金属软磁粉新材料赛道,行业空间广阔,重点发展公司有哪些?

材料技术观察 2023-06-30
4996 字丨阅读本文需 11 分钟

磁性材料可分为永磁材料、软磁材料、功能性磁材,其中软磁材料可分为金属软磁、铁氧体软磁、非晶及纳米晶合金。近年来,随着光伏、新能源汽车、人工智能、储能、数据中心及通讯等领域的蓬勃发展,这些领域未来将对金属软磁粉芯、金属软磁粉末及芯片电感等电磁元件存在持续和强劲的市场需求。

这是一个极具潜力但又少有人知的新材料赛道。

软磁材料大有作为

软磁材料因具有磁电转换的功能,广泛应用于变压器、电感电容、逆变器等领域,下游包含电力电网、新能源车、新能源发电、消费电子、5G 通讯、家电等诸多行业。

在电力工业中,从电能产生(发电机)、传输(变压器)到利用(电动机)的过程中,软磁材料起能量转换作用;在电子工业中,从5G通讯(无线充电)、自动控制(继电器、磁放大器、变换器)到广播电视和电影(声音图像的录、放、抹磁头),再到电子计算技术(各种铁磁性微波器件),软磁材料起着信息变换、传递与存储等重要作用。

电力时代和人工智能时代的重要材料

磁性材料主要可以分为永磁和软磁两类。永磁材料又称硬磁材料,这类材料能长期保留其剩磁,具有较高的矫顽力,能经受不太强的磁场干扰。软磁材料与之对应,矫顽力低,磁导率高,既容易受外加磁场磁化,又易退磁。其主要功 能是导磁、电磁能量的转换与传输,被广泛应用于电能转换设备中,是电子电力时代的重要材料。软磁材料主要可分为金属软磁、铁氧体软磁、非晶及纳米晶三类。金属软磁应用广泛,全世界年产百万吨以上,可继续细分为纯铁、硅钢、坡莫合金、金属软磁粉芯等类别,其中金属软磁粉芯性能最为优异,在光伏、储能、新能源汽车等板块广泛应用。

金属软磁粉:高速发展的新型软磁材料

1、金属软磁粉:新兴软磁材料

磁性材料分为硬磁和软磁材料。通常能对磁场作出某种反应的材料称为 磁性材料,按其磁化程度的难易又分为软磁材料和硬磁材料。一般将内 禀矫顽力大于 0.8kA/m 的材料称为硬磁材料(永磁材料),将矫顽力小 于 0.8kA/m 的材料称为软磁材料。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,其主要功能是导磁、电磁能量 的转换与传输,广泛用于各种电能变换设备中。电感元件需要通电时产 生磁性,断电时磁性消失,否则会损伤电路,因此需要使用软磁材料而 不是硬磁。软磁材料主要包括金属软磁材料、铁氧体软磁材料以及其他 软磁材料,金属软磁粉是金属软磁材料的一种。

2、金属软磁粉应用场景广阔

金属软磁粉主要应用于电感元件的磁芯中。利用磁性材料制成的电感元 件是电力电子技术领域核心配套元件之一,以电力电子装置为载体,起 到逆变(直流变成交流)、斩波(直流变成直流)、变频(改变供电频率)、开关和智能控制等作用;其技术研发以应用磁学为理论基础,与物理学、 化学、电磁学、粉末冶金学等其他学科技术相互渗透、相互交叉、相互 联系,成为现代高新技术领域中不可或缺的组成部分,并广泛应用于变 频空调、UPS、光伏发电、新能源汽车、电能质量整治等领域。

3、金属软磁粉位于产业链中游

金属软磁粉位于产业链的中游。从上游金属原材料到金属软磁粉,再到 磁粉制成的金属软磁粉芯,再到电感等磁性元器件,最后到终端应用, 构成了完整的产业链。金属软磁粉的上游行业包括钢铁、硅、铝、铜等 行业。铁是生产磁粉和磁芯的重要原材料,铜铝导线是电感元件的重要 原材料,铜铝价格直接影响电感元件的制造成本。中游行业主要包括粉 体、粉芯和磁性元件的制造,其中粉体和粉芯通常集中制造。下游行业 主要包括光伏发电行业、变频空调行业、电源行业、新能源汽车及充电 桩行业等。

