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我国钕铁硼永磁材料行业背景、特点与相关政策法规分析

发布时间:2019-08-20 09:17:00 点击:
      (一)行业基本情况

        1、稀土永磁材料行业发展概况

        磁性材料是古老而用途十分广泛的功能材料,早在 3000 多年前就被人们所认识,我国古代四大发明之一的指南针,则是历史上对磁体最早的技术应用。十九世纪西方开始磁学的大发展时代,人们对物质磁性的认识和工业技术水平的不断提高,磁性材料的品种和应用领域得到迅猛发展。

        磁性材料按功能可分为硬磁材料、软磁材料、磁致伸缩材料和磁制冷材料等类别,其中硬磁材料又称为永磁材料,是磁性材料中应用最广泛的材料之一。现代磁性材料与工业信息化、自动化、机电一体化、国民经济的发展已经紧密相关,广泛应用于计算机、家电、汽车、通讯、医疗、能源、航天等领域。

        软磁材料当电流通过才能产生磁场,具有易磁化、易去磁且磁滞回线较窄的特点,应用较多的软磁材料包括铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等。

        永磁材料又称硬磁材料,一经磁化就很难退磁,能长期保持磁性,它的基本功能是提供稳定持久的磁通量,不需要消耗电能,具有节约能源的优势。永磁材料使器械和设备结构简单,降低制造成本和维修保养成本,降低机械噪音,减少废气排放。因此,永磁材料具有节能和环保的优势,为国家产业投资鼓励发展的方向,其应用面越来越广,应用量也越来越大。

        稀土永磁材料是指稀土金属和过渡族金属形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料。自上世纪60 年代问世以来,其科研、生产和应用都一直高速发展,按其开发应用的时间顺序可分为第一代钐钴永磁(SmCo5)、第二代钐钴永磁(Sm2Co17)和第三代钕铁硼永磁(Nd2Fe14B),其中前两代均为钴(Co)基永磁,由于钐(Sm)储量稀少,钴(Co)又属于贵重的战略性金属,因此并未得到广泛应用。钕铁硼永磁于1983 年研制成功,因其优异的性能和较低的价格很快在许多领域取代了Sm2Co17 型磁体,并很快实现了工业化生产。铁基代替钴基使得成本大幅降低,钕代替钐进一步降低了成本,在相似磁性能的情况下,钕铁硼的体积、重量均大为减小。从发展历程来看,稀土永磁材料大致经历了三个阶段:




        随着我国新兴产业的发展,稀土消费已由传统领域(石油化工、冶金机械、玻璃陶瓷等)为主转变为以新材料领域(钕铁硼永磁、催化材料等)为主,新材料领域稀土消费比例从2002 年的27.3%提升至2011 年的66.2%。

        稀土永磁作为战略性新兴产业中应用量较大,对相关产品性能、效率提升较为明显的重要基础材料,目前已成为稀土新材料中最大的消费领域。

        2、钕铁硼永磁行业发展概况

        (1)钕铁硼永磁材料简介

        钕铁硼永磁号称“磁王”,是当前工业化生产中综合性能较优的磁性材料之一,是产量最高、应用也最为广泛的稀土永磁材料。钕铁硼永磁工艺技术和应用领域近些年得到了迅猛发展,逐渐发展成为市场主流磁性材料品种之一,并在推动下游产品升级换代、节能减排、可持续发展等方面发挥着重要作用。

        钕铁硼永磁机械性能较好,能量密度高,有利于磁性组件的轻型化、薄型化、小型或超小型化。钕铁硼永磁的出现不仅使电声电机、仪器仪表、磁选磁化、医疗器械等设备向小型化、高频化、高性能、低损耗、低噪声方向发展,而且凭借节能环保的特点使其应用从传统领域拓展到新能源汽车、风力发电、节能家电和航空航天等新兴领域。

