當前位置:首頁>行業(yè)資訊>中國重稀土磁體:扼住了高端制造的“咽喉”
發(fā)布日期:2025-8-5 來源:電子工程專輯
如今,稀土特別是重稀土的戰(zhàn)略意義不言而喻,其不僅是產(chǎn)業(yè)升級的催化劑,更是大國地緣政治的博弈焦點。
2023年,美國將釹鐵硼磁材列入《國防生產(chǎn)法》關(guān)鍵清單,撥款2.3億美元重建本土產(chǎn)能,但受制于技術(shù)積累不足,目前自給率不足5%。2024年3月,歐盟《關(guān)鍵原材料法案》將重稀土列為"極度戰(zhàn)略依賴"材料,要求2030年自給率提升至40%,但受資源稟賦限制,實際進展緩慢。
今年4月,作為全球稀土的供應大國,中國對幾種關(guān)鍵稀土元素和磁體實施出口限制后,福特、鈴木等車企因磁體短缺停產(chǎn),歐洲庫存或僅能維持至2025年中,使得其他各國緊急尋找有限的替代方案。7月23日,歐盟和日本針對經(jīng)濟安全保障以及有關(guān)推進自由貿(mào)易的合作達成一系列共識,特別提到提升關(guān)鍵礦產(chǎn)的供應鏈韌性,減少戰(zhàn)略依賴,包括加強和多元化關(guān)鍵礦產(chǎn)供應鏈。
由于中國的出口管制與產(chǎn)能調(diào)控,歐美、日本等國家和地區(qū)開始重啟或擴大稀土開采項目,并投資于稀土加工設(shè)施,以減少對中國的依賴。同時,通過技術(shù)創(chuàng)新來降低產(chǎn)品中稀土材料的使用量或者尋找性能相近的替代材料。其中,日本Proterial公司是探索這條路徑的代表企業(yè)之一,且近日被傳研發(fā)出了不含重稀土元素的電機磁鐵。然而,這一替代方案可能要在2035年才被純電動汽車采用。這意味著中國在稀土技術(shù)領(lǐng)域仍然具備*技術(shù)和供給優(yōu)勢。
重稀土磁體:國家競爭力的"磁極"
稀土元素由鑭系15種元素(鑭到镥)及鈧、釔共17種元素組成,其獨特的磁性、發(fā)光性和催化特性使其成為可再生能源技術(shù)、機器人、航天航空、國防軍事等領(lǐng)域的核心材料。尤其是重稀土磁體更是國家競爭力的“磁極”。
以新能源汽車為例,重稀土電機磁鐵是電動汽車驅(qū)動電機的核心材料,每輛電動汽車需消耗2-3公斤釹鐵硼磁材。其高磁能積特性使電機體積縮小40%、重量減輕60%,同時效率提升15%-20%。比如,特斯拉Model3的永磁同步電機通過優(yōu)化釹鐵硼布局,實現(xiàn)97%的峰值效率。在磁懸浮列車領(lǐng)域,永磁補償式懸浮技術(shù)利用重稀土磁鐵的開放磁場特性,使列車懸浮能耗趨近于零,運行成本比高鐵降低30%。
同時,工業(yè)機器人伺服電機對動態(tài)響應精度要求極高,重稀土磁鐵的矯頑力可達35kOe以上,確保電機在高速運轉(zhuǎn)中保持轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定性。以庫卡KRQUANTEC系列機器人為例,其關(guān)節(jié)驅(qū)動電機采用釹鐵硼磁材后,定位精度提升至±0.02mm。人形機器人領(lǐng)域,每臺機器人需使用2公斤以上重稀土磁鐵,用于驅(qū)動關(guān)節(jié)、觸覺傳感器及電池系統(tǒng),成為商業(yè)化落地的關(guān)鍵材料。
在風力發(fā)電領(lǐng)域,永磁直驅(qū)電機替代傳統(tǒng)齒輪箱方案后,發(fā)電效率提升15%-20%,維護成本降低40%。在智能電網(wǎng)中,稀土永磁同步調(diào)相機通過快速動態(tài)調(diào)節(jié)無功功率,將電網(wǎng)故障恢復時間從秒級縮短至毫秒級,保障新能源大規(guī)模并網(wǎng)穩(wěn)定性。
