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宜春稀土磁材是什么?用途有哪些?

作者:admin 浏览量:6611 来源:网络整理 时间:2024-05-20 09:01:17

信息摘要:

稀土永磁材料磁性材料是指对外界磁场产生强磁性的材料。能对磁场做出某种方式反应的材料称为磁性材料,按照物质在外磁场中表现出来磁性的强弱

稀土永磁材料

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磁性材料是指对外界磁场产生强磁性的材料。能对磁场做出某种方式反应的材料称为磁性材料,按照物质在外磁场中表现出来磁性的强弱,可将其分为抗磁性物质、顺磁性物质、铁磁性物质、反铁磁性物质和亚铁磁性物质。大多数材料是抗磁性或顺磁性的,它们对外磁场反应较弱。铁磁性物质和亚铁磁性物质是强磁性物质,通常所说的磁性材料即指强磁性材料。磁性材料分为永磁材料和软磁材料。磁性材料按照其磁化的难易程度,一般分为永磁材料及软磁材料。永磁材料又称为恒磁材料或硬磁材料,是指磁通密度以及磁极化强度具有高矫顽力的磁性材料,它经过充磁达到饱和,去掉外磁场后仍然具有磁性。软磁材料是指具有低矫顽力和高磁导率、易于磁化,也易于退磁的磁性材料。永磁材料包括金属永磁材料、永磁铁氧体和稀土永磁材料。其中稀土永磁材料经过第一代的SmCo5永磁体和第二代Sm2Co17永磁体,到目前主要应用的第三代Nd-Fe-B永磁体。软磁材料则主要包括铁氧体软磁材料和金属软磁材料,其中金属软磁材料包括传统合金软磁、金属磁粉芯和非晶及纳米晶合金软磁料。

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稀土永磁材料

稀土永磁材料是指包含稀土金属的永磁材料,是将钕、钐等混合稀土金属与过渡金属钴、铁等组成的合金,用粉末冶金方法压型烧结,经磁场充磁后制得的一种磁性材料。稀土永磁材料的诞生是磁性材料领域的重大推进,使得高新技术产业中的磁器件高效化、轻型化。

目前主要根据下游应用不同分为钐钴永磁体以及钕铁硼永磁体,第四代稀土铁氮永磁体目前还在积极研发中。二代稀土永磁材料——钐钴永磁体。钐钴永磁体主要由稀土元素钐、钴及其他元素配比后制成,目前主要分为第一代SmCo5(1:5型)和第二代Sm2Co17(2:17)型两种,以第二代钐钴永磁体为例,其中钴元素占比在48%-52%,钐占比在23%-28%,铁元素占比在14%-17%。钐钴永磁体的特点是磁性能高,相较钕铁硼永磁体耐高温性更好。但由于钴元素占比较高,且钴成本价格高于钕价格,目前下游运用相对较少,主要用于国防军工、航空航天、通讯技术等领域

第三代稀土永磁材料——钕铁硼永磁体。目前钕铁硼永磁体是性能最优、用量最大、磁材市场占比最高的永磁材料。钕铁硼磁材中钕镨元素占比在29%-32.5%,铁元素占比在64%-69%,硼占比在1.1%-1.2%。近几年由于钕铁硼磁材的高性价比,以及不断优化的磁材生产工艺下,钕铁硼磁材在生产及应用方面得到了高速发展。当代钕铁硼磁材主要分为粘结钕铁硼及烧结钕铁硼两种,两者区别主要在于工艺上的不同。

粘结钕铁硼是在钕铁硼磁粉中注射粘合剂,再通过各种可塑性材料的成型工艺加工而成,目前主要运用于硬盘驱动器磁体、汽车电机及磁传感器以及其他各类工业用和家用电机。烧结钕铁硼则是采用粉末冶金工艺,对熔炼和浇铸炉体抽真空,通过高温加热成型。下游主要运用包括稀土永磁电机、扬声器、磁选机、计算机磁盘驱动器、磁共振成像设备仪表等。由于磁性与成型方式上的不同,使得粘结钕铁硼磁材与烧结钕铁硼磁材在使用上的交集并不多,烧结钕铁硼由于具有较高的磁能积和性价比,广泛运用于功率较大的驱动电机等领域,粘结钕铁硼具有工艺简单、体积小等特点,较多运用于微特电机等领域。热压钕铁硼是通过热挤压、热变形工艺制成的磁性能较高的磁体,具有致密度高、取向度高、耐蚀性好、矫顽力高和近终成型等优点。目前仅少数公司掌握了生产工艺,专利壁垒和制作成本高,总产量比较小。

