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(报告出品方/作者:信达证券,娄永刚、黄礼恒)
金属粉末:高端材料,千亿市场金属粉末是实现非标冶金产品规模化生产的基础
金属粉末是指尺寸小于 1mm 的金属颗粒群,包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金 属性质的某些难熔化合物粉末,是粉末冶金的主要原材料。粉末冶金是以金属粉末(或 金属粉末与非金属粉末的混合物)为原料,经成形和烧结过程制造金属材料、复合材料 以及多种不同类型制品的工艺方法。因此,金属粉末是伴随着粉末冶金技术发展起来的, 金属粉末的应用领域拓展离不开粉末冶金技术的不断革新。 粉末冶金技术所带来的重要变革主要体现在两个方面:(1)开发新型材料和关键制品的 先进技术。1909 年开发出的粉末冶金延性钨丝,为人类社会带来了光明。1923 年硬质 合金的问世,将金属切削加工效率提高几十倍甚至上百倍,为切削加工、采掘钻探以及 其它加工业带来革命性变革。20 世纪 30 年代以来,基于粉末冶金技术开发的难熔金属、 电触头材料和磁性材料(包括稀土永磁材料),为电气化系统和通讯设备提供关键器材和 元件。(2)生产高性能金属机械零件的先进成形工艺。由于粉末冶金技术能实现材料的 近净成型,具有原材料利用率高(约 95%)、生产效率高、节能环保的优势,能够直接生 产形状复杂高精度的高性能粉末冶金产品。世界范围内的粉末冶金机械零件产业发展迅 速,确立其作为现代制造业的重要组成地位。
当前,以新一代信息技术、新能源、智能制造等为代表的新兴产业快速发展,对材料提 出了更高要求,如超高纯度、超高性能、超低缺陷、高速迭代、多功能、高耐用、低成 本、易回收、设备精良等,对新材料的研发提出更高要求。新材料产业向绿色化、低碳 化、精细化、节约化方向发展。物联网、人工智能、云计算等新一代信息技术和互联网 技术的飞速发展,以及新型感知技术和自动化技术的应用,推动新材料产业研发进程不 断加快,为金属粉末带来了前所未有的发展机遇。 金属粉末广泛应用于汽车、航空航天、电子、机械和建筑等领域,在产业升级和绿色制 造的大时代背景下,各领域对高精度和轻量化组件的需求正在快速增长。汽车和航空航 天行业在提高对轻量化零部件的需求方面走在前列,为消费者提供节能解决方案。传统 的生产方法无法生产这种轻量化且高精度的部件,但先进的粉末冶金工艺,如金属粉末 注射成型(MIM)、金属粉末增材制造(3D 打印)等工艺能以相对较低的生产成本高效 地生产此类非标组件。
粉末冶金技术的不断提升,推动粉末冶金产品的应用领域不断向高端市场拓展。新能源 汽车、光伏、风电、储能、航空航天、通信、医疗等新兴领域快速发展,又对高性能、 低成本的定制化、个性化的新材料及部件需求大幅提升。而粉末冶金技术的进步可以助 力低端同质化产品的规模化生产向高端定制化产品规模化生产升级。所谓的规模化生产 不仅是产能规模的扩大,而是生产效率的提升,进而节约能源并降低成本。金属粉末是 实现非标冶金产品规模化生产的基础。
据铂力特 2021 年报,2021 年全球增材制造市场规模达到 152.44 亿美元,相比 2020 年 增长 19.5%,过去 4 年(2018-2021)平均增长率为 20.4%。其中 3D 打印服务占比 41%,打印材料占比 23.4%,打印装备占比 22.4%,其他占比 13.2%。2021 年增材制 造材料产业规模达到 25.98 亿美元,较 2020 年增长 23.4%,占总产值的 17%。增材制 造专用材料被分为金属、光敏树脂、聚合物粉材、聚合物丝材等四类,其中金属原材料 业务占比 18.2%,光敏树脂占比 25.2%,聚合物丝材占比 19.9%,聚合物粉材占比 34.7%。从下游应用领域来看,航空航天占比 16.8%,消费类/电子产品占比 11.8%,政 府/军事占比 6%,医疗占比 15.6%,科研机构占比 11.1%,建筑 4.5%,汽车 14.6%, 能源 7%,其他 12.6%。未来,随着疫情逐渐平稳,增材制造产业仍将保持高速发展, 工业级增材制造应用场景将继续增加,消费级增材制造将趋于平稳。美国、欧洲等国将 持续对增材制造产业注能。3D 打印在包括航空航天、汽车和医疗在内的垂直领域的潜 力仍在增长。
金属粉末是最符合第一性原理的金属材料主要通过粉末冶金工艺得以广泛应用
金属粉末是指尺寸小于 1mm 的金属颗粒群,是粉末冶金的主要原材料。小颗粒尺度界 于 1nm-1mm 范围,1nm 略等于 45 个原子排列的长度。金属粉末属于松散状物质,其 性能综合反映了金属本身的性质和单个颗粒的性状及颗粒群的特性。 金属粉末的性能一般可以分为化学性能、物理性能和工艺性能。 化学性能是指金属含量和杂质含量,金属含量越多,表明金属粉末纯度更高,其化 学性能也会更好; 物理性能包括粉末的平均粒度和粒度分布,颗粒的形状、表面形貌和内部显微结构, 金属粉末的粒度越细,其比表面积越大,制得的零部件具有烧结活性好、成型密度高、涡流损耗低的优势,将会提高零部件的机械性能,其在高频、大功率的电子、 电力工作场景中得到广泛应用; 工艺性能是一种综合性能,包括粉末的流动性、松装密度、成形性和烧结尺寸变化。 金属粉末的性能在很大程度上取决于粉末的生产方法及制取工艺。
