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中国软磁材料产业发展分析报告

发布日期:2016年02月03日    浏览次数:2632

一、中国铁氧体软磁材料产业概况

中国软磁铁氧体材料产量在近30多年间平均每5年翻一番,现已成为全世界软磁铁氧体材料生产产量和市场需求量增长最快的国家,年增长速度长期保持在14%~21%范围,年产量占全球产量的50%以上。

据不完全统计,2013年底中国从事软磁铁氧体材料生产的企业大约400家左右,其中镍锌和镁锌约70家。初具规模以上企业约120家。中国软磁铁氧体材料企业主要集中在浙江省、江苏省和广东省等,截至2013年底,这三个地区的规模企业占全部规模企业的65%以上。

在中国证券市场上市的软磁铁氧体材料企业有:天通控股、横店东磁、风华高科、江粉磁材、金瑞科技。间接上市的有宝钢股份、武钢股份、邯钢股份、七星电子等。软磁铁氧体材料年总产能超过45万吨。大多数企业生产规模较小,生产能力在500~1000吨/年,超过1000吨以上的企业约80家,只有少数几家企业能达到上万吨的产能。产值上亿前十名的企业是:天通控股、横店东磁、联丰磁业、广东乳源东阳光、风华高科、南京新康达、绵阳开元磁材、成都恒力磁材、金宁三环富士、无锡斯贝尔(日资企业TDK、台资企业越峰电子及江粉川铁等未计入)。    国内电子消费产品和电子信息产品的飞速发展带动了我国软磁铁氧体的发展,品种从天线磁棒、中周磁心扩大到为电视机、家用电器、通信和计算机等领域配套的开关电源变压器磁心、回扫变压器磁心、,滤波器磁心、电感器磁心、节能灯磁心、逆变器磁心、无线充电磁心等。

二、中国铁氧体软磁材料产业生产工艺技术现状

目前中国大批量生产软磁铁氧体的技术质量水平并不高,功率铁氧体的性能相当于日本TDK公司产品的PC40、PC44 、PC47牌号;高磁导率铁氧体的μ值约在8000~12000间;从国内生产产品性能水平来看,中国软磁铁氧体中低档产品占据国内外市场的60%以上,高档产品逐渐开始形成竞争力,从2009年起,40%的工厂开始进行产品结构调整,异型、小尺寸、扁平化产品迅速增加。2007年,PC44以上(PC47、PC95、PC50)性能的功率软磁铁氧体,在国内总产量中约占10%,2013年迅速增加到35%左右。但生产中的主要问题还是合格率低,产品一致性差,成本高和效能低。我国规模以上软磁铁氧体的企业均已实现自动或半自动生产线,一些企业安装有自动化程度较高的全封闭粉料生产线。既节省了人力、物力,又减少了污染;既提高了生产效率,又降低了劳动强度。

从国际市场售价来看,我国产品十分低廉,家用电器大磁心每吨售价约在2万元左右,通讯磁心每吨售价约在3万元左右,仅为日本同类产品价格的1/2~1/4。这除了销售渠道的原因外,与我国产品档次低下、性能一致性差、外观差、缺少名牌、供货不及时,无序竞争等因素有直接关系。

内软磁铁氧体企业积极跟踪国外先进技术,多数单位均以日本TDK产品为标准,在材料性能研究水平上向TDK靠齐。如横店东磁的DMR47、海宁联丰磁业的NH2G材料等相当于TDK的超低损耗的功率铁氧体材料PC47/6H45;横店东磁DMR50、天通TP5材料、海宁联丰东进的NH9材料等都与TDK公司PC50相当。

进入九十年代末二十一世纪初,TDK、FDK等公司相继开发成功了具有超低损耗的功率铁氧体材料PC47/6H45等,并成功地进行了批量生产。横店东磁报导其开发的DMR47能达到这一水平。

