
软磁铁氧体行业技术水平和自主创新能力偏弱分析.docx
16页软磁铁氧体行业技术水平和自主创新能力偏弱分析一、 软磁铁氧体行业技术水平和自主创新能力偏弱与TDK,FDK为代表的日系生产厂商相比,国内厂商在高性能产品的研发创新、生产工艺成熟度和生产设备的控制精度上仍存在一定差距目前国内主要厂商仍然以TDK生产的产品牌号作为对标标准,行业内重大的产品创新仍由TDK等国外企业主导国内软磁铁氧体行业的生产技术和自主创新能力仍有待于提升,从而提升在国际市场的影响力和话语权二、 我国磁材产量增长及应用领域在双碳目标背景下,绿色、智能、高质量发展方向的政策陆续出台,新能源、风电、节能家电、智慧城市等领域持续景气,磁材需求迎来增长,行业空间广阔近5年,国内铁氧体永磁材料约产量约53万吨,生产企业竞争较为激烈总量方面,国内产量波动较大据中国电子元件行业协会数据,2015年以来铁氧体永磁产量在53万吨上下波动竞争格局方面,产能分散,小型厂商众多据新材料数据,2021年年产能10,000吨以上企业占比不足10%;年产能1,000吨以下企业占比超过40%,中小企业间竞争较为激烈软磁铁氧体产量庞大,高端市场有待开拓总量方面,国内软磁铁氧体生产产量稳定、规模庞大2014年起我国软磁铁氧体产量稳定在约23万吨左右,2020年我国产量为21万吨,在全球总产量中的比例达60%。
技术方面,国内软磁铁氧体高端生产力不足全球高端软磁铁氧体主要由日本生产,代表企业有TDK、FDK等;我国软磁铁氧体生产集中于低成本的中低端产品,在技术与性能方面仍有提升空间稀土永磁以钕铁硼为主,钕铁硼产量稳步增长产品方面,烧结钕铁硼以其优异性能成为稀土永磁主流产品,产量持续增长2020年国内稀土永磁95%产量为烧结钕铁硼永磁材料、4%为粘结钕铁硼永磁材料、1%为钐钴永磁材料2021年钕铁硼产量为21.94万吨,同比增长12%电声家电更新迭代扩大永磁铁氧体需求空间下游应用方面,电声、家电行业是最大应用领域据智研咨询数据,电声行业在永磁铁氧体下游中占比37.1%、家电行业占比18.2%电声行业方面,电声产品通常伴随消费电子产品使用,移动智能终端产品的普及使新一代电声产品(如TWS耳机)销量迅速扩张,形成永磁铁氧体需求家电方面,永磁铁氧体主要用于变频家电、智能家电电机,其市场规模稳中有升锰锌铁氧体是最常见的软磁铁氧体,主要用于电动机锰锌铁氧体为我国最主要的软磁铁氧体,其下游应用主要是电动机、变压器、发电机,是电子工业和机电工业的基础材料和支柱产品以软磁铁氧体为基础的EMI磁性元件发展迅速,是现代电子设备、工业和民用电子仪器不可或缺的组成部分,需求水平持续增长。
新能源车核心零部件原材料,强势拉动稀土永磁用量扩张钕铁硼是永磁同步电机核心材料,用于制造核心零部件永磁转子及其他微小电机,在新能源汽车中作用重大据中国汽车工业协会,新能源汽车单车钕铁硼用量约3-5千克新能源车有望强势拉动钕铁硼需求扩张其他应用场景如变频空调、消费电子等市场规模总体呈上升趋势三、 软磁铁氧体行业市场发展概况软磁铁氧体是一类应用广泛的基础功能磁性材料,包括Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类,性能优异稳定,同时批量生产容易、机械加工性能高、成本较低,其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大由于在高频上具有高磁导率、高电阻率、低损耗的特点,软磁铁氧体被广泛应用于通信网络、计算机、消费类电子产品、新能源汽车、IT产业等方面从技术来看,日本是磁性材料技术领跑者,日本、美国以及部分欧洲国家在磁性材料生产方面起步早、新品开发强、技术含量高,高端铁氧体软磁材料的竞争也主要集中在这些国家我国在高端氧体软磁市场上竞争力还不强面临日本TDK、FDK、住友,韩国的梨树、三和,欧洲的PHILIPS等国际知名企业,我国铁氧体软磁行业面临严峻的挑战目前,我国从事软磁铁氧体生产的企业共约230多家,初具规模的企业约110多家。