其中电子专用高端金属粉末不同于传统金属粉末行业,为符合下游电子元器件产品小型 化、薄型化的要求,电子元器件用金属粉末粒径远小于传统的粉末冶金材料,其制造工 艺也有明显差异,生产成本也远非普通的粉末冶金材料可比。 按照组分分类,金属粉末可以分为单一金属粉末和合金粉末。单一金属粉末分为铁粉、 铜粉、铝粉、镍粉、钛粉、铅粉、锡粉、钴粉、铬粉、银粉等,被广泛应用于粉末冶金 结构零件、金刚石工具、磁性材料、摩擦材料电池等下游领域。合金粉末有铁基合金粉、 镍基合金粉、铜基合金粉等,以铁硅合金粉末为例,铁硅粉末具有球形度好、流动性高 的特征,相应制备的磁粉芯具有低功率损耗、高直流叠加特性和频率及温度稳定性,广 泛应用于电动汽车直流充电桩、太阳能光伏逆变器、大功率 APF有源滤波器和混合电抗 器中。 此外,金属粉末还可以按照生产工艺分为电解粉、还原粉、雾化粉、羰基粉、破碎粉等; 按照应用分为软磁粉末、高温合金粉末、3D 打印专用粉末、电子专用粉末等。
新型、高品质增材制造用金属粉体材料的市场需求将呈现快速增长态势。当前,中国正 处于经济结构转型升级的关键时期,新技术、新产业、新模式的涌现驱动制造业持续发 展。近年来增材制造在航空航天、武器装备、汽车制造,生物医疗等领域逐步成为复杂 结构件研制与生产的核心技术。但是,目前可应用于上述领域的增材制造用金属粉体材 料的种类和数量依然不足,产品品质和成本难以满足日益发展的制造需求。因此,新型、 高品质增材制造用金属粉体材料的市场需求将呈现快速增长态势。此外,部分新型、高 品质粉末材料如耐更高温度高温合金粉末、轻质高强铝合金、镁合金等仍然高度依赖进 口,甚至面临某些先进材料国家的技术封锁、禁运等。因此,加强新型、高品质增材制 造金属材料的自主研发和独立创新势在必行。 增材制造用金属粉末涉及材料种类较多,包括钛合金、铝合金、铜合金、高温合金、模 具钢、不锈钢、钴铬合金、难熔金属等。其中,2021 年钛合金的用量最大,应用占比 超过 50%;高强度、高韧性铝合金粉末逐步引起越来越多生产商的兴趣,应用占比约 20%, 未来市场潜力巨大;镍基、钴基、铁基等高温合金材料在增材制造中的批量应用 也将成为未来行业重点关注方向;铜合金正逐步成为研究和应用热点;模具钢和钴铬合 金在模具和齿科领域已经初具规模。 近年来,增材制造用金属粉末材料供应商的生产能力不断提高,市场上各种合金粉末的 出货量实现大幅度增长,对材料价值链产生了积极影响,促进规模经济效应提升,成本 降低,产品质量不断改进。国际市场,增材制造金属粉末材料供应商以欧美厂商为主, 如德国 EOS、德国 TLSTechNIk、AP&C、Arcam、瑞典 solvay、瑞典 Hoganas、 Concept Laser、 ExOne 等,2021 年总产能超过 10000 吨/年。国内市场,主要厂商包 括中航迈特、飞尔康、西安赛隆、成都优材、亚通焊材、宇光飞利、南通智源等,总产 能超过 2000 吨/年。其中,中航迈特公司销售高温合金和钛合金粉末超 100 吨,江苏威 拉里公司销售模具钢粉末超 100 吨。
粉末冶金是最先进的金属成形工艺粉末冶金技术是将金属粉末制成复合材料以及各种类型制品的核心技术工艺,其将金属 粉末或者复合粉末作为原材料,经过成型和烧结等工艺加工成金属制品。作为一门新兴 的材料制备技术,粉末冶金技术能耗低,具备近净成型的优势,材料利用率高达 95%, 是最先进的金属成形工艺。这些特性使粉末冶金在汽车、电气、能源、航空航天、医疗、 国防、工业和消费市场中的应用占据重要地位。随着粉末冶金技术进阶,高精密复杂零 件的市场空间快速扩大,需求稳步提升。
百年发展历程,驻守高端市场
粉末冶金作为一种既古老又充满活力的先进材料制备和成形技术,起源于古代陶瓷制备 技术和炼铁技术,为人类社会的发展做出了重要贡献。据《粉末冶金原理》,18 世纪中 叶,粉末冶金制铂技术在欧洲的兴起,开启了古老粉末冶金技术的复兴时代。直至 1909 年,粉末冶金法延性钨的问世标志着近现代粉末冶金时代的来临。随着技术的发 展和产品需求的提高,20 世纪 70 年代粉末注射成型工艺出现,20 世纪 90 年代末金属 增材制造技术得以研究和发展,粉末冶金技术的飞速发展为整个工业界带来了巨大的变 革。100 多年来,粉末冶金技术蓬勃发展,各种重要新型材料和关键性制品不断涌现, 成为当今国民经济和科学技术不可或缺的重要工程技术之一。
粉末冶金凭借其工艺的先进性始终走在时代的最前沿,应用在新兴高端的领域。粉末冶 金最早的大规模应用主要集中在汽车领域,目前粉末冶金产业较大的市场仍然是汽车行 业。
