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    我國釹鐵硼永磁材料行業背景、特點與相關政策法規分析

    發布時間:2019-08-20 09:17:00 點擊:
          (一)行業基本情況

            1、稀土永磁材料行業發展概況

            磁性材料是古老而用途十分廣泛的功能材料,早在 3000 多年前就被人們所認識,我國古代四大發明之一的指南針,則是歷史上對磁體最早的技術應用。十九世紀西方開始磁學的大發展時代,人們對物質磁性的認識和工業技術水平的不斷提高,磁性材料的品種和應用領域得到迅猛發展。

            磁性材料按功能可分為硬磁材料、軟磁材料、磁致伸縮材料和磁制冷材料等類別,其中硬磁材料又稱為永磁材料,是磁性材料中應用最廣泛的材料之一?,F代磁性材料與工業信息化、自動化、機電一體化、國民經濟的發展已經緊密相關,廣泛應用于計算機、家電、汽車、通訊、醫療、能源、航天等領域。

            軟磁材料當電流通過才能產生磁場,具有易磁化、易去磁且磁滯回線較窄的特點,應用較多的軟磁材料包括鐵硅合金(硅鋼片)以及各種軟磁鐵氧體等。

            永磁材料又稱硬磁材料,一經磁化就很難退磁,能長期保持磁性,它的基本功能是提供穩定持久的磁通量,不需要消耗電能,具有節約能源的優勢。永磁材料使器械和設備結構簡單,降低制造成本和維修保養成本,降低機械噪音,減少廢氣排放。因此,永磁材料具有節能和環保的優勢,為國家產業投資鼓勵發展的方向,其應用面越來越廣,應用量也越來越大。

            稀土永磁材料是指稀土金屬和過渡族金屬形成的合金經一定的工藝制成的永磁材料。自上世紀60 年代問世以來,其科研、生產和應用都一直高速發展,按其開發應用的時間順序可分為第一代釤鈷永磁(SmCo5)、第二代釤鈷永磁(Sm2Co17)和第三代釹鐵硼永磁(Nd2Fe14B),其中前兩代均為鈷(Co)基永磁,由于釤(Sm)儲量稀少,鈷(Co)又屬于貴重的戰略性金屬,因此并未得到廣泛應用。釹鐵硼永磁于1983 年研制成功,因其優異的性能和較低的價格很快在許多領域取代了Sm2Co17 型磁體,并很快實現了工業化生產。鐵基代替鈷基使得成本大幅降低,釹代替釤進一步降低了成本,在相似磁性能的情況下,釹鐵硼的體積、重量均大為減小。從發展歷程來看,稀土永磁材料大致經歷了三個階段:




            隨著我國新興產業的發展,稀土消費已由傳統領域(石油化工、冶金機械、玻璃陶瓷等)為主轉變為以新材料領域(釹鐵硼永磁、催化材料等)為主,新材料領域稀土消費比例從2002 年的27.3%提升至2011 年的66.2%。

            稀土永磁作為戰略性新興產業中應用量較大,對相關產品性能、效率提升較為明顯的重要基礎材料,目前已成為稀土新材料中最大的消費領域。

            2、釹鐵硼永磁行業發展概況

            (1)釹鐵硼永磁材料簡介

            釹鐵硼永磁號稱“磁王”,是當前工業化生產中綜合性能較優的磁性材料之一,是產量最高、應用也最為廣泛的稀土永磁材料。釹鐵硼永磁工藝技術和應用領域近些年得到了迅猛發展,逐漸發展成為市場主流磁性材料品種之一,并在推動下游產品升級換代、節能減排、可持續發展等方面發揮著重要作用。

            釹鐵硼永磁機械性能較好,能量密度高,有利于磁性組件的輕型化、薄型化、小型或超小型化。釹鐵硼永磁的出現不僅使電聲電機、儀器儀表、磁選磁化、醫療器械等設備向小型化、高頻化、高性能、低損耗、低噪聲方向發展,而且憑借節能環保的特點使其應用從傳統領域拓展到新能源汽車、風力發電、節能家電和航空航天等新興領域。

