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1、磁性材料产业的现状与今后的发展车声雷( 浙江工业大学磁电功能材料研究所，浙江杭州3 1 0 0 1 4 )1引言磁性材料按功能可以主要分为软磁材料和永磁材料两大类，是电子行业非常重要的一类功能材料，在家电、汽车、计算机、通讯、医疗、航天、军事等领域的应用十分广泛。近年来，电子信息技术，消费电子和节能环保等领域的迅速发展带动了全球磁性材料产量的持续增长。全球软磁材料和永磁材料产量分别从2 0 0 4 年的2 3 万吨和5 8 万吨增长到2 0 1 0 年的5 8 万吨和9 5 万吨，年增长率达1 6 7 和8 6 。从地域分布来看，全球磁性材料产业主要集中在亚洲，尤以中国和日本居多。现有的磁性材
2、料大多数都是由日本科学家发明、并首先在日本实现产业化的，因此，日本在磁性材料领域有着传统的优势，中高端的产品和技术基本上都控制在日本企业手中。日本约有6 0 多家企业从事磁性材料的研发和生产，其中T I ) K 公司是全球磁性材料生产历史最长、品种最全的企业，在铁氧体软磁和永磁技术方面长期走在世界最前端，是举世公认的磁性材料行业的“王中王”。进入2 1 世纪，中国的磁性材料工业凭借丰富的资源和劳动力的优势、巨大的国内外市场支持以及大量投资的涌入，有了高速的发展。目前，我国已经形成了品种齐全的磁性材料体系，各主要门类磁性材料的产量均居世界第一位，产品质量和技术档次也有了较大幅度的提升，产品应用范
3、围也正在逐步向中高档领域扩展。2 0 1 1 年中国软磁材料和永磁材料产量分别达到3 5 万吨、6 6 万吨，占到全球产量的三分之二左右。十二五期间，我国的磁性材料产业将进一步稳定发展，在世界市场上的份额和地位将有进一步的提高。2 0 0 5 2 0 2 0 年世界和中国的磁性材料工业发展见表1 表l2 0 0 5 2 0 2 0 年世界和中国的磁性材料工业发展单位：万吨畸年1 0 年卸年材料种类世界产中国产世界产中国产世界产量中国产量烧结永磁铁氧体6 2约鲒3 59 5软磁铁氧体4 12 2。5 7约6 03 4烧结钕铁硼磁体3 62 8951 37数据来源：中国磁性材料与器什行业协会浙江是
4、我国磁性材料产业大省，全省年产永磁铁氧体3 5 万吨左右，年产软磁体1 3万吨左右，年产钕铁硼磁体5 万吨左右，总体约占全国的大约2 3 、世界的大约1 2 。目前，浙江省的磁性材料生产企业有3 0 0 余家，其中上市公司包括横店东磁、海宁天通、宁波韵升等在内有总共8 家。全省生产永磁铁氧体企业约2 2 0 余家，生产软磁体企业约7 0 余家，生产钕铁硼企业约1 3 0 余家，主要分布在东阳、宁波、海宁、杭州四大区域。其中，东阳一带有以生产永磁铁氧体为主的企业1 4 0 余家，海宁地区有以生产软磁体为主的企业5 0 余家，宁波地区有以生产钕铁硼为主的企业近8 0 余家。2 我国磁性材料产业的现
5、状与课题我国的磁性材料产业虽然产量高居世界第一，目前的产值份额却并不理想。由于各方面的因素，总体来说目前国内磁性材料行业仍然落后日美3 1 0 年，现阶段高端产品和技术基本上都还控制在国外企业手中，特别是稀土永磁领域的知识产权仍然处于被日本企业垄断的状态。我国企业的产品以中低档居多，占到总产量的9 0 以上，其售价仅为国际市场常规价格的l 3 l 2 ，所以虽然产量高居世界第一，但产值并不理想。统计资料显示，即使是品质比较好的出口磁材，其均价也还不到进口磁材均价的一半。表2目前中国几种主要磁性材料生产、科研和价格水平类别中国生产性能中国科研水平中国均价日本均价( U S D k g )( U