粉末冶金工艺持续升级,应用市场加速扩大。粉末冶金工艺由传统的压制烧结到等静压、 金属粉末注射成形(MIM)、金属增材制造(3D 打印),工艺技术不断突破升级,应用 领域快速扩大。与传统的粉末冶金生产出的产品相比,MIM 产品具有精度高、组织均匀 等优点,采用该技术可以大批量、 低成本地生产结构复杂、性能优异的金属零件,被广 泛应用于电子产品、医疗器械、汽车等行业。金属增材制造(3D 打印)是一种革命性 的零件制造工艺,可以为 OEM(原始设备制造商)生产零件和按需生产零件,且该工 艺比其他粉末冶金工艺(如 MIM)所需的零件制造时间要更短。增材制造技术的产品应 用已从定制化产品逐步进入小批量生产阶段,多个 行业多个种类的批量化生产试制订单, 给予增材制造为主要工艺的批量化生产模式以信心,在此基础上,批量化带来的产业链 成熟化、成本降低和制造模式转变,有望带动客户群体不断扩大,以 3D 打印为设计思 路的产品将会大量出现,替代原有生产模式下的产品,我们预计增材制造在未来的制造 业发展中将起着引领性的作用。 粉末冶金的可持续价值主要来自其净成形能力和高材料利用率,可最大限度地减少能源 投入,减少对环境的影响。未来大规模化的生产中应用粉末冶金技术,可以在保证低能 耗的前提下,降低生产成本,提高生产效率。 美国近期发布的《先进制造业国家战略》提出增强环境可持续性,可持续制造是指通过 经济上合理的流程来创造制成品。所谓的合理流程是指在节约能源和自然资源的同时, 最大限度地减少对环境的负面影响。将可持续材料管理原则和增材制造纳入产品设计和 开发,可以减少制造产品所需的材料和能源,提高安全性。金属增材制造市场有望加速 扩大。 粉末冶金行业的持续增长取决于材料和材料性能、工艺和制造效率的进步。未来十年粉 末冶金技术优先发展的方向主要在:高密度粉末冶金组件、轻质材料加工、提高精度/准 确度/变化控制;金属增材制造。
中国粉末冶金行业未来的发展趋势取决于技术的进步和市场变化的机遇。技术进步与市 场发展相互作用,带来更多业务发展机会,汽车零件生产国产化为中国粉末冶金行业带 来发展机会,同时,粉末冶金的高材料利用率与低能耗的环保优势,为粉末冶金零件的 规模化生产提供了更大的发展空间。
汽车:粉末冶金的主要应用领域
提升燃油效率立法化是加快粉末冶金在汽车中推广应用的重点力量。车企需要通过减轻 重量、优化部件设计来提高燃油经济性。 粉末冶金制品在汽车中的应用主要位于发动机、变速器、汽车壳体&底盘当中,其中发 动机和变速箱中的占比达 70%,具体包括发动机中的曲轴、气门结构、废气循环冷却器、 点火系统、燃油喷射系统、空气压缩机、泵,和变速器中差动齿轮、分动箱链轮、行星 齿轮架以及汽车底盘减震器、后视镜镜托等等。 与传统零件相比,车用粉末冶金零件拥有高强度、高耐磨性等优势。例如发动机的链轮 具有高强度、高耐磨损性和优良的耐热性;变速器中的齿轮具有抗拉强度和屈服强度; 减震器使用粉末冶金零件,具有高精密薄板表面,能够减少摩擦,保证操作的稳定性, 提高乘坐舒适性等。
4.粉末冶金技术在储氢材料中的应用
氢能源由于其燃烧产物是水,属于零碳清洁绿色能源,氢能源的应用关键点主要在两个 方面,一个是氢能源的生产,另一个则是氢能源的储存。氢能源储存而言,因其化学性 质活泼,具有一定的爆炸危险,因此氢能源储存方式和储存材料的选择具有严格的要求。 储氢合金是能够储存氢能源的金属或合金材料的统称,拥有较强的捕获氢的能力,能够 在一定的压力、热度的基础上把氢分子分解成合金中的单个原子。氢能源储存的原理是, 经过分解后单原子能够进入到储存材料原子间的间隙,通过化学反应形成较为稳定和安 全的金属氢化物,从宏观上看,储存材料能够吸收氢能源,在吸收过程中会释放出化学 热能,如果要多氢能源进行利用,则需要通过对储存材料加能,使得储存化学过程进行 逆反应,分解氢化物,释放出氢原子后,再结合成氢分子。氢能源储存材料对氢能源的 储存性能远远高于物理气瓶储存效率,且储存的化学稳定性也能得到保障 金属基储氢合金一般有镁基储氢材料、稀土系储氢材料及钛系储氢材料等,对于先进的 储氢合金,一般采用机械合金化、氢化燃烧合成和还原扩散法等粉末冶金技术来制备。 目前镁系储氢材料主要用于燃料电池中的燃料氢,稀土系储氢材料主要用于镍氢电池。
5. 粉末冶金技术在其他能源材料中的应用
粉末冶金技术除了可以应用于风能与太阳能方向之外,它在核能开发、锂电池制造等方 面同样有着不可忽视的应用效果。 以锂电池与粉末冶金技术结合为例,锂电池中的新型电解质、能量密度等都和粉末冶金 技术有着紧密关系。利用超微粉末制造纳米晶体材料和纳米管,能够提升锂电池的充电 速度、延长锂电池的使用时间。 在核能开发方面,粉末冶金技术的应用同样十分广泛,在铍的制备方面,粉末冶金技术 可以提升真空热压和半成品加工的质量,有着不可替代的积极作用。粉末冶金技术涉及 由铸锭生产粉末的工艺(机械磨碎或者溅射熔化的镀)和压制工艺如真空热压(VHP)和 热等静压(HIP)等。
航空航天:3D 打印适配其结构复杂且轻量化的要求
在飞行器发动机发展进程中,零部件的设计制造通常具有以下特征:结构复杂且一体化 程度高,轻量化要求高,服役环境恶劣等特性使铸造或者锻造 机加等传统技术在很大 程度上已经无法满足零部件快速迭代的研发、设计及验证需求,而增材制造技术作为一 种固体无模快速成型技术,具有快速响应,制造自由度高、设计自由度高等优势,同时 增材制造技术可以显著降低买飞比(BTF,Buytoflyratio),即原材料重量与最终成品重量 的比值,相比传统加工技术(BTF>10:1),增材制造技术可以将买飞比控制在 BTF<3:1, 大幅度提高原材料的利用率,降低材料消耗。