金属软磁粉市场空间广阔

1、需求端向小型化、大功率、高频方向发展

终端应用向小型化和大功率方向发展,要求电感高频化,金属软磁粉需 求上升。下游电气设备应用需求及电源技术和设备要求的改变,带动了 电感磁性材料的发展。为了适应新能源产业、节能环保产业对大功率能 量转换装置的技术要求,磁性材料应该同时具备以下特点:(1)极高的 饱和磁通密度特性(2)方便调节的等效磁路长度,结构上容易实现气 隙微小化、均匀化,防止产生磁通的泄露(3)极好的高频损耗特性(4) 优异的偏直流特性,取得大电流时必要的电感量(5)易于制作成各种 特定的尺寸,对于大功率的应用,应易于制成大型尺寸。基于上述要求, 在中高频工作的条件下,铁硅类金属磁粉芯软磁材料是较为理想的选择。

2、光伏发电带动组串式逆变器需求

光伏高速增长是推动金属软磁材料需求增长的主要力量。光伏逆变器是 一种电源转换装置,主要功能是将太阳能电池板受太阳光照射时产生的 直流电逆变成交流电,送入电网。作为光伏发电系统中的核心装置,光 伏逆变器的市场规模随着光伏市场的强劲增长而不断扩大,而光伏逆变 器中,将光伏电池板发出的不稳定的直流电升压成稳定的直流电压的电 路中,Boost 升压电感是其关键核心磁元件,其后将稳定的直流电压通 过逆变电路转换成 50Hz 正弦波交流电,输入电网时,必须使用大功率 交流逆变电感,这两种电感元件的磁材料基本上采用高性能的铁硅类粉 芯材料。

3、储能电站高速发展,金属软磁粉前景广阔

在国家环保节能政策的推动 下,新能源发电得到蓬勃发展,大量新能源分布式电源的接入,一方面 有利于清洁能源的有效利用,另一方面其间歇性和波动性给电网造成的功率冲击严重威胁电网的安全稳定运行。为了有效解决大规模可再生能 源发电接入电网引起的功率波动,储能电站被接入。储能电站有充电和 放电两种工作模式,既可作为负荷消耗电能,也可以作为电源为电网提 供电能。合金软磁粉芯制成的高频电感可用于储能电站的储能系统中, 预计未来将伴随着储能电站的普及而得到更加广泛的应用。

储能用金属软磁粉单耗更高,拉动作用明显。储能逆变器产品和光伏组 串式逆变器结构相近,但功率更高。储能逆变器功率为 50-200kW,组 串式逆变器功率 3-60kW,根据固德威招股书,每台逆变器平均需要 32.5 个电感,每台储能逆变器平均需要 40 个电感,储能逆变器电感用 量约为光伏的 1.23 倍,即每 GW 用量 467 吨。根据彭博新能源财经 (BNEF),2025 年新型储能装机量将达到 26GW 左右,2025 年储能 领域金属软磁粉芯用量将达到 3.43 万吨,对应市场规模达到 11.32 亿 左右。

4、算力支撑的背后英雄,金属软磁粉芯潜力巨大

算力是人工智能发展的三大核心要素之一。AI 构建模型有两大阶段,第⼀阶段是用超⼤算⼒和数据构建预训练模型; 第二阶段是在预训练模型上进⾏针对性训练。这两个过程都涉及大功率高频计算,算力需求极高。此外,5G、大数 据、区块链等技术兴起,以及远程医疗、智慧教育、无人驾驶、金融科技等应用加速落地,都标志着“算力时代”渐 行渐近