            釹鐵硼永磁材料按其制造工藝不同可分為燒結、粘結和熱壓三類。燒結釹鐵硼永磁采用的是粉末冶金工藝,熔煉后的合金制成粉末并在磁場中壓制成壓坯,壓坯在惰性氣體或真空中燒結達到致密化,而為了提高磁體的矯頑力,通常需要進行時效熱處理。粘結釹鐵硼永磁是用可塑性物質粘結劑與釹鐵硼永磁粉末相混合制成磁性可塑性粒料,再通過各種可塑性材料的成型工藝而制成。相對于燒結釹鐵硼,粘結釹鐵硼的磁性能及機械強度較弱,用量較小,所占市場份額不到10%,主要用于辦公室自動化設備、電裝機械、視聽設備、儀器儀表、小型馬達等。熱壓釹鐵硼具有致密度高、耐蝕性好、矯頑力高和近終成型等優點,但機械性能較差,且由于專利壟斷、加工成本較高,所占市場份額較小。

            衡量永磁材料性能的主要有矯頑力、最大磁能積、剩磁以及最高工作溫度等參數,其它的重要參數還包括機械性能、抗腐蝕性能等。前三個指標主要衡量材料磁性能,越高越好,工作溫度衡量磁體抗溫性的特征。各參數定義及計量單位情況如下:




            按發明先后順序,永磁材料主要有鋁鎳鈷、鐵氧體、釤鈷和釹鐵硼。釹鐵硼永磁材料自問世以來,發展迅速,被眾多領域廣泛采用,與其它永磁材料相比磁性能優勢突出。下表為幾種永磁材料性能指標對比情況:




            由上表可見,與其它永磁材料相比,燒結釹鐵硼永磁具有較高的內稟矯頑力、磁能積和剩磁強度。

            (2)釹鐵硼永磁材料市場發展概況

            ①全球釹鐵硼永磁材料的發展概況

            1983 年,日本住友特殊金屬公司(后成為日立金屬的子公司)首次發明了釹鐵硼永磁材料,第二年就開始量產,它的誕生開創了新一代稀土永磁材料制造的先河。20 世紀90 年代以前,全球釹鐵硼永磁生產企業主要集中在日本、美國、歐洲等國家或地區,其中日本是當時全球釹鐵硼永磁材料的最大生產國,約占全球總產量的一半以上。隨著發達國家生產成本的提高,中國下游行業對釹鐵硼的需求不斷增長及自身產品競爭力的提升,美國、歐洲及日本釹鐵硼國際知名廠商紛紛采取合資或者建立加工基地等方式向中國轉移,帶動了本土生產企業的快速發展。2001 年,中國的釹鐵硼產量達到6,500 噸,已超過日本,成為全球最大的釹鐵硼永磁生產基地2。目前,全球釹鐵硼永磁材料生產主要集中在中國和日本,國外釹鐵硼廠商主要包括日本日立金屬、信越化學及德國VAC 等,國內廠商主要包括中科三環、寧波韻升、英洛華、正海磁材、安泰科技、大地熊等。

            日本是除我國之外最大的釹鐵硼永磁生產國,日本日立金屬、信越化學等企業占據了全球高性能釹鐵硼48%的市場份額,其中日立金屬作為燒結釹鐵硼永磁材料的行業先驅,是全球最大的高性能釹鐵硼生產廠商。德國VAC 公司也主要致力于高性能釹鐵硼產品的生產,全球市場份額約占2%。長期以來,我國燒結釹鐵硼廠商大多生產中低端產品,面臨的市場競爭壓力較大。近年來,在節能環保、新能源汽車、信息技術和高端裝備等戰略性新興產業發展的推動下,一些國內企業不斷引入國外釹鐵硼永磁先進生產技術、設備和管理經驗,投入資金開展自主研發,推動了我國釹鐵硼制造技術的快速提高。預計2016-2018 年,全球高性能釹鐵硼永磁需求年均復合增長率將達到19%,其中,新能源汽車驅動電機、汽車微電機(包括EPS)、變頻空調、機器人和節能電梯等領域將成為重要的增長驅動力3。

