稀土永磁产业现状及展望

文/胡伯平

稀土永磁材料已经广泛应用于电子信息、汽车工业、医疗设备、能源交通等众多领域。同时，随着技术的持续进步，在很多新兴领域，稀土永磁材料也展现出广阔的应用前景。特别是在低碳经济席卷全球的大势之下，世界各国都在把环境保护、低碳排放作为关键科技领域给予关注。稀土永磁材料在风力发电、新能源汽车、节能家电等低碳经济产业方面扮演着重要角色。

稀土永磁材料的制备工艺主要分三大类：烧结、粘结和热压/热变型。第一类烧结工艺：采用粉末冶金工艺，包括合金制备、制粉、取向成形、烧结、热处理、机械加工、表面防护; 第二类粘结工艺：花样比较多，基本路线为制备具有永磁性能的合金磁粉、磁粉粒度调整、添加树指与磁粉混合并造粒、成形（压缩、注射、挤出或压延）、机械加工、表面防护; 第三类热压/热变形工艺;采用钕铁硼快淬磁粉，通过缓慢而大幅度的热压变形诱发类似的晶体择优取向，制成高性能磁体。烧结磁体和热压/热变形磁体的特点是磁性能高，粘结磁体的特点是性能一致性好、尺寸精确、形状复杂、材料利用率高、易与金属/塑料零件集成等。目前，普遍使用的稀土永磁材料有四种：烧结钕铁硼、粘结钕铁硼、热压/热变形钕铁硼和烧结钐钴。

稀土永磁材料产业发展

第三代稀土永磁材料钕铁硼自1983年诞生以来，一直保持着快速发展的态势。尤其是进入二十一世纪后，以烧结钕铁硼磁体为代表的全球稀土永磁材料产量进入高速增长期。我国在稀土永磁材料研发方面与国际同步，还带有中国特色; 在制造装备方面，自动化程度大幅度提高，同国际水平差距越来越小; 在产业规模方面，多年来处于领先地位。中国已经成为全球最大的稀土永磁材料生产基地。我国现有烧结钕铁硼企业170家左右，年产能力超过30万吨，主要分布在沪浙、京津、山西、包头、赣州和山东六大地区。2017年烧结钕铁硼产量统计表明，浙江省占40%，京津地区占11%，山西省占8%，内蒙古占9%，江西省占10%，山东省占9%，其它地区占13%。按磁体产量计，年产量3000吨以上的企业占7.5%，年产量1500～3000吨的企业占8.5%，年产能1500吨以下的企业占84%。前25家企业的产量份额占全国的58%。中科三环是我国最大的烧结钕铁硼生产企业，其它代表性的企业还有宁波韵升、烟台正海、烟台首钢、江西金力、包头天和、中磁科技、厦门钨业、北京京磁、安泰科技、安徽大地熊等。

粘结钕铁硼具有精度高、形状复杂、一致性好、原料利用率高等优点，被广泛应用于信息产业、办公自动化、消费电子、家用电器和汽车等高新技术领域。绝大多数磁体以多极充磁圆环的形式应用于各类精密稀土永磁电机，成为烧结稀土永磁材料的一个重要补充。全球粘结钕铁硼磁体的生产能力大部分集中在东南亚，国内相关的企业有30余家。规模大的代表性企业有成都银河、上海三环（原上海爱普生）、日本大同电子公司、日本美培亚、台湾天越、海美格（安泰科技）、宁波韵升、英洛华、乔智、广东江粉等。2017年，我国粘结钕铁硼产量为6600吨，比2016年增长10%左右，占全球份额的76%。2007年至2017年的十年间，我国年均增长率为8.2%，全球年均增长率为6.0%。

由麦格昆磁和大同电子共同开发的热压工艺制备的高密度各向同性磁体（MQ-Ⅱ磁体），以及热压/热变形工艺制备的高密度各向异性磁体（MQ-Ⅲ磁体），是稀土永磁产业的一个重要分支。钕铁硼快淬磁粉可以通过缓慢而大幅度的热压变形诱发类似的晶体择优取向，制成优异的全密度各向异性磁体，而且很适合制造辐射取向薄壁磁环。宁波金鸡与宁波材料所合作，已经建立了相应的试验生产线，成都银河有小批量产品向市场提供。中科三环正在积极开展MQ-Ⅲ磁体的研发。日本大同电子生产的热压/热变形钕铁硼磁体辐射取向环主要应用于汽车的电动助力转向（EPS）电机，目前年产量为800吨左右。

烧结钐钴永磁材料（2：17型Sm-Co为主）因具有独特的优势（例如工作温度高，温度系数小，抗腐蚀强等），在军工、航空航天等方面占据牢固的地位。在钐钴永磁材料产品生产方面，国外生产企业主要有日本TDK公司、美国电子能源公司（EEC）、美国阿诺公司（Arnold），德国真空熔炼公司（VAC）和俄罗斯托尼公司等; 我国的企业有宁波宁港、杭州永磁集团、成都航天和绵阳西磁等。2017年，我国烧结钐钴磁体的年产量达1700吨，超过全球产量的80%。