由金属软磁粉制成的芯片电感可用于芯片前端供电,有望在“算力时代”担任重要一角。提高算力的前提条件是拥有 更高效的运行硬件设备,而金属软磁材料电感具有更高效率、小体积、能够响应大电流变化的优势,可广泛应用于服 务器、通讯电源、GPU、FPGA、电源模组、笔记本电脑、矿机等领域。目前芯片电感主要采用铁氧体材质,但铁氧 体饱和特性较差,随着未来电源模块的小型化和应用功率的增加,铁氧体电感体积和饱和特性已经很难满足高算力领 域的发展要求。随着技术的不断升级与迭代,金属软磁材料将会被广泛地应用到大功率算力设备中,成为算力时代的 “基础设施”

重点公司分析

1、铂科新材

首创推出合金软磁芯片电感,在高算力领域对铁氧体形成替代,可解决发展人工智能所面临的的算力痛点。公司研发 的 FA1005 系列芯片电感已通过国内外最知名芯片公司认证,并开始形成收入。

现有金属软磁粉产能 3.3 万吨,至 2025 年已规划 7 万吨以上产能。公司主要有惠东、河源两大生产基地。目前河源 工厂 2 万吨产能已建成投产,预计 2023 年主要产能增长来自河源基地的产能爬坡,2025 年公司将对惠东进行技术 改造。公司将根据市场需求适时扩产,预计未来总体产能将超过 7 万吨。

公司研发实力雄厚,盈利水平引领行业。公司从“铁硅 1 代”金属磁粉芯逐步升级完善,建立了一套覆盖 5kHz~2MHz 频率段应用的金属磁粉芯体系,可满足众多应用领域的性能需求。21、22 年公司先后推出全新铁硅系列产品 NPC 和 NPV,作为面向碳化硅时代的新磁性材料,这两款产品不仅提升了直流叠加特性,同时优化了磁芯损耗,可为电源模 块节省铜线、提升效率做出积极贡献。公司通过不断推出新产品进行价格调整,长期来看,我们认为公司总体毛利率 有望维持在 35%左右。

2、东睦股份

公司紧紧围绕“以粉末压制成形 P&S、软磁复合材料 SMC 和金属注射成形 MIM 三大新材料技术平台为基石,致力 于为新能源和高端制造提供最优新材料解决方案及增值服务”的发展战略,充分发挥三大技术平台在技术、客户和管 理等方面的协同优势,紧抓新能源行业发展机遇,2022 年公司净利润预增 462%-539%。SMC 板块收入放量,净利润快速增长。公司于 2022 年 3 月和 7 月进行股权收购,先后将东睦科达和德清鑫晨并入 体内,实现了 SMC 原材料自主可控。股权收购完成后,公司 SMC 板块净利率逐季提升,盈利能力明显改善。同时,公司在 2022 年相继推出第三代低损耗铁硅铝磁粉芯 KPH- HP,第三代高性能铁镍磁粉芯 KH- HP,以及新一代低损 耗铁硅磁粉芯 KSF- HP 磁芯,新牌号积累丰厚。

现有金属软磁粉芯产能 3.6 万吨,未来有望超过 10 万吨。2022 年,公司积极推进山西第二生产基地建设,即山西新 产能布局“年产 6 万吨软磁材料产业基地项目”。此次 6 万吨的扩产不仅能为公司巩固在软磁材料行业中的头部地 位,还能有助于降本增效,进一步提升产品的附加值和毛利率。P&S 与 MIM 边际向好。P&S 板块的盈利与产能利用率密切相关,2022 年因宏观经济影响业绩承压,今年则有望顺 应经济复苏实现盈利修复;MIM 板块已于 2022 年实现扭亏,除了折叠铰链等需求,消费电子、新能源、医疗器械等领域都有广阔的新兴市场机会有待挖掘。

3、横店东磁

横店集团东磁股份有限公司创立于 1980 年,股份公司改制设立于 1999 年 3 月。2006 年 8 月,公司在深圳交易所成 功上市。是一家拥有“磁材+器件”、“光伏+锂电”两大产业板块,“磁材+新能源”双轮 驱动发展的国家高新技术企业。公司专门为从事软磁系列产品研究、开发和生产的下属部门成立软磁事业部。有一家国家级博士后工作站及唯一的浙 江省磁性产品质量检测中心。自主开发的锰锌 DMR47、DMR95 DMR24 和镍锌 ND5H、DN120L 以及金属磁粉 DF 系列等材料具备国际领先水平。下辖 13 家生产分厂,拥有世界上先进的软磁系列产品生产和检测设备,主要生产 各种锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、金属磁粉芯、偏转磁芯四大系列近万种不同规格的产品,广泛应用于通信、IT、家电、汽车电子、绿色照明电子、工业控制等领域。年产软磁材料 3.5 万吨,是目前国内生产规模最大、品种最全的软磁产 品生产出口基地。