1.飞行器发动机的的静态构件对服役性能的要求相对较低,增材制造技术在该领域的应 用已经较为成熟
燃油喷嘴作为燃烧室的关键组件之一,其作用是使液态燃料雾化从而形成燃料颗粒群, 达到将液/气态燃料与空气进行高效混合的目的,从而在燃料室产生稳定的火焰回流区, 使产生的旋流火焰满足燃烧室点熄火、燃烧效率、燃烧排放物和出口温度等指标要求。 增材制造为先进复杂燃油喷嘴的整体制造提供了可能。金属增材制造将原来的 20 个部 件作为一个整体被制造出来,喷嘴重量轻 25%,耐用度提升 5 倍,成本效益高 30%。采 用 3D 打印燃油喷嘴可以解决燃油混合和燃油喷射等问题,同时还可以减少制造成本, 提高使用寿命。
在航空发动机整流叶片生产中,普惠公司采用 SLM 技术制备了航空发动机整流叶片, 与传统的叶片制造工艺相比,实现了 50%的减重并缩短了制造周期。 在发动机涡轮部件生产中,金属增材制造的点阵结构在发动机涡轮部件的应用可达到减 重和改善性能的作用。 在热交换器和散热器生产中,增材制造技术可以提高热装置的效率,省去了钎焊工艺, 更容易实现内部形状复杂的构件制造。
2.飞行器发动机的的动态构件对服役性能的要求较高,多采用增材制造技术
在飞行器发动机的动态部件(如转子叶片)在其服役条件下会受到极端性能要求和恶劣 环境(如高压、温度、腐蚀等)的影响,要求零件采用特殊材料的同时具有复杂的叶身 结构,该制造工艺特点决定了其采用增材制造技术。 增材制造技术允许设计人员直接进行复杂三维零件的设计制造,降低制造难度同时实现 生产成本控制。
3.金属增材修复技术在飞行器发动机上的应用
作为增材制造技术的一个重要应用分支,金属增材修复技术特别是激光直接能量沉积技 术(L-DED)已广泛应用于修复服役过程中的受损部件。通过原位修复,减少了原有零 件的更换或者报废,在缩短生产周期的同时实现了降低成本。 《金属粉末增材在飞行器发动机的应用及挑战》中指出,以整体叶盘以及整体叶环零件 为例,其制造成本可能高达数十万美元,采用修复技术可以避免整个零件的报废,具有 显著的经济效益。发动机的高压压气机在工作过程中,压气叶片会与封严结构产生接触, 导致叶片叶尖磨损。叶片故障检查结果表明,叶尖磨损损伤率为80%,报废率接近50%。 为了修复叶片实现再次应用,传统焊接修复方法不能满足服役要求,采用激光直接能量 沉积技术,可以利用激光能量集中、光束轨迹自动可编辑、光束移动速度快且运行控制 稳定等特点,较好地解决该类叶片修复的难题。
电动工具:电动化智能化趋势推动需求增长
中国是世界上电动工具生产和出口大国,技术壁垒不高导致企业降本诉求高涨,粉末冶 金在低成本、高性能、高精度方面的卓越表现使得其受到电动工具生产厂家的青睐。常 见电动工具中的粉末冶金金属件有凸轮、杆件、配重、轴承、轴承座、电刷架、离合器、 转子、缸体、端盖、叶片、卡盘手等。
根据 EV Tank 统计,2022 年全球电动工具出货量预计分别为 5.1 亿只,市场规模为 571.9 亿美元,同比 2021 年分别下滑 12.6%和 10.2%,为近几年电动工具最大下滑幅 度。展望未来 EV Tank 预计全球电动工工具行业将在 2023 年逐步恢复增长,预计到 2026 年全球电动工具出货量将超过 7 亿台,市场规模或超过 800 亿美元。
家电:传统领域需求稳定增长
粉末冶金制品在家电中的应用主要包括:家用冰箱的压缩机中的连杆、活塞、阀门、进 排气阀导管、上下轴承、平衡块、缸体、叶片等;洗衣机、干燥机之类设备中使用的偏 心齿轮和齿条齿轮;洗涤机中的水泵叶轮;电风扇中使用的多孔自润滑轴承;吸尘器中 的齿轮与磁体等。 家用电气零件中的制冷压缩机和多孔自润滑轴承只能利用粉末冶金工艺生产,其中粉末 冶金含油轴承由于具有自润滑性、噪声小、价格便宜、适于大批量生产,已广泛应用于 洗衣机和电风扇电机中,且铁基含油轴承正在对铜基含油轴承进行替代。 家用空调排风扇、吸尘器中的复杂形状齿轮和磁体等利用粉末冶金生产工艺较优,据九 菱科技招股说明书,同种产品采用粉末冶金材料,其成本相比降低 75%,效率提高 1.7 倍。 因此,从提高家电材料的性能或降低家电用材成本等方面来看,开发和应用粉末冶金材 料对于家电行业意义重大。
根据九菱科技招股说明书,旋转压缩机的空调和冰箱,每台需要粉末冶金结构件 80- 350g;冰箱连杆式压缩机,每台需要粉末冶金结构件 100g;滑动螺杆式空调和冰箱压 缩机,每台需要粉末冶金零件 30-200g。 我们按照单台电器的粉末需求量为 200g,未来全球冰箱与空调的增速为 5%测算,2025 年全球空调与冰箱对粉末的需求量将达到 9.20 万吨。
软磁材料:新能源扩大其应用规模
