金属软磁粉行业研究报告应用边界不断拓展，行业空间广阔

　　（报告出品方作者：国泰君安证券，李鹏飞，魏雨迪，王宏玉）1。金属软磁粉：高速发展的新型软磁材料
　　1。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。8kAm的材料称为硬磁材料（永磁材料），将矫顽力小于0。8kAm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。
　　1。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。
　　1。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。
　　1。4。金属软磁粉制备主要工艺是雾化法
　　气雾化法是制备金属软磁粉的主要工艺。金属粉末的生产方法有很多，就工业规模而言，最广泛应用的是还原法、机械破碎法、雾化法和电解法，其中机械破碎法和雾化法较为常见。
　　机械球磨法是将熔炼制备的合金铸锭，先通过颚式破碎机进行粗破，再利用球磨机球磨，得到不规则形状磁粉颗粒的制备方法。球磨机工作时球墨罐在主轴的带动下进行旋转，此时球磨罐带动其内部磨球与粉料旋转，磨球在离心力和摩擦力的共同作用下被带至一定高度。当转速较慢，离心力不足以维持磨球所在高度，磨球便会落下，与其它磨球或者罐壁进行碰撞，夹杂在中间的粉料便会被撞裂或挤压碾磨，达到粉料细化的目的。此方法靠击碎、压碎和磨削等作用，将大块合金机械地粉碎成粉末的方法，优点有方法简单，成本低廉。
　　雾化法是将合金加热至熔融态，通过高压气体或液体对熔融态的合金进行高速冲击，破坏分子间的结合力，从而分散成球形或近球形粉末的制备工艺。它利用冷却介质直接击碎金属或合金的液体而制得粉末，是一种较为复杂的过程，既包含物理机械过程又包含物理化学反应。冷却介质既是击碎金属液流的动力源，又是降低金属液流温度的冷却剂。冷却介质同金属液流之间既发生能量传递，又发生热量交换，这两个都是物理机械过程；同时液体金属的粘度和表面张力在雾化冲击过程和冷却降温过程中又不断发生变化，而这种变化反过来又会影响金属粉末的雾化过程，因此又是一种物理化学反应。
　　雾化法制备金属粉末工艺流程简单、生产效率高，方便实现规模化连续生产。雾化粉末所制备的合金粉末颗粒的化学成分与既定熔融的合金粉末化学成分完全一致，而且由于在凝固过程中的高速冷却速度使得合金粉末的微组织结构得到细化，使得在粉末颗粒内部无宏观偏析现象，由雾化法所制备的合金粉末化学成分均匀。
　　雾化法中，气雾化杂质控制效果最好，且流动性能好、方便包覆绝缘、易于压制成型，较多地应用于金属软磁粉的制造；水雾化粉末粒径更细，较多地应用于MIM等下游行业。
　　2。需求：金属软磁粉市场空间广阔
　　2。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。
　　根据我们对软磁粉各终端需求的测算，20232025年金属软磁粉芯行业整体增速CAGR约为17，25年需求约为26万吨。根据我们对光伏、储能、新能源车、变频空调等下游的详细预测（详见19页表2对金属软磁粉各下游的详细测算），预计2025年金属软磁粉行业需求量26万吨左右，按照当前3。3万吨的价格测算，行业规模将达到86亿元左右。其中光伏、储能市场空间分别为24。82、11。32亿元，新能源车、充电桩分别为13。50、3。86亿元，变频空调约为12。90亿元，UPS电源约为19。5亿元。新能源车需求增速最快，CAGR约为44。81，充电桩CAGR约为37。22，储能CAGR约为38。58。
　　2。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。
　　组串式光伏逆变器一般使用金属软磁粉作为磁性材料。集中式逆变器所处环境为38kHz的低频、500kW以上的高功率环境，采用硅钢软磁即可。而组串式逆变器在16kHz以上的高频、360kW的高功率环境下工作，硅钢片无法满足要求，应该使用金属软磁粉。根据CPIA数据，2021年组串式逆变器渗透率达69。6，预计2025年渗透率达到75，组串式逆变器将带动金属软磁粉需求快速上升。
