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        讓美國緊張的釹磁體,來頭不小

        2022-11-19 18:48:55欣宇
        看世界 2022年21期
        關(guān)鍵詞:磁體高性能永磁

        欣宇

        特斯拉人形機(jī)器人

        近日,美國白宮表示,拜登總統(tǒng)已決定不限制進(jìn)口釹磁體。美國75%的釹磁體進(jìn)口自中國,如今,美國不限制進(jìn)口釹磁體的決定,顯示中國在稀土永磁行業(yè)的地位帶來了戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。

        然而,這是否意味著中國在這一行業(yè)的優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)地位?

        說起釹磁體,可能很多人會(huì)覺得陌生,但它在生活中卻無處不在。

        釹磁體又名釹鐵硼合金,是釹、鐵、硼和其他微量金屬元素的合金磁體,在撤去外磁場(chǎng)的情況下,仍能長(zhǎng)期保持較強(qiáng)的磁性,被稱為“永磁王”。

        這里不得不提到磁感矯頑力。公開資料顯示,這是磁體在反向充磁時(shí),使磁感應(yīng)強(qiáng)度降為零所需反向磁場(chǎng)強(qiáng)度的值。而釹鐵硼的矯頑力一般是10000Oe以上。矯頑力高,抗退磁能力強(qiáng),也就是其永磁的原因。

        作為第三代稀土永磁材料,釹磁體體積小、質(zhì)量輕、能量密度高、穩(wěn)定性強(qiáng)。從軍用設(shè)備、風(fēng)輪渦機(jī),到日常生活中處處可見的新能源汽車、計(jì)算機(jī)硬盤、手機(jī),都可能含有釹磁體。

        尤其,釹磁體相當(dāng)于新能源汽車的心臟,一輛新能源汽車至少需要約3公斤永磁材料。以其為材料制成的永磁電機(jī),在電機(jī)重量、功率損耗、耐高溫能力等方面,都有優(yōu)越表現(xiàn)。

        據(jù)統(tǒng)計(jì),同樣功率的發(fā)電機(jī),釹磁體發(fā)電機(jī)大約是普通發(fā)電機(jī)重量的一半。這是因?yàn)?,一方面其縮小了體積,另一方面,其運(yùn)行效率大幅提高。這樣可以提升新能源汽車的續(xù)航里程。

        據(jù)某證券公司分析估計(jì),2019—2025年,電動(dòng)汽車對(duì)磁體的需求預(yù)計(jì)增長(zhǎng)600%,超過3.5萬噸。

        近期,特斯拉入局人形機(jī)器人這一產(chǎn)業(yè)新增長(zhǎng)極。在機(jī)器人領(lǐng)域,釹磁體同樣不可或缺。有數(shù)據(jù)顯示,1000萬個(gè)人形機(jī)器人對(duì)高性能釹磁體的需求量達(dá)到2萬—4萬噸,相當(dāng)于2021年全球高性能釹磁體總需求的20%~40%。

        另一家證券公司預(yù)計(jì),2025年全球機(jī)器人行業(yè)高性能釹磁體需求量為6.1萬噸,屆時(shí),僅全球機(jī)器人領(lǐng)域的高性能釹磁體市場(chǎng)規(guī)模,將達(dá)到305億元。

        有調(diào)查表明,釹磁體在未來5—10年可能會(huì)出現(xiàn)供應(yīng)短缺、價(jià)格上漲的情況。

        美國目前唯一的燒結(jié)釹磁體制造企業(yè),其相關(guān)人士表明,在全球200億美元的磁體需求中,美國約占20%。但美國釹磁體的來源嚴(yán)重依賴進(jìn)口,其中,75%來自中國,之后的進(jìn)口來源是日本(9%)、菲律賓(5%)和德國(4%)。

        釹磁體相當(dāng)于新能源汽車的心臟,一輛新能源汽車至少需要約3公斤永磁材料。

        釹磁體

        其實(shí),美國本是第一批搭上稀土磁體這輛能源快車的國家。在1960年代,美國首次開發(fā)出基于稀土釤和過渡金屬鈷的稀土磁體—釤鈷磁體SmCo5,它也被稱作第一代永磁體。在1980年代,美國和日本兩家企業(yè)幾乎同時(shí)研發(fā)了釹磁體化合物。

        如今,美國決定不限制進(jìn)口主要來自中國的釹磁體。究竟發(fā)生了什么?