公司现有软磁业务以软磁铁氧体为主,同时也在逐步增加金属磁粉芯的业务体量。目前公司拥有 4 万吨软磁铁氧体产 能,磁粉芯 5000 吨产能,软磁铁氧体新增 1.5 万吨产能已于 2022 年年底投产,磁粉芯未来总产能规划为 1 万吨。

4、龙磁科技

安徽龙磁科技股份有限公司创立于 1998 年,2020 年 5 月,公司在深圳交易所成功上市。公 司主要从事永磁铁氧体及软磁系列产品的研发、生产和销售,目前在全球拥有 7 个生产基地和 5 个销售中心。经过多 年努力,“龙磁”品牌在国内外市场已得到广泛认同,公司已成为全球众多知名电机生产企业的主流供应商。公司自 2020 年以来,积极布局并建设软磁项目。尽管公司主要从事永磁铁氧体的相关业务,近年来公司发掘了软磁 市场的潜力,开始着手搭建软磁料粉制备、磁芯生产(金属磁粉芯,铁氧体粉芯)、器件开发等多个团队和生产线,依托永磁行业的多年积累,全力打造软磁产业链。近日,公司软磁业务已通过光伏逆变器龙头认证,有望在 2023 年 实现放量。公司规划发展“磁粉—粉芯—器件”的一体化产业链,现有金属软磁粉芯产能 4000 吨,铁氧体软磁产能 6000 吨。

5、云路股份

青岛云路先进材料技术股份有限公司成立于 2015 年 12 月,是一家专注于先进磁性金属材料领域,坐拥非晶合金、纳米晶合金、磁合金粉末三大板块的国家高新技术企业。2021 年 11 月,云路股份成功登陆上海证券交易所科创板。公司具备国内材料企业鲜有的“科学、工程、设计”三维度、全产业链、深度技术拓展能力,产品覆盖 50Hz 至 100MHz 的全球电力装备、移动载荷电机、光伏、家电用功率电感、无线充电、消费电子用贴片电感、极端应用、电力电子用 EMI 滤波器的超宽频段应用领域。2022 年,随着公司雾化粉末产能释放,粉末系列产品收入在 2022H1 累计实现约 6400 万元。目前公司拥有破碎粉末 年产能 700 吨,雾化粉末年产能 3900 吨,合计 4600 吨,根据“高品质合金粉末制品产业化”募投项目,粉末产能 预计在 2024 年扩大至 9650 吨

6、屹通新材

杭州屹通新材料股份有限公司,成立于 2000 年 7 月,是一家以高品质铁基粉体为核心业务的高新技术企业。公司于 2021 年 1 月 21 日在深圳证券交易所成功挂牌上市。公司是国内拥有自主知识产权生产水雾化铁基系列粉末的龙头企业之一,拥有国内同行一流的测试研发平台——省级 水雾化金属粉末高新技术企业研究开发中心,配备国内外先进检测设备。公司还拥有一支行业经验丰富,产品研发能 力强的科研团队,汇集了钢铁冶金、金属材料、粉末冶金、机械设计与制造等相关专业的高级人才。2022 年 6 月,经董事会决议,拟建设年产 2 万吨新能源用金属软磁粉体,建设周期 36 个月,预计 2025 年建成投产。公司在金属粉体领域积累了丰富的生产经验和雾化粉体制作技术,有利于公司进军软磁粉体市场。公司在湖塘区块原 156 亩土地上建设项目中包含了年产 5000 吨磁性材料的生产,目前该部分项目的厂房设备已经部分建成,处于试生 产及工艺优化过程中

文章来源: 未来智库,心心相印o,每日财报

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来自:材料技术观察
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