文|每日財(cái)報(bào) 蘇鋒
磁性材料可分為永磁材料、軟磁材料、功能性磁材，其中軟磁材料可分為金屬軟磁、鐵氧體軟磁、非晶及納米晶合金。
非晶合金作為新一代軟磁材料，具有高飽和磁感、低矯頑力、高磁導(dǎo)率、高電阻率等優(yōu)異磁性能，主要用于制作變壓器鐵芯，納米晶合金在軟磁材料中綜合磁性能最優(yōu)，適用于高頻電力電子元器件領(lǐng)域，是極具潛力的軟磁材料新星。
大有作為
軟磁材料因具有磁電轉(zhuǎn)換的功能，廣泛應(yīng)用于變壓器、電感電容、逆變器等領(lǐng)域，下游包含電力電網(wǎng)、新能源車、新能源發(fā)電、消費(fèi)電子、5G 通訊、家電等諸多行業(yè)。
在電力工業(yè)中，從電能產(chǎn)生（發(fā)電機(jī)）、傳輸（變壓器）到利用（電動(dòng)機(jī)）的過(guò)程中，軟磁材料起能量轉(zhuǎn)換作用；在電子工業(yè)中，從5G通訊（無(wú)線充電）、自動(dòng)控制（繼電器、磁放大器、變換器）到廣播電視和電影（聲音圖像的錄、放、抹磁頭），再到電子計(jì)算技術(shù)（各種鐵磁性微波器件），軟磁材料起著信息變換、傳遞與存儲(chǔ)等重要作用。
按照軟磁材料成分劃分，可分為金屬軟磁、鐵氧體軟磁、非晶、納米晶合金，其中非晶合金為將熔融的金屬快速冷卻、抑制結(jié)晶而獲得原子呈長(zhǎng)程無(wú)序排列的金屬材料，具有“液體金屬”之稱。
非晶合金可制造成塊體非晶材料，具有良好的力學(xué)性能和物理性能，但由于工藝技術(shù)上存在問(wèn)題，量產(chǎn)化困難。目前非晶合金主要作為軟磁材料，用于制作變壓器鐵芯，產(chǎn)品主要為非晶帶材。
2019年，我國(guó)非晶帶材和非晶變壓器領(lǐng)域?yàn)榉蔷Ш辖鹦袠I(yè)中專利申請(qǐng)最多的領(lǐng)域，專利數(shù)量分別為227件、113件，遠(yuǎn)超過(guò)塊體非晶22件和非晶涂層 27 件，非晶帶材產(chǎn)業(yè)化成熟度較高。非晶帶材作為節(jié)能變壓器鐵芯材料，從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，2015年以來(lái)國(guó)內(nèi)非晶帶材快速發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模從1.30億美元增長(zhǎng)至 2019年的2.08億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為12.47%；非晶帶材產(chǎn)量規(guī)模從4.97 萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2019年的9.97萬(wàn)噸，年復(fù)合增長(zhǎng)率為19.01%。根據(jù)云路股份招股說(shuō)明書(shū)測(cè)算，2019年全球非晶帶材產(chǎn)量約為12.9萬(wàn)噸。
據(jù)中研網(wǎng)，2020年我國(guó)輸配電損耗占全國(guó)發(fā)電量 6.6%，變壓器損耗約占輸配電損耗的 40%，即占全國(guó)發(fā)電量的約2.6%。
變壓器是電力輸配中關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，起到連接電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的作用，輸配電過(guò)程中變壓器產(chǎn)生的較大的電力損耗引起嚴(yán)重的電量浪費(fèi)，在節(jié)能減排趨勢(shì)下，升級(jí)改造變壓器意義重大。
非晶變壓器較傳統(tǒng)硅鋼材料，可大幅降低空載損耗。變壓器損耗分為空載損耗和負(fù)載損耗，其中空載損耗約占變壓器總損耗的50%-80%。硅鋼和非晶合金為制作變壓器鐵芯的兩種核心材料，非晶合金為繼取向硅鋼后的新一代變壓器材料。由于非晶合金具有更高的電阻率，其空載損耗較硅鋼可大幅降低，根據(jù)《JB/T3837-2016變壓器類產(chǎn)品型號(hào)編制方法》顯示，相同容量的非晶合金變壓器比硅鋼變壓器的空載損耗下降 50%左右，配電網(wǎng)中特別是農(nóng)網(wǎng)中很多變壓器的負(fù)載率低于20%，使用非晶合金變壓器節(jié)能效果顯著。
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)的招標(biāo)數(shù)據(jù)情況，2020年兩網(wǎng)非晶合金變壓器的采購(gòu)數(shù)量比例為27.33%，其中國(guó)網(wǎng)非晶變壓器采購(gòu)占比為15.49%，南網(wǎng)為58.82%。
后發(fā)前置
非晶帶材最早發(fā)展于美國(guó)，1982年，美國(guó)安裝了首臺(tái)非晶配電變壓器，1989年美國(guó)聯(lián)合信號(hào)公司開(kāi)始批量生產(chǎn)非晶合金帶材，產(chǎn)能達(dá)2.5萬(wàn)噸，2003年日立金屬?gòu)幕裟犴f爾收購(gòu)其非晶業(yè)務(wù)并持續(xù)開(kāi)發(fā)鐵基非晶合金，2007-2010年將產(chǎn)能從2.54萬(wàn)噸/年擴(kuò)展到10萬(wàn)噸/年，目前日立金屬在全球處于領(lǐng)先地位。