市场空间

全球磁性材料市场规模2021年达到180.3万吨,2021-2025年均复合增速5.5%。根据弗若斯特沙利文的数据,全球磁性材料市场产量规模2016-2020年复合增速为2.6%,2021年全球市场规模达到170.4万吨,较2020年同比增长5.85%,未来5年复合增速将维持年均5.5%的增长。国内磁性材料市场增长快于全球市场,2021年市场规模为136.1万吨,未来5年复合增速为7.6%。根据弗若斯特沙利文的数据,中国国内磁性材料产量2016-2020年复合增长为5%,2021年国内市场规模将达到136.1万吨,同比增长8.27%,未来5年复合增速将提升至7.6%。国内磁性材料产量占据全球绝大份额,未来将持续提升。国内磁性材料占据全球绝大部分市场份额,2021年产量规模占据全球75.5%的份额,至2025年有望提升至81.8%

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2021高性能钕铁硼需求量快速增长。其中2021年达到7.4万吨,同比增速达到13.85%,届时全球高性能钕铁硼永磁材料需求端渗透率将达到32.51%,同比增加2.61个百分点。全球稀土永磁材料需求未来5年复合增速为7.8%,全球高性能钕铁硼永磁材料2020-2025年的CAGR为14.7%,高性能钕铁硼渗透率将提升至41.62%。我国是稀土钕铁硼需求占比最大国家,2021年国内稀土永磁材料需求增速6.25%,其中高性能钕铁硼需求增速及渗透率正追赶全球,未来5年国内高性能钕铁硼需求渗透率有望持续提升。根据弗若斯特沙利文的数据,2015-2020年国内稀土永磁材料需求CAGR为7.5%,2021年国内需求为15.8万吨,同比增长6.25%,占据全球70.98%份额,是最大的稀土永磁材料消费国。

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2021年国内高性能钕铁硼需求量达到4.49万吨,同比增长10.86%,增速低于全球水平,占全球需求比例有望达到60.68%;2021年国内高性能钕铁硼渗透率为28.42%,同比提升1.18个百分点,但低于全球高端钕铁硼需求渗透率水平。随着我国新能源产业发展、经济结构向节能化方向改造以及碳中和碳达峰政策的实施,2020-2025年国内高性能钕铁硼永磁材料需求年均增速有望达到16.6%,至2025年国内高端钕铁硼渗透率有望提升10个百分点。

产业链

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上游稀土作为一种不可再生资源,且为我国战略性核心资源,在于稀土能大幅度地提高其他产品的质量和性能。根据美国地质调查局的数据显示,2022年全球稀土储量约为1.25亿吨,其中中国储量为4400万吨,约占全球35%。此外越南、俄罗斯、巴西稀土储量靠前,分别为2200万吨、2100万吨及2100万吨,以上四国占据全球稀土储量87%。产量方面,2021年中国稀土矿产量达到168000吨,位居世界第一。其他稀土矿产量较多的国家为美国、缅甸、澳大利亚,产量分别达到43000吨、26000吨及22000吨。

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2021年12月23日,中国稀土集团正式在江西成立,由国资委控制,中国铝业、五矿稀土、赣州市人民政府等进行战略性重组,由六大集团中五矿稀土、南方稀土、中国稀有稀土整合而成。2022年第一批稀土开采、冶炼指标分配给北方稀土、中国稀土集团、厦门钨业和广东省稀土集团。今年第一批开采指标较去年第一批增长20%,其中北方稀土获得最大开采指标,为6.021万吨,占据全部稀土开采指标的59.73%。

国内稀土供给侧结构性改革持续,国家严格控制稀土开采及冶炼份额,海外进口稀土总量偏低,未来稀土供应端带来的增量有限。

中游

稀土磁性材料位于稀土产业链的中游,衡量永磁材料产品性能的指标主要有四个:剩磁(Br)、矫顽力(Hc)、内禀矫顽力(Hcj)和最大磁能积(BHmax))。高性能稀土永磁材料属于国家重点新材料和高新技术产品,既是国家战略新兴产业重点支持的领域之一,又是稀土新材料下游最大的应用领域,在当前国家高度重视稀土作为战略资源的特殊背景下,高性能稀土永磁材料的生产经营受到国家产业政策的积极支持。

