非晶合金行业深度报告：高性能软磁材料，充分受益于节能减排和需求升级

非晶及纳米晶合金为新一代软磁材料，性能优势明显。磁性材料可分为永磁材料、软磁材料、功能性磁材，其中软磁材料可分为金属软磁、铁氧体软磁、非晶及纳米晶合金。非晶合金作为新一代软磁材料，具有高饱和磁感、低矫顽力、高磁导率、高电阻率等优异磁性能，主要用于制作变压器铁芯，纳米晶合金在软磁材料中综合磁性能最优，适用于高频电力电子元器件领域。 非晶变压器节能效果显著，变压器能效提升计划促进需求。非晶带材主要用作变压器铁芯，与硅钢相比空载损耗可降低50%左右，在空载率较高的农村等地区节能效果明显，预计其配电变压器采购占比将稳步提升，此外外网干式变压器需求也正在逐步增长。根据最新的颁布的《变压器能效提升计划（2021-2023）》，该计划对变压器能效标准提出了更严格的要求，可带动非晶合金变压器存量替换需求，根据我们的预测，变压器领域非晶带材总需求将由2021年的7.47万吨增长至2025年的17.26万吨，年均复合增长率约为18.23%。 纳米晶综合性能优异，电力电子元器件应用逐步拓展。纳米晶材料综合磁性能优异，符合电力电子元器件向高频化、小型化、集成化、节能化的发展趋势，可以满足5G通讯、新一代消费电子、新能源发电、新能源汽车等新兴领域带来的高性能需求。根据我们的预测，随着无线充电和新能源车为代表的新兴领域领域内纳米晶材料渗透率的提升，纳米晶材料需求将由2021年的1.07万吨增长至2025年的3.11万吨，年均复合增长率高达30.67%，市场需求空间广阔。 国内非晶带材企业后来居上，纳米晶处于加速追赶期。我国非晶带材起步虽晚，但后来居上。2019年国内企业云路股份非晶带材全球、国内市占率分别为41.15%和53.17%，均位居首位，大幅领先海外巨头日立金属。纳米晶方面，日立金属2019年全球、中国市占率分别高达49.71%和43.15%，在行业内处于垄断地位，安泰科技2019年全球、国内市占率分别为9.01%和16.95%，位居行业第二，其它国内企业产量规模较小，国内企业追赶脚步加快。 重点公司： 云路股份：公司作为全球非晶合金领域龙头，具备卓越技术研发和规模化生产能力。公司具有非晶合金+纳米晶+软磁粉末业务多元化特质，首次公开发行募资后，公司预计将进入扩产、量产快车道，我们预测22-24年公司实现归母净利2.14/3.29/5.08亿元，EPS为1.78/2.74/4.23，对应2022年5月5日收盘价的PE分别为35/22/15X。首次覆盖，给予“推荐”评级。 安泰科技：公司为国内最早进行非晶带材研发、生产和销售的企业，目前非晶带材产能约4万吨，纳米晶带材产能为3000吨/年，公司预计未来将以带材制造为核心、以超薄、超宽为方向锁定高端市场，并加大下游器件领域应用的开发。 风险提示：下游行业需求不及预期、行业竞争格局恶化、非晶材料产品开发进度不及预期、成本降幅不及预期。 重点公司盈利预测、估值与评级 1.非晶合金—软磁材料新星 磁性材料根据功能通常可划分为永磁材料、软磁材料和功能性磁材。其中，永磁材料可分为铁氧体永磁材料、稀土永磁材料、其他永磁材料，软磁材料可分为铁氧体软磁材料、金属软磁材料、其他软磁材料等。 图1：磁性材料分类 磁材性能主要的衡量指标为稳定性、抗磁退性、抗温性，其中衡量稳定性的主要参数是剩余磁化强度和最大磁能积，其值越高表示磁场强度越高，磁体越能保持磁性；衡量抗退磁性的主要参数为内禀矫顽力，其值越大代表磁体的抗退磁能力越强；抗温性的衡量参数主要为工作温度和居里温度，其值越高表示在高温下磁材的性能更稳定。 永磁材料难磁化、难退磁、剩磁高、矫顽力大，主要作为磁场源储藏和供给磁能，应用于各种电机、仪表、设备等，软磁材料在磁场作用下易磁化，且取消磁场后又容易退磁，具有较高的磁导率、较高饱和磁感应强度、较小的矫顽力，磁滞损耗小，应用于变压器、继电器、电感铁芯、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩、电机定子转子等。 