　　光伏单位千瓦装机容量平均所需铁硅合金软磁材料为0。25KG。20202021年我国光伏新增装机量分别为48。2GW、54。88GW，预期2022年新增装机量超过80GW，近三年光伏行业CAGR为20。62，按此增速202325年我国金属软磁材料需求量预计分别为2。282。643。06万吨。全球光伏新增装机量近三年CAGR30。09，根据中国产业经济信息网，2021全球光伏新增装机量为183GW，假设22232425新增装机量涨幅分别为17。04212424，则2225年全球光伏新增装机分别为214。2259。2321。4398。5GW，假设2225组串式逆变器渗透率分别为71。974。474。975。5，且假设每GW光伏装机使用金属软磁材料2500吨，则2225全球光伏用金属软磁材料需求量分别为3。854。826。027。52万吨。
　　2。3。储能高速发展，金属软磁材料前景广阔
　　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50200kW，组串式逆变器功率360kW，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。
　　2。4。新能源车下游景气度高，带动金属软磁材料放量
　　2。4。1。整车场景
　　金属软磁粉芯在整车领域的应用主要为车载OBC、DCDC等电源模块，且不同车型的用量区别较大。与纯电车相比，混动车由于电池包串联电压不足，需要大量升压电感，单车的粉芯用量约34kg。纯电车中，传统的400V平台对金属软磁粉芯的需求约为0。7kg，但随着800V平台的逐渐推广，升压电感的需求同样快速增加，单车粉芯用量预计比400V纯电平台增加300。
　　金属软磁粉芯市场规模较大。参考EVsales的数据，预计2025年全球纯电车销量为1650。50万辆，其中800V平台渗透率为20，混动电车的销量为540。9万辆，对应整车领域金属软磁粉芯需求为4。09万吨。假设新能源领域金属软磁粉芯均售价为4万元吨，则未来三年对应市场规模分别为9。6812。5616。36亿元。
　　2。4。2。充电桩场景
　　充电桩对金属软磁粉芯需求或保持高速增长。金属软磁粉芯在充电桩领域的应用主要为高频PFC电感，起储能、滤波等作用，单台充电桩的金属软磁粉芯需求约为1。4kg。截至2021年底，中国新能源汽车保有量784万辆，充电桩保有量261。7万台，充电桩仍存在一定缺口。《新能源汽车产业发展规划（20212035年）》也明确要求大力推动充换电网络建设、提升充电基础设施服务水平。根据中国充电联盟的数据，2022年12月，充电基础设施增量为24。7万台，同比增长120。8，预计未来充电桩新增量将持续保持高速增长。
　　假设20212025年全球充电桩新增量的CAGR37。22，则2025年新增充电桩数量为1741。20万台，对应充电桩领域金属软磁粉芯需求为1。17万吨，对应市场规模3。86亿元。
　　2。5。变频空调渗透率逐年提高，金属软磁材料高速增长
　　变频空调得到广泛应用，渗透率逐年提高，拉动软磁材料高速增长。变频空调中金属软磁粉芯主要应用在变频器的高频板载PFC电感中，在变频空调输入整流电路中，起到电源输入功率因数的调节、抑制电网高次谐波的储能升压电感的作用。在220V、50Hz环境下工作的空调被称为定频空调，而变频空调是指可根据环境温度，通过变频器改变压缩机供电频率，调节压缩机转速，进而通过压缩机转速的快慢调节制冷量，从而达到控制室内温度的目的的空调。与传统定频空调相比，变频空调具有快速制冷（制热）、节能、温度精准控制、电压适应范围宽等优点。因此，在国家大力鼓励发展节能环保产品的背景下得到越来越广泛的应用。
　　根据铂科新材招股书，每台家用变频空调平均所需铁硅金属软磁材料0。25KG，假设中国变频空调占全球市场约80，经测算变频空调用金属软磁材料保持约2的增速，预计202325年全球变频空调需金属软磁材料分别为3。763。833。91万吨。