        在釹磁體中,也分“三六九等”。相對(duì)于粘結(jié)類和熱壓類,燒結(jié)類(熔化和壓縮粉末)釹磁體,無論是從永磁性還是生產(chǎn)效率方面,都是當(dāng)之無愧的永磁之王。

        1980年代,美國研發(fā)的釹磁體,采取的是價(jià)格更便宜、但產(chǎn)生功率略遜色的粘結(jié)工藝,就是將快淬釹鐵硼磁粉和粘結(jié)劑混合,通過“壓制成型”或“注射成型”制成磁體。

        然而,日本企業(yè)所研發(fā)的燒結(jié)釹磁體,才是行業(yè)熱捧的對(duì)象。并且,受稀土原料價(jià)格、人工成本等多重因素影響,美國磁材企業(yè)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)調(diào)整。后來,美國研發(fā)出釹磁體的企業(yè)將磁鐵子公司出售給中國,并于2001年關(guān)閉了在美國的全部生產(chǎn)線。釹磁體的國際格局隨之發(fā)生重大變化。

        美國至少有36種武器使用從中國進(jìn)口的稀土磁體。

        20多年后,美國商務(wù)部經(jīng)過將近300天的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)美國依賴進(jìn)口釹磁體,并建議采取措施增加國內(nèi)產(chǎn)量。美國政府也表示,對(duì)釹磁體相關(guān)研究進(jìn)行支持以縮小供應(yīng)鏈漏洞。

        如今,美國政府已對(duì)三家美國企業(yè)投資近2億美元,以提高加工釹等稀土元素的能力,從而提升本土釹磁體的產(chǎn)量。甚至有美國高級(jí)官員信心滿滿地表示,到2026年,釹磁體的進(jìn)口滲透率會(huì)顯著下降;與現(xiàn)在幾乎100%要靠進(jìn)口相比,4年后,美國國內(nèi)釹磁體的產(chǎn)量有信心滿足51%的總需求。

        美國之所以如此緊張迫切,除了商業(yè)賽道原因,據(jù)報(bào)道,美國至少有36種武器使用從中國進(jìn)口的稀土磁體。這意味著,美國的稀土磁體庫存會(huì)直接影響國防。

        反觀中國國內(nèi),目前中國稀土加工能力是世界其他地區(qū)的5倍,同時(shí),隨著近年來企業(yè)技術(shù)進(jìn)步與向高端產(chǎn)品轉(zhuǎn)型的政策鼓勵(lì),中國的高性能釹磁體產(chǎn)量快速增加,2020年超過4.6萬噸,占世界產(chǎn)量的近70%。中國穩(wěn)坐高性能釹磁體第一大生產(chǎn)國之位。

        美國想建成與中國稀土產(chǎn)能相匹配的加工廠,并不是短期可以實(shí)現(xiàn)的。其唯一一座活躍的稀土礦的首席執(zhí)行官在去年表示,中國利用稀土接管了磁體行業(yè):“因?yàn)槲靼肭蚨嗄陙硪恢睕]有稀土供應(yīng)鏈。中國將繼續(xù)向下游移動(dòng),以爭(zhēng)奪更大的商業(yè)份額?!?/p>

        回顧過去,中國釹磁體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展:1996年,中國燒結(jié)釹磁體產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的29%;到了2005年,這一占比上升到78%;2016年,全球領(lǐng)先的磁鐵制造商日立金屬宣布,與中國主要磁鐵制造商中科三環(huán)成立合資企業(yè)。越來越多的稀土永磁體生產(chǎn)商將目光投向了中國。

        有證券分析師認(rèn)為,稀土永磁行業(yè)是中國在國際競(jìng)爭(zhēng)中具有重要地位的行業(yè)之一。其實(shí),在高性能產(chǎn)品方面,各國仍面臨激烈競(jìng)爭(zhēng),未來更是專利的競(jìng)爭(zhēng)、高品質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)。

        中國的稀土磁體產(chǎn)業(yè),面臨著被日本阻礙的風(fēng)險(xiǎn)。日本持有大部分最有價(jià)值的永磁體專利,并在全球范圍內(nèi)建立了交叉許可協(xié)議。如果沒有這些許可證,一方面,其他制造商在制造尖端磁體方面可能會(huì)遇到困難,另一方面,下游企業(yè)如果使用了沒有獲得許可的釹磁體,其產(chǎn)品會(huì)被排除在美國、日本以及歐洲這些專利覆蓋范圍內(nèi)的國家和地區(qū)之外。

        專利門檻,是中國稀土磁體產(chǎn)業(yè)下一步要跨越的重點(diǎn)。

        責(zé)任編輯吳陽煜 wyy@nfcmag.com

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