I. Основы отрасли: Атлас классификации и применения материалов
Магнитные материалы являются незаменимыми «функциональными краеугольными камнями» современной промышленности, которые в основном делятся на два основных направления:
Постоянные магнитные материалы: После намагничивания они сохраняют высокую магнитность в течение длительного времени (высокая коэрцитивная сила, высокая остаточная индукция), служа основным средством для преобразования электрической энергии в механическую.Ферритовые постоянные магниты: (Основной состав: SrO·6Fe₂O₃ или BaO·6Fe₂O₃) Наиболее широко используемые и экономически эффективные, составляющие более 75% мирового производства (по весу). Основные области применения: автомобильные двигатели (стеклоочистители, стартеры и т. д.), двигатели бытовой техники (кондиционеры, компрессоры холодильников, пылесосы и т. д.), электроинструменты и динамики.
NdFeB: (Основной состав: Nd₂Fe₁₄B) Известный как «Король магнитов», с BH значительно превышающим значение ферритов и широким диапазоном регулируемых характеристик. Доминирует на рынке высокопроизводительных постоянных магнитов. Основные области применения: тяговые двигатели НЭА (критически важны для высокоскоростного и легкого дизайна), генераторы ветровых турбин (постоянные магниты прямого привода/полупрямого привода), компрессоры инверторных кондиционеров, энергосберегающие тяговые машины лифтов, высококлассная бытовая электроника (например, линейные двигатели смартфонов, наушники TWS) и серводвигатели промышленных роботов.
SmCo: Обладает отличной термостойкостью и коррозионной стойкостью, но дорогостоящий (содержит стратегический металл Co). В основном предназначен для высококлассных секторов: аэрокосмической промышленности (приводные механизмы, навигация), оборонной промышленности (радиолокация, управление ракетами), высокотемпературного оборудования для бурения нефтяных скважин и высококлассных датчиков. Доля рынка относительно невелика.
AlNiCo: Самый старый постоянный магнит, с хорошей термостойкостью и высокой магнитной индукцией, но низкой коэрцитивной силой. В основном используется в традиционных областях, таких как датчики и электроакустические устройства.
Мягкие магнитные материалы: Характеризуются низкой коэрцитивной силой, что позволяет легко намагничивать и размагничивать их. Они играют ключевую роль в преобразовании и регулировании электрической-магнитной-электрической энергии, основными характеристиками которых являются высокая магнитная проницаемость и низкие потери.
Ферритовые мягкие магниты: (Основной состав: MnZn, NiZn) Высокое удельное сопротивление и низкие потери на высоких частотах. Базовые применения: высокочастотные импульсные источники питания (например, адаптеры для быстрой зарядки смартфонов, адаптеры питания для ПК), высокочастотные трансформаторы, широкополосная связь (сетевые трансформаторы, радиочастотные компоненты), электромагнитная совместимость (фильтры ЭМИ) и оборудование для индукционного нагрева.
Магнитные сердечники из мягкого магнитного порошка: (Состоят из порошков железо-кремния, железо-кремния-алюминия, железо-никеля-молибдена, аморфных/нанокристаллических порошков + изоляционное покрытие + прессование) Высокая насыщенная плотность магнитного потока, низкие потери и отличная способность к постоянному току.Применение сердечников: индукторы PFC и выходные фильтрующие индукторы в мощных инверторах и преобразователях частоты (фотоэлектрические инверторы, бортовые зарядные устройства (OBC) для электромобилей, системы преобразования мощности (PCS)), серверные источники питания и т.д.
Аморфные и нанокристаллические сплавы:(например, на основе железа, на основе кобальта) сверхтонкие ленты с чрезвычайно низкими высокочастотными потерями и высокой магнитной проницаемостью. Основные применения: точные трансформаторы тока, дифференциальные автоматические выключатели (миниатюрные/высокоэффективные), трансформаторы высокочастотных импульсных источников питания, компоненты электромагнитной совместимости.
Электротехническая сталь:Самый широко используемый мягкий магнитный материал, «старый», но с широким спектром применений. Основные применения: силовые трансформаторы (сердечники передающих и распределительных сетей), сердечники для различных двигателей/генераторов (промышленные двигатели, двигатели бытовой техники).
II. Отраслевой ландшафт: Географическое распределение и тенденции кластеризации
Китай создал самую полную в мире производственную цепочку магнитных материалов, имея абсолютное доминирование как в производстве, так и в потреблении (например, на долю Китая приходится более 90% мирового производства спеченного NdFeB). Географическая кластеризация предприятий значительна:
Чжэцзян:Основной центр постоянных магнитов.
