I. Núcleo de la industria: Atlas de clasificación y aplicación de materiales
Los materiales magnéticos son "piedras angulares funcionales" indispensables de la industria moderna, divididos principalmente en dos pilares:
Materiales magnéticos permanentes: Una vez magnetizados, conservan un alto magnetismo durante períodos prolongados (alta coercitividad, alta remanencia), y sirven como el medio central para la conversión de energía eléctrica a mecánica.Imanes permanentes de ferrita: (Composición principal: SrO·6Fe₂O₃ o BaO·6Fe₂O₃) Los más utilizados y rentables, que representan más del 75 % de la producción mundial (en peso). Aplicaciones clave: motores de automóviles (limpiaparabrisas, motores de arranque, etc.), motores de electrodomésticos (aires acondicionados, compresores de refrigeradores, aspiradoras, etc.), herramientas eléctricas y altavoces.
NdFeB: (Composición principal: Nd₂Fe₁₄B) Conocido como el "Rey de los imanes", con un producto BH que supera con creces al de las ferritas y un amplio rango de rendimiento ajustable. Domina el mercado de imanes permanentes de alto rendimiento. Aplicaciones clave: motores de tracción de VNE (cruciales para el diseño de alta velocidad y bajo peso), generadores de aerogeneradores (imanes permanentes de accionamiento directo/semidirecto), compresores de aires acondicionados inversores, máquinas de tracción de ascensores de bajo consumo energético, electrónica de consumo de alta gama (por ejemplo, motores lineales de teléfonos inteligentes, auriculares TWS) y servomotores de robots industriales.
SmCo: Presenta una excelente resistencia a altas temperaturas y a la corrosión, pero es costoso (contiene el metal estratégico Co). Se dirige principalmente a sectores de alta gama: aeroespacial (actuadores, navegación), defensa (radar, guiado de misiles), equipos de perforación petrolífera a altas temperaturas y sensores de alta gama. La cuota de mercado es relativamente pequeña.
AlNiCo: El imán permanente más antiguo, con buena estabilidad a altas temperaturas y alta inducción magnética, pero baja coercitividad. Se utiliza principalmente en campos tradicionales como sensores y dispositivos electroacústicos.
Materiales magnéticos blandos: Presentan baja coercitividad, lo que permite una fácil magnetización y desmagnetización. Son fundamentales para la conversión y regulación de energía eléctrica-magnética-eléctrica, y sus características centrales son la alta permeabilidad y las bajas pérdidas.
Ferritas magnéticas blandas: (Composición principal: MnZn, NiZn) Alta resistividad y bajas pérdidas de alta frecuencia. Aplicaciones básicas: fuentes de alimentación de conmutación de alta frecuencia (por ejemplo, adaptadores de carga rápida para teléfonos inteligentes, adaptadores de alimentación para PC), transformadores de alta frecuencia, comunicación de banda ancha (transformadores de red, componentes de RF), compatibilidad electromagnética (filtros EMI) y equipos de calentamiento por inducción.
Núcleos de polvo magnético blando metálico: (Compuestos por silicio de hierro, silicio de hierro y aluminio, níquel de hierro y molibdeno, polvos amorfos/nanocristalinos + recubrimiento aislante + compresión) Alta densidad de flujo magnético de saturación, bajas pérdidas y excelente capacidad de polarización de CC.Aplicaciones de los núcleos: inductores PFC e inductores de filtro de salida en inversores y convertidores de frecuencia de gran potencia (inversores fotovoltaicos, cargadores a bordo (OBC) para vehículos eléctricos de nueva energía, sistemas de conversión de energía (PCS)), fuentes de alimentación para servidores, etc.
Aleaciones amorfas y nanocristalinas: (por ejemplo, a base de Fe, a base de Co) tiras ultrafinas con pérdidas de alta frecuencia extremadamente bajas y alta permeabilidad. Aplicaciones principales: transformadores de corriente de precisión, interruptores diferenciales de corriente residual (miniaturizados/de alta eficiencia), transformadores de fuentes de alimentación de conmutación de alta frecuencia, componentes de compatibilidad electromagnética.
Acero eléctrico: El material magnético blando más utilizado, "antiguo" pero con amplias aplicaciones. Aplicaciones principales de los núcleos: transformadores de potencia (núcleo de redes de transmisión y distribución), núcleos para diversos motores/generadores (motores industriales, motores de electrodomésticos).
