2022年软磁材料行业发展现状及细分产业分析.docx

2022年软磁材料行业发展现状及细分产业分析一、EV/绿色能源提质扩容，软磁材料迎来快速迭代放量1.1软磁材料品种繁多，产品需求与材料技术与时俱进磁性材料指能在磁场激发下产生磁性能的材料，主要分为软磁（多用于电气电路控制）、永磁材料（多用于高性能电机）等。（1）软磁材料：是具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料，易于磁化，也易于退磁，从磁滞回线上反映更加细长，其主要功能是导磁、电磁能量的转换与传输，广泛用于各种电气电路，尤其伴随EV/绿色能源转型，电气电路功率传输与控制需求大幅提升，催化软磁材料需求及技术工艺快速迭代；（2）永磁材料：（又称硬磁材料）具有宽磁滞回线、高矫顽力和高剩磁的特性，具备转换、传递、处理、存储信息和能量等功能，应用范围广泛，如汽车、家电、工业电机等领域对永磁材料有着广泛需求。软磁材料主要可分为金属软磁与铁氧体软磁：金属软磁中，工业纯铁、硅钢、坡莫合金出现最早，后续逐步发展出非晶、纳米晶、磁粉芯等高端软磁材料。铁氧体软磁材料出现时间较早，目前主要包含锰锌、镍锌、镁锌三类。衡量软磁材料性能的指标优劣主要指标包括：电阻率、磁导率、饱和磁感应强度、直流偏置特性等。软磁材料技术迭代总体围绕以下四大核心参数优化：1）电阻率（ρ）：由于电磁感应现象存在，交变磁场中磁体内部产生涡流（抵抗磁场变化）从而导致热损耗，高电阻率有益于降低涡流损耗；2）磁导率：磁导率表征软磁体对外界信号的灵敏性，高磁导率有益于电气元件小型化；3）饱和磁感应强度（Bs，饱和磁密）：饱和磁密是磁性材料磁化到饱和时的磁感应强度，反映磁材储存磁场的能力，高饱和磁密是元件小型化的另一指标；4）直流偏置特性：由于交流电力系统中存在直流电成分，会导致磁导率衰减，直流偏置特性表征材料抗直流信号干扰能力，该值越高越好。随着电气应用领域向高频化演进，涡流损耗发热成为绕不开的问题，提升电阻率的重要性日益提升。不同的磁性材料在不同的频率范围内，各类损耗所占比例有所不同，电气功率传输领域（非晶、纳米晶、磁粉芯对应的主要应用领域）主要集中在音频范围（20-20kHz），在此范围内，磁损耗以涡流损耗为主，涡流损耗与频率平方（f2）成正比，电阻率（ρ）成反比，因此高电阻率的要求日益提升。1.2软磁材料的发展沿着高电阻率、高磁导率、高饱和磁密方向演进软磁材料发展呈现产品需求与材料技术与时俱进的格局，高功率、小型化、低损耗等应用要求不断提升下，软磁材料高电阻率、高饱和磁密、高磁导率性能提升是未来的发展方向。软磁材料低损耗核心在于提升电阻率，小型化的核心在于高饱和磁密、高磁导率，硅、铝、镍等元素的加入使得材料电阻率、磁导率等部分性能提升，但饱和磁感应强度降低（铁元素Bs最强），因此优化材料配方、工艺，综合考虑成本因素是行业发展的永恒追求。按照电力工业与电子工业划分，可将软磁材料发展归为两条主线：电力工业：低碳钢-硅钢-非晶低碳钢：19世纪末期，人们开始使用低碳钢制造电机和变压器，低碳钢的优点在于饱和磁感应强度极高，可达2.15T，且成本非常低，缺点在于电阻率很低（10-4μΩ·cm），故仅适用于直流及低频领域。硅钢：相较低碳钢电阻率提升使得涡流损耗降低。20世纪初，通过在纯铁中加入少量的硅（一般在4.5%以下）形成的铁硅系合金（硅钢），相较纯铁电阻率大幅提升（50μΩ·cm），电网工频（50Hz）应用中涡流损耗大幅降低，至今硅钢片在电力工业中的使用仍居首位。非晶合金：相较硅钢电阻率和磁导率更高，高效节能效果更佳。伴随电力工业高效、节能需求（尤其降低空载损耗）快速提升，电力变压器对更高电阻率、高磁导率需求日益迫切，非金合金逐渐成为电力变压器工业重点发展方向。1989年美国联合信号公司开始批量生产非晶合金带材，2003年日立金属从霍尼韦尔收购其非晶业务并发展为全球龙头。非晶合金是采用液态骤冷技术得到金属原子呈长程无序、短程有序的非晶排列；相较硅钢，非晶合金的电阻率（140μΩ·cm）和磁导率更高，在配电变压器领域应用可大幅降低空载涡流损耗。电子及新能源行业：坡莫合金（铁镍）-铁氧体-纳米晶-磁粉芯坡莫合金（铁镍系）：20世纪初，电话技术等弱电工程对软磁材料高磁导率的要求日益提升，坡莫合金（Fe-Ni系）由于高磁导率的优点得到广泛应用，适用于弱信号的低频或中高频领域。但该材料含Ni量较高（34%~84%，纯镍金属），因此成本较高。软磁铁氧体：具有最高的电阻率，高频射频（信号传输）领域难以替代。20世纪40年代，随着电子产品等高频应用需求提升，铁氧体在所有软磁材料中具有最高的电阻率（107μΩ·cm），可应用于音频到射频段（1KHz-300MHz），但该材料饱和磁感应强度低，因此仅适用于高频低功率场景。纳米晶合金：高饱和磁密、高磁导率、高温度稳定性等综合性能优异，可实现电子器件小型化。1988年日