根据稀土行业协会的统计,我国目前有超过200 家烧结钕铁硼永磁材料生产企业,其中、低端钕铁硼主要应用于磁吸附、磁选、电动自行车、箱包扣、门扣、玩具等领域,产品同质化严重,市场无序恶性竞争,供给过剩;

生产高性能钕铁硼永磁材料的企业比较集中,国外钕铁硼永磁材料制造商主要集中在日本和欧洲,包括日立金属、TDK等企业。而国内永磁材料制造商主要是金力永磁、宁波韵升、正海磁材、中科三环等上市公司,高端产品可通过与客户深入合作,树立了在各自细分领域的竞争优势,因此竞争相对缓和。头部玩家加速产能扩张,新能源汽车领域成为各家必争之地。国内生产高端钕铁硼磁材的多为上市公司,2021年磁材毛坯产能已达7.5万吨左右,各家利用上市公司融资便利纷纷开启产能扩张,2023年将达11.75万吨,其中金力永磁、中科三环、宁波韵升、正海磁材产能均达2万吨以上,行业集中度进一步提升。梳理国内公司产品结构,新能源车领域成为行业玩家必争之地:金力永磁在新能源车领域的收入占比为22.6%(根据2021年前三季度数据);中科三环应用于新能源汽车电机的磁材产品占比为25%;宁波韵升新能源汽车占比6.5%;正海磁材的产品中汽车市场占比超五成(其中节能与新能源汽车占比超过三成);英洛华汽车领域占比达10-20%;大地熊汽车领域21%,其中新能源汽车8%。

下游

稀土永磁电机对于全球碳减排可做出强大贡献。根据弗若斯特沙利文报告,全球50%以上的电力消耗来自电动机,而与传统电机相比,稀土永磁材料可节省高达15%至20%的能源。此外,稀土永磁材料的应用使变频家电、新能源汽车及汽车零部件以及3C智能电子产品实现更轻量小型化,符合消费者的偏好。

新能源车:长期高成长赛道,2025年高性能钕铁硼需求占比达46.4%“产品驱动”+“政策导向”双模式,国内新能源汽车行业进入加速渗透期。据中汽协统计,2021年国内新能源汽车产/销量实现354.5/352.1万辆,同增159.5%/157.5%,渗透率已突破个位数上升至13.4%,随着Tesla的ModelS导入市场、Model3和ModelY量产放量,国内自主品牌也推出多款爆款车型,新能源车凭借用车成本低和智能化等优点逐渐受到消费者认可。

永磁同步电机具有效率高、体积小等优势,受到主流新能源车大厂青睐。目前新能源汽车主要采用的电机系统主要有三相交流异步电机(感应电机)和三相永磁同步电机两种,三相交流异步电机需要励磁绕组产生磁场,而稀土永磁驱动电机由永磁体励磁,无需励磁电流,转子无铜耗,定子铜耗相对较小,相比异步电机,电机效率提高约3%~5%。因为不需要定子绕组的无功励磁电流,因此功率因数也更高。可以大幅减轻电机重量、缩小电机尺寸、提高工作效率,而且具有转矩大、功率密度大、结构简单等特点。以特斯拉为代表的大众版车型Model3已全部采用稀土永磁电机,2018年新能源汽车永磁同步驱动电机装车比例已从77%提升至90%,未来有望进一步提升。

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永磁风力发电机优势在于结构简单、效率高、可靠性强,风机大型化催生永磁直驱成为热点趋势。直驱发电机取消了增速机齿轮环节,减少了机械传动系统损耗,减少了故障点,提高了系统可靠性,此外由于不需要电励磁装置,具有重量轻、效率高、可靠性好的优点。国家工信部、市场监管总局印发了《电机能效提升计划(2021-2023年)》,重点指出“针对使用变速箱、耦合器的传动系统,鼓励采用低速直驱和高速直驱式永磁电机”“大力发展永磁外转子电动滚筒”,风机大型化催生永磁直驱成为热点趋势:大风机可提高风能利用效率,同时降低投资,包括基础、调装和运维成本以降低度电成本。

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