II. Panorama de la industria: distribución geográfica y tendencias de agrupación
China ha establecido la cadena industrial de materiales magnéticos más completa del mundo, con un dominio absoluto tanto en la producción como en el consumo (por ejemplo, representa más del 90 % de la producción mundial de NdFeB sinterizado). Las disposiciones empresariales muestran una importante agrupación geográfica:
Zhejiang: El núcleo central de la industria de imanes permanentes.
Región de Ningbo: Una potencia mundial de NdFeB, sede de empresas de primer nivel como Zhong Ke San Huan (líder tecnológico), Ningbo Yunsheng (que combina tecnología y escala) y Jintian Magnetics.
Región de Dongyang-Yiwu: La sede de DMEGC, un gigante mundial de materiales magnéticos de ferrita (imanes permanentes + imanes blandos), que se está expandiendo hacia los núcleos de polvo magnético metálico, la energía fotovoltaica, etc.
Hangzhou y otras ciudades: Sede de numerosas empresas de ferritas magnéticas blandas y núcleos de polvo magnético.
Guangdong: Centro impulsor de la fabricación y aplicaciones electrónicas.
Delta del Río de las Perlas (Shenzhen, Dongguan, Huizhou, etc.): Un vasto clúster industrial de fabricación electrónica aguas abajo (electrodomésticos, teléfonos móviles, ordenadores personales, etc.), que da lugar a numerosos proveedores de materiales magnéticos orientados a los terminales (principalmente imanes permanentes de ferrita e imanes magnéticos blandos) y fabricantes de módulos. La región cuenta con un gran número de empresas, con una importante presencia de pequeñas y medianas empresas.
Jiangxi (Ganzhou): Apoyado por la retaguardia de recursos del "Reino de los Tierras Raras".
Ganzhou: Aprovechando los abundantes recursos de tierras raras medianas y pesadas, JL MAG Rare-Earth ha establecido aquí una sólida planta de producción de NdFeB, dirigida principalmente a los sectores de los vehículos eléctricos de nueva energía (NEV) y la energía eólica, con importantes ventajas en los recursos aguas arriba.
Norte de China (Beijing-Tianjin, Mongolia Interior):
Enfoque en materias primas y sectores específicos. Baotou: Basándose en China Northern Rare Earth (el mayor proveedor mundial de materias primas de tierras raras), ha formado industrias como las de imanes permanentes de tierras raras (por ejemplo, Innuovo Magnetics, bajo Innuovo) y aleaciones de tierras raras.
Región de Beijing-Tianjin: Sede de empresas líderes en tecnología como Antai (una empresa integral de larga data dedicada a la producción e I+D de materiales amorfos, nanocristalinos y NdFeB) y Zhenghai Magnetic Material (especializada en NdFeB de alto rendimiento con importantes ventajas en el sector de los NEV), la zona también alberga instituciones de I+D de nivel nacional como el Instituto de Investigación del Hierro y el Acero de China.
Shandong: Yantai Zhenghai Magnetic Material (una base clave para el NdFeB de alto rendimiento).
Regiones central y occidental (Shanxi, Sichuan, etc.): Enfoque en materias primas y algunas fabricaciones de gama baja y media, como ciertas plantas de materiales de ferrita en Shanxi.
III. Panorama competitivo: polarización y avances
El sector presenta una estructura competitiva en forma de "pirámide" con una polarización creciente:
Segmento de alta gama: Representado por NdFeB de alto rendimiento (en particular, los grados que requieren alta coercitividad y temperaturas de funcionamiento) y materiales magnéticos blandos especiales (núcleos de polvo de alto rendimiento, nanocristalinos). Los principales competidores incluyen empresas líderes cotizadas en bolsa o grandes conglomerados como JL MAG Rare-Earth, Zhenghai Magnetic Material, Ningbo Yunsheng, Zhong Ke San Huan, DMEGC (núcleos de polvo), Poco New Materials (núcleos de polvo), Dongmu Kedu (núcleos de polvo) y Antai (amorfos/nanocristalinos). Estos actores suelen asociarse con clientes globales de primer nivel (por ejemplo, Tesla, BBA, Midea, Gree, Huawei, Sungrow, BYD, Goldwind Science&Technology), compitiendo en barreras tecnológicas (tecnología de difusión de los límites de los granos, control refinado de los granos, recubrimientos uniformes), carteras de patentes, consistencia del producto, capacidades de entrega a gran escala y control de las materias primas aguas arriba (en particular, tierras raras). La concentración del mercado está aumentando gradualmente, con una rentabilidad relativamente fuerte y tasas de localización crecientes en aplicaciones de gama media-alta (por ejemplo, las empresas nacionales ahora dominan los motores de tracción de energía eólica y de vehículos eléctricos nuevos).
