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软磁铁氧体材料行业市场深度分析及发展规划咨询

陈雪****2
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软磁铁氧体材料行业市场深度分析及发展规划咨询一、 影响软磁铁氧体行业发展的机遇和挑战(一)软磁铁氧体行业发展机遇1、软磁铁氧体行业下游应用需求快速增长与其他软磁材料相比,软磁铁氧体在材料中高频损耗和技术成熟度具备一定竞争优势,终端应用场景广泛,其用途的基础性和普遍性使其需求增长呈现出较为稳定的特征;同时,近年来伴随新能源汽车、光伏发电、5G通讯等行业迅速发展,下游电子化场景的增加带动电子磁性元件需求量的增加,对于磁性材料的性能要求也更高,新兴应用场景将成为软磁铁氧体未来重要的需求增长点,高性能、高可靠度、高环境适应性的软磁铁氧体将迎来更广阔的增长空间《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023年)》中提出到2023年,我国电子元器件的销售总额将达到21,000亿元,下游应用需求的快速增长为软磁铁氧体材料的规模增长和技术创新提供良好的外部环境2、软磁铁氧体行业产业政策的有利支持电子元器件产业是工业体系中的基础性和先导性产业,国家在产业政策层面积极支持电子元器件行业进行关键短板产品和技术攻关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。

国家统计局发布的《战略性新兴产业分类(2018)》中将高端专用磁性材料列入重点产品和服务目录,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3、软磁铁氧体行业智能制造水平提升中国制造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二)软磁铁氧体行业面临挑战1、软磁铁氧体行业竞争和产能集中于中低端产品目前我国软磁铁氧体行业存在大量产能规模较小、产品质量档次较低的中小生产厂商,小规模生产厂商生产技术落后、生产自动化程度低、管理模式粗放,市场竞争手段主要依靠低价策略。

因此,当前我国软磁铁氧体行业呈现出大而不强的局面,行业竞争和产能集中于中低端产品,不利于行业良性市场竞争秩序的构建和产品结构的转型升级2、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3、软磁铁氧体行业原材料价格波动挤压行业利润2021年以来磁粉生产所需原材料氧化铁和氧化锰的价格大幅向上波动,导致本年磁粉供应紧张、采购价格显著上涨而磁芯行业竞争格局较为分散,销售定价调整具有滞后性,原材料价格波动导致磁芯行业利润短期内受到明显挤压二、 软磁材料发展历程软磁材料在工业应用中已有一百多年的历史,依据时间先后可以划分为四个发展阶段:第一阶段为19世纪末叶至20世纪初,纯铁、硅钢等软磁合金陆续问世纯铁是工业上应用最早的软磁材料,1886年美国Westinshouse电气公司首先用杂质含量约为0.4%的热轧低碳钢薄板制成变压器叠片铁芯。

随着电力工业和电讯技术的兴起,低碳钢制造电机和变压器得以广泛使用20世纪初,研制出硅钢片代替低碳钢,提高了效率,降低了损耗至今,硅钢片在电力工业中对于软磁材料的使用仍居首位同时,随着技术的发展,在弱电工程中提出了材料需具有高磁导率的要求,铁镍系等各类软磁合金便应运而生到20世纪20年代,无线电技术的兴起,更促进了高磁导率合金的发展,坡莫合金(78Ni-Fe)、缪高磁导合金(Mumetal,77Ni-5Cu-Fe)、坡明瓦(Perminvar,43Ni-23Co-Fe)、坡明杜尔合金(50Co-2V-Fe)及坡莫合金磁粉芯等相继出现第二阶段为20世纪30年代到40年代,金属软磁材料发展迅速,铁氧体软磁材料应运而生20世纪30年代到40年代,金属软磁材料在品种、性能和应用等方面都有了迅速的发展这期间研制出了多元坡莫合金、铁硅铝粉状高磁导率合金和单取向硅钢,羰基铁粉被压制成铁粉芯同时期也开始了对于铁氧体的研究:随着高频无线电技术的发展,生产中迫切需要一种同时具有铁磁性和高电阻率的材料,1935年,荷兰Philips实验室Snoek成功研制出了适合在高频下应用的铁氧体,实现了尖晶石型锌铁氧体的工业化,拉开了软磁铁氧体材料在工业中应用的序幕。