我國(guó)非晶帶材發(fā)展較晚，1995年 12 月，國(guó)科委建立了國(guó)家非晶微晶合金工程技術(shù)研究中心，2010年我國(guó)建成首個(gè)年產(chǎn) 4 萬(wàn)噸鐵基非晶帶材生產(chǎn)基地，打破國(guó)外壟斷，成為第二個(gè)擁有非晶帶材產(chǎn)業(yè)技術(shù)的國(guó)家。
自2010年以來(lái)，我國(guó)非晶帶材產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)有10多年時(shí)間，目前基本實(shí)現(xiàn)非晶合金產(chǎn)業(yè)全覆蓋。盡管業(yè)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)眾多，但規(guī)?；慨a(chǎn)的企業(yè)數(shù)量較少，企業(yè)之間產(chǎn)能利用率差距較大，呈現(xiàn)兩極分化格局，堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品升級(jí)的企業(yè)不僅繼續(xù)占據(jù)市場(chǎng)主要份額，且在不斷創(chuàng)新中保持著行業(yè)龍頭地位，其中主要參與者包括安泰科技、云路股份、中研非晶、兆晶科技、江蘇國(guó)能、河南中岳等。
《每日財(cái)報(bào)》注意到，從市場(chǎng)份額來(lái)看，2019 年云路股份非晶合金薄帶全球市占率為 41.15%，位居全球第一，國(guó)內(nèi)市占率為 53.17%，大幅領(lǐng)先第二名日立金屬，此外安泰科技全球、國(guó)內(nèi)非晶帶材市場(chǎng)占有率分別為12.25%、9.26%，整體反映出國(guó)內(nèi)企業(yè)在非晶合計(jì)帶材領(lǐng)域基本實(shí)現(xiàn)自主可控，在國(guó)際市場(chǎng)中份額領(lǐng)先。
云路股份為全球非晶合金龍頭，軟磁材料領(lǐng)域領(lǐng)軍者。公司專注于磁性金屬材料的研發(fā)生產(chǎn)和銷售，是國(guó)內(nèi)首個(gè)突破14μm技術(shù)關(guān)卡的企業(yè)，研發(fā)生產(chǎn)出10-12μm的納米晶產(chǎn)品，解決了高端裝備制造“卡脖子”的材料難題。2021年在非晶合金領(lǐng)域的全球市占率超40%，目前已形成非晶合金、納米晶合金、磁性粉末三大業(yè)務(wù)板塊，相關(guān)產(chǎn)品主要用于配電工程、消費(fèi)電子、新能源發(fā)電、新能源汽車、家電等領(lǐng)域。
安泰科技為國(guó)內(nèi)非晶、納米晶軟磁材料的研發(fā)先驅(qū)，產(chǎn)品面向高端企業(yè)。2010 年初，安泰科技成功突破國(guó)外技術(shù)封鎖，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)非晶合金帶材量產(chǎn)化，使中國(guó)成為世界第三個(gè)能夠自主生產(chǎn)非晶帶材的國(guó)家。
2014年，安泰科技擁有非晶帶材產(chǎn)能4萬(wàn)噸，且當(dāng)年啟動(dòng)了 1.2 萬(wàn)噸新產(chǎn)能建設(shè)，由于2016開(kāi)始國(guó)網(wǎng)對(duì)配電變壓器采購(gòu)力度下滑，疊加行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，導(dǎo)致新項(xiàng)目投產(chǎn)后出現(xiàn)虧損，2019公司減資部分虧損非晶業(yè)務(wù)，調(diào)整業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，目前公司擁有非晶帶材產(chǎn)能約4萬(wàn)噸，原有納米晶帶材產(chǎn)能約為3000噸/年。
安泰科技的非晶帶材除用于變壓器鐵芯，還用于蘋(píng)果手機(jī)SIM卡托以及Lightening 插槽等金屬零部件。隨著無(wú)線充電的發(fā)展，作為全球高端納米晶材料供應(yīng)商，安泰科技為三星、小米、華為等高端企業(yè)的無(wú)線充電接收端提供材料。2019年安泰科技的納米非晶全球市占率達(dá)到9.01%，超過(guò)德國(guó)VAC，位居世界第二。
不過(guò)，非晶合金盡管有眾多優(yōu)勢(shì)，但是其并不是唯一一種具有高強(qiáng)度和高耐磨性的材料。一方面，隨著金屬合成工藝的進(jìn)步，銅、銀、鋁等傳統(tǒng)金屬的綜合性能不斷提升；另一方面，部分有機(jī)化合物，如高端聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮等材料，也對(duì)非晶合金構(gòu)成了有力的競(jìng)爭(zhēng)。非晶合體的應(yīng)用空間還需要更大范圍的提升。