表1：磁材性能衡量指标 软磁材料因具有磁电转换的功能，广泛应用于变压器、电感电容、逆变器等领域，下游包含电力电网、新能源车、新能源发电、消费电子、5G通讯、家电等诸多行业。在电力工业中，从电能产生（发电机）、传输（变压器）到利用（电动机）的过程中，软磁材料起能量转换作用；在电子工业中，从5G通讯（无线充电）、自动控制（继电器、磁放大器、变换器）到广播电视和电影（声音图像的录、放、抹磁头），再到电子计算技术（各种铁磁性微波器件），软磁材料起着信息变换、传递与存储等重要作用。 图2：软磁材料应用于电力工业领域 图3：软磁材料应用于电子工业领域 软磁材料经历了金属软磁、铁氧体软磁、非晶、纳米晶合金的不断创新与迭代。 按照软磁材料成分划分，可分为金属软磁、铁氧体软磁、非晶、纳米晶合金。金属软磁材料最早使用，包括硅钢、坡莫合金等，铁氧体软磁为以氧化铁为主要成分的磁性氧化物，包括锰锌系，镍锌系铁氧体等。非晶软磁主要包含铁基、铁镍基、钴基非晶材料、纳米非晶材料等。按照软磁材料产品形态划分，可分为合金类、粉芯类、铁氧体类。 衡量软磁材料性能的指标主要有饱和磁感、导磁率、矫顽力、铁损等，其中饱和磁感率越高磁芯工作磁感的最高限度越大，磁性能越强；导磁率越高，表明磁化的灵敏性越好，矫顽力低反应磁化的阻力更小，能量的损失主要取决于材料的电阻率，电阻率越高，铁损越低。 金属软磁材料以硅钢为代表，由于电阻率较低，在高频下会产生较大的涡流损耗，高频损耗较大，随着使用频率的提高，应用逐步受到限制，目前主要用于电动机和发电机等低频应用场景。 铁氧体软磁为第二代软磁材料，电阻率高，在高频段下损耗较金属软磁大幅降低，但铁氧体软磁饱和磁感应强度大幅低于金属软磁材料，且初始磁导率较低，在磁能密度较高的低频强电领域应用受到限制。 非晶合金为将熔融的金属快速冷却、抑制结晶而获得原子呈长程无序排列的金属材料，具有“液体金属”之称。非晶合金由于拥有特殊的晶型结构，具有各向同性、结构关联尺寸小和磁各向异性常数小等特征，使其具有较小的矫顽力，但可保留和晶态材料一样较高的饱和磁感强度。非晶合金软磁的饱和磁感应强度高于铁氧体软磁，同时电阻率大幅高于金属软磁材料，综合性能更好，然而相较于纳米晶，非晶初始磁导率相对不高，磁致伸缩饱和磁感应强度相对较低，在磁性器件体积小型化方面存在应用局限。 纳米晶是在非晶态合金制备工艺之后，再经过高度控制的退火环节，形成的具有纳米级微晶体和非晶混合组织结构的材料。纳米晶软磁相较前述三者具备更加优异的综合性能：相较于非晶合金，可具有更高的饱和磁感应强度和初始磁导率，同时也更加适应小型化、集成化的发展趋势，相较于铁基非晶，损耗通常还可继续降低，为高频电力电子应用的理想材料。 图4：非晶合金生产工艺 图5：非晶与晶体结构微观对比 各类软磁材料根据自身特性应用于不同的下游领域，部分领域形成直接竞争。 硅钢主要用于发电机、电动机定转子、电力变压器铁芯等，非晶合金凭借节能优势已开始在变压器铁芯等领域对硅钢进行替代。坡莫合金主要用于磁放大器、磁调制器、扼流器、高频开关电源变压器等。铁氧体、纳米非晶等主要用于高频电子电力元器件，包括各类电容、电感等，可应用于通信、家电、新能源车、无线充电等领域，纳米晶合金在部分领域与铁氧体形成直接竞争，铁粉芯主要用于逆变电感器、高频功率扼流圈、谐振电感、高频电子变压器等。 表2:软磁材料性能 表3:软磁材料构成、特点及应用 非晶合金种类主要包含铁基、铁镍基、钴基非晶合金以及铁基纳米晶合金。其中铁基非晶合金广泛应用于节能配电变压器；铁镍基非晶合金应用范围与镍坡莫合金对应，但其在能量损耗和机械强度方面更加优越，应用于漏电开关、磁屏蔽等，钴基非晶合金在非晶合金中具有最高的磁导率，且具有优异的耐磨性和耐蚀性，应用于要求严格的军工电源中的变压器、电感等，可替代坡莫合金、铁氧体等；纳米晶合金为目前综合性能最优的软磁材料，广泛应用于大功率电源开关、逆变电源、高频变压器、共模电感等领域，可替代铁氧体。 