磁性材料多用于电网变压器、光伏储能逆变器、新能源汽车的 OBC 和 DC-DC、充电桩、 UPS 电感、空调 PFC 电感以及无线充电导磁片等领域。磁性材料粉末可以经压制成型 变成所需产品。我们认为在新型电力系统建设铺开、环保节能主旋律下,非软磁材料需 求快速提升。光伏发展进入快车道,光伏装机量不断增长以及组串式逆变器市占率提升 将带动金属软磁粉芯需求大幅增长;同时储能在“双碳”政策推动下发展加速、新能源 汽车及充电桩快速发展都将带动金属软磁粉芯等软磁材料需求提升。 UPS 在“东数西 算”工程推动下受益于数据中心规模提升、无线充电器领域在消费电子增速恢复且无线 设备渗透率提升下有望迎来需求提升、变频空调预计将随着 2020 年 7 月国家空调能效标准的提高逐渐替代定频空调,均将对软磁材料需求有明显提振。
根据我们2022年3月份在深度报告《软磁:新能源加速扩大软磁市场规模》中的测算, 软磁材料需求量预计将由 2020 年的 23.95 万吨增长至 2025 年的 48.88 万吨,复合增速 为 15.34%;市场规模将由 2020 年的 57.89 亿元增长至 2025 年的 150.77 亿元,复合增 速为 21.10%。其中光伏与新能源汽车领域需求增长明显,2025 年两者在软磁材料中的 市场规模占比分别为 22.4%和 18.5%。
铂科新材:合金软磁粉龙头
深圳市铂科新材料股份有限公司成立于 2009 年 9 月,2015 年整体变更为股份有限公司, 于 2019 年 12 月在深圳创业板上市交易。公司自设立以来一直从事合金软磁粉、合金软 磁粉芯及相关电感元件产品的研发、生产和销售,为下游用户电力电子设备或系统实现 高效稳定、节能环保运行提供高性能软磁材料、模块化电感以及整体解决方案。 公司主要产品包括合金软磁粉(制造合金软磁粉芯的核心材料)、合金软磁粉芯(电感 元件的核心部件)和电感元件,主要应用于发电、输配电、用电等电能变换各环节各类 电能变换设备中,以实现电能存储和变换,终端领域主要是光伏、储能、新能源汽车与 充电桩、数据中心、变频空调等。 公司依托优异的产品性能及长期可靠的的供货能力,已与 ABB、比亚迪、格力、固德威、 华为、锦浪科技、美的、TDK、台达、阳光电源、伊顿、中兴通讯(按字母排序,排名 不分先后)等一大批国内外知名厂商开展了广泛的技术和市场合作。
公司金属软磁粉末产品主要有铁硅软磁粉、铁硅铝软磁粉、铁硅铬软磁粉和片状铁硅铝 软磁粉,制粉工艺主要以水雾化和气雾化为主。另外,公司成功开发了高效率的非晶和 纳米晶软磁粉末,目前已经由实验转向了批量生产,其低损耗特性可以有效提高电感产 品的效率,目前得到了台系等电感企业的广泛认可。2017 年及之前,由于粉末产能不 足,公司外购铁硅铝退火粉、铁硅气雾化粉进行再销售或加工成粉芯,此时毛利率较低; 2018 年后,公司自产磁粉产能增加,可实现铁硅气雾化粉等粉末的自产自用,随着公 司经营重心向粉芯板块的转移,可供外售的粉末大幅减少,因此 2018 年公司粉末销售 收入大幅降低,但毛利率由30%提升至了76%。近两年来公司在粉末领域重点布局,销 售收入逐年攀升。2021 年金属软磁粉末销售收入同比增长 29%至 1349 万元,毛利率为 70%。公司软磁粉末完全可以满足下游粉芯的生产需求,且有部分对外销售,保证公司 合金软磁粉芯高盈利的同时也可以额外贡献业绩。 2021 年公司合金软磁粉芯年产能 2.5 万吨,产量 2.34 万吨,产能利用率为 93%。2022 年二季度公司合金软磁粉芯销售量约为 7800吨,且公司预计三四季度平均产能在 8500- 8600 吨,全年实现约 3.1 万吨的产出。河源生产进度如期建设中,公司预计明年可开始 第一条线的产能爬坡。芯片电感方面,公司从 7 月份开始逐步交货,截至半年报时已有 2000 万左右的订单,目前稳定供货中。
东睦股份:PM、MIM、SMC 三大粉末冶金业务并驾齐驱
东睦股份作为中国粉末冶金新材料行业的龙头企业,是中国最大、世界领先的粉末压制 成形(P&S)制造企业,是中国领先的软磁复合材料(SMC)制造企业,也是中国最大 的金属注射成形(MIM)制造企业之一,前身为成立于 1958 年的国营企业-宁波粉末冶 金厂。公司于 2004 年在上海证券交易所上市。 公司以 P&S、SMC 和 MIM 三大新材料技术平台为基石,致力于为新能源和高端制造提 供最优新材料解决方案及增值服务。产品为绿色环保、节能节材的粉末冶金新材料核心 零部件,已覆盖新能源、5G 通信、智能手机、可穿戴设备、医疗器械、汽车、高效节 能家电等领域。 公司P&S技术平台产品主要应用于汽车、家电、电动工具等。公司长期与国内外中高端 汽车行业相关客户合作,有丰富的汽车产品生产经验。部分零件入泵类、减震器、汽 车空调零件等可通用于燃油汽车、混动汽车和新能源汽车。
