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发布日期:2020-07-06 23:44

  钕铁硼(NdFeB)永磁材料是第三代稀土永磁材料,主要由稀土元素钕、过渡金属元素铁和非金属元素硼三种元素构成,钕铁硼永磁材料具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的优点,号称“磁王”,是迄今为止磁性最强的永磁材料,也是当前产量最高、应用最广的稀土永磁材料。同时,钕铁硼永磁材料也是国家和省政府重点发展的产业之一。凭借高性能、节能环保等特点,钕铁硼永磁材料的应用已从传统领域拓展到新能源汽车、风力发电、节能家电、粉末冶金原料供应航空航天、工业机器人等新兴领域。

  本文以钕铁硼永磁材料及其关键技术为研究对象,从技术发展现状和趋势、区域竞争格局、优势企业/研究机构等层面开展专利分析研究,明确国内外钕铁硼永磁材料产业发展态势,分析我省钕铁硼永磁材料产业发展现状和存在的问题,并提出相应的对策建议,为我省更好更快发展钕铁硼永磁材料产业提供支撑。

  从文献调研来看,全球钕铁硼永磁材料产业发展方兴未艾。全球有1500余家机构在钕铁硼永磁材料技术领域进行了专利布局,仅我国就有200余家企业从事钕铁硼永磁材料生产。从国内外专利申请情况来看,钕铁硼永磁材料技术在上世纪80年代初被发现以来,基本配方被日本和美国垄断,自上世纪90年代起,技术进入低速发展期。但自2009年前后起,随着中国下游行业对钕铁硼的需求不断增长,钕铁硼永磁材料技术的研发在中国获得了大量关注,研发活动大幅升温,使得钕铁硼永磁材料经历了一次高速发展,专利申请呈现爆发式增长。

  从基于核心专利的技术路线图分析,钕铁硼永磁材料技术的发展以基础配方改进、改进晶粒尺寸、表面防护、元素掺杂、葡京澳门赌场官网,晶界改性等为主要发展方向,技术功效主要以磁性能提高、耐腐蚀性改进、耐热性提高、降低成本等为主要目的,烧结钕铁硼磁体受关注程度远远超过粘结磁体和热压磁体。晶界改性技术中主要以双合金法、粉末混合工艺和表面扩散工艺为主,而低成本、低重稀土的表面扩散工艺近年来得到大量关注。此外,稀土减量化、钕替代技术、废料利用技术等低成本技术近年来专利申请量大幅增加。

  钕铁硼永磁材料技术领域,专利申请排名前列的国家和地区主要为日本、中国、美国、韩国和德国等,日本在该领域专利申请量最高,占比达50%,我国次之,占比达39%。其中日本日立金属株式会社、TDK株式会社、信越化学工业株式会社、大同特殊钢株式会社,美国麦格昆磁公司等,均在我国进行了大量的专利布局,而我国企业在国外专利布局较少,且专利整体质量不高,研发水平还有待进一步提高。日本、美国在钕铁硼永磁材料技术领域拥有大量核心专利,给我国钕铁硼永磁材料产业带来较强的专利壁垒,但随着早期配方专利的相继到期,这种不利状况在今后有望得到改善。

  据中国产业信息网消息,目前钕铁硼永磁材料行业年需求增速达到10%以上,随着下游新能源汽车、工业机器人、轨道交通、5G手机等领域需求的增长,为钕铁硼永磁材料提供了更大的发展空间,未来高性能钕铁硼永磁材料的需求量将进一步增长。国家工信部发布的《稀土行业发展规划(2016-2020 年)》,指出目前我国企业在稀土高端材料中国际市场份额约为25%,争取到 2020 年,高端功能材料市场占有率指标达到 50%以上;工信部《新材料产业“十三五”规划》中,指出要充分发挥我国稀土资源优势,壮大稀土新材料产业规模,大力发展高性能稀土永磁材料。因此,我省发展钕铁硼永磁材料产业具有良好的市场前景。