第三阶段为20世纪50年代到70年代,铁氧体生产取得重大突破,纳米晶合金的发明成为软磁材料发展的新里程碑20世纪50年代,人们开发出了石榴石型铁氧体、平面型铁氧体等多种型号的铁氧体,为铁氧体奠定了坚实的工业基础经过20年的发展至20世纪70年代,生产的铁氧体磁导率显著增大、损耗降低、频带变宽1988年,日本日立金属公司在非晶合金基础上通过晶化处理开发出纳米晶软磁合金,此类合金的突出优点在于兼备了铁基非晶合金的高磁感应强度和钴基非晶合金的高磁导率、低损耗其组元少,不含有贵重的Co、Zr、Nb、B等元素,是一种成本低廉的铁基材料纳米晶合金的发明是软磁材料的一个突破性进展,把非晶态合金研究开发又推向一个新高潮第四阶段为20世纪80年代至今,高性能软磁复合材料产业化,市场份额逐年增加除了20世纪初研制的铁粉芯,大多数磁粉芯都是在20世纪80年代开始研发20世纪80年代初,羰基铁粉芯开始量产,铁硅铝合金磁粉芯成功开发并逐渐实现产业化,铁硅磁粉芯、高磁通磁粉芯、铁镍钼磁粉芯陆续问世1984年,美国Allied公司把非晶态粉末压制成了非晶磁粉芯,其具备低损耗、高直流偏置的性能,但成本相对较高近年来,由于软磁复合材料兼具高饱和磁通密度和较高的应用频段两大优势,市场份额逐年快速增长。

三、 我国软磁铁氧体行业概况软磁铁氧体是一种磁性材料,与硬磁材料相比,软磁铁氧体兼具易磁化、易退磁特点,此外软磁铁氧体还具有功耗低、机械加工性好等优势软磁铁氧体可实现电能传输、电能变换、信号筛选等功能,常用于制备电感、电子变压器的电子磁性元件,广泛应用在家用电器、新能源汽车、照明、电力、工业设备、航空航天、等领域我国软磁铁氧体行业起步晚,但发展迅速,受益于国民经济增长、下游需求释放,现阶段,我国已成为全球最大的软磁铁氧体生产国,2021年,我国软磁铁氧体行业产量约为23.5万吨,约占全球产量的四分之三预计2022-2026年,我国软磁铁氧体行业产量仍将保持增长态势,年均复合增长率达到10.0%以上四、 软磁铁氧体材料的基本情况根据磁性强弱,物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性,其中铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质磁性材料通常指称强磁性物质,主要由过渡族元素铁、钴、镍等元素及其合金组成根据应用类型的不同,磁性材料可以分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料软磁材料是对磁通密度及磁化强度具有低矫顽力的磁性材料,与硬磁材料相比,其易于磁化,亦易于退磁,通常用于制备成电感、电子变压器等各类电子磁性元件实现电能传输、电能变换、信号筛选等功能。