Район Нинбо:Мировой центр производства NdFeB, где расположены ведущие предприятия, такие как Zhong Ke San Huan (технологический лидер), Ningbo Yunsheng (сочетающий технологии и масштаб) и Jintian Magnetics.
Район Дуньян-Иу:Штаб-квартира DMEGC, мирового гиганта по производству ферритовых магнитных материалов (постоянные магниты + мягкие магниты), расширяющего свою деятельность в области металлических магнитных порошковых сердечников, фотоэлектрики и т.д.
Ханчжоу и другие города: Дом для множества предприятий по производству мягких магнитных ферритов и магнитных порошковых сердечников.
Гуандун: Движущий центр электронного производства и применения.
Дельта Жемчужной реки (Шэньчжэнь, Дунгуань, Хуэйчжоу и др.): Огромный кластер нижнего звена электронного производства (бытовая техника, мобильные телефоны, ПК и др.), порождающий многочисленных поставщиков конечных магнитных материалов (в основном ферритовые постоянные магниты и мягкие магниты) и производителей модулей. В регионе действует большое количество предприятий, в основном малых и средних.
Цзянси (Ганьчжоу): Поддерживается ресурсным тылом «Королевства редкоземельных элементов».
Ганьчжоу: Используя богатые ресурсы средних и тяжелых редкоземельных элементов, компания JL MAG Rare-Earth создала здесь мощное производство NdFeB, в основном ориентированное на секторы электромобилей и ветроэнергетики, с значительными преимуществами в области верхнего звена ресурсов.
Северный Китай (Пекин-Тяньцзинь, Внутренняя Монголия):
Ориентация на сырье и конкретные секторы. Баотоу: Опираясь на China Northern Rare Earth (крупнейшего в мире поставщика сырья редкоземельных элементов), здесь сформировались такие отрасли, как производство редкоземельных постоянных магнитов (например, Innuovo Magnetics под управлением Innuovo) и редкоземельных сплавов.
Район Пекин-Тяньцзинь: Дом для таких технологически лидирующих предприятий, как Antai (давно существующее комплексное предприятие, занимающееся производством и НИОКР аморфных, нанокристаллических и NdFeB материалов) и Zhenghai Magnetic Material (специализирующееся на высокопроизводительном NdFeB со значительными преимуществами в секторе электромобилей), а также национальных научно-исследовательских институтов, таких как Китайский научно-исследовательский институт черной металлургии.
Шаньдун: Яньтай Zhenghai Magnetic Material (ключевая база для высокопроизводительного NdFeB).
Центральные и западные регионы (Шаньси, Сычуань и др.): Ориентация на сырье и некоторые низко- и среднетехнологичные производства, такие как некоторые заводы по производству ферритовых материалов в Шаньси.
III. Конкурентная среда: поляризация и прорыв
В отрасли наблюдается «пирамидальная» конкурентная структура с растущей поляризацией:
Высокотехнологичный сегмент: представлен высокопроизводительными NdFeB (особенно марками, требующими высокой коэрцитивной силы и рабочих температур) и специальными мягкими магнитными материалами (высокопроизводительные порошковые сердечники, нанокристаллические материалы). Ключевые конкуренты включают ведущие публичные компании или крупные конгломераты, такие как JL MAG Rare-Earth, Zhenghai Magnetic Material, Ningbo Yunsheng, Zhong Ke San Huan, DMEGC (порошковые сердечники), Poco New Materials (порошковые сердечники), Dongmu Kedu (порошковые сердечники) и Antai (аморфные/нанокристаллические материалы). Эти игроки обычно сотрудничают с ведущими мировыми клиентами (например, Tesla, BBA, Midea, Gree, Huawei, Sungrow, BYD, Goldwind Science&Technology), конкурируя на основе технологических барьеров (технология диффузии границ зерен, точное управление зернами, равномерные покрытия), патентных портфелей, согласованности продукции, возможностей масштабных поставок и контроля над сырьем на верхнем уровне цепочки поставок (особенно редкоземельными элементами). Концентрация рынка постепенно растет, при этом относительно высока рентабельность и повышаются уровни локализации в средне- и высокотехнологичных приложениях (например, отечественные компании теперь доминируют в области ветроэнергетики и тяговых двигателей для электромобилей).