　　2。6。UPS电源对金属软磁粉需求增长较缓
　　UPS大量应用磁性元件。UPS即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备。主要应用于单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备，为其提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS实质是充当一台交流市电稳压器的功能，同时它还向机内电池充电。当市电中断时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变器转换为220V交流电，以使负载维持正常工作，并保护负载软硬件不受损坏。
　　未来三年全球UPS用金属软磁粉CAGR预期为7。55。2021年全球UPS市场总规模达到534。41亿元，假设未来三年以5的CAGR稳步增长，总规模分别为589。19618。65649。58亿元。根据铂科新材招股书，软磁材料在UPS市场规模中占比3左右，则未来三年全球UPS用金属软磁粉需求量可达到5。365。635。91万吨。
　　2。7。芯片电感应用或将起量
　　金属软磁粉在芯片领域的应用正在展开。金属软磁粉材料性能优异，应用空间不断扩张。目前铂科新材已经有小批量的芯片电感出货，铂科与芯片电感领域客户的合作研发已超过3年。公司已经将芯片电感样品送至英伟达、英特尔等国际大厂，并和英飞凌签署了战略合作协议。2022年公司芯片电感已经实现营收，若下游消费电子产品定型，芯片电感对金属软磁粉的需求量或将进一步放大。
　　3。供给：技术壁垒明显，投资强度较高
　　3。1。金属软磁粉行业投资强度较高
　　金属软磁材料投资强度较高。根据铂科新材公告，公司计划投资4。14亿元建设高端合金软磁材料生产基地，预计增加金属软磁材料产能2万吨，建设期为3年，吨投资成本2。07万元吨。东睦股份在山西建设SMC第二生产基地，预计总投资7亿元，建设年产6万吨软磁材料产业基地项目，吨投资成本1。17万元吨。整体来看，金属软磁粉行业投资额度较大，大规模扩产金属软磁材料需要大量的资金投入，行业资金壁垒较高。
　　3。2。金属软磁粉行业集中度较高，各企业陆续扩产
　　金属软磁粉行业正处于高速发展阶段，中国软磁行业正成为世界领头。金属软磁粉真正形成产业化是从20世纪80年代起，在随后的20年间金属软磁行业基本上都是由美国企业主导，其它工业化国家如日本、德国也有相当规模，21世纪初韩国产品有了快速的成长，特别是韩国昌星电子（CSC）在SMC的合金磁粉芯领域甚至超过了美磁（Magnetics）。
　　在过去的20多年，我国金属软磁行业也有了快速的发展，特别是随着开关电源、变频空调的快速发展，我国多家企业也开始了金属软磁产业的研制工作，产品性能和生产规模快速提升，国内少数企业技术水平已经接近或超越国际同行，在相关应用领域实现了广泛的国产替代。我国已经是全球最大的磁性材料生产国，中国磁性材料工业的整体实力不断增强，生产技术水平不断提高，生产设备基本已经实现国产化，进而使我国加速成为世界软磁材料的产业中心。
　　金属软磁粉供给集中度较高，头部企业产能持续扩张。金属软磁材料生产厂商主要有韩国昌星、美国美磁、铂科新材、东睦股份等。欧美市场主要由海外公司供应，包括韩国昌星、美磁、阿诺德等，铂科新材海外销售收入在百万左右。根据华经产业研究，2020年全球金属软磁粉行业CR4达到57。9，其中美磁和韩国昌星市占率达到32。4，铂科新材市占率15。6，东睦股份市占率9。9。铂科新材2023年金属软磁材料产能4。2万吨左右；东睦科达产能3。6万吨左右，浙江东睦科达三期达产后产能上升到4。6万吨，山西东睦正在建设年产6万吨软磁材料的生产能力，建成之后将达到10。6万吨的产能。
　　3。3。技术存在壁垒，制粉环节是关键