            ②我國釹鐵硼永磁材料的發展概況

            釹鐵硼永磁面世后,我國科研院所和企業主要依靠自主研發、自主創新,并于上世紀九十年代初開始走向釹鐵硼永磁商品化生產。近年來,我國在燒結釹鐵硼的研究和制備工藝上取得了較為明顯的突破和進展,其中速凝薄片、氫破碎和氣流磨等技術手段的應用不僅降低了磁體的總稀土含量,同時較大程度地提高了磁體的性能;雙(多)合金方法的運用,既可以方便磁體性能設計又能優化晶粒邊界;控氧技術的廣泛采用既能使磁體獲得高磁性能(尤其是高矯頑力),同時也可以滿足生產過程中的高穩定性與批量生產需求。

            進入21 世紀,我國電子信息、汽車工業、能源交通、風力發電、家用電器、儀器儀表、醫療器械、國防工業等行業都呈現不同程度的快速增長,從而帶動了釹鐵硼需求量的不斷增長。隨著我國釹鐵硼工藝技術的快速提高,且由于豐富的稀土資源和勞動力成本較低等優勢,釹鐵硼的產業中心逐漸向中國轉移,中國已發展成為全球釹鐵硼永磁材料的生產和消費大國。從產品品種上看,我國釹鐵硼永磁產品檔次和質量得到了顯著提升,以N 系列為例,從最初只能生產N40 以下的中低檔產品,發展到可生產N45~N52 的高牌號產品。目前高、中、低不同檔次產品規格齊全,生產設備逐步實現了國產化,產品性能逐漸達到國外的先進水平。2013 年,我國釹鐵硼材料產量達9.4 萬噸,占全球總產量的85%以上。

            從整體上看,我國燒結釹鐵硼永磁材料行業呈現如下特點:

            A、低端釹鐵硼進入壁壘低,高端釹鐵硼供不應求

            由于低端釹鐵硼領域進入壁壘低,產品差異化小,從而導致廠商的議價能力差,行業整體盈利水平較低,大量中小企業生產的低端釹鐵硼材料銷售困難。

            近十多年來,全球釹鐵硼產量增長迅猛,2013 年全球釹鐵硼總產量達到11萬噸左右,其中,高性能釹鐵硼產量約為4.28 萬噸,同比增長16.56%,在釹鐵硼總產量中占比達35%以上5。隨著全球低碳經濟、節能環保型社會的建設,新能源汽車、節能家電、風力發電、國防軍工等新興行業開始逐漸崛起,釹鐵硼的需求不斷出現新的增長點。由于高性能釹鐵硼產業壁壘較高,增產周期慢,未來幾年,高性能釹鐵硼將出現供不應求的情形。

            B、市場消費結構與發達國家仍存在較大差距,高端領域應用滯后

            由于受生產設備、工藝控制水平和自動化程度等的限制,我國釹鐵硼磁體長期以中低檔產品為主。以N 系列產品為例,目前我國大多數企業生產的燒結釹鐵硼磁體的磁能積在N35~N45,只有少數大企業能生產N52 以上和超高矯頑力產品。從釹鐵硼下游市場應用結構看,國內釹鐵硼的應用目前仍以中低端產品為主,75%左右釹鐵硼產品應用在音像器材、磁選設備及小型電機等領域,而新能源汽車、節能家電、風力發電、節能電梯等新型應用領域僅占25%左右6。磁能積在50MGOe 以上的高端釹鐵硼主要消費市場在日本、歐美等發達國家和地區,應用領域包括計算機驅動器電機、汽車電動助力轉向系統(EPS)、混合動力電動汽車(HEV)、核磁共振成像儀(MRI)、風力發電和高性能微特電機等。

            C、行業集中度不高,整體生產工藝和裝備水平有待提高

            截至2014 年底,我國燒結釹鐵硼永磁生產企業約有二百多家,企業規模普遍較小,大部分年產量在500 噸以下7。大部分中小規模企業主要以中低檔次和低附加值產品為主,技術水平和自主創新能力相對較弱,整體競爭力不強。大多數產品僅被應用于性能要求不高的領域,多數企業仍然依賴于成本控制和價格競爭,處于產業鏈的低端,擁有自主品牌并形成一定規模的釹鐵硼永磁企業占比較低。