表4:不同类型非晶合金性能及下游应用 目前非晶合金中应用最广泛的主要为铁基非晶和铁基纳米非晶合金，其中铁基非晶合金主要应用于工频（中低频）环境的配电变压器、电机材料，下游包括电力配送、轨道交通变压器等相对传统的电力行业领域；纳米晶合金较非晶合金整体具有更高的磁导率和更低的损耗，传输效率更高，体积更小，主要应用于中、高频环境的电子磁性元器件，下游包括消费电子、新能源汽车、变频家电、粒子加速器等领域。 图6：非晶合金产业链 图7：纳米非晶产业链 2.我国非晶带材已取得头部地位，纳米晶加速追赶 国内非晶、纳米晶参与者众多，头部企业已建立领先优势。国内目前基本实现非晶合金产业全覆盖，主要参与者包括安泰科技、云路股份、中研非晶、兆晶科技、江苏国能、河南中岳等，海外竞争对手主要为日本的日立金属和德国VAC。我国非晶带材产业化应用自2010年以来已经有10多年时间，业内生产企业众多，但规模化量产的企业数量较少，企业之间产能利用率差距较大，呈现两极分化格局，坚持技术创新、产品升级的企业不仅继续占据市场主要份额，且在不断创新中保持着行业龙头地位。纳米晶材料企业生产规模普遍较小，生产较为分散。 图8：2019年国内主要非晶合金厂商产能利用率差距较大 我国非晶带材起步晚，发展迅速，已成为全球最大的产业基地。非晶带材产业技术主要由非晶材料设计、低成本原材料、生产过程的自动化信息化控制、非晶带材连续化大生产工艺装备组成。非晶带材最早发展于美国，1982年美国安装了首台非晶配电变压器，1989年美国联合信号公司开始批量生产非晶合金带材，产能达2.5万吨，2003年日立金属从霍尼韦尔收购其非晶业务并持续开发铁基非晶合金，2007-2010年将产能从2.54万吨/年扩展到10万吨/年，目前日立金属在全球处于领先地位。 我国非晶带材发展较晚，1995年12月，国科委建立了国家非晶微晶合金工程技术研究中心，2010年我国建成首个年产4万吨铁基非晶带材生产基地，打破国外垄断，成为第二个拥有非晶带材产业技术的国家，近年来随着国内企业的不断涌入，我国非晶带材产业规模不断放大，已经占据全球主要市场份额。 表5：国内外非晶带材发展历程及现状 从市场份额来看，2019年云路股份非晶合金薄带全球市占率为41.15%，位居全球第一，国内市占率为53.17%，大幅领先第二名日立金属，此外安泰科技全球、国内非晶带材市场占有率分别为12.25%、9.26%，整体反映出国内企业在非晶合计带材领域基本实现自主可控，在国际市场中份额领先。 图9：2019非晶带材全球市占率统计 图10：2019非晶带材国内市占率统计 纳米晶领域，国内企业打破国际垄断，处于加速追赶期。纳米晶带材的核心指标包括带材宽度和厚度：带材宽度决定材料的利用率和加工效率，带材厚度直接影响材料的磁导率，在其他条件相同的情况下，厚度越薄，其材料在高频条件下磁导率越高、损耗越低。为顺应电子产品向高频、节能、小型、集成化方向发展，纳米晶合金材料的制备工艺和技术经历多代技术的发展和迭代，从第一代、二代的传统制备工艺（带材厚度22-30μm，国内现有主流生产水平），发展到目前第三代、四代的先进制带工艺（带材厚度14-22μm，国际先进生产水平）。日立金属1988年率先完成纳米晶合金材料的研发，目前在该领域处于领先地位。 从市占率来看，2019年日立金属纳米晶材料全球市占率最高，为49.71%，其在中国市场的占有率也高达43.15%，在行业内处于领先地位。安泰科技2019年在纳米晶材料领域中全球市场、国内市场的市占率分别为9.01%、16.95%，位居行业第二，德国VAC全球市占率位居第三，为6.33%。国内企业除安泰科技外，其余企业产量规模较小，份额分散，规模化生产能力较弱。 根据2021年中国钢铁工业协会和金属学会“冶金科学技术奖评选结果”，国内由安泰科技、青岛云路等6家单位共同完成的“宽幅超薄铁基纳米晶带材工程化技术开发及应用”项目已取得成功，项