　　金属磁粉芯的制备主要有三个关键技术，制粉、绝缘包覆、压实，其中制粉环节最为关键。金属磁粉芯的制备流程是首先制成金属软磁粉，再对金属软磁粉进行绝缘包覆，用来提高内阻，最后再进行压实从而得到磁粉芯。粉体的磁性能很大程度上决定了金属软磁粉芯的磁性能范围。磁粉性能的优劣度与合金成分、晶体结构、粒径大小、颗粒形貌（球形度）密切相关。对于制粉工艺，气雾化法制得的粉体球形度更高，易于包覆、压实，明显优于球磨法，后者制得粉体均匀度差，球形度低。气雾化法效果更好，工艺更难，存在技术上的工艺壁垒。
　　为得到合适粒径比例，需进行大量理论模拟与实验验证，存在工艺经验与研发上的壁垒。制成软磁粉之后还要进行粒度配比，将不同尺寸的磁粉颗粒按照比例进行掺混。软磁粉芯特点是内部有大量分布式气隙，分布式气隙的多少决定了结构退磁场的大小，从而影响磁粉芯的有效磁导率、直流偏置性能和损耗。可以通过调节粒度配比来调节粉芯的磁性能，细粉比例越高，涡流损耗越低，但流动性会变强，影响压制密度。
　　绝缘包覆也是至关重要的环节。包覆工艺处理磁粉后，磁粉被绝缘物质所包覆，将磁粉互相隔离开，避免相互解触，从而提升磁粉芯的电阻率，降低涡流损耗。包覆方法主要分为干法包覆和湿法包覆：干法包覆采用物理方法将绝缘物质与磁性颗粒均匀混合；湿法包覆将有机绝缘剂与磁粉颗粒一一定比例在溶剂中混合，之后通过加热干燥等方式使有机溶剂挥发。
　　合理把控压实过程中压力程度也是技术关键之一。压制成型工艺是先将绝缘后的磁粉、粘结剂和脱模剂均匀混合，再经过筛去除混合物中的团聚物，然后放入特定形状的模具中压制成各种形状生坯的过程。在成型过程中压力越大，分布式气隙占比越小，结构退磁场越小，有效磁导率越大。但压力过大会导致金属磁粉粒产生塑性形变或破裂，导致金属磁粉颗粒表面绝缘层破裂，绝缘效果变差，从而使损耗变大。最后要进行退火热处理，消除压制过程中产生的内应力，修复晶格缺陷，有利于提升有效磁导率，降低磁粉芯损耗。
　　金属软磁粉芯完整制备能力存在显著技术壁垒，国内外参与玩家不多。国外磁性材料公司美磁以前是行业领头，但缺乏良好的粉体制备能力，美磁在制备粉体环节使用球磨法，相比国内头部玩家气雾化法制成的粉体存在一定差距。铂科新材目前是行业龙头公司，具有完整制备和研发能力，产品品质优秀且已经形成了上下游协同合作的模式，目前最为领先。东睦股份将金属软磁材料作为主要发展板块，预计未来快速增长，先后收购科达磁电与德清鑫晨，前者具有粉芯生产能力，后者具备粉体生产能力，二者形成协同，根据22年投资者交流纪要，东睦股份在2022年攻克了粉体包覆和粗细度搭配（粒度配比）的核心技术，取得了粉体上的突破性进展，东睦股份是少数具有完整制备金属软磁粉芯的企业之一。
　　4。盈利预测
　　4。1。金属软磁粉芯行业盈利较好，毛利率在产业链中位居前列
　　金属软磁粉芯行业龙头毛利率在产业链中位居前列。龙头铂科新材1921三年毛利率分别为41。47、38。06、33。02，属于产业链盈利较高的环节。上游钢铁龙头宝钢股份1921三年毛利率在10左右，下游光伏逆变器龙头阳光电源1921三年毛利率在33以上；变频空调龙头格力电器1921三年毛利率分别为在30以上。
　　4。2。成本主要受铁、硅价格影响
　　金属软磁粉成本大头是铁。金属软磁粉主要成本包括58的直接材料成本，4的直接人工成本，38的制造费用。制造费用主要包括了折旧费、氮气、能源成本等。磁粉的主要原材料包括71的铁、17的硅和12的铝铁。铁在总成本中占比超过40，铁价格对企业毛利率的影响较大。金属硅价格也是影响软磁粉成本的重要因素。21年受硅料行业供需缺口影响，金属硅采购单价成本同比涨幅超过70，铂科新材上调相关产品价格，但不及原材料涨幅，金属软磁粉、软磁粉芯毛利率均有不同程度下降。
　　4。3。价格受下游影响较大，议价能力较弱，占款较多
　　金属软磁粉芯单价受下游降价压力影响较大，话语权较弱。金属软磁粉芯下游主要为光伏行业，行业集中度较高、议价权较高，而金属软磁粉行业规模相对较小，议价能力相对较弱。
　　4。4。现金流承压，账期较长
　　行业龙头公司现金流承压，账期较长。铂科新材20192021年经营性净现金流分别为0。480。350。34亿元，公司应收账款回款期一般在60150天之间，现金流占用较大。
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　　精选报告来源：【未来智库】