Mar rojo de gama baja y media: Dominado por imanes permanentes/magnéticos blandos de ferrita convencionales, NdFeB de rendimiento medio-bajo y acero eléctrico. Este segmento, que comprende numerosas pequeñas y medianas empresas privadas (más de 1.000 productores de materiales magnéticos a gran escala en todo el país), enfrenta una competencia brutal en la que las guerras de precios son la norma, los umbrales técnicos son bajos y el exceso de capacidad estructural es agudo. Los márgenes de beneficio se ven gravemente afectados por la volatilidad de los precios de las materias primas y las presiones de costes. La supervivencia depende de las economías de escala, la gestión refinada o las relaciones con clientes de nicho regionales/subsegmentos.
IV. Pulso tecnológico: futuro impulsado por la innovación
La evolución tecnológica del sector se centra en "mayor rendimiento, menores pérdidas, mayor estabilidad y menor dependencia del medio ambiente":
Avances en imanes permanentes de alto rendimiento:
Industrialización de imanes de tierras raras de alta abundancia (ricos en Ce): Para reducir la dependencia de los escasos Pr-Nd, Dy y Tb en el NdFeB de alto rendimiento, se intensifica la investigación sobre la sustitución o la optimización de los procesos mediante el uso de Ce y La más abundantes, lo que reduce los costes y garantiza la seguridad de la cadena de suministro. Tanto la Academia de Ciencias de China como las empresas líderes pertinentes han realizado despliegues activos.
NdFeB de alto rendimiento sin tierras raras pesadas (sin Dy/Tb): A través del refinamiento de granos, control de los límites de granos, control de microestructura de alta uniformidad y otros procesos de difusión en los límites de granos (GBDP, con el objetivo principal de reducir el uso de Dy/Tb o desarrollar formulaciones sin Dy/Tb), combinado con tecnologías de sinterización más avanzadas, se garantiza una coercitividad a alta temperatura suficiente al tiempo que se reduce considerablemente el uso de tierras raras pesadas, costosas y estratégicamente sensibles. Esto se ha convertido en la dirección principal para la industrialización.
Mejora de la estabilidad térmica: Las condiciones de funcionamiento extremas (como en los motores de VNE y los entornos de alta temperatura aeroespacial) exigen una mayor estabilidad térmica de los imanes, siendo los aditivos de nuevo tipo y la optimización de la microestructura clave.
Evolución de los materiales magnéticos blandos hacia alta frecuencia y bajas pérdidas:
Núcleos de polvo magnético metálico de alto rendimiento: Desarrollar materiales de núcleo de polvo con mayor inducción magnética de saturación (Bs), menores pérdidas de alta frecuencia (Pcv) y mayores capacidades de polarización de CC (como los nuevos sistemas de FeNi, polvos ultrafinos y procesos de recubrimiento mejorados). Empresas como Powdertech Advanced Material, KDM y DMEGC compiten ferozmente en este campo.
Adelgazamiento e industrialización de cintas amorfas/nanocristalinas: Mejorar aún más la eficiencia y la consistencia de la producción, reducir los costes y ampliar las aplicaciones a frecuencias más altas (superiores a MHz) y detección de corriente de alta precisión.
Materiales de ferrita con bajas pérdidas a altas frecuencias: Adaptarse a las crecientes frecuencias de funcionamiento de las comunicaciones 5G/6G, la carga ultrarrápida, etc., con la optimización continua de las formulaciones y los procesos de los materiales.
Fabricación verde e inteligente:
Procesos de protección ambiental: Reducir las emisiones de ácido residual, aguas residuales y polvo, disminuir el consumo de energía y desarrollar alternativas de tratamiento superficial verde (como la sustitución de la fosfatación y el galvanoplastia).
Digitalización y fabricación inteligente: Mejorar la precisión del control de procesos (dosificación, sinterización), los niveles de detección automatizada y las capacidades de trazabilidad de la calidad para mejorar la eficiencia y la consistencia.
V. Desafíos y futuro
Coexistencia de oportunidades y desafíos:
Desafíos centrales:
Seguridad de los recursos de tierras raras en la cadena de suministro y fluctuaciones de precios: El NdFeB de alto rendimiento depende en gran medida de las materias primas de tierras raras, especialmente de las tierras raras medias y pesadas, con fluctuaciones de precios significativas (evidentes en el pico de 2021-2022 y la corrección en 2023). La seguridad de la cadena de suministro requiere una gran atención. Los problemas de concentración de recursos y poder de fijación de precios son amenazas inminentes.