            盡管我國釹鐵硼永磁行業經過二十多年的發展,已經初步形成了產品門類齊全、具有一定生產規模和研發能力的產業體系,但由于多方面因素的影響,我國釹鐵硼永磁企業在技術水平、生產工藝、管理水平等方面差異較大。規模較大、研發能力較強的龍頭企業通過自主研發和引進設備已經實現了機械化生產,生產過程自動化程度較高,不僅提高了產品質量,還降低了生產成本,增加了企業效益。大部分小企業受制于資金、技術的制約,無法應用先進的自動化生產線,產品質量穩定性較差。

            隨著下游客戶對釹鐵硼的性能要求不斷提高,具有品牌、技術、優良售后服務的優秀企業將會逐步占領更多的市場份額,行業集中度將會不斷提高,兼并整合將是行業未來發展的趨勢。

            D、行業發展區域化特征明顯,傳統優勢區域初步形成“產業集群” 

            經過多年的發展和積累,我國釹鐵硼永磁生產企業已呈現出較為明顯的地域集中趨勢,逐步形成了京津、浙江寧波、山西太原等三大生產基地。山東、內蒙、安徽、江西等地釹鐵硼永磁產業也逐漸發展壯大。從地區分布來看,截至2013年底,我國釹鐵硼永磁主要以華東地區為集中生產基地,約占我國總釹鐵硼產能的61.62%,位居第二位的釹鐵硼永磁生產區域是華北地區,約占26.11%。行業內主要生產企業分布在我國經濟較為活躍和稀土資源較為豐富地區,包括京津的中科三環、安泰科技、京磁材料等,浙江的寧波韻升和英洛華,山東的正海磁材,安徽的大地熊及江西的金力永磁等。目前,安徽廬江已發展成為安徽省最大磁性材料產業基地,由于地處我國東部沿海與內陸的交界位置,交通便利,具有明顯的中西部地區比較優勢,近年來形成了較具優勢的產業格局和配套能力。同時,該地區周邊已形成了從原輔材料的生產供給到工藝裝備、模具、熱處理及檢測設備的開發與制造,再到倉儲物流及工業廢渣的綜合利用等比較完整的產業鏈。



          E、行業出口不斷增長,海外市場前景廣闊


            憑借較高的性價比和產品質量,近幾年來我國釹鐵硼產品出口數量及金額總體保持穩步增長態勢,2005-2016 年產品出口數量從8,941.65 噸上漲到26,899.42噸,出口金額也從24,249.24 萬美元上升至130,282.03 萬美元。2009 年受全球金融危機影響,總體出口規模有所回落,產品出口量和出口額都有所下滑。2010年我國稀土永磁產品出口情況有所好轉,出口量、出口額與2009 年相比分別增長了61.79%、71.08%。目前,我國釹鐵硼永磁體主要出口至美國、德國、韓國、泰國、意大利、丹麥、荷蘭等地。相對于出口而言,我國稀土永磁產品的進口額則遠低于出口額,但是部分高端產品仍依賴進口。



          (二)行業主管部門、行業監管體制、行業主要法律法規及政策


            1、行業主管部門、監管體制

            磁性材料行業主要由政府部門和行業協會共同管理,前者側重于行業宏觀管理,后者側重于行業內部自律性管理。

            行業行政主管部門是國家工業和信息化部,其職責是承擔電子信息產品制造的行業管理工作;組織協調重大系統裝備、微電子等基礎產品的開發與生產;組織協調國家有關重大工程項目所需配套裝備、元器件、儀器和材料的國產化;促進電子信息技術推廣應用。

            行業相關協會組織有中國稀土行業協會、中國磁性材料與器件行業協會、中國電子材料行業協會等。上述協會的主要職責包括行業調研、行業統計、制定行規、引導行業和企業發展、參與制定行業規劃及提供政策建議等。

            國家工業和信息化部與行業協會組織構成了我國磁性材料行業的管理體系,確保我國磁性材料行業健康有序發展,為各磁性材料企業的發展創造了良好的規范體系和市場環境。

            2、行業主要法律法規及政策

            釹鐵硼永磁材料自發明以來,在信息通訊產業、汽車工業、能源產業、節能環保、醫療器械等領域擁有廣泛的應用。在國家高度重視科學發展,強調建設節約型社會和環境友好型社會的背景下,釹鐵硼的生產經營受到國家產業政策的積極支持,而且有利于提升當前我國稀土行業核心競爭力、加快稀土工業結構調整和產業轉型升級等發展要求。行業主要政策規劃及內容如下:


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