        钕铁硼永磁材料按其制造工艺不同可分为烧结、粘结和热压三类。烧结钕铁硼永磁采用的是粉末冶金工艺,熔炼后的合金制成粉末并在磁场中压制成压坯,压坯在惰性气体或真空中烧结达到致密化,而为了提高磁体的矫顽力,通常需要进行时效热处理。粘结钕铁硼永磁是用可塑性物质粘结剂与钕铁硼永磁粉末相混合制成磁性可塑性粒料,再通过各种可塑性材料的成型工艺而制成。相对于烧结钕铁硼,粘结钕铁硼的磁性能及机械强度较弱,用量较小,所占市场份额不到10%,主要用于办公室自动化设备、电装机械、视听设备、仪器仪表、小型马达等。热压钕铁硼具有致密度高、耐蚀性好、矫顽力高和近终成型等优点,但机械性能较差,且由于专利垄断、加工成本较高,所占市场份额较小。

        衡量永磁材料性能的主要有矫顽力、最大磁能积、剩磁以及最高工作温度等参数,其它的重要参数还包括机械性能、抗腐蚀性能等。前三个指标主要衡量材料磁性能,越高越好,工作温度衡量磁体抗温性的特征。各参数定义及计量单位情况如下:




        按发明先后顺序,永磁材料主要有铝镍钴、铁氧体、钐钴和钕铁硼。钕铁硼永磁材料自问世以来,发展迅速,被众多领域广泛采用,与其它永磁材料相比磁性能优势突出。下表为几种永磁材料性能指标对比情况:




        由上表可见,与其它永磁材料相比,烧结钕铁硼永磁具有较高的内禀矫顽力、磁能积和剩磁强度。

        (2)钕铁硼永磁材料市场发展概况

        ①全球钕铁硼永磁材料的发展概况

        1983 年,日本住友特殊金属公司(后成为日立金属的子公司)首次发明了钕铁硼永磁材料,第二年就开始量产,它的诞生开创了新一代稀土永磁材料制造的先河。20 世纪90 年代以前,全球钕铁硼永磁生产企业主要集中在日本、美国、欧洲等国家或地区,其中日本是当时全球钕铁硼永磁材料的最大生产国,约占全球总产量的一半以上。随着发达国家生产成本的提高,中国下游行业对钕铁硼的需求不断增长及自身产品竞争力的提升,美国、欧洲及日本钕铁硼国际知名厂商纷纷采取合资或者建立加工基地等方式向中国转移,带动了本土生产企业的快速发展。2001 年,中国的钕铁硼产量达到6,500 吨,已超过日本,成为全球最大的钕铁硼永磁生产基地2。目前,全球钕铁硼永磁材料生产主要集中在中国和日本,国外钕铁硼厂商主要包括日本日立金属、信越化学及德国VAC 等,国内厂商主要包括中科三环、宁波韵升、英洛华、正海磁材、安泰科技、大地熊等。

        日本是除我国之外最大的钕铁硼永磁生产国,日本日立金属、信越化学等企业占据了全球高性能钕铁硼48%的市场份额,其中日立金属作为烧结钕铁硼永磁材料的行业先驱,是全球最大的高性能钕铁硼生产厂商。德国VAC 公司也主要致力于高性能钕铁硼产品的生产,全球市场份额约占2%。长期以来,我国烧结钕铁硼厂商大多生产中低端产品,面临的市场竞争压力较大。近年来,在节能环保、新能源汽车、信息技术和高端装备等战略性新兴产业发展的推动下,一些国内企业不断引入国外钕铁硼永磁先进生产技术、设备和管理经验,投入资金开展自主研发,推动了我国钕铁硼制造技术的快速提高。预计2016-2018 年,全球高性能钕铁硼永磁需求年均复合增长率将达到19%,其中,新能源汽车驱动电机、汽车微电机(包括EPS)、变频空调、机器人和节能电梯等领域将成为重要的增长驱动力3。

        ②我国钕铁硼永磁材料的发展概况

        钕铁硼永磁面世后,我国科研院所和企业主要依靠自主研发、自主创新,并于上世纪九十年代初开始走向钕铁硼永磁商品化生产。近年来,我国在烧结钕铁硼的研究和制备工艺上取得了较为明显的突破和进展,其中速凝薄片、氢破碎和气流磨等技术手段的应用不仅降低了磁体的总稀土含量,同时较大程度地提高了磁体的性能;双(多)合金方法的运用,既可以方便磁体性能设计又能优化晶粒边界;控氧技术的广泛采用既能使磁体获得高磁性能(尤其是高矫顽力),同时也可以满足生产过程中的高稳定性与批量生产需求。