九十年代TDK、FDK、飞利浦、西门子等开发的第四代功率铁氧体材料PC50/7H10/3F35/N49等,中心工作频率可达500kHz以上,飞磁开发出适用于3MHz的3F5材料,东磁也报导在此领域的研发也有新进展,其DMR50针对500kHz、DMR51和DMR52分别针对1MHz和3MHz。

TDK开发出从室温起延伸至100℃左右均具有较低功耗特性的宽温低功耗材料PC95,JSF-FDK联合开发的宽温低功耗6H60,横店东磁也开发出宽温低功耗材料DMR95。联丰磁业的NH9材料,在130℃下功耗为370kW/m3。南京新康达开发的材料在将25℃左右的功耗降到400 kW/m3的同时,在100℃功耗也下降至400 kW/m3,这就使材料在上述宽温环境的设备中不仅在工作温度功耗较低,同时在待机状态的室温下大为降低待机功耗,据分析可降低30%的待机功耗。

2004年9月TDK推出PC90材料,在100℃条件下Bs为450mT,与4H45相当,但其时功耗为320 kW/m3比4H45低20%,接近PC44水平。横店东磁公司也积极开发相应材料,相继推出DMR90材质,性能已接近上述指标。海宁联丰磁业于也相继开发出了NH45、NH90高饱和磁通密度材料。

三、中国铁氧体软磁制备新技术研究开发

天长市中德电子有限公司以50.5~57mol%的FE203、30~39mol%的Mn0和7~15 mol%的Zn0摩尔百分比的为主成分,以20~80ppm的Cao、250~600ppm的Nb205、400~600的Co203和150~400ppm的V205的重量百分比为添加剂加入:生产出一种比常规原材料成本较低,且具有较高的导磁率和较低的磁心损耗的软磁铁氧体材料。

四川省德阳博益磁性材料有限公司用重量比为FE203 63~65、Ni0 8~10、Zn0 21.5~23、Cu0 3~5、Co203 0.5~1.0的原料制成了高阻抗宽频电感器磁坏,其技术性能达到或超过了日本TDK公司同类产品的水平,经测试,低频端(10MHz)阻抗≥100Ω;高频端(50MHz)阻抗超过300Ω,且从150MHz起,阻抗就大于日本TDK公司产品。

上海康顺磁性元件厂有限公司以氧化铁51~55%,氧化锌10~16%,余量为氧化锰的摩尔分数作为主要成份:Nb205、Ti02、V205、CaC03中的2种或者2种以上作为微量添加物,其加入量为材料总重量的500~1700ppm,制成了具有高起始磁导率、高居里温度且具宽频特性等优点的一种锰锌铁氧材料;以氧化铁52~55%,氧化锌5~11%,余量为氧化锰的摩尔分数作为主成分,微量添加物不变,其加入量为材料总重量的600~3000×10-6,制成了具有高饱和磁感应强度(BS)、低铁损和100~300kHz的工作频率范围等优点的另外一种锰锌铁氧体材料;以氧化铁51~55%,氧化锌15~20%,余量为氧化锰的摩尔分数作为主成份,微量添加物不变,其加入量为材料意重量的400~1800×10-6。生产出一种成本低且具有高磁导率μi、低磁滞系数ηB、等优点的锰锌铁氧体材料。

中山市东晨磁性电子制品有限公司公开了一种用废磁心制作镍锌软磁的方法:首先将废磁心清洗干净,晒干后加入破碎机破碎后进行研磨,经100目筛,得废磁心细粉,再将12kg的环氧树脂胶溶液和60kg的废磁心细粉加入擂溃机中搅拌拌料,将搅拌料加入烘箱中,在70-90℃下烘烤,直到搅拌料中挥发物含量在0.5-1.5%,放入破碎机中破碎,得到颗粒料;再将颗粒料放入成型模具中,压制成半成品;将半成品送入烘干炉中,先在70-90℃烘烤10-20分钟,然后在200-250℃下烘烤5-15分钏,出炉冷却。

