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1.4烧结钕铁硼:
产量最大、应用最广的钕铁硼磁材6
1.5钕铁硼产业链7
2、高端钕铁硼供给相对有限8
2.1何为高端钕铁硼?
8
2.2高端钕铁硼行业壁垒高,供给有限11
3、风险提示15
1、“万磁之王”钕铁硼
钕铁硼永磁材料是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的第三代稀土永磁材料,其主要成分为稀土元素铁(63.9-68.7%)、钕(29-32.5%)及硼(1.1-1.2%),主要制作工序包括熔炼、制粉、成型取向、烧结和机械加工等。
在适当的温度、湿度且无强外磁场、辐射和其它影响磁性能因素的环境下,钕铁硼永磁材料的磁体性能不会产生较大损失,是当代磁性能最好、综合性能最优的磁性材料,有利于实现电信号转换和电能—机械能传递等重要功能,使电子仪器、通信设备等逐步向小型化、轻薄化方向发展,被称为“万磁之王”。
1.1磁性材料分类
磁性材料是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。
磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料,按功能可分为软磁材料、永磁材料、矩磁材料、旋磁材料和压磁材料,按生产工艺可分为烧结磁体和粘结磁体。
图1:
磁性材料分类
最大磁能积、矫顽力
磁性材料的最重要指标是最大磁能积和矫顽力。
高磁能积、高内禀矫顽力代表要实现相同磁力所需磁性材料的体积更小、质量更轻,磁体的抗退磁能力更强,使用效率更高。
最大磁能积、矫顽力和剩磁三类指标主要衡量的是材料磁性能,越高越好。
此外,最高使用温度和居里温度用来衡量磁体的抗温性特征,磁体的最高使用温度和居里温度越高,磁体性能越稳定。
表1:
磁性材料主要性能参数
永磁材料在各性能参数上均优于软磁材料。
表2:
软磁、硬磁材料性能参数对比
性能卓越、优中选优的稀土永磁
稀土永磁材料目前已发展至第三代稀土永磁体钕铁硼。
稀土永磁材料按照其开发顺序可分为四代:
继铝镍钴永磁和铁氧体永磁材料之后,第一、二代稀土永磁材料SmCo5和Sm2Co17相继问世,第三代稀土永磁是80年代开发成功的钕铁硼磁材,而以稀土铁氮和稀土铁碳为代表的第四代稀土永磁尚在研发阶段。
图2:
稀土永磁材料发展历程
烧结钕铁硼永磁材料具有较高的磁能积、内禀矫顽力和剩磁强度。
其最大磁能积约为第一代稀土永磁SmCo5的2倍,第二代稀土永磁Sm2Co17的1.5倍,其内禀矫顽力约为第二代稀土永磁Sm2Co17的2倍,而其剩磁分别为第一代稀土永磁SmCo5的1.3倍和第二代稀土永磁Sm2Co17的1.2倍。
表3:
三代稀土永磁材料性能参数对比
产量最大、应用最广的钕铁硼磁材
钕铁硼按照制造工艺的不同可分为粘结钕铁硼、烧结钕铁硼和热压钕铁硼三种。
其中,烧结钕铁硼和热压钕铁硼的主要特点是磁性能优异、抗腐蚀性能好;
而粘结钕铁硼的优势在于可以一次成形,尺寸精确、形状复杂、材料利用率高,但其磁性能不及烧结钕铁硼,因此应用范围受限;
目前,热压钕铁硼制作工艺复杂,加工成本高,原材料价格甚至超过成品价格,因此目前产量较少,尚未形成产业。
中国稀土行业协会统计数据显示,2018年烧结钕铁硼毛坯产量约15.5万吨,同比增长5%;
粘接钕铁硼产量0.7万吨,同比增长5%。
可以看出,烧结钕铁硼是当前世界上磁性能最强、产量最大、应用范围最广的钕铁硼磁材,也是本文的重点研究对象。
表4:
三种钕铁硼磁材对比
烧结钕铁硼磁材的品种和牌号随着时间推移不断扩展,性能不断提升。