综上所述，2017年全球稀土永磁材料的成品产量为13.1万吨，其中烧结钕铁硼磁体占91.4%，粘结钕铁硼磁体占6.7%，热压/热变形钕铁硼磁体占0.6%，烧结钐钴磁体仅占1.3%。

稀土永磁材料的广泛应用

稀土永磁材料已经广泛应用于电子信息、汽车工业、医疗设备、能源交通等众多领域。同时，随着技术的持续进步，在很多新兴领域，稀土永磁材料也展现出广阔的应用前景。特别是在低碳经济席卷全球的大势之下，世界各国都在把环境保护、低碳排放作为关键科技领域给予关注。我国将在2020年实现单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%～50%，这对我国在改善能源结构、发展再生能源、提高效率、节能减排、倡导低碳生活等方面提出了新的要求，也为稀土永磁材料在风力发电、新能源汽车、节能家电等低碳经济产业方面提供了广阔的市场空间。一些典型的稀土永磁材料应用如下：

风力发电; 风能是一种清洁的永续资源，与传统能源相比，风力发电不依赖矿物能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有包括碳排放等环境成本。此外，可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。正是因为有这些独特的优势，风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速。我国政府将风力发电作为改善能源结构、应对气候变化和国家能源安全问题的主要替代能源技术之一，并给予了有力的支持。目前风电机组主要有双馈式和直驱永磁式两种。其中，双馈式机型技术成熟，是目前风电技术的主流机型。直驱永磁式风电机组是近几年刚刚发展起来的技术，由于具有效率高、寿命长、稳定性高、结构简单等一系列优点，已经成为今后风电技术的发展方向。直驱永磁式风电机组使用钕铁硼永磁材料0.67吨/兆瓦左右。2017年市场新增装机超过50GW，其中欧洲、印度和海上风电装机实现创纪录突破。中国风电增速放缓，根据初步统计中国实现19.5GW装机。全球市场2017年新增装机52573MW，累计装机容量达到539581MW。新增直驱风力发电机的容量占新增装机容量的30%左右，则2017年全球在风力发电机上使用烧结钕铁硼磁体超过1万吨，其中绝大部分由中国烧结钕铁硼厂家提供。

电动汽车/混合动力汽车：电动汽车和混合动力汽车通过在汽车上使用电机，从而降低油耗与尾气排放，节能环保效益显著。电动汽车中80%左右的电机为稀土永磁电机，而混合动力汽车全部使用稀土永磁电机，每台电机使用烧结钕铁硼2千克左右。美国特斯拉（Tesla）新型大众版车型Model3已投放市场，在这款新车型中全部采用稀土永磁电机。2017年，全球新能源汽车销量超过122.3万辆，其中我国达77.7万辆（占比64%），比2016年增长58%，使用烧结钕铁硼磁体2400吨左右。截至2017年1月底，丰田汽车公司混合动力汽车的全球累计销量突破1000万辆。2017年，丰田混合动力汽车销量达到150万辆，使用烧结钕铁硼2300吨左右。

节能家电：家电节能不仅是节能减排的要求，更是家电企业增强自身竞争力的需要。以节能减排为使命，以低碳综合技术为发展方法的绿色经济发展模式已经成为家电产品进一步发展的大势所趋。以空调为例，近年来使用稀土永磁变频压缩机的“变频空调”成为主流，每台稀土永磁变频电机使用钕铁硼磁体100克左右。2017年，我国空调销售量为5787万台，变频空调占比76%左右，使用烧结钕铁硼4400吨左右。除变频空调后，市场上还有变频洗衣机、变频冰箱、变频微波炉等新型节能家电产品。

信息产品：机械硬盘和光盘驱动器都需要高性能烧结和粘结永磁材料，随着技术水平的提高，记录密度也不断攀升，如超过1TB的硬盘、蓝光DVD等，因而对磁性材料的性能要求也越来越高。近年来由于受到固体硬盘高速发展的影响，全球机械硬盘驱动器产量逐年下降，从2010年6.26亿只下降到2017年的4.1亿只，烧结钕铁硼使用量从6260吨下降到4100吨; 粘结钕铁硼磁体使用量从1500吨下降到1000吨。由于我们处在信息时代，未来大数据、云计算等将对机械硬盘具有很大的需求。

电动自行车：随着人民生活水平的提高和环保意识的增强，电动自行车遍布大街小巷。我国的电动自行车从研制开发到1997年的小批量投放市场到现在，其生产和销售呈逐年大幅增长。电动自行车均使用稀土永磁电机，每辆电动自行车需要0.32千克烧结钕铁硼磁体。1998年产量为5.45万辆，2011年产量突破3000万辆，近几年的年产量均保持在3000万辆以上，每年使用烧结钕铁硼磁体超过10000吨。