深圳顺络电子股份有限公司发明了一种在NiZnCu铁氧体材料中添加少量的无机氧化物Co304、MnC03、A1203、Cu0、Si02中的一种或两种以上的制作的叠层片式电子元件NiZnCu铁氧体材料,这种方法对材料电镀爬镀有明显改善,并且不影响端子电极与磁体或与其内部电极的有效连接。

无锡斯贝尔磁性材料有限公司公开了一种节能灯用磁心及其制备方法,该节能灯用磁心包括该磁心的制备材料包括主料和第一辅料,其中,所述主料的组分和摩尔浓度百分比含量包括:Fe203:52-56mol%;Zn0:16-25mol%;Mn0:余量;所述第一辅料包括Ca0,所述Ca0的重量浓度为:0<Ca0≤500×10-6。本发明所述节能灯用磁芯,可以克服现有技术中温度范围窄、电磁性能不稳定和使用寿命短等缺陷,以实现温度范围宽、电磁性能稳定和使用寿命长的特点。

长市中德电子有限公司发明了一种高导磁率低磁心损耗砍磁铁氧体材料,主要成份按照摩尔百分比计:50.5~57 mol%的Fe203、30~39mol%的Mn0和7~15 mol%的Zn0;添加剂按照占材料的重量百分比计:20~80ppm的Si02、100~500ppm的Ca0、400~1000ppm的Co203和150~400ppm的V205。这种钦磁铁氧体材料采用常规原材料,成本较低,并且具有较高的导磁率和较低的磁心损耗。

丹凤县荣毅电子有限公司用主成分为氧化铁、氧化镍、氧化锌和氧化铜辅助成分为三氧化二铋、三氧化钼或五氧化二钒的各原料混合后烧结制成粉料,然后把粉料压制成棒状磁芯和方形帽状磁芯毛坯,再将方形帽状磁芯毛坯放入空气窑炉内烧结,在棒状磁芯上安装螺线管线圈后装在烧结后的方形帽状磁芯内,制得磁屏蔽电感器。通过采用这种特殊的电感器结构和组装方法,使电感器实现对外界电磁场屏蔽的作用,可提高电感器抗干扰的能力;同时采用高饱和磁通密度的镍锌铁氧体材料,提高了电感器耐直流叠加的能力,从而满足电感器小型化、薄型化、高频化和高性能等的要求。

四、中国软磁铁氧体材料技术发展方向

为适应应用市场而大力开发适用的新型材料是中国软磁铁氧体生产企业的当务之急。随着应用领域的拓展和材料开发的深化,在IT产业、电力电子,特别是在用户的苛求下,为保证设备系统稳定、可靠、高效运行,一种求新、求全的理念已经逐步主导着国内锰锌铁氧体软磁材料的研发方向,不少多种特性兼备的新材料先后推向市场。铁氧体软磁材料向所谓两宽(宽温,宽频)、两高(高Bs,高DC-Bias)、两低(低损耗,低失真)兼具和高稳定性方向发展。

① 高磁导率铁氧体(μi=2000~40000)

A、高磁导率铁氧体材料,主要用于低频宽带变压器和小型脉冲变压器;

B、低损耗、高μQ材料(μQ≥(50~100)×l04),主要用于低、中频载波机滤波器磁芯、高频调谐回路及扫描回路电感磁芯。低损耗、高稳定性材料,用于通信滤波器磁芯;

C、低谐波失真系数高μ材料,用于xDSL(数字用户线)调制解调器、变压器,以减小失真、增加通信路数、缩小体积:

D、宽温、高直流叠加高μ材料,用于局域网(LAN)系统。低温高导材料,用于室外工作的综合业务数字网(ISDN)脉冲变压器;

E、宽频高μ材料,用于滤波器;

F、高Bs高μ的双高材料,用于载波机滤波器。

② 功率铁氧体

(在直流偏磁场下具有低损耗并能稳定地传输高频高功率信号)