根据材质和结构的不同,软磁材料可以分为金属软磁、软磁铁氧体和非晶、纳米晶软磁合金金属软磁以硅钢片为典型代表,是最早的软磁材料,由于其电阻率较低,在高频下损耗较高,更适用于低频场景金属软磁粉芯由铁镍、铁硅、铁硅铝等合金软磁粉制成,对传统硅钢片高频高损耗的缺点有所改进软磁铁氧体材料具有较高的电阻率和较低的饱和磁通密度,因在中高频场景内损耗较小,机械加工特性好,在诸多领域被广泛应用非晶合金软磁由合金溶液在急速冷却的工艺下制备成非晶态合金薄带,纳米晶软磁在非晶合金软磁的基础上通过适当的退火环节得到纳米级别的软磁合金,以上材料在饱和磁通密度和电阻率上具备更优良的综合性能,但在技术成熟度上低于金属软磁和软磁铁氧体总体来看,不同种类的软磁材料由于在电磁特性、技术成熟度、产品价格上的差异,应用于不同的需求场景软磁铁氧体按照配方的不同主要包括锰锌系、镍锌系和镁锌系,其中锰锌系铁氧体是应用最广、产量最大的软磁铁氧体材料,根据QYResearch的统计,2020年锰锌软磁铁氧体的产量占软磁铁氧体总产量的75.6%软磁铁氧体材料的电磁性能是下游客户评价的关键因素,电磁性能的核心参数主要包括初始磁导率μi、饱和磁通密度Bs、功率损耗Pcv、居里温度Tc。

磁导率代表磁芯空间中线圈流过电流后,产生磁通的阻力或是其在磁场中导通磁力线的能力,初始磁导率代表磁导率在静态磁化曲线始端的极限值对于高导类材料而言,磁导率越高则用较少的线圈匝数即可以达到既定电感量,可缩小电子磁性元件的体积代表磁化到饱和状态的磁通密度,达到饱和状态以后,磁性材料的磁通将不随电流的增加而增加对于功率类材料而言,高饱和磁通密度意味着电子磁性元件能够承载更高的工作电流,提升电感容量和功率密度,缩小器件体积某一电网电路能源输入输出转化过程中损失的功耗低功率损耗可以减小器件发热,提升转换效率磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度,是铁磁性或亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点居里温度越高表明磁性材料可以在更高的温度下依旧保有电感值五、 软磁铁氧体行业进入壁垒(一)软磁铁氧体行业技术与工艺壁垒软磁铁氧体材料的电磁性能与一致性是下游电子磁性元件客户产品关键的评价指标,产品性能由原料配方、生产设备、制备工艺、生产过程管控等因素共同决定因此,实现高性能磁性材料产品的大规模生产,不仅需要行业在技术研发层面不断改良原料配方,开发新型牌号的产品;还需要专业经验丰富的生产管理团队在生产实践过程中持续调试生产设备、改进生产工艺的各项参数设置,达到理想的生产过程控制,充分保证产品的可塑性和一致性。

以上实践经验无法在短期内被复制,以烧结工艺为例,只有通过调节特定的气氛和温度曲线,对烧结和冷却过程中氧分压和温度合适控制,才能使烧结出的软磁铁氧体磁芯达到合适的性能在下游电子产品更新换代速度加快、新兴行业对高性能电子磁性元件需求度提升的大背景下,软磁铁氧体生产厂商对原料配方、先进工艺路线的掌握,对生产过程的质量管控经验将成为规模化供应高性能软磁铁氧体材料的核心壁垒,新进入者无法在短期内掌握最优的生产技术和工艺,批量化制备出高电磁性能和一致性的产品二)软磁铁氧体行业资金和规模壁垒尽管当前软磁铁氧体材料市场竞争格局较为分散,但是大规模供应性能优良、品质稳定的磁芯材料仍需前期较高的固定资产和研发投入,通过规模经济降低产品生产成本,提升产品品类丰富度小型生产厂商在产品附加值、产能规模和技术储备等方面存在明显的竞争劣势同时,由于软磁铁氧体磁粉上游面向钢铁行业、化工材料行业生产厂商进行采购,其价格容易受到宏观经济周期波动的影响以氧化铁为例,国内高纯度的氧化铁供应商数量有限,优质氧化铁的供应数量、价格、交期、品质容易受到产业政策、供需结构、市场主体交易行为等多方面因素的扰动具备资金和规模优势的企业面向上游采购时能够享有更高的议价权,抵御生产经营过程中的流动性风险,保障供应链的稳定。

三)软磁铁氧体行业客户认证壁垒软磁铁氧体是构成下游电子磁性元件的基础性电子材料,。

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