N系列和M系列主要应用于MRI、音响家电系列产品和VCM、磁选机、消费电子领域,H系列主要应用于电机和传感器领域,而SH系列内禀矫顽力进一步提升,逐步应用于风力发电机、工业电机等对磁材性能要求较高的领域,UH系列多用于汽车电机和空调压缩机,而磁性能最好的EH和TH系列则在混合动力汽车、电磁阀门和传感器等领域应用广泛。
表5:
烧结钕铁硼磁材产品系列表
图3:
不同系列烧结钕铁硼磁性能分布图
1.5钕铁硼产业链
钕铁硼永磁材料行业产业链上游主要是稀土矿开采、稀土冶炼行业,中游是钕铁硼生产商,下游是消费电子产品、基础工业等传统领域,以及新能源、节能环保等新兴应用领域。
图4:
钕铁硼产业链
2、高端钕铁硼供给相对有限
高性能钕铁硼判定标准:
Hcj(kOe)+(BH)max(MGOe)>60。
目前,根据《中国高新技术产品目录(2006)》规定,以速凝甩带法制成,内禀矫顽力Hcj(kOe)和最大磁能((BH)max,MGOe)之和大于60,用于制作中、小、微型特殊用途的永磁电机、传感器、磁共振仪、高级音像设备等的烧结钕铁硼永磁材料,属于我国重点鼓励和支持发展的高新技术产品。
本行业将满足上述规定的产品定义为高性能钕铁硼永磁材料。
更实际地,在市场中生产厂商往往不按照这样的标准区分低端和高性能钕铁硼,而是根据下游产品的需求差异进行划分。
具体来看,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,而高性能钕铁硼主要是指应用于高技术壁垒领域中各种型号的电机、扬声器之中的磁钢,包括节能电机、汽车电机、风力发电、高级音像设备、电梯电机等。
图5:
高性能钕铁硼主要应用领域
低端钕铁硼市场:
大量中小企业无序竞争,供给过量。
由于低端钕铁硼易于生产,生产进入门槛低,技术含量低,行业产能较为分散,产品同质化程度高,导致市场供给过剩,生产商议价能力差,过量中小型钕铁硼生产商恶性竞争,主要靠压低人力成本和环保成本来争夺市场份额,销售盈利困难。
统计数据显示,我国百余家中小企业仅能在磁吸附、磁选、电动自行车、甚至箱包扣、门扣、玩具等低端领域竞争,销售毛利率不足10%,大多数企业年产能仅几十吨至几百吨,在原材料价格大幅波动、运行成本上升的背景下,中小企业生存环境进一步恶化。
而高端钕铁硼市场无论从技术、资金、人才亦或是下游企业认证等方面均有较高的准入门槛。
图6:
大型钕铁硼工厂胚料工序示意图
图7:
大型钕铁硼工厂成品工序示意图
2.2高端钕铁硼行业壁垒高,供给有限
2012-2016年间,高性能钕铁硼产量年增速不及10%,年均复合增速仅为7.5%,2015年全球钕铁硼产量14.3万吨,其中高性能钕铁硼产量4.6万吨,仅占30%左右,相比之下,高性能钕铁硼产量扩张速度长期低于总体产量扩张速度。
高性能钕铁硼市场供给厂商有限。
国外主要有四家高性能钕铁硼生产商:
日本的日立金属、TDK、信越化学和德国的VAC,这四家企业产能3万吨左右,2015年产量1.6万吨,全球市场占比约10%。
由于中国相对低廉的稀土原材料价格和劳动力成本,国外发达国家的磁材产能出现了部分转移,纷纷在中国来建厂以及和中国企业合资。
包括德国的VAC与中科三环合资成立的三环瓦克华,日立和三环合资成立的日立金属三环磁材(南通)公司,TDK和广晟有色合资成立广东东电化广晟稀土高新材料有限公司等等。
由于生产重心和产能的转移,从而导致海外磁材公司磁材板块的收入呈现一定的下降趋势。
2014-2018年间,TDK和日立金属的磁材销售额和磁材销售额占销售总额的比重呈下降趋势。
图8:
2014-2018年TDK、日立金属磁材销售额(单位:
亿日元图9:
2014-2018年TDK、日立金属磁材销售额占销售总额比重
高端钕铁硼行业进入门槛较高,主要有技术壁垒、非标设计及制造壁垒、资金壁垒、客户黏性、认证壁垒和人才壁垒六大壁垒:
一是技术壁垒。
高性能钕铁硼属于技术密集型行业,对高性能钕铁硼永磁材料产品的磁性能指标及一致性等方面要求较高,需要严格控制工艺设计和生产过程。
同时,随着下游客户对产量质量要求日益提高,生产商需要提升工艺水平,加强质量控制和生产管理程序,而技术的改进和提高需要较长时间的技术积累和大规模的生产实践,才能获得稳定的质量和较高的成材率。
二是非标准化产品的制造壁垒。
高性能钕铁硼多属非标准化产品,涉及新材料、新工艺和新产品的研发,生产工艺流程长、操作和管理难度大,从产品设计、试制到批量生产都需要专业化的生产和管理团队。
同时,不同下游应用领域对产品性能的要求差异较大,需要针对不同客户的具体需求进行差异化开发与制造,因此只有具备较强研发能力的生产商通过长时间的行业经验积累才能组织产品的研发与生产,并进入相应的下游应用领域。
三是资金壁垒。
高性能钕铁硼生产商需要大规模的资金投入,以购买生产设备和建立生产线,才能形成高性能钕铁硼产品的生产能力,千吨规模以上的钕铁硼毛坯生产线动辄上亿资金的投入,是中小企业难以承受的,而一个可行的产品又需要经历较长时间的市场验证期,这需要企业有足够的流动资金来支持运转。
同时,要成为行业中的龙头企业,获得稳定的销售利润,还需要投入大量资金进行新技术、新产品的研发以降低制造成本,提升生产效率。
四是客户粘性壁垒。
作为重要的功能性材料,高性能钕铁硼磁材的质量对最终产品的性能影响重大,磁材生产商需要长时间经营与下游客户的合作关系,只有其产品具有较长时间的工作记录,才能证明本企业具有稳定、可靠的后续服务能力,从而取得客户信任。
而目前钕铁硼行业的龙头企业有着丰富的海外营销经验并已积累了可观的客户资源,客户为了保持产品性能稳定,在选定磁材供应商并经长期合作认可后,通常不会轻易更换合作对象。
五是品质认证壁垒。
高性能钕铁硼的下游客户大多是大型高端企业,对产业性能、一致性和稳定性的要求较高,因此对供应商会进行严格且长时间的品质认证,这是客户通过在长期对技术服务水平、产品质量、售后服务及时性等多方面考察来确立的,磁材企业进入新的大型客户的产业链存在较高的难度和较长的时间。
六是人才壁垒。
国内高性能钕铁硼永磁材料行业严重缺乏技术研发人员,尤其是具有国际性行业经验的高水平技术研发人员和管理人才。
此外,目前我国高性能钕铁硼永磁材料行业的专业人才基本来源于企业自主培养,对于新进入者而言,很难再短期内招聘和培养除具有核心竞争力的研发和生产团队,以满足技术研发和产品生产的需求。
根据中国稀土行业协会最新数据显示,2018年新能源汽车、节能家电、电动工具、工业机器人等高端领域为稀土永磁材料行业发展提供了重要支撑,产品产量平稳增长,晶界扩散等先进技术进一步推广,拓展了高铁用牵引电机等新应用领域。
我国烧结钕铁硼毛坯产量约15.5万吨,同比增长5%;
粘接钕铁硼产量0.7万吨,同比增长5%;
钐钴磁体产量0.25万吨,与去年同期持平。
高端钕铁硼销售毛利率可达20-40%。
国内几家大型钕铁硼生产商中科三环、正海磁材等高端钕铁硼生产商一方面通过不断的技术积累和开发新产品、新工艺提高产品质量,另一方面通过不断申请专利、对高端产能扩产等方式进行产业结构升级,技术优势、规模优势和销售优势以及上市企业的融资优势帮助企业不断提升生产效率,提高产品的毛利率。
表7:
行业内主要公司盈利情况比较
3、风险提示
上游稀土原材料价格大幅波动的风险。
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