更為重要的是,重稀土磁鐵推動電機系統(tǒng)能效革命,使工業(yè)設(shè)備能耗普遍下降10%-30%。以中國為例,稀土永磁電機在泵、風機等領(lǐng)域的滲透率每提升10%,年節(jié)電量可達450億度,相當于減少1.2億噸二氧化碳排放。在家電領(lǐng)域,空調(diào)壓縮機采用釹鐵硼磁材后,APF能效比提升15%,推動行業(yè)向一級能效標準全面升級。
此外,重稀土磁鐵還涉及航空航天與國防安全。現(xiàn)代戰(zhàn)斗機如F-35的電傳飛控系統(tǒng)依賴重稀土磁鐵實現(xiàn)高精度舵面控制,其磁穩(wěn)定性在-55℃至125℃極端環(huán)境下仍保持優(yōu)異。衛(wèi)星姿態(tài)控制電機采用釤鈷磁鐵后,壽命突破15年,滿足深空探測長期在軌需求。導彈定向系統(tǒng)中,重稀土磁鐵構(gòu)成的磁編碼器定位精度達0.001°,成為*制導的技術(shù)基石。
資源主權(quán)掌控:從“賤賣資源”到“戰(zhàn)略定價”
中國是全球稀土資源*豐富的國家之一。然而,長期以來,中國稀土產(chǎn)業(yè)卻陷入“越賣越貴,越賤越賣”的怪圈。1990年至2006年間,中國稀土出口量增長了近10倍,但平均價格卻下降了36%,被壓低到*初價格的64%。這種現(xiàn)象的背后,既有國內(nèi)無序開采和惡性競爭的原因,也有國際上西方國家通過囤積和操縱價格來削弱中國稀土定價權(quán)的策略。
2000年至2015年,我國政府開始實施總量控制和出口配額制度,淘汰落后產(chǎn)能,推動技術(shù)突破與垂直整合。2016年至今,六大稀土集團整合完成,開采技術(shù)革新,全球價值鏈攀升,高端應用主導,技術(shù)壁壘鞏固。這一階段,中國通過政策手段逐步實現(xiàn)了對稀土產(chǎn)業(yè)的集中化管理。
2024年,中國實施《稀土管理條例》,對鏑、鋱等7種重稀土元素及其加工產(chǎn)品實施出口許可證制度,建立全流程追蹤系統(tǒng),嚴控貿(mào)易伙伴轉(zhuǎn)口規(guī)避管制。2025年4月,中國管制升級后,稀土磁體出口需經(jīng)三級審批,僅25%申請獲批,且主要客戶為歐、日、韓及部分美企。
當前,中國稀土儲量保持4400萬噸,仍位居世界*。與此同時,中國掌控全球85%的重稀土精礦產(chǎn)量和90%的釹鐵硼磁材產(chǎn)能,形成從礦山開采到終端應用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。*近幾年,中國通過出口管制與產(chǎn)能調(diào)控,構(gòu)建起覆蓋全球的稀土供應鏈網(wǎng)絡,成為維護產(chǎn)業(yè)安全的戰(zhàn)略支點。
這一壟斷地位使中國具備“資源定價權(quán)”。德國汽車研究中心的報告顯示:“沒有中國稀土,歐洲電動車產(chǎn)業(yè)將倒退10年。”
面對國際上對稀土價格的質(zhì)疑和WTO的指控,中國采取了多種措施來維護自身利益。其中,中國通過限制稀土出口、提高出口稅、加強監(jiān)管等手段,抑制非法采礦和無序開發(fā)。此外,中國還試圖通過建立稀土期貨交易市場,將稀土定價權(quán)掌握在自己手中。
如今,稀土作為戰(zhàn)略金屬,廣泛應用于高*武器、電子、激光、通訊等領(lǐng)域。中國通過掌握稀土的定價權(quán),不僅能夠保障自身國家安全和經(jīng)濟發(fā)展,還能在國際事務中發(fā)揮更大的影響力。比如,中國通過出口管制,可防止關(guān)鍵資源被用于制造針對中國的軍事裝備。
未來趨勢:從資源競爭到循環(huán)經(jīng)濟