A、高Bs (≥0.5T)低功耗材料;B、高频低功耗材料;C、宽温功率铁氧体;D、高直流叠加功率铁氧体。

主要用于kHz~MHz开关电源及低频功率变压器,发射机极间耦合变压器、跟踪接收机高功率变压器等。

③ 射频软磁铁氧体 

要是NiZn铁氧体。用于射频传输宽带、变压器、电磁干扰(EMI)滤波器等。

④ 超高频(GHz)软磁铁氧体、六角铁氧体和铁氧体复合材料

用于抗EMI和电波吸收材料。

⑤ 低温共烧软磁铁氧体材料

超小型片式电子变压器用材料;0201型(0.6mm×0.3mm)、01005型(0.4mm×0.2mm)超小型片式电感器用低温共烧软磁材料;基于LTCC、LTCF磁电材料的无源集成产品和技术;

低温共烧NiCuZn铁氧体材料,低温共烧MnZn铁氧体材料;低温烧结六角晶系铁氧体,低温烧结复合铁氧体材料;

磁材料和器件技术已形从块体—粉体—薄膜化延升和集成一体化(电感、变压器)技术逐渐成熟,阻磁双性材料,多相复合特性材料——开始出现,值得关注。

五、中国软磁铁氧体材料发展前景展望

由于开关电源、射频通讯、抗电磁干扰、高清晰度电视、新型节能照明灯具及环保等新兴产业的发展,加上家电产业和计算机、传真机、程控交换机等工业发展长盛不衰,世界软磁铁氧体应用范围及市场需求保持高速增长。美国继续保持负增长,日本、西欧很可能在现有能力上徘徊或减少,而以中国和印度为代表的亚洲发展中国家或地区,将呈现快速发展趋势,其软磁铁氧体产量将占全球总产量的3/4以上,这是因为这些国家或地区具有廉价的劳动力、丰富的原材料资源及能源,还有大量的电子变压器和电感器厂家以及全球最大的彩色电视机、显示器、电脑及外设制造业。

受消费信心回升、消费刺激政策的持续、收入政策的改革以及收入绝对水平上台阶等因素的影响,提升了与消费密切相关电子产业景气度。PC、液晶面板等家用电器终端需求都显著增加,这必然会对世界整机设备相关电子制造业出口回升起到积极作用。

在电脑、移动通信、光纤通信、EMC、DVD、数字电视以及新型照明灯具等发展很快的市场中,功率铁氧体约占软磁铁氧体总量的50%;高磁导率铁氧体约占总量的25%;宽带射频和电子镇流器与照明变压器用软磁铁氧体约占总量的10%;抗电磁干扰(EMI)铁氧体元件,约占总产量的5%。

低碳经济的核心内容是通过使用新能源、新技术等减少二氧化碳排放,缓解全球变暖的危机。由于软磁铁氧体磁心制造业,受到现行生产工艺的制约,其单位能耗产值很低,受到减排限制的可能性极大。在没有革命性技术和工艺改变现有生产流程的情况下,只能通过限产而达到减排的目标,但同时低碳经济对于新能源汽车、智能电网、半导体照明节能、变频器、风电、光伏发电等行业的发展又迎来了大发展;软磁铁氧体材料大量应用于上述相关行业,可以预期,随着国家相关政策的逐步落实,低碳经济相关行业会呈现持续快速的增长,其对软磁铁氧体材料的需求也会不断加大。

LED、无极灯等第四代电光源具有高效节能、绿色环保、超长寿命等诸多优点,完全符合目前国家节能减排的要求。在国家推动节能减排的大背景下,在消费者节能、节约、环保意识提高及节能灯产品性能不断提升等多层面推动下,LED、无极灯等第四代电光源的应用具有相当大的市场空间,尤其是在路灯、汽车灯、液晶显示背光源等新兴应用市场,将成为市场增长的新动力。

我国的第四代电光源产业经过2007年和2008年的快速成长期后,2011年迎来发展高峰期。LED、无极灯等第四代电光源对软磁铁氧体磁性材料的需求也将会随之达到高峰。