        进入21 世纪,我国电子信息、汽车工业、能源交通、风力发电、家用电器、仪器仪表、医疗器械、国防工业等行业都呈现不同程度的快速增长,从而带动了钕铁硼需求量的不断增长。随着我国钕铁硼工艺技术的快速提高,且由于丰富的稀土资源和劳动力成本较低等优势,钕铁硼的产业中心逐渐向中国转移,中国已发展成为全球钕铁硼永磁材料的生产和消费大国。从产品品种上看,我国钕铁硼永磁产品档次和质量得到了显著提升,以N 系列为例,从最初只能生产N40 以下的中低档产品,发展到可生产N45~N52 的高牌号产品。目前高、中、低不同档次产品规格齐全,生产设备逐步实现了国产化,产品性能逐渐达到国外的先进水平。2013 年,我国钕铁硼材料产量达9.4 万吨,占全球总产量的85%以上。

        从整体上看,我国烧结钕铁硼永磁材料行业呈现如下特点:

        A、低端钕铁硼进入壁垒低,高端钕铁硼供不应求

        由于低端钕铁硼领域进入壁垒低,产品差异化小,从而导致厂商的议价能力差,行业整体盈利水平较低,大量中小企业生产的低端钕铁硼材料销售困难。

        近十多年来,全球钕铁硼产量增长迅猛,2013 年全球钕铁硼总产量达到11万吨左右,其中,高性能钕铁硼产量约为4.28 万吨,同比增长16.56%,在钕铁硼总产量中占比达35%以上5。随着全球低碳经济、节能环保型社会的建设,新能源汽车、节能家电、风力发电、国防军工等新兴行业开始逐渐崛起,钕铁硼的需求不断出现新的增长点。由于高性能钕铁硼产业壁垒较高,增产周期慢,未来几年,高性能钕铁硼将出现供不应求的情形。

        B、市场消费结构与发达国家仍存在较大差距,高端领域应用滞后

        由于受生产设备、工艺控制水平和自动化程度等的限制,我国钕铁硼磁体长期以中低档产品为主。以N 系列产品为例,目前我国大多数企业生产的烧结钕铁硼磁体的磁能积在N35~N45,只有少数大企业能生产N52 以上和超高矫顽力产品。从钕铁硼下游市场应用结构看,国内钕铁硼的应用目前仍以中低端产品为主,75%左右钕铁硼产品应用在音像器材、磁选设备及小型电机等领域,而新能源汽车、节能家电、风力发电、节能电梯等新型应用领域仅占25%左右6。磁能积在50MGOe 以上的高端钕铁硼主要消费市场在日本、欧美等发达国家和地区,应用领域包括计算机驱动器电机、汽车电动助力转向系统(EPS)、混合动力电动汽车(HEV)、核磁共振成像仪(MRI)、风力发电和高性能微特电机等。

        C、行业集中度不高,整体生产工艺和装备水平有待提高

        截至2014 年底,我国烧结钕铁硼永磁生产企业约有二百多家,企业规模普遍较小,大部分年产量在500 吨以下7。大部分中小规模企业主要以中低档次和低附加值产品为主,技术水平和自主创新能力相对较弱,整体竞争力不强。大多数产品仅被应用于性能要求不高的领域,多数企业仍然依赖于成本控制和价格竞争,处于产业链的低端,拥有自主品牌并形成一定规模的钕铁硼永磁企业占比较低。

        尽管我国钕铁硼永磁行业经过二十多年的发展,已经初步形成了产品门类齐全、具有一定生产规模和研发能力的产业体系,但由于多方面因素的影响,我国钕铁硼永磁企业在技术水平、生产工艺、管理水平等方面差异较大。规模较大、研发能力较强的龙头企业通过自主研发和引进设备已经实现了机械化生产,生产过程自动化程度较高,不仅提高了产品质量,还降低了生产成本,增加了企业效益。大部分小企业受制于资金、技术的制约,无法应用先进的自动化生产线,产品质量稳定性较差。