6、S D 埏)铁氧体软磁相当P C 4 0 、P C 4 4 ( 工P C 5 0 、P C 9 5 ( 工作频率41 0( 功率材料)作频率2 0 0 k H z )5 0 0 k H z ，- 2 5 12 0 。C 1铁氧体软磁m = 8 0 0 0 一1 2 0 0 0 ；相当于T D K 的H 5 C 4 、 ( 高导材料)1 0 0 0 0 为主H 5 C 5 牌号，m = 3 0 0 0 0 ，宽温铁氧体永磁大批量相当T D K 的相当F B 9 系列、F B l 21 34 5F B 6 B ，部分F B 6 H 系魏钕铁硼磁体大批量生产磁体性能( B 聊一= 5 3 M G o
7、 e3 07 2达( B H ) 。= 4 5 M G o e 0 2 1 0 0 0p p m粘结钕铁硼主要是各向同性，各向异性磁体：( B H )3 04 0= 3 0 _ 4 5( B H ) 一= 1 5 M G o e注射S m F e N ：( B H ) = 1 8 M G O e尽管如此，近年来国内磁性材料产业得到了很大的发展，年增长率超过2 0 ，现在，我国磁性材料工业在产量方面已经初具规模，中低档产品方面形成较强的竞争力。表2中列出了目前我国在各类磁性材料领域的生产和科研方面与世界先进水平的比较。下面我们把磁性材料按照普通材料、专用材料、高端材料分为3 个部分，总结比较一下
8、国内外的现状。2 1 普通材料普通材料，也就是标准材料或者中低端材料，包括软磁铁氧体中的P C 3 0 、P C 4 0 、P C 4 7 ，永磁铁氧体中的F B 6 等日本企业上世纪7 0 9 0 年代实现商业化的产品。这些产品目前在世界范围内产销量最大，处于各个品类和档次中的V o l 啪ez o n e ，其特点是量大价廉，几乎所有厂家都可以生产，替代品非常多。由于成本和价格因素，T D K 、F D K 、J F E等日本企业已将其中的P C 3 0 、F B 6 等低端产品淘汰，P C 4 7 、F B 9 等中端产品向中国和印度、东南亚等劳动力成本较低的国家和地区战略转移，缩小或停
9、止了在其本国的生产。目前，我国磁性材料企业的产品从数量上讲9 0 以上属于这一类中低端产品。由于生产厂家多，产能规模大，产品档次低、一致性差，竞争优势仅限于低廉的价格，所以非常容易陷入自家人乱战一气的“价格大战”。现在磁性材料的价格水准大大低于上世纪9 0年代，这个格局很大程度上就是因此而形成的。经过一段时间的调查研究，我发现我国磁性材料企业普遍存在生产工艺控制精度不够，操作人员质量意识低，管理粗放的问题，这导致了产品一致性差，成品率不高，影响到经济效益。例如，配料时的称量精度、混合时的均匀度、温度控制的范围等等，很多都只能做到差不多的程度。对于粉体的组成和粒度分布等重要的基础特性，很多厂家由
10、于分析手段的不足未做必要的跟踪检测和严密控制。磁性材料的生产工序普遍很长，有很多步骤，每一步都只做到差不多的话到最后产品出来就差得多了。粉体粒度分布若控制不好，烧结阶段将会引起异常晶粒生长、内部应力、变形开裂等磁芯缺陷，并导致产品性能一致性的低下和合格率的降低。同时，设备陈旧、自动化程度低也是导致产品性能波动大的重要原因。由于人工操作容易引入人为因素，也会因为操作人员的失误或情绪因素导致生产参数控制的波动，自动化程度的高低会直接影响到工艺控制的精确度、产品质量的稳定度和生产效率的高低。在我国劳动力成本日渐高升的现在，这个问题应该引起足够的重视。2 2 专用材料专用材料是相对于普通的标准材料而言
11、的、为了某些特殊的( 常常也是新兴的) 用途二开发生产的产品。实际上大多数标准材料最初都是为了满足某种需要而开发的专用材料，随着其用途的拓展逐步发展为标准材料。所以，专用材料3 年后、5 年后都可能成为行业的标准材料。近年来，随着电子信息、新能源、新能源汽车、物联网等新技术的实用化和商业化普及，相关配套材料的开发非常活跃。例如，为了适应太阳能、风能发电和并网的需要，T D K 公司开发了适用于大电流用途、兼顾高饱和磁通密度和低损耗的P E 9 0 材，可以大大提高转换效率，非常适合于小型和家用新能源发电的逆变器适应。为了满足电动汽车和混合动力车电源系统的要求，T D K 推广和改进了可以在一2
