」的紀元。它在民生工業中的各種高功率音響喇叭、耳機、麥克風；在機電工業中的各種特殊馬達、發電機、計數器、強力吸盤、無接觸軸承、瓦特計、繼電器；在國防工業中的雷達、微波通信機；在醫學工程上的助聽器、人工心臟的驅動器、人造牙齒的定著器；在儀器工業中的電腦、磁性分離器、電子槍等，都占有舉足輕重的地位。

然而，由於釤、鈷原料取得不易，且價格高昂，各國研究人員乃積極尋覓其他價廉質優且易製作的稀土永久磁石。商業上，用釹（Nd）取代釤（Sm）的優點在於稀土礦中釹藏量約為釤藏量的10倍，價格較低廉，而鐵取代鈷的優點更顯而易見。

永久磁石可分為金屬類磁石、稀土類磁石、鐵氧體磁石和複合磁石。依製程中有無配向處理，永久磁石分為異向性和等向性兩類。所謂等向性磁石，是在壓製磁粉時，沒有用外加磁場或機械方式配定磁化方向的磁石，應用時可依需要充磁，其優點是應用有彈性，缺點是磁場較弱。

而異向性磁石，是在壓製時以磁場或機械方式配定磁化方向的磁石，其優點是磁場強、保磁力高，缺點是方向已定，不能更改。以磁場配定的磁化方向有放射狀、軸向、徑向兩極和極異方性四種，機械配向則常使用於異向性鐵氧體橡膠磁石製程中。使用不同著磁方式時，需先考慮素材配向特性和磁性需求，才能發揮磁極特性。

所謂「膠結稀土永磁」，就是把稀土永磁材料粉末與樹脂、塑料或低熔點合金膠結劑均勻混合，然後用壓縮、擠出或射出成形方法製成的一種複合永磁材料。由於這類材料既有塑料固有的特性，又有很高的磁性能，正不斷地應用於新的領域，用量成長的速度超過其他任何一種永久磁石。

稀土膠結磁石挾其較強的磁能密度和矯頑磁力，得以使資訊、電子、電機等產品輕薄短小化或省電化。SmCo5磁石因磁性較低，已少有應用。Sm2TM17型磁石因磁性較高，且居里溫度（使鐵磁性消失的溫度）最高，因而適用於需要抵抗高溫的環境，甚至在使用溫度達攝氏400度以上也沒有問題。

NdFeB磁石磁性最高，已廣泛應用到一些較低溫的環境中（低於攝氏150度），高溫應用也可達到攝氏220度，目前的產量和產值都是所有永久磁石之最。

膠結稀土永磁的應用領域

（資料來源：中正大學張文成教授，2000年12月物理雙月刊）

把熔融的永磁材料噴到一個轉動並以水冷卻的銅輪上，可以產生很細的粉末，這方法稱「熔淬法」（melt quench, MQ）。以MQ磁粉壓製成的NdFeB MQ磁石挾其多年來的優勢，將繼續主導稀土膠磁的未來。但在其他需要較高磁性的應用場合，微晶NdFeB、-Fe／ Nd2Fe14B和Fe3B／Nd2Fe14B型複合奈米晶磁粉有可能逐漸取代NdFeB MQ磁粉。高性能的（Nd, La）9.5-11（Fe, Co, M）bal B10-10.5（M=過渡金屬）複合磁粉不僅磁性可高於商用NdFeB MQ磁粉，製程上也相似而具有商用潛力。

Sm2Fe17Nx和（Sm, Zr）（Fe, Co）9-10Nx的磁粉雖具很好的磁性，但製程較冗長，大量滲氮處理較難，會阻礙應用的可能性。簡而言之，跨越2000年之後，稀土膠磁的主流仍是以Nd2Fe14B為主相的磁粉，如NdFeB MQ、奈米晶Nd2Fe14B和複合奈米晶NdFeB磁粉。

隨著產業生產日益要求潔淨科技技術，綠能產業也被視為各國次世代產業革命的關鍵性產業之一。也因此，對綠能產業相當重要的稀土金屬便日益舉足輕重。稀土是生產電動車、智慧型手機、風力發電、節能燈泡等熱門產業的關鍵性原料。

雖然國內終端產業對於稀土原料需求不大，但其中有關釹鐵硼稀土磁石，已有不少業者投入研發或生產。而且對馬達產業來說，用於工具機、電動車、風力發電機等永磁馬達的潛在需求日增，加上綠能產業也是政府六大新興產業政策發展重點計畫之一，國內應積極對釹鐵硼二次加工和稀土回收技術研發議題有所掌握。

深度閱讀

1. 張文成（2000）高性能稀土永久磁石之研究與發展，物理雙月刊，22(6)，570-583。