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1、软磁铁氧体行业生产自动化和智能化水平不断提升一、 软磁铁氧体行业生产自动化和智能化水平不断提升当前全球制造业正迎来以数字化、信息化、智能化为发展方向的深刻变革，现代化的信息技术也正和传统软磁铁氧体生产逐步融合，当前我国软磁铁氧体企业普遍面临产品附加值低、劳动力成本上涨的问题，推进智能制造生产可以有效提升产品一致性、降低生产成本、提高生产效率，实现产业转型升级和企业效益提升，行业内大型生产企业均在推进生产线的自动化应用水平。例如：通过车间的智能监测平台可以对生产情况进行实时监控，针对不同产品自动生成烧结配方，并对产品质量进行统计分析。生产企业通过引入智能化的视觉检测机器，可以借助其自动化、高客观
2、度、非接触和高精度的特点代替人工对软磁铁氧体磁芯的外观进行检测，提升产品合格率并降低生产成本。组合式的数控磨床可以一次性完成铁氧体磁芯的磨面、磨底、再磨面、开气隙等生产环节，节省磨面后再排列的人工成本，提升小尺寸、难排列产品的生产效率和精度水平。二、 我国磁材产量增长及应用领域在双碳目标背景下，绿色、智能、高质量发展方向的政策陆续出台，新能源、风电、节能家电、智慧城市等领域持续景气，磁材需求迎来增长，行业空间广阔。近5年，国内铁氧体永磁材料约产量约53万吨，生产企业竞争较为激烈。总量方面，国内产量波动较大。据中国电子元件行业协会数据，2015年以来铁氧体永磁产量在53万吨上下波动。竞争格局方面
3、，产能分散，小型厂商众多。据新材料在线数据，2021年年产能10，000吨以上企业占比不足10%；年产能1，000吨以下企业占比超过40%，中小企业间竞争较为激烈。软磁铁氧体产量庞大，高端市场有待开拓。总量方面，国内软磁铁氧体生产产量稳定、规模庞大。2014年起我国软磁铁氧体产量稳定在约23万吨左右，2020年我国产量为21万吨，在全球总产量中的比例达60%。技术方面，国内软磁铁氧体高端生产力不足。全球高端软磁铁氧体主要由日本生产，代表企业有TDK、FDK等；我国软磁铁氧体生产集中于低成本的中低端产品，在技术与性能方面仍有提升空间。稀土永磁以钕铁硼为主，钕铁硼产量稳步增长。产品方面，烧结钕铁硼
4、以其优异性能成为稀土永磁主流产品，产量持续增长。2020年国内稀土永磁95%产量为烧结钕铁硼永磁材料、4%为粘结钕铁硼永磁材料、1%为钐钴永磁材料。2021年钕铁硼产量为2194万吨，同比增长12%。电声家电更新迭代扩大永磁铁氧体需求空间。下游应用方面，电声、家电行业是最大应用领域。据智研咨询数据，电声行业在永磁铁氧体下游中占比371%、家电行业占比182%。电声行业方面，电声产品通常伴随消费电子产品使用，移动智能终端产品的普及使新一代电声产品（如TWS耳机）销量迅速扩张，形成永磁铁氧体需求。家电方面，永磁铁氧体主要用于变频家电、智能家电电机，其市场规模稳中有升。锰锌铁氧体是最常见的软磁铁氧体
5、，主要用于电动机。锰锌铁氧体为我国最主要的软磁铁氧体，其下游应用主要是电动机、变压器、发电机，是电子工业和机电工业的基础材料和支柱产品。以软磁铁氧体为基础的EMI磁性元件发展迅速，是现代电子设备、工业和民用电子仪器不可或缺的组成部分，需求水平持续增长。新能源车核心零部件原材料，强势拉动稀土永磁用量扩张。钕铁硼是永磁同步电机核心材料，用于制造核心零部件永磁转子及其他微小电机，在新能源汽车中作用重大。据中国汽车工业协会，新能源汽车单车钕铁硼用量约3-5千克。新能源车有望强势拉动钕铁硼需求扩张。其他应用场景如变频空调、消费电子等市场规模总体呈上升趋势。三、 软磁铁氧体行业市场发展概况软磁铁氧体是一类
6、应用广泛的基础功能磁性材料，包括Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类，性能优异稳定，同时批量生产容易、机械加工性能高、成本较低，其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大。由于在高频上具有高磁导率、高电阻率、低损耗的特点，软磁铁氧体被广泛应用于通信网络、计算机、消费类电子产品、新能源汽车、IT产业等方面。从技术来看，日本是磁性材料技术领跑者，日本、美国以及部分欧洲国家在磁性材料生产方面起步早、新品开发强、技术含量高，高端铁氧体软磁材料的竞争也主要集中在这些国家。我国在高端氧体软磁市场上竞争力还不强。面临日本TDK、FDK、住友，韩国的梨树、三和，欧洲的PHILIPS等国际知名企业，我国铁氧体软磁