我国铁氧体软磁产量呈现V字走势2012年铁氧体软磁产量约22.1万吨,到2015年达到谷底约21万吨,2018年产量约24万吨2018年我国铁氧体软磁市场规模约91.24亿元,同比2017年的83.68亿元增长了9.03%随着5G通信时代的到来,我国铁氧体软磁市场将迎来进一步的腾飞技术的提高对磁性材料性能提出更高的要求同时数量的增长,要求必须增加移动交换机的容量和地面站的数量其中,移动通信用的磁性材料就包括铁氧体软磁器件这类铁氧体软磁元件主要是无线寻呼用磁性天线,用的电磁兼容磁芯,目前国内还不能满足供货要求,主要靠进口,未来进口替代空间巨大四、 产业政策支持为软磁铁氧体行业提供发展机遇软体铁氧体材料作为电子元器件产品产业链上游的关键电子材料,高性能的软磁铁氧体对制造业体系产业升级具备重要的战略性意义,长期受到国家产业政策的有利支持国家工信部发布的《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023年)》中明确要在磁性材料等电子元器件上游配套关键产业实现技术突破,重点发展高磁导率、低磁损耗的软磁元件产业政策的支持将促进电子元器件及电子材料产业规模扩大、技术水平提升,行业内大型企业综合竞争力的增强。
五、 智能制造水平提升促进软磁铁氧体行业进步中国制造2025强调通过现代信息技术促进制造业产业升级,智能制造是制造业发展的长期重要方向近年来,我国智能制造技术水平不断提升,智能化、信息化、自动化和工业化进一步融合针对研发活动、生产制造、内部管控、营销服务等环节的智能化、信息化和自动化改造,有利于行业内企业提升产品一致性,提高生产效率,降低生产成本,改善生产环境同时,智能管控体系能够实现生产过程的数据可视化、设备可视化,积累大量生产原始数据,能够推动企业对于各项生产环节进行研究和改进,加速新材料、新生产工艺的迭代升级六、 两大材料路线不断迭代,金属软磁粉芯综合性能突出金属软磁粉芯和非晶纳米晶是当前并存的两大高端软磁材料发展路线金属软磁粉芯不仅改善了传统金属软磁磁导率不高的缺陷,并且达到了远超铁氧体软磁的饱和磁感应强度,综合性能优良而非晶纳米晶除去成本劣势,综合性能更为优异,并具有制造节能、应用节能、回收节能的特点,是全生命周期绿色可循环材料金属软磁粉芯是由绝缘介质包覆的磁粉压制而成的软磁材料,是当今软磁材料领域综合性能最佳的软磁材料软磁粉芯的磁性能,结合了金属软磁材料和软磁铁氧体的优势,由于其粉末采用的是铁磁性颗粒,饱和磁感应强度高,同时因为有绝缘层的存在,其电阻率也较高。
成型工艺方面,其相较非晶软磁成熟,可塑性强软磁粉芯可以同时满足高频(KHz~MHz)使用和体积小型化的需求,并且可以加工成环形、E型、U型等,以满足不同的应用场合金属软磁粉芯可分为铁粉芯、羰基铁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁硅磁粉芯、高磁通磁粉芯、铁镍钼磁粉芯在合金金属软磁粉芯材料中,金属铁镍类粉芯材料性能优异,但由于价格昂贵难以大规模地被采用铁基非晶类粉芯材料,虽具有良好的磁芯损耗与饱和特性,但在技术上仍然存在可靠性、磁芯成型的压制性等结构性问题短时间难以彻底解决,大批量生产与使用仍然难以实现,在中高频工作条件下,铁硅类金属磁粉芯软磁材料是能够满足要求的理想材料之一铁粉芯:以纯铁粉为原料,经表面绝缘包覆后采用有机粘合剂混合压制而成被广泛应用于储能电感器、调光抗流器、EMI噪音滤波器、DC输出/输入滤波器等羰基铁粉芯:由超细纯铁粉制成,具有优异的偏磁特性合良好的高频适应性其直流偏置特性远优于其他磁粉芯,是制造高频开关电路输出扼流圈、谐振电感及高频调谐磁芯芯体较为理想的材料铁硅铝磁粉芯:由85%Fe、9%Si、6%Al的合金粉末生产出来的一种软磁复合材料,适用于功率因数校正电路(PFC电感器)、脉冲回扫变压器合储能滤波电感器。