公司 SMC 板块中,子公司浙江东睦科达明年 1 月前可具备年产 4 万吨的生产能力; 2021 年 12 月,公司在山西东睦现有空置场地先行启动年产 6000 吨软磁复合材料生产 线基地建设,截至目前,该基地已建成并部分投产。公司在山西建设 SMC 第二生产基 地,以山西东睦磁电有限公司为实施主体,建设“年产 6 万吨软磁材料产业基地项目”, 项目预计总投资 7 亿元,其中固定资产投资约 5.5 亿元,达产后预计可实现年产 6 万吨 软磁材料的生产能力。公司软磁材料目前主要服务于光伏逆变器、新能源汽车车载/充 电桩、5G/4G、电源等,也有应用在家电、燃油汽车等领域。目前国内光伏主要厂商都 是公司主要客户。截至 2022 年第三季度,SMC 板块中光伏销售收入占比约 42%。公司 SMC 在新能源车载领域中的应用主要为 PFC 电感,boost/buck 电感磁粉芯材料, 主要有 Fe-Si-Al、Fe-Si、Fe-Si-Ni、Fe-Ni 等金属磁粉芯。 MIM 是公司三大技术平台之一,目前主要应用于消费电子领域,但也可应用于汽车、医 疗器械、工具锁具等长周期领域。公司 MIM目前在重点发展折叠屏铰链业务的同时,大 力发展长周期领域业务。公司 MIM目前粉体以外购为主,但最核心的喂料技术为上海富 驰自主研发,具备较大的技术竞争优势。
悦安新材:羰基铁粉龙头,主攻超细金属粉末
悦安新材成立于 2004 年,2021 年上市。是一家专注于超细金属粉体新材料领域的高新 技术企业,聚焦 500 纳米-50 微米细分领域,主要从事羰基铁粉、雾化合金粉及包括软 磁粉、金属注射成型喂料、吸波材料在内的深加工产品的研发、生产与销售。 公司成立以来立足于羰基铁粉产业,目前总产能为 5850 吨/年,产能、技术与客户认可 度比肩国际老牌羰基铁粉巨头公司巴斯夫。公司 IPO 募投项目为 6000 的羰基铁粉产能 和 4000 吨的雾化合金粉产能,雾化合金粉产能主要为 2000 吨软磁粉芯用雾化合金粉、 1400 吨金属注射成型用雾化合金粉、500 吨激光熔覆用粉末以及 100 吨 3D 打印用粉 末。羰基铁粉自 2022 年底开始每年释放 2000 吨产能,达产后总产能将达到 11850 吨/ 年。
金刚石工具以及电磁领域的吸波材料等。在粉末冶金领域,超细铁粉可满足粉末冶金对 于高密度和可压制性的需求,其中羰基铁粉制成的粉末冶金产品可以使产品寿命延长 5~10 倍。在电子元器件领域,超细粉末适用于 1MHz 以上高频和超高频场景,目前主 要用于电子软磁。消费类电子产品更新换代周期缩短和新能源汽车产销量快速增长以及 单车电子价值量提升将显著提高电子类软磁对羰基铁粉的需求。另外随着第三代半导体 的普及,电力软磁工作频率有望由 10-50KHz 提升至几百 K 至 2MHz 之间,届时 10 微 米以下的细粉将凭借功耗优势市占率快速提升。在吸波材料领域,公司采用微米级羰基 铁粉或球形合金粉末为原材料,通过特殊表面修饰处理和化学表面包覆工艺,能够有效 地实现粉末片状化的改型,达到吸波的作用。公司通过这些优化制得的吸波材料磁导率 更高,具有低介电、高磁损耗、阻抗匹配特性好的特点,适用于 0.1GHz-70GHz 范围内 的电磁屏蔽和微波吸收。另外公司通过拓展雾化合金粉以及降低羰基铁粉成本有望逐步 打开新能源电力市场。
博迁新材:纳米金属粉末龙头
江苏博迁新材料股份有限公司,成立于 2010 年,是一家集高端纳米金属粉体材料研发、 生产、销售为一体的国家高新技术企业,是中国纳米金属材料研发与产业化应用的开拓 者之一,旗下拥有五家境内外子公司与分公司。 公司的主营业务为电子专用高端金属粉体材料的研发、生产和销售。目前公司产品主要 包括纳米级、亚微米级镍粉和亚微米级、微米级铜粉、银粉、合金粉。 公司产品是电子 信息产业的基础材料,主要用于电子元器件制造,其中镍粉、铜粉主要应用于 MLCC 的 生产,并广泛应用到消费电子、汽车电子、通信以及工业自动化、航空航天等其他工业 领域当中。 公司现拥有物理气相法金属粉体生产线 92 条,其中镍原粉年产能 1720 吨,铜原粉年 产能 122.4 吨,银原粉产能 40 吨。公司 IPO 募投项目新增产能镍原粉产能 1260 吨, 铜原粉产能 80 吨,银原粉产能 20 吨。
公司采用常压下物理气相冷凝法(PVD)制备超细金属粉末,填补了国内该技术产业化的 空白,并且公司作为唯一起草单位,起草与制定了我国第一项电容器电极镍粉行业标准, 是目前全球领先的实现纳米级电子专用高端金属粉体材料规模化量产及商业销售的企业。 公司与三星电机、台湾国巨、台湾华新科、风华高科、潮州三环等国际、国内电子元器 件行业领先企业保持了长期良好的业务合作关系,可以积极响应客户的需求并配合开发 新产品。2022 上半年,公司对三星电机的销售收入占主营业务收入的比重为 72.2%, 客户集中度较高。 新产品研发方面,公司新建一条 HJT 异质结电池用银包铜粉中试产线,持续推进产品稳 定性测试,深入挖掘规模化生产降本增效潜力,为后续银包铜粉规模化量产提供有效技 术支撑;锂电池负极材料用纳米硅粉领域,通过对生产过程持续的工艺优化,硅粉单产 效率得以有效提升。银包铜粉与纳米硅粉的研发推进,将为公司后续发展提供长足动力。
屹通新材:雾化铁粉龙头