前景展望

我国稀土永磁材料有着光明的发展前景。一是，中国政府的大力支持，二是新增的巨大市场需求，三是我国丰富的稀土资源。

2016年10月18日，工信部发布《稀土行业发展规划（2016—2020年）》。提出，加快发展高性能稀土磁性、储氢、晶体、发光等新材料，提升稀土关键材料和零部件保障能力，培育稀土在航空航天、轨道交通、海洋工程、工业机器人、高档数控机床、医疗器械等领域的应用，发挥稀土材料在未来社会发展中数字化、智能化、网络化建设的支撑作用。开发高综合性能稀土永磁体，满足航空航天、轨道交通、新能源汽车、工业机器人、医疗器械等应用需求; 开发高稳定性热压和粘结稀土永磁体，研制高性能辐向稀土永磁环，满足伺服电机、汽车转向助力系统、陀螺仪、微特电机等应用需求。

2017年1月，为贯彻落实《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》和《中国制造2025》，工业和信息化部、发改委、科技部、财政部联合制定发布了《新材料产业发展指南》。《指南》将高性能稀土永磁列为关键战略材料，并将其作为支撑高档数控机床和机器人、先进轨道交通装备、节能环保等关键应用领域急需的新材料重点支持发展，稀土磁性材料产业将再次迎来一轮快速发展机遇。

2013年3月,工信部等五部门共同发布了中国乘用车企业平均燃料消耗量核算办法，宗旨是严控电动汽车配额，以达到解决长期污染问题的目的。具体计划是2018年在中国的汽车制造商必须将其销量的8%转移到电动和混合动力汽车领域。2019年上调到10%，2020年到12%。2017年4月6日，工信部、发改委、科技部联合印发《汽车产业中长期发展规划》。规划指出，到2020年，我国将培育形成若干家进入世界前十的新能源汽车企业，智能网联汽车与国际同步发展; 到2025年，新能源汽车骨干企业在全球的影响力和市场份额进一步提升，智能网联汽车进入世界先进行列。

西方国家在新能源汽车方面也提出了发展计划。1990年，美国加州就出台零排放车辆计划，要求汽车制造商开发纯电力的电动车，加州为未来制定的目标是，让新能源汽车销量达到整体新车销售的15%; 洛杉矶也大力推进公共交通领域电动化，预计到2035年，洛杉矶混合动力汽车保有量达到25%以上，最终目标是让城市至少50%的汽车是电动汽车。2018年3月，梅赛德斯·奔驰郑重宣布，将在2022年之前将旗下整个汽车产品线全部实现电动化，传统燃油车型全面停产停售。到2022年，奔驰旗下所有车型都只提供混合动力或纯电动版本，并且届时将会至少再增加50个全新的电动汽车车型。与此同时，另一个同属于戴姆勒旗下的子品牌Smart，也将在2022年之前完成电气化的过度。梅赛德斯·奔驰成为又一家准备向全电气化转变的汽车厂商。英国政府2017年曾表示，将从2040年起禁止销售汽油和柴油汽车，只允许超高效的混合动力和电动汽车上路。英国汽车协会（AA）预测，到2020年，英国上路的插电式汽车和纯电动汽车的数量将达到50万辆。挪威政府希望通过采用“污染者付费”的税收政策，激励民众购买低排放和零排放汽车，逐步淘汰汽油和柴油汽车，到2025年停止销售汽油和柴油新车。

工业机器人是智能制造业最具代表性的装备。日本、美国、德国和韩国是工业机器人强国。“机器人王国”日本在工业机器人的生产、出口和使用方面都居世界榜首，装备量约占世界工业机器人装备量的60%; 美国是机器人的发源地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，其技术全面、先进、适应性也很强。德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国;韩国是工业机器人的后起之秀，于20世纪80年代末开始大力发展工业机器人技术，在政府的资助和引导下，韩国近几年来已跻身机器人强国之列。2016年4月，工信部、发改委、财政部等三部委联合印发《机器人产业发展规划（2016-2020年）》，引导中国机器人产业快速 健康可持续发展。2020年具体目标如下：产业规模持续增长。自主品牌工业机器人年产量达到10万台，六轴及以上工业机器人年产量达到5万台以上，服务机器人年销售收入超过300亿元。

展望未来，伴随着全球新一轮科技革命和产业变革的孕育兴起，一些重要科学问题和颠覆性的核心技术已呈现出革命性突破的先兆，移动互联网、大数据、机器人、新一代环保智能汽车等将蓬勃发展。在这巨大的历史洪流中，作为支撑产业变革的关键性功能材料，稀土磁性材料将不断迎来新的发展机遇和巨大的发展空间。丰富的稀土资源，广阔的应用市场，稀土永磁材料将迎来更加美好的前景。