铁硅磁粉芯:开发相对较晚,由94%Fe和6%Si的合金粉末制成,适用于大电流下的抗流器、高储能的功率电感器、PFC电感器等,在太阳能、风能、混合动力汽车等新能源领域中被广泛使用高磁通磁粉芯:磁通密度最高的磁粉芯,具有优异的直流偏置特性、低损耗和高储能特性高磁通磁粉芯非常适用于大功率、大直流偏置场合的应用,如调光电感器,回扫变压器、噪音滤波器、脉冲变压器和功率回数校正电感器等铁镍钼磁粉芯:由17%Fe、81%Ni和2%Mo的合金粉末制成的一种粉芯材料,也称钼坡莫合金磁粉芯,具有高磁导率、高电阻率、低磁滞和低涡流损耗的特性在磁粉芯领域中,铁镍钼磁粉芯的损耗是最低的,同时也具有最佳的温度稳定性适合用于回扫变压器、高Q滤波器、升压降压电感器、功率因校正电感器(PFC电感器)、滤波器等非晶纳米晶软磁材料兼具饱和磁感应强度高、磁导率高、损耗低、良好温度特性和温度稳定性等优点,是传统硅钢、铁氧体和坡莫合金的替代产品,被誉为二十一世纪新型绿色节能材料,广泛应用于信息通讯和电力电子行业,推动并实现了电子产品向节能、小型化、高频化方向发展非晶合金又称液态金属、金属玻璃,是一种新型软磁合金材料主要包含铁、硅、硼等元素。
其主要制品非晶合金薄带的制造工艺是采用急速冷却技术将合金熔液以每秒106℃的速度急速冷却,形成厚度约0.03mm的非晶合金薄带,物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列得益于上述极端生产工艺形成的特殊原子结构,非晶合金具有低矫顽力、高磁导率、高电阻率、耐高温腐蚀和高韧性等优异特性非晶合金因其高效电磁能量转换效率的材料特性在节能减排方面具有优势目前,非晶合金材料主要应用于配电变压器领域相比硅钢材料,非晶合金材料具有突出的节能环保特性,是制造节能、使用节能、回收节能的全生命周期可循环绿色材料在应用侧,非晶变压器空载损耗较硅钢变压器降幅可达到60%左右,实现使用节能;在回收侧,废旧的非晶铁心可通过中频炉重熔后制成非晶合金薄带,非晶铁心中的硅、硼元素基本可以实现回收再利用,实现回收节能纳米晶主要指铁基纳米晶合金,是由铁、硅、硼和少量的铜、铌等元素经急速冷却工艺形成非晶态合金后,再经过高度控制的退火环节,形成具有纳米级微晶体和非晶混合组织结构的材料纳米晶材料得益于其高饱和磁密、高磁导率、高居里温度的材料优点,相比较于铁氧体软磁材料,在追求小型化、轻量化、复杂温度的场景下,有着显著优势其主要用于生产电感元件、电子变压器、互感器、传感器等产品,可以应用于新能源汽车、消费电子、新能源发电、家电以及粒子加速器等领域。
特别是近年来纳米晶合金材料在新兴产业领域无线充电模块和新能源汽车电机等应用的逐步推广,使其逐步打开了广阔的市场增长空间软磁材料在光伏发电和储能领域主要应用于逆变器的生产光伏逆变器和储能逆变器在很大程度上同源,两大产业相互促进,协同发展光储逆变器,作为光伏发电系统的核心设备,其工作原理是将光伏太阳能板所产生的可变直流电压转换成为市电频率交流电压,反馈回商用输电系统,或是供离网的电网使用当用电低谷期电量富余时,电网的电能通过逆变器充放电控制器,对蓄电池进行充电储能未来,逆变器还可继续优化将不规则的交流电转化为正弦波交流电流,输出的电流更稳定、安全,适用范围广、便于远距离传输,市场前景广阔储逆变器主要分为集中型、组串型、集散型、微型等软磁材料主要应用于集中型和组串型逆变器集中型逆变器的软磁用材主要是硅钢片,通过串联并行组串产生的电流,将直流电逆变为交流电由于占地面积大,通常建造在戈壁沙漠等地区,应用于大型商业屋顶、工业厂房等由于需要输出较大电流,即需要电抗器拥有较高的抗饱和能力,因此选取铁损率低、质量大的硅钢片目前已研发出用取向硅钢片替代无取向硅钢做驱动电机定子,提高效能;组串型逆变器的软磁用材主要是金属软磁粉芯,为每个光伏组串配备一个逆变器,以并联的方式并网,主要应用于小型商场屋顶、停车场、居民住宅等。
由于组串型逆变器开关频率较高,因此选用低功率损耗、低矫顽力的金属软磁粉芯光伏电站项目迈入平价上网时代,资本投资。