杭州屹通新材料股份有限公司,成立于 2000 年 7 月,于 2021 年 1 月 21 日在深圳证券 交易所成功挂牌上市。公司是一家以高品质铁基粉体为核心业务的高新技术企业,主要 生产水雾化铁粉、合金钢粉、易切削钢粉、不锈钢粉、烧结硬化粉、金刚石胎体粉、磁 性系列粉、超细铁粉、焊材及冶炼添加剂等铁基粉末产品。产品广泛应用于交通工具、 家用电器、电动工具、工程机械及医疗器械等终端行业。 公司以各类废旧金属为原材料,通过熔炼、水雾化及还原等一系列复杂工艺流 程,将废 旧金属资源转化为具有高附加值的制造业基础原材料,兼具变废为宝和节能减排双重属 性。公司已成为国内铁基粉体行业的领军者之一及进口替代的先行者,下游客户进而服 务于包括奔驰、宝马、比亚迪、博世、电装,爱信、格力、美的等知名企业。
公司现有厂区 8 万吨铁基粉末产能将继续生产,IPO 募投 7 万吨项目(4.5 万吨高性能 纯铁粉、0.7 万吨添加剂用铁粉、1.2 万吨无偏析混合粉、0.15 万吨铜基系列粉、 0.3 万 吨低合金粉及 0.15 万吨不锈钢粉),据公司 5 月投资者交流,一期已经完成大部分施工 建设,磁性材料和 MIM 粉在试生产过程中,部分型号产品性能指标合格,正准备给客 户送样过程中。 2022 年 6 月 24 日,公司召开了第二届董事会第六次会议,审议通过了《关于投资建设 年产 2 万吨新能源用金属软磁粉体项目的议案》,该项目新增 250kg 真空气雾化装置、 500kg 水雾化装置、超声波筛机等生产设备,形成年产 2 万吨高端金属软磁粉体生产能 力,产品主要为大临界尺寸高球形度非晶软磁粉体、兆赫兹超低损耗纳米晶软磁粉体、 芯片电感用铁硅铬粉体、5G 基站用高直流偏置铁镍粉体、光伏逆变器用高饱和磁通密 度铁硅粉体等 。
有研粉材:铜粉和锡粉龙头
有研粉末新材料股份有限公司成立于 2004 年 3 月,是由有研科技集团(隶属国务院国 资委的中央企业)控股,专业从事有色金属粉体材料的设计、研发、生产和销售,是国 内铜基金属粉体材料和锡基焊粉材料领域的龙头企业。2021 年,公司在上交所科创板 上市。 产品主要用于粉末冶金、超硬工具、微电子封装、摩擦材料、催化剂、电工合金、电碳 制品、导电材料、热管理材料、3D 打印等领域,其终端产品广泛应用于汽车、高铁、 机械、航空、航天、化工、电子信息、国防军工等领域。 公司主营产品包括铜基粉体、微电子锡基焊粉和 3D 打印粉体,制粉工艺以电解法和雾 化法为主。公司原有年产能铜粉 2.8 万吨、锡粉 2100 吨、3D 打印粉 40 吨,IPO 募投 项目规划建设 1.73 万吨铜粉、1100 吨锡粉,另规划了 500 吨 3D 打印粉末和 2000 吨高 温粉末材料(软磁粉末、MIM 粉末、真空钎焊粉末)。
云路股份:非晶材料龙头,发力纳米晶
青岛云路先进材料技术股份有限公司成立于 2015 年 12 月,是由军工央企中国航空发动 机集团有限公司控股的混合所有制企业。公司于 2021 年 11 月 26 日于上海证券交易所 科创版上市。公司 13 年来专注于先进磁性金属材料领域,已形成非晶合金、纳米晶合 金、磁合金粉末三大材料及其制品系列。公司具备国内材料企业鲜有的“科学、工程、 设计”三维度、全产业链、深度技术拓展能力,产品覆盖 50Hz 至 100MHz 的全球电力装 备、移动载荷电机、光伏、家电用功率电感、无线充电、消费电子用贴片电感、极端应 用、电力电子用 EMI 滤波器的超宽频段应用领域。 公司主要生产软磁材料及衍生品,包括非晶合金薄带及铁心、纳米晶超薄带、雾化和破 碎粉末及磁粉芯等产品。产品主要应用于电力配送领域,同时向新能源汽车、新基建、 轨道交通、消费电子、白色家电、粒子加速器等下游行业领域延伸。
非晶合金又称“液态金属、金属玻璃”,是一种新型软磁合金材料,主要包含铁、硅、 硼等元素。其主要制品非晶合金薄带是采用急速冷却技术将合金熔液以每秒 160℃的速 度急速冷却,使原子来不及有序排列结晶,形成厚度约 0.03mm 的非晶合金薄带。目前 非晶合金薄带主要应用于全球配电变压器领域。 纳米晶主要指铁基纳米晶合金,是由铁、硅、硼和少量的铜、铌等元素经急速、高精度 冷却工艺形成非晶态合金后,再经过高度控制的退火环节,形成具有纳米级微晶体和非 晶混合组织结构的材料。与铁氧体软磁材料、非晶软磁材料等材料相比,纳米晶超薄带 因其高饱和磁度、低矫顽力、高初始磁导率、高居里温度等材料特性可以缩小磁性器件 体积、降低磁性器件损耗,属于新型磁性材料。纳米晶超薄带产品是制造电感、电子变 压器、互感器、传感器、无线充电模块等磁性器件的优良材料,主要应用于消费电子、 新能源汽车、家电、光伏、粒子加速器等领域,满足电力电子技术向大电流、高频化、 小型轻量、节能等发展趋势的要求,目前已在智能手机无线充电模块、新能源汽车电机 等产品端实现规模化应用。
铂力特:金属 3D 打印粉末一体化龙头
西安铂力特增材技术股份有限公司,成立于 2011 年 7 月,2019 年 7 月 22 日正式在上 交所科创板挂牌上市。 公司是一家专注于工业级金属增材制造(3D 打印)的高新技术企业,业务覆盖金属增 材制造全产业链,粉末原材料、装备、定制化产品及服务广泛应用于航空航天、工业机 械、能源动力、科研院所、医疗研究、汽车制造、船舶制造及电子工业等领域。尤其在 航空航天领域,公司金属 3D 打印定制化产品在国内航空航天增材制造金属零部件产品 市场占有率较高。公司主要客户包括航空工业下属单位、中国航发下属单位、航天科工 下属单位、航天科技下属单位、中国商飞、中国神华能源、中核集团下属单位、中船重 工下属单位以及各类科研院校等。公司是空中客车公司金属增材制造服务的合格供应商, 2018 年 8 月,公司与空中客车公司签署 A350 飞机大型精密零件金属 3D 打印共同研制 协议,从供应商走向联合开发合作伙伴,标志着公司在金属 3D 打印工艺技术与生产能 力方面达到世界一流水平,尤其在大型精密复杂零件打印方面,处于领先地位。