  从专利分析结果来看,相比国内其他省市,我省钕铁硼永磁材料领域专利申请量具有明显优势,体现了我省在钕铁硼永磁材料领域具有一定技术优势和研发能力。从产业布局来看,我省已形成了宁波、粉末冶金原理试题及答案金华、杭州三大钕铁硼永磁材料产业基地,特别是宁波已成为我国著名的“钕铁硼城”,聚集了我国50%左右的钕铁硼永磁材料产量,产品出口量占全国60%,已经成为国际著名的钕铁硼生产基地和贸易中心。同时,我省还拥有一批行业龙头企业,如宁波韵升股份有限公司、宁波科田磁业有限公司、宁波金鸡强磁股份有限公司、浙江英洛华磁业有限公司、杭州永磁集团有限公司等,和中国科学院宁波材料技术与工程研究所、浙江大学等高水平科研机构。

  日立金属株式会社的钕铁硼永磁才成分专利,已于2003年到期,另外,日立金属申请的结构专利于2014年到期。2014年,由7家中国稀土企业组成的稀土永磁产业技术创新战略联盟在美国向日立金属株式会社提起专利诉讼,2016年美国专利和商标局专利审判和上诉委员会裁定6491765和6537385两项专利中设诉的全部权利要求无效。2014年麦格昆磁公司磁粉主要专利到期,上述核心专利的相继失效,意味着中国企业出口相关钕铁硼产品均无需缴纳专利抽成,降低专利风险。

  我国目前主要有内蒙古包头、四川凉山、江西赣州三大稀土生产基地,2018年三地区产量占比分别为58%、23%和7%。工信部《稀土行业发展规划(2016-2020年)》明确规定,2020年底,六大稀土集团(中铝公司、北方稀土、厦门钨业、中国五矿、广东稀土、南方稀土)完成对全国所有稀土开采、冶炼分离、资源综合利用企业的整合。截至2019年底,六大稀土集团已基本整合完成,稀土资源控制度接近100%。

  近年来,内蒙古、四川和江西等地借资源、能源和劳动力优势进行招商引资,大力发展和延伸以稀土材料为主的稀土产业链,国内外钕铁硼材料厂家为了保证原材料供应、提高企业抗风险能力纷纷向稀土资源地转移。我省基本无稀土资源,在钕铁硼永磁材料上游稀土原料领域不具优势,原材料价格的波动对生产成本影响较大。

  与发达国家和兄弟省市相比,我省钕铁硼永磁材料专利整体质量有待提高。在前沿技术和关键技术方面,我省大多属于跟踪研究,缺乏原创性成果,低端产品占比较高。在生产工艺技术方面,我省在配方改进、合金熔炼、制粉工艺等技术领域均与国外存在较大差距。

  目前中美贸易争端持续升温,贸易摩擦对行业的影响不容忽视,虽然征税清单中磁性材料的金额不大,仅为几亿美元,但压缩机、电机定子、转子、电动机部件等众多钕铁硼永磁材料下游产品被列入清单。根据浙江省磁性材料行业对外贸易预警点信息,2019年四季度,浙江省磁性材料出口增幅下滑,出口额为12.86亿元,同比下滑4.5个百分点,粉末冶金材料相比于铸件材料其中永磁铁氧体下滑最大,出口为4.28亿元,环比下降20.3%左右,稀土永磁体出口5.85亿元,环比降低18%。其中下降的原因主要是:中美贸易战,以及稀土价格涨幅不定。中美贸易战的影响若持续释放,会对钕铁硼永磁材料产业带来不利影响。

  目前我省发展钕铁硼永磁材料产业面临国家政策大力支持、市场潜力大、基础专利到期等有利条件,并具有一定的研发能力和产业基础;但也存在整体竞争能力亟待提升、跨国企业继续进行新的专利封锁、稀土资源欠缺及缺乏核心专利等不足,同时面临较强外部专利壁垒以及京津、山西等钕铁硼永磁材料产业基础较好传统集聚区带来的竞争,以及跨国企业加快抢占国内市场、包头、江西、四川等稀土资源地钕铁硼永磁材料产业兴起和中美贸易争端带来的挑战。可以说我省钕铁硼永磁材料产业产业机遇和挑战并存。为更好抓住机遇,加快我省钕铁硼永磁材料产业发展,抢占技术创新和国际竞争制高点,提出以下对策建议:

  基于专利分析得出的钕铁硼永磁材料相关技术成熟度和生命周期,再综合考虑我省已有产业和技术基础及市场前景,我省钕铁硼永磁材料产业发展应以内禀矫顽力(Hcj,kOe)与最大磁能积((BH)max,MGOe)之和大于60的烧结钕铁硼和热压钕铁硼等高性能磁体为目标,以晶界改性、元素掺杂、降低稀土用量、废料利用等关键技术为突破口,进行重点布局、统筹规划。建议在浙江省重点研发计划中设立高性能钕铁硼永磁材料专项,加大研发攻关力度;重点培育和引进5~10家优势企业(省内如宁波韵升股份有限公司、宁波科田磁业有限公司、宁波金鸡强磁股份有限公司、横店集团东磁股份有限公司、浙江英洛华磁业有限公司、杭州永磁集团有限公司等,省外如北京中科三环高技术股份有限公司、沈阳中北通磁科技股份有限公司、成都银河磁体股份有限公司、麦格昆磁(天津)有限公司等)瞄准国际先进水平,提升相关技术,带动产业链升级发展;引导相关企业围绕细分市场进行技术攻关和突破,向差异化方向发展;设立专项基金,支持相关企业引进再创新、对外合作研发、技术买断,鼓励有条件的企业并购国内外具有钕铁硼永磁材料核心技术资产的企业或研发机构。

  从专利质量来看,我省钕铁硼永磁材料研发水平处于国内先进水平,但距离日本、美国等技术强国存在一定差距,需要加快核心技术研发,促进产业升级发展。建议以浙江大学、中国科学院宁波材料技术与工程研究所等重点科研机构以及宁波韵升股份有限公司、横店集团东磁股份有限公司等优势企业为依托建立产学研联合的技术创新联盟,瞄准高性能、低成本等方向,加快钕铁硼永磁材料核心技术研发。研发重点包括:晶粒细化、晶界改性、元素掺杂、废料利用等;在杭州、宁波和金华建立钕铁硼永磁材料产业园区,集聚创新资源,开展产业链横向和纵向整合,充分发挥龙头企业带动作用,以龙头企业为引领形成良好的产业生态环境;大力推进省内浙江大学、中国科学院宁波材料技术与工程研究所等在钕铁硼永磁材料领域具有较强研发实力,并积累有大量有价值的科技成果的研究院所、大专院校与钕铁硼永磁材料产业紧密结合,采取转让、许可或者作价投资等方式,粉末冶金材质切割视频向企业或者其他组织转移科技成果,促进科技成果转化与产业化。

  重视稀土原材料的供应管理,鼓励大型钕铁硼永磁材料积极利用资金优势,保持合理充足的原材料供应与储备,通过参股或直接设厂方式在稀土资源地建立稀土原料生产企业,确保稳定的稀土原材料供应渠道和价格。利用我省电机产业和新能源汽车产业集聚优势,打通产业链,引导和鼓励钕铁硼永磁材料在汽车工业、工业节能电机、消费电子、变频家电等领域的推广应用。

  实施专利导航发展战略,为技术开发保驾护航。对有关国外公司如日本日立金属、日本TDK、日本大同特殊钢、日本丰田、美国麦格昆磁等在世界各国,特别是在华专利申请情况进行分析研究,制定钕铁硼永磁材料专利保护规划,规避国外公司设置的专利壁垒,在一些关键技术领域构建专利保护网,并为我省钕铁硼永磁材料抢占国际市场提供指导。此外,应进一步加强对PCT专利申请的引导,加大补贴力度,鼓励省内创新主体在海外申请专利,并进行合理布局,以逐步参与到更广更深的全球竞争中,充分发挥专利引领产业升级发展的作用。

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