我国《电子信息产业调整和振兴规划》提出:今后三年要围绕:计算机、电子元器件、视听产品、集成电路、新型显示器件、软件、通信设各、信息服务、信息技术应用等9个重点领域发展:确保产业稳定增长、战略核心产业实现突破、通过新应用带动新增长三大任务,以上项目无一不与软磁铁氧体材料相关,我们有理由相信中国软磁铁氧体材料行业未来发展的空间很广阔。

综上所述,以中国为首的发展中国家将成为软磁铁氧体材料的生产中心,中国的发展速度将加快,预计增长速度将超过世界软磁铁氧体材料6%/年左右的增长率,按15%/年均增长率向前发展,稳居世界第一生产大国。

按照全国磁性行业“十二五”规划,2015年,我国除台湾省外软磁铁氧体产量计划达到48万吨。

从市场分布情况看,开关电源变压器用功率铁氧体、高μ铁氧体、电子镇流器及照明变压器用铁氧体、宽带射频铁氧体、抗电磁干扰器件用软磁铁氧体材料的需求将会有较大的发展。

预计在“十二五”期间,太阳能和风能为代表的新能源产业将成为我国电力供应的重要组成部分;以电动汽车、高速铁路机车为代表的新型交通工具将进入实用阶段;以蓝光播放器、平板高清电视为代表的新型视听设备将进一步在我国广大家庭中普及;以WIFI、光纤宽带技术为代表的新一代通信技术将在全国范围内覆盖。新兴产业的发展,将大大拓展磁性材料产品的应用领域,给磁性材料产业起到前所未有的推动作用。

随着经济的发展,软磁铁氧体材料行业的国际竞争将更加激烈,印度、巴西、俄罗斯和东南亚各国也将逐渐成为软磁铁氧体材料新的生产区域,对我国软磁铁氧体行业“世界工厂”的地位产生冲击。

于能源、上游原材料以及人力资源成本的压力逐渐增大,单纯依靠低廉劳动力开展生产经营的企业将步履维艰,通过产业转移降低人力成本,提高自动化水平,提高产品的附加值,将成为软磁铁氧体材料生产企业发展壮大的重要途径。 

人民币的逐步升值以及国际贸易摩擦的增多将给我国软磁铁氧体材料产业的对外贸易产生巨大影响。而与此同时,我国扩大内需的政策将为软磁铁氧体材料产业的贸易转型提供广阔的空间。

低碳、节能环保等观念开始在全国工业领域中推广,并对中国软磁铁氧体材料制造业产生深远影响。

总体上,由于软磁铁氧体的应用促进了应用项目的高效、节能和环保化,使其在应用上不断发展,是典型的低碳经济产业,并在许多领域存在巨大的发展潜力,从而使软磁铁氧体材料产业这一节能环保的朝阳产业在整体上呈现巨大的发展空间。我们认为从长远来看,我国市场消费结构向国外靠拢是大势所趋,新兴应用推动软磁铁氧体行业需求增长,传统需求受涨价影Ⅱ向不大,中高端软磁铁氧体材料未来增长前景非常广阔。

纵观国际国内市场发展的需求,软磁铁氧体材料市场前景十分光明。如今手机多媒体化、电脑笔记本化、电视平板化、汽车电子化、照明节能化,使中国磁性材料工业处于新的发展机遇和挑战并存时期。信息技术应用范围扩大和电子产品数字化发展,对电子器件和材料提出了新的要求,如小型化、高频化、高性能、低损耗、低噪声等。有人说:“过去是插件、现在是贴片、将来是集成”。我们认为,今后5-10年内,是高档产品发展时期,而中低档产品逐渐萎缩。

总的说来,随着国际产业结构的调整,我国正在形成全球最大的电子元件的消费市场;这将带动我国软磁铁氧体磁性材料的持续发展,在新型电子产品中,无源电子元件近20年增速平均保持在20%左右。巨大的市场容量为软磁铁氧体产业提供了快速持久发展的空间。快速增长的新兴电子信息技术渗透到工业经济、社会的各个方面,各种新兴产业的快速发展以及传统产业的升级改造,将给软磁铁氧体材料带来更为广阔的市场空间。