斯瑞新材:布局高性能金属铬粉
陕西斯瑞新材料股份有限公司,成立于 1995 年,于 2022 年 3 月 16 日在科创板上市交 易。公司专注于高性能铜合金材料、制品及其它特殊铜合金系列材料的研发和制造,向 客户提供高强高导铜合金材料及制品、中高压电接触材料及制品、高性能金属铬粉、医 疗影像零组件等产品的关键基础材料和零组件,公司产品广泛服务于中高压电力开关、 轨道交通电机、新能源汽车、航空航天、高端医疗设备、模具制造、钢铁冶金结晶器、 新一代电子信息产业等领域。 公司服务的客户主要有西门子电力、ABB、施耐德、东芝、伊顿、美国 GE 交通、法国 阿尔斯通、中车、国家电网、西门子医疗等世界五百强企业。
另外,公司瞄准增材制造和粉末冶金行业,掌握了射频等离子球化工艺制备球形铬粉的 技术能力,可应用于 3D 打印等领域;同时生产的高性能铜合金雾化粉末能够广泛应用 于制造火箭发动机燃烧室内衬等。 公司原有铬粉产能 700 吨,2021 年启动建设年产 2000 吨高性能金属铬粉生产线,全力 满足以两机专项、火力发电超临界机组为主的高端高温合金对高性能金属铬粉的需求。 主要客户有西部超导等。
中洲特材:高温合金 3D 打印粉末已批量生产
上海中洲特种合金材料股份有限公司,创建于 1993 年,是一家集钴基、镍基、铁基、 铜基系列合金等高端材料及新材料研发、生产、销售于一体的专业化公司。于 2021年 4 月上市。 公司主要产品包括铸造高温耐蚀合金、变形高温耐蚀合金、特种合金焊材、表面堆焊服 务四大类。产品主要应用于石油化工、化学工业、核电、汽车零部件、新能源、航天、 军工、船舶、环保、医用新材料、海水淡化、3D 打印合金粉末、玻璃模具、页岩气等 众多领域。 在海外市场,公司产品早已进入全球高端制造业配套体系,与 Emerson、GE、 Schlumberger、Flowserve 等全球知名企业形成了长久的配套合作,是 Emerson/Fisher 中国大陆极少数特材供应商之一;SHELL 高温合金铸件(含砂铸)、锻件极少数的全球 供应商之一;BP 精铸件、砂铸件极少数中国大陆供应商之一。在国内市场,公司产品 与中石化、中车集团、上海电气、中核苏阀、北京航天长征机械等 30 多家大型央企、 上市公司形成了稳定的配套关系。公司生产的镍基高压氧气阀铸件成功替代进口产品。
章源钨业:钨粉和碳化钨粉龙头
崇义章源钨业股份有限公司成立于 2000 年 2 月,于 2010 年在深交所上市。公司是国内 集钨的采选、冶炼、制粉、硬质合金和深加工、贸易为一体的大型钨行业骨干企业。公 司拥有 6 座采矿权矿山,8 个探矿权矿区。国家对钨矿开采实行总量控制,配额生产, 不断规范钨矿勘查开采审批管理,允许在矿权范围内进行资源整合,但不再新增钨采矿 权。 公司主要产品包括碳化钨粉(主要用于生产硬质合金)、钨粉(加工钨制品、钨合金)、 仲钨酸铵(用于制造三氧化钨或蓝色氧化钨制金属钨粉,还用作制造偏钨酸铵及其他钨化合物,用于石油化工行业作添加剂)、硬质合金等。硬质合金广泛应用于刀具材料, 用在车床等机械加工器械上,可用来切削有色金属、铸铁、石墨等材料,也可切削不锈 钢、高温钢等难加工的材料。硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性,广 泛应用于军工、航空航天、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等 领域。
公司金属粉末产品主要有仲钨酸铵粉、氧化钨粉、钨粉、碳化钨粉、热喷涂粉。公司超 细纳米级钨粉、碳化钨粉通过超细 APT生产工艺和紫钨生产工艺两种不同的工艺路线加 工。碳化钨粉的生产流程是钨矿经冶炼-仲钨酸铵-煅烧-氧化钨-还原-钨粉-碳化碳化钨粉, 公司超细纳米碳化钨粉的生产有两种核心工艺:一是通过冶炼得到超 细仲钨酸铵、超细 氧化钨、超细纳米级钨粉后碳化得到超细纳米级碳化钨粉;二是仲钨酸铵经煅烧生产紫 钨(WO2.72)经还原得到超细纳米级钨粉后,再经碳化得到超细纳米级碳化钨粉。 公司 2021 年钨粉产量排名国内行业第二,碳化钨粉产量排名国内行业第二。目前,公 司钨粉的产能为 1.5 万吨,碳化钨粉产能为 1.06 万吨。2022 年上半年,公司投资建设 “超高性能钨粉体智能制造项目”,项目建成后,公司将新增 5000 吨超细碳化钨粉的产 能。 公司凭借着强大的钨粉产业链业务,形成了较强的竞争优势。
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精选报告来源:【未来智库】。「链接」