Exceso de capacidad en los segmentos de gama baja y media: La competencia desleal en campos tradicionales, como los materiales de ferrita, ha reducido los márgenes de beneficio de la industria, lo que supone una gran presión para la transformación y la modernización.
Competencia internacional en campos de alta gama: Las empresas japonesas y europeas aún mantienen ventajas líderes en ciertas aplicaciones de primer nivel (como equipos médicos de vanguardia e instrumentos de precisión) y patentes centrales.
Iteración tecnológica acelerada: Las barreras tecnológicas aumentan continuamente, lo que exige aumentos sostenidos en la inversión en I+D.
Ruta de desarrollo y recomendaciones:
Fortalecimiento de la integración aguas arriba: Es crucial que las empresas de materiales magnéticos (en especial, las empresas de imanes permanentes) amplíen verticalmente sus disposiciones de recursos (mediante una vinculación profunda con grupos de tierras raras o, como en el modelo Jinli, ubicándose cerca de los recursos) o mejoren sus capacidades de reciclaje y reutilización.
Enfoque en los sectores de alto valor: Las empresas deben aclarar su posicionamiento estratégico. Las empresas de primer nivel deben esforzarse continuamente por alcanzar el nivel más alto y aumentar su cuota de mercado mundial, mientras que las pequeñas y medianas empresas deben sobresalir y fortalecerse en áreas de nicho o buscar la integración.
Impulsado por la innovación tecnológica: Aumentar la inversión en I+D en tecnologías centrales, como los imanes de tierras raras de alta abundancia, los materiales magnéticos blandos de próxima generación y la fabricación inteligente.
Adoptando lo verde y lo bajo en carbono: Los materiales magnéticos desempeñan un papel fundamental en la revolución de las energías renovables, y sus procesos de producción también deben estar en línea con los objetivos de las "dos emisiones de carbono".
Innovación colaborativa en la cadena industrial: Fortalecer la cooperación entre las empresas de materiales magnéticos y las principales empresas de aplicaciones posteriores (como fabricantes de motores y fabricantes de máquinas completas), fabricantes de equipos e institutos de investigación para definir conjuntamente las necesidades futuras y las vías tecnológicas.
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Gracias por haber leído hasta aquí, por haber visto los diagramas anteriores y por haber soportado tanto texto para finalmente escucharme divagar. Cuando escribí este artículo, la oficina estaba vacía, y solo yo seguía escribiendo en el teclado.
He estado pensando en cómo empezar mi primer artículo sobre los materiales de tierras raras y cómo informar a los profesores y socios que me ayudaron en el [campo de la energía del hidrógeno] que ["Hola, ahora estoy investigando los materiales magnéticos de tierras raras y los motores. La energía del hidrógeno será manejada por mis colegas."]
O bien, podríamos saltarnos las charlas triviales y ponernos directamente a trabajar. Pero espero que tú y yo, el lector de este artículo, podamos ser algo más que colegas: amigos que chismorrean y comparten sus puntos de vista sobre el mundo. Lo más importante es que quiero que sepas que me tomo en serio cada tarea de la que soy responsable.
Ya sea la energía del hidrógeno en el pasado, los materiales magnéticos de tierras raras ahora, el mercado nacional actualmente o el mercado extranjero en el futuro, me he esforzado por entender cada fragmento de conocimiento y por crear cada producto que he querido hacer. He vertido el 100 % de mi pasión en cada tarea.
Quizás mis actuales discusiones sobre los materiales magnéticos de tierras raras no sean tan profundas, y quizás SMM no tenga tantos datos sobre el desarrollo de los materiales magnéticos y los usuarios finales. Pero créanme que me esforzaré al máximo, como cuando construí por primera vez la plataforma de datos de la industria de la energía de hidrógeno.
Todo lo que ha pasado es solo un preludio; todo lo que está por venir merece la pena esperar. Dicho esto, permítanme presentarme formalmente:
Soy Shi Xin, analista de materiales magnéticos de tierras raras en SMM. Mi número de teléfono es el 13515219405, y soy responsable de analizar el mercado nacional de materiales magnéticos y motores, así como el mercado de tierras raras en el extranjero. Mi ID de WeChat también es 13515219405. Si están interesados en este mercado y puedo serles de ayuda, no duden en contactarme.
Soy Sofia, analista de materiales magnéticos de tierras raras en SMM. Teléfono: 13515219405 (WeChat). Soy responsable de analizar el mercado nacional de materiales magnéticos y motores, así como el mercado de tierras raras en el extranjero.
Si están interesados en este mercado y puedo serles de ayuda, no duden en contactarme.