Низко- и среднетехнологичный сегмент «красного океана»: доминируют обычные ферритовые постоянные/мягкие магниты, средне- и низкопроизводительные NdFeB и электротехническая сталь. Включая многочисленные малые и средние частные предприятия (более 1 000 крупных производителей магнитных материалов по всей стране), этот сегмент сталкивается с жестокой конкуренцией, где ценовые войны являются нормой, технические пороги низки, а структурный избыток мощностей острый. Маржи прибыли сильно сжимаются из-за волатильности цен на сырье и давления на затраты. Выживание зависит от эффекта масштаба, рационального управления или нишевых региональных/субсегментных отношений с клиентами.
IV. Технологический импульс: будущее, основанное на инновациях
Технологическая эволюция отрасли сосредоточена на «более высокой производительности, меньших потерях, повышенной стабильности и снижении зависимости от окружающей среды»:
Прорывы в области высокопроизводительных постоянных магнитов:
Индустриализация магнитов с высоким содержанием редкоземельных элементов (богатых Ce): Чтобы снизить зависимость от дефицитных Pr-Nd, Dy и Tb в высокопроизводительных NdFeB, усиливаются исследования по замене или оптимизации процессов с использованием более распространенных Ce и La, снижая затраты и обеспечивая безопасность цепочки поставок. Китайская академия наук и ведущие предприятия активно развернули соответствующие работы.
Высокопроизводительные NdFeB-магниты без тяжелых редкоземельных элементов (без Dy/Tb): Благодаря измельчению зерна, контролю границ зерен, управлению микроструктурой с высокой однородностью и другим процессам диффузии границ зерен (GBDP, с основной целью сокращения использования Dy/Tb или разработки составов без Dy/Tb), в сочетании с более совершенными технологиями спекания, обеспечивается достаточная коэрцитивная сила при высоких температурах при значительном сокращении использования дорогостоящих и стратегически важных тяжелых редкоземельных элементов. Это стало основным направлением промышленного внедрения.
Улучшенная термическая стабильность: Экстремальные условия эксплуатации (например, в двигателях NEV и аэрокосмических высокотемпературных средах) предъявляют повышенные требования к термической стабильности магнитов, где ключевыми являются новые типы добавок и оптимизация микроструктуры.
Эволюция мягких магнитных материалов в сторону высокой частоты и низких потерь:
Высокопроизводительные металлические магнитные порошковые сердечники: Разработка материалов порошковых сердечников с более высокой индукцией насыщения (Bs), меньшими высокочастотными потерями (Pcv) и повышенными возможностями постоянного смещения (например, новые системы FeNi, ультратонкие порошки и улучшенные технологии покрытия). Компании, такие как Powdertech Advanced Material, KDM и DMEGC, активно конкурируют в этой области.
Утонение и промышленное внедрение аморфных/нанокристаллических лент: Дальнейшее повышение эффективности производства и однородности, снижение затрат и расширение применения в более высоких частотах (выше МГц) и высокоточном измерении тока.
Ферритовые материалы с низкими потерями на высоких частотах: Адаптация к растущим рабочим частотам 5G/6G-коммуникаций, сверхбыстрой зарядки и т.д., с постоянной оптимизацией составов материалов и технологий.
Зеленое и интеллектуальное производство:
Экологически безопасные процессы: Сокращение выбросов отработанной кислоты, сточных вод и пыли, снижение энергопотребления и разработка экологически чистых альтернатив поверхностной обработки (например, замена фосфатирования и гальванизации).
Цифровизация и интеллектуальное производство: Повышение точности управления процессами (дозирование, спекание), уровней автоматизированного контроля и возможностей отслеживания качества для повышения эффективности и стабильности.
V. Вызовы и будущее
Сосуществование возможностей и вызовов:
Основные вызовы:
Безопасность поставок редкоземельных ресурсов на начальном этапе и колебания цен: Высокопроизводительные NdFeB-материалы сильно зависят от редкоземельного сырья, особенно средне-тяжелых редкоземельных элементов, с существенными колебаниями цен (очевидно из пика в 2021-2022 годах и коррекции в 2023 году). Безопасность цепочки поставок требует пристального внимания. Проблемы концентрации ресурсов и ценового регулирования являются угрожающими факторами.
Избыточные мощности в низко- и среднетехнологичных сегментах: Жесткая конкуренция в таких традиционных областях, как ферритовые материалы, снизила отраслевую рентабельность, создавая значительное давление на трансформацию и модернизацию.