7、行业面临严峻的挑战。目前，我国从事软磁铁氧体生产的企业共约230多家，初具规模的企业约110多家。我国铁氧体软磁产量呈现V字走势。2012年铁氧体软磁产量约221万吨，到2015年达到谷底约21万吨，2018年产量约24万吨。2018年我国铁氧体软磁市场规模约9124亿元，同比2017年的8368亿元增长了903%。随着5G通信时代的到来，我国铁氧体软磁市场将迎来进一步的腾飞。手机技术的提高对磁性材料性能提出更高的要求。同时手机数量的增长，要求必须增加移动交换机的容量和地面站的数量。其中，移动通信用的磁性材料就包括铁氧体软磁器件。这类铁氧体软磁元件主要是无线寻呼用磁性天线，手机用的电磁兼容磁芯
8、，目前国内还不能满足供货要求，主要靠进口，未来进口替代空间巨大。四、 智能制造水平提升促进软磁铁氧体行业进步中国制造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。五、 软
9、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04%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，随着电话技术的发展，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
10、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
11、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
12、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
13、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。六、 合金软磁行业概览磁性材料主要可以分为永磁和软磁两类。永磁材料又称硬磁材料，这类材料能长期保留其剩磁，具有较高的矫顽力，能经受不太强的磁场干扰。软磁材料与之对应，矫顽力低，磁导率高，既容易受外加磁场磁化，又易退磁。其主要功能是导磁、电磁能量的转换与传输，被广泛应用于电能转换设备中，是电子电力时代的重要材料。软磁材料主要可分为金属软磁、铁氧体软磁、非晶及纳米晶三类。金属软磁应用广泛，全世界年产百万吨以上，可继续细分为纯铁、硅钢、坡莫合金、金属软磁粉芯等类别，其中金属软磁粉芯性能最为优异，在光伏、储能、新能源汽车等板块广泛应用。七
14、、 两大材料路线不断迭代，金属软磁粉芯综合性能突出金属软磁粉芯和非晶纳米晶是当前并存的两大高端软磁材料发展路线。金属软磁粉芯不仅改善了传统金属软磁磁导率不高的缺陷，并且达到了远超铁氧体软磁的饱和磁感应强度，综合性能优良。而非晶纳米晶除去成本劣势，综合性能更为优异，并具有制造节能、应用节能、回收节能的特点，是全生命周期绿色可循环材料。金属软磁粉芯是由绝缘介质包覆的磁粉压制而成的软磁材料，是当今软磁材料领域综合性能最佳的软磁材料。软磁粉芯的磁性能，结合了金属软磁材料和软磁铁氧体的优势，由于其粉末采用的是铁磁性颗粒，饱和磁感应强度高，同时因为有绝缘层的存在，其电阻率也较高。成型工艺方面，其相较非晶软
15、磁成熟，可塑性强。软磁粉芯可以同时满足高频（KHzMHz）使用和体积小型化的需求，并且可以加工成环形、E型、U型等，以满足不同的应用场合。金属软磁粉芯可分为铁粉芯、羰基铁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁硅磁粉芯、高磁通磁粉芯、铁镍钼磁粉芯。在合金金属软磁粉芯材料中，金属铁镍类粉芯材料性能优异，但由于价格昂贵难以大规模地被采用。铁基非晶类粉芯材料，虽具有良好的磁芯损耗与饱和特性，但在技术上仍然存在可靠性、磁芯成型的压制性等结构性问题短时间难以彻底解决，大批量生产与使用仍然难以实现，在中高频工作条件下，铁硅类金属磁粉芯软磁材料是能够满足要求的理想材料之一。铁粉芯：以纯铁粉为原料，经表面绝缘包覆后采用有机粘合
16、剂混合压制而成。被广泛应用于储能电感器、调光抗流器、EMI噪音滤波器、DC输出/输入滤波器等。羰基铁粉芯：由超细纯铁粉制成，具有优异的偏磁特性合良好的高频适应性。其直流偏置特性远优于其他磁粉芯，是制造高频开关电路输出扼流圈、谐振电感及高频调谐磁芯芯体较为理想的材料。铁硅铝磁粉芯：由85%Fe、9%Si、6%Al的合金粉末生产出来的一种软磁复合材料，适用于功率因数校正电路（PFC电感器）、脉冲回扫变压器合储能滤波电感器。铁硅磁粉芯：开发相对较晚，由94%Fe和6%Si的合金粉末制成，适用于大电流下的抗流器、高储能的功率电感器、PFC电感器等，在太阳能、风能、混合动力汽车等新能源领域中被广泛使用。高磁通磁粉芯：磁通密度最高的磁粉芯，具有优异的直流偏置特性、低损耗和高储能特性。高磁通磁粉芯非常适用于大功率、大直流偏置场合的应用，如调光电感器，回扫变压器、在线噪音滤波器、脉冲变压器和功率回数校正电感器等。铁镍钼磁粉芯：由17Fe、81Ni和2Mo的合金粉末制成的一