        随着下游客户对钕铁硼的性能要求不断提高,具有品牌、技术、优良售后服务的优秀企业将会逐步占领更多的市场份额,行业集中度将会不断提高,兼并整合将是行业未来发展的趋势。

        D、行业发展区域化特征明显,传统优势区域初步形成“产业集群” 

        经过多年的发展和积累,我国钕铁硼永磁生产企业已呈现出较为明显的地域集中趋势,逐步形成了京津、浙江宁波、山西太原等三大生产基地。山东、内蒙、安徽、江西等地钕铁硼永磁产业也逐渐发展壮大。从地区分布来看,截至2013年底,我国钕铁硼永磁主要以华东地区为集中生产基地,约占我国总钕铁硼产能的61.62%,位居第二位的钕铁硼永磁生产区域是华北地区,约占26.11%。行业内主要生产企业分布在我国经济较为活跃和稀土资源较为丰富地区,包括京津的中科三环、安泰科技、京磁材料等,浙江的宁波韵升和英洛华,山东的正海磁材,安徽的大地熊及江西的金力永磁等。目前,安徽庐江已发展成为安徽省最大磁性材料产业基地,由于地处我国东部沿海与内陆的交界位置,交通便利,具有明显的中西部地区比较优势,近年来形成了较具优势的产业格局和配套能力。同时,该地区周边已形成了从原辅材料的生产供给到工艺装备、模具、热处理及检测设备的开发与制造,再到仓储物流及工业废渣的综合利用等比较完整的产业链。



      E、行业出口不断增长,海外市场前景广阔


        凭借较高的性价比和产品质量,近几年来我国钕铁硼产品出口数量及金额总体保持稳步增长态势,2005-2016 年产品出口数量从8,941.65 吨上涨到26,899.42吨,出口金额也从24,249.24 万美元上升至130,282.03 万美元。2009 年受全球金融危机影响,总体出口规模有所回落,产品出口量和出口额都有所下滑。2010年我国稀土永磁产品出口情况有所好转,出口量、出口额与2009 年相比分别增长了61.79%、71.08%。目前,我国钕铁硼永磁体主要出口至美国、德国、韩国、泰国、意大利、丹麦、荷兰等地。相对于出口而言,我国稀土永磁产品的进口额则远低于出口额,但是部分高端产品仍依赖进口。



      (二)行业主管部门、行业监管体制、行业主要法律法规及政策


        1、行业主管部门、监管体制

        磁性材料行业主要由政府部门和行业协会共同管理,前者侧重于行业宏观管理,后者侧重于行业内部自律性管理。

        行业行政主管部门是国家工业和信息化部,其职责是承担电子信息产品制造的行业管理工作;组织协调重大系统装备、微电子等基础产品的开发与生产;组织协调国家有关重大工程项目所需配套装备、元器件、仪器和材料的国产化;促进电子信息技术推广应用。

        行业相关协会组织有中国稀土行业协会、中国磁性材料与器件行业协会、中国电子材料行业协会等。上述协会的主要职责包括行业调研、行业统计、制定行规、引导行业和企业发展、参与制定行业规划及提供政策建议等。

        国家工业和信息化部与行业协会组织构成了我国磁性材料行业的管理体系,确保我国磁性材料行业健康有序发展,为各磁性材料企业的发展创造了良好的规范体系和市场环境。

        2、行业主要法律法规及政策

        钕铁硼永磁材料自发明以来,在信息通讯产业、汽车工业、能源产业、节能环保、医疗器械等领域拥有广泛的应用。在国家高度重视科学发展,强调建设节约型社会和环境友好型社会的背景下,钕铁硼的生产经营受到国家产业政策的积极支持,而且有利于提升当前我国稀土行业核心竞争力、加快稀土工业结构调整和产业转型升级等发展要求。行业主要政策规划及内容如下:


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