Международная конкуренция в высокотехнологичных областях: Японские и европейские предприятия по-прежнему обладают лидирующими преимуществами в определенных высокотехнологичных областях применения (таких как передовые медицинские оборудование и прецизионные приборы) и основных патентах.
Ускоренное технологическое развитие: Технологические барьеры постоянно повышаются, что требует постоянного увеличения инвестиций в НИОКР.
Путь развития и рекомендации:
Укрепление вертикальной интеграции на начальном этапе: Для предприятий по производству магнитных материалов (особенно предприятий по производству постоянных магнитов) крайне важно вертикально расширять свои ресурсы (путем глубокого сотрудничества с редкоземельными группами или, как в модели Jinli, размещения рядом с ресурсами) или повышать свои возможности по переработке и повторному использованию.
Сосредоточение внимания на высокоприбыльных секторах: Предприятия должны четко определить свое стратегическое позиционирование. Ведущие предприятия должны постоянно стремиться к самому высокому уровню и увеличивать свою долю на мировом рынке, в то время как малые и средние предприятия должны преуспевать и укрепляться в нишевых областях или искать возможности для интеграции.
Технологические инновации в качестве движущей силы: Увеличение инвестиций в НИОКР в такие ключевые технологии, как магниты из редкоземельных элементов с высоким содержанием, следующее поколение мягких магнитных материалов и интеллектуальное производство.
Переход к «зеленому» и низкоуглеродному будущему: Магнитные материалы играют ключевую роль в новой энергетической революции, и их производственные процессы также должны соответствовать целям «двойного углеродного» снижения.
Совместные инновации в производственной цепочке: Необходимо укреплять сотрудничество между предприятиями по производству магнитных материалов и ведущими компаниями-применятелями ниже по производственной цепочке (такими как производители электродвигателей и комплектных машин), производителями оборудования и научно-исследовательскими институтами для совместного определения будущих потребностей и технологических путей развития.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Спасибо, что дочитали до этого места, что рассмотрели предыдущие диаграммы и выдержали столько текста, чтобы, наконец, выслушать мои размышления. Когда я писал эту статью, в офисе никого не было, только я продолжал печатать на клавиатуре.
Я думал о том, как начать свою первую статью о редкоземельных материалах и как сообщить учителям и партнерам, которые помогали мне в [области водородной энергетики], что [«Привет, теперь я изучаю редкоземельные магнитные материалы и электродвигатели. Водородную энергетику займутся мои коллеги»].
Или мы могли бы просто перейти к делу, не вдаваясь в пустые разговоры. Но я надеюсь, что вы, читатель этой статьи, и я сможем быть не только коллегами, но и друзьями, которые болтают и делятся своими взглядами на мир. Что еще более важно, я хочу, чтобы вы знали, что я серьезно отношусь к каждому заданию, за которое несу ответственность.
Будь то водородная энергетика в прошлом, редкоземельные магнитные материалы сейчас, внутренний рынок в настоящее время или зарубежный рынок в будущем, я старался понять каждый аспект знаний и создать каждый продукт, который хотел сделать. Я вкладывал 100% своей страсти в каждое задание.
Возможно, мои текущие дискуссии о редкоземельных магнитных материалах не столь глубоки, и, возможно, у SMM не так много данных о развитии магнитных материалов и конечных пользователей. Но, пожалуйста, поверьте, что я буду стараться изо всех сил, как и тогда, когда я впервые создавала платформу данных для водородной энергетики.
Все, что было, — это лишь прелюдия; все, что предстоит, — стоит того, чтобы на него надеяться. Сказав это, давайте официально познакомимся:
Меня зовут Ши Синь, я аналитик по редкоземельным магнитным материалам в SMM. Мой номер телефона — 13515219405, и я отвечаю за анализ внутреннего рынка магнитных материалов и двигателей, а также зарубежного рынка редкоземельных элементов. Мой WeChat ID тоже 13515219405. Если вас интересует этот рынок и я могу быть полезна, пожалуйста, не стесняйтесь связаться со мной.
Меня зовут София, я аналитик по редкоземельным магнитным материалам в SMM. Тел.: 13515219405 (WeChat). Я отвечаю за анализ внутреннего рынка магнитных материалов и двигателей, а также зарубежного рынка редкоземельных элементов.
Если вас интересует этот рынок и я могу быть полезна, пожалуйста, не стесняйтесь связаться со мной.