稀土元素的形成是一個漫長而復雜的過程,經(jīng)歷了地球內(nèi)部化學反應、巖石風化和地殼運動等多個階段,需數(shù)億年時間。而人類開采速度遠超其自然再生周期,符合非可再生資源定義。
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)發(fā)布的2024年全球稀土資源儲量數(shù)據(jù),截至2024年底,全球稀土儲量大約9000萬噸,與2023年底的1.1億噸相比減少0.2億噸,降幅18.18%。這使得世界各國均在探索這一資源矛盾的解決路徑。目前,美國和日本在稀土資源開發(fā)方面采取了不同的策略。美國重啟了位于加利福尼亞州的芒廷帕斯稀土礦(MountainPass),并計劃擴大其產(chǎn)能。該礦是美國目前*在運營的稀土礦山,也是中國境外*大的輕稀土礦之一。MPMaterials公司(MPMaterialsCorp.)作為該礦的運營方,獲得了美國國防部的資金支持,并計劃在德克薩斯州建設(shè)分離和精煉設(shè)施。但巴克萊分析稱,到2030年中國仍將控制60%以上全球精煉產(chǎn)能。
與此同時,日本也在積極尋求稀土資源的多元化供應。日本政府牽頭投資海外采礦項目,并在澳大利亞、法國等地構(gòu)建了供應鏈。日本還計劃在2026年啟動海底稀土采礦試點,以進一步減少對中國稀土的依賴。然而,日本經(jīng)產(chǎn)省在北海道試驗海水提稀土技術(shù),每公斤成本高達2300美元,是中國的15倍。此外,日本還與法國合作,計劃在2027年開始提煉稀土,以實現(xiàn)供應來源的多樣化。
與此同時,供應短缺正推動著世界各國研發(fā)稀土元素含量較少或不含稀土元素的替代永磁體。據(jù)悉,日本京都大學的一個團隊在研發(fā)一種輕質(zhì)、低成本、高性能、無需稀土礦物的碳磁體方面取得了重大進展。傳統(tǒng)磁體通常由釹制成,重量較重且面臨供應風險。該團隊專注于使用石墨烯納米帶(一種超薄碳結(jié)構(gòu))作為替代磁體材料。該研究成果于2025年1月8日發(fā)表在國際學術(shù)期刊《自然》上。
而日本Proterial(前身為日立金屬)早在幾年前也在研發(fā)鐵氧體磁體技術(shù)。近日該公司試制了一款采用不含“釹”稀土的磁鐵,改為以氧化鐵為主要成分的磁鐵,以用于電機,但這一方案短期內(nèi)還無法量產(chǎn)應用。
此外,打造“稀土資源”循環(huán)經(jīng)濟也是重要的途徑之一。日本建立“城市礦山”體系,計劃通過電子廢棄物回收滿足國內(nèi)30%的稀土需求。但實際上,日本電子垃圾回收成本高達50美元/公斤,是中國稀土出口價格的2-3倍。而歐盟“地平線2020”計劃研發(fā)稀土回收技術(shù),試圖繞開中國專利,但因無法達到中國設(shè)定的環(huán)保標準,至今未能實現(xiàn)商業(yè)化。
因此,盡管稀土回收技術(shù)(如從廢舊永磁體中提取釹、鏑)已逐步成熟,但回收率受材料純度、分離技術(shù)限制,且回收成本通常高于原生開采。目前全球稀土回收率不足5%,難以替代原生資源。
綜上,稀土特別是重稀土已超越傳統(tǒng)材料范疇,成為衡量國家科技實力與產(chǎn)業(yè)安全的核心指標。從驅(qū)動綠色能源革命到支撐智能制造升級,從保障國防安全到重塑地緣經(jīng)濟格局,其戰(zhàn)略價值正隨著技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)變革持續(xù)放大。未來,誰掌握重稀土磁鐵的技術(shù)主導權(quán),誰就將主導全球高端制造業(yè)的發(fā)展方向。
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