12、 5 到1 3 0 的宽广温度范围内稳定工作的新材料，对于目前销量最大的普锐斯P r i u s 、因赛特I n s i g h t 等混合动力车来说已成为电源系统必不可少的关键材料。这些专用材料现阶段用量可能不是很大，但是利润率远远高过普通材料，而且更重要的是对产业链下游的产业有着重要的战略意义。这方面我国目前基本上处于空白状态，需要加大力气尽快开发生产，否则会拖下游相关领域发展的后腿，也会影响我国磁性材料产业今后的发展。2 3 高端材料高端材料名如其实是指那些具有泛用性、但性能指标远高于普通标准材料的高性能磁性材料。采用高端材料可以大幅度减小器件和整机的体积、提高其性能和质量，从而获得更多
13、的附加价值。为了加强保密，防止后发企业的追踪跟进，近年来T D K 等日本企业对于新开发的高端产品已不再公布产品牌号和性能指标。磁性材料作为一种Bt oB 商品，便于这样的操作，但是这使得习惯于跟进的我国磁性材料行业失去了新产品开发的方向和标杆。我国的大型磁性材料企业已经基本上已走完了产品开发的跟踪期，现在的问题表现在两个方面：1 ) 高端产品量产不稳定，只能小批量生产，或因合格率非常低而不得不对产品实行全量检查。2 ) 新产品开发方向不明确，遇到瓶颈，实验室研究与产业化和大生产脱节。要摆脱追赶着、模仿者的地位，掌握磁性材料领域的主导权，今后必须加强自主研发，增加高端材料开发方面的投入。3 对
14、我国磁性材料产业今后发展的建议据很多同行反映，目前磁性材料行业的发展普遍遇到了“瓶颈”，其宏观原因除了世界经济衰退、市场需要萎缩、原材料价格上涨、劳动力紧张、人民币升值等外部大环境的影响之外，主要在于我们整体上技术水平比较低，产品基本上都集中于档次比较低的领域，与日本等国外企业相比产品性能低、稳定性差，所以在激烈的竞争中很容易被卷入“价格大战”之中。由于产品附加值低，利润有限，必然影响到企业的扩大再生产和科技投入，使我们的企业难以进入科技创新转型升级做大做强的良性循环。这种状况与我国磁性材料行业拥有的”天时、地利、人和”的优势不相适应。具体到上述三类材料中我国磁性材料企业与国外的差距，则主要源
15、于我们的企业在人才储备、技术积累、创新能力、设备条件、管理水平、产业理念等各个方面的不足。要改变这种现状，必须加强协同创新，尽快实现磁性材料产业的转型升级，提升我国新材料产业整体技术水平，打造高水平磁性材料及应用产业的聚集区域。磁性材料产业的转型升级，我是这么理解的。转型就是实现由劳动力密集型、粗放型、规模型、依靠价格优势的经营方式转变为创新型、知识型、精密型的转变；而升级就是由低技术含量、低附加值向高技术含量、高附加值演变。为了实现这一目标，仅仅依靠单个企业的努力是很困难的。我建议聚集国内高校、研究院所和企业组成“人才一团队一项目一基地一产业链”五位一体、“集中精锐，协同创新，优势互补，资源
16、共享”的协同创新联盟，针对目前磁性材料产业存在的问题，开展协4同创新。但是，由于行业内部各个企业之间存在着相互竞争的关系，要建立起这样的协作关系，除了各参加单位要有大局观和“抱团转型，携手升级”的理念之外，必须研究建立一个良好的运作机制，以便处理好各方面的利益关系。在这个机制下，既要保护各单位的知识产权和经营机密，又要能在一个开放的平台上解决行业共通的问题。否则，即使搞起来一个协同创新联盟，很可能只有瓜分经费和资源的时候大家才凑到一起来，等到要实际做事情的时候大家又各打算盘，互留一手，使得联盟虚有其名，无法取得实际的成效。作为初步的设想，我认为可以将行业共性问题比较集中的普通材料和各企业的技术诀窍和经营机密较多的高端专用材料两个方面分开采取对策、“两条腿走路”实现磁性材料产业的转型升级。普通产品、也就是中低端产品领域目前普遍存在的稳定性差、一致性差、合格率低等全行业共通的技术难题，实际上是因为目前国内企业的生产工艺基本上大同小异，大部分都在采用国外上世纪7 0 8 0 年代的老工艺而引起的。我们
