龙头企业指路:粉末冶金行业如何行稳致远?


来源:中国粉体网   星耀

[导读]  据东睦2020年年报,详细介绍了行业的格局现状和发展趋势。

中国粉体网讯  东睦新材料集团股份有限公司(以下简称:东睦新材料)是国内以粉末冶金机械零件生产为主业的上市公司,目前已发展成为中国粉末冶金行业的龙头企业,连续多年在国内粉末冶金行业中处于市场领先地位,在国际粉末冶金行业及相关市场也具备一定的品牌知名度,是全球唯一一家粉末冶金压制成形与金属注射成形产业规模同时达到10亿人民币以上的企业。


 

图片来源:东睦官网


东睦新材料所属行业主要为新材料行业的子行业——粉末冶金行业,公司主要业务分为粉末冶金压制成形零件(PM)、金属注射成形零件(MIM)和软磁复合材料(SMC)三大板块,其中粉末冶金压制成形工艺应用领域为:燃油汽车、新能源汽车、高效节能家电、电动工具等;金属注射成形零件工艺应用领域为:汽车、消费电子、智能穿戴、医疗、通讯、卫浴等;软磁复合材料应用领域为:新能源汽车、光伏、电源、滤波器、通讯、电机等。


据东睦2020年年报,详细介绍了行业的格局现状和发展趋势。


一、行业情况概述


粉末冶金是通过制取金属或非金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结等工艺过程,制造金属材料、复合材料以及各种几何构造制品的工艺技术,与传统工艺相比,具有节能、节材、节省劳动力、环保、近净成形、个性化、一致性好等优势,其优点使它已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用,属于现代工业发展的朝阳产业。


从粉末冶金产品行业的技术发展趋势来看,我国粉末冶金产业未来的发展方向为:


1、以金属注射成形为代表的粉末冶金新型技术磅礴发展,拓展了粉末冶金零件结构复杂度,提高了粉末冶金制造效率,扩大了粉末冶金产品的应用领域。


2、通过提高粉末冶金压制制品的密度,弥补传统粉末冶金制品的缺陷,扩大粉末冶金制品对传统制造工艺的替代范围。当前,一般企业粉末冶金制品的烧结密度为6.2~7.4g/cm3,而东睦股份已开发多种先进致密化技术,可以把铁基零件的密度全致密化,大大提高了制品的服役性能。


3、新的制备工艺的开发,进一步提高粉末冶金产品的一致性、强度、精度和结构复杂度,进一步提高粉末冶金产品制造效率,扩大其制造经济性优势,有利于产业结构升级,有利于拓展粉末冶金的市场应用空间。


4、为满足轻量化和功能化要求,通过发展合金化手段,丰富粉末冶金材质体系,以进一步开发新的材料体系,实现途径为拓展铝基合金、高强度不锈钢、铁硅铝(软磁材料)、钛合金等材质的粉末冶金制造技术。


二、行业格局分析


从全球粉末冶金行业看,主流技术方向为压制成形(PM),已实现快速增长的技术方向为金属注射成形(MIM),潜在的新兴技术方向为增材制造(AM)。


1 PM行业格局分析


根据相关数据表明,2016年在全球用于粉末冶金的铁粉中,南北美洲占44%,欧洲占24%,亚洲及大洋洲占32%。《2016-2020年中国粉末冶金制造行业发展现状及投资分析预测报告》(中意科创市场调查(北京)有限公司)报道:北美平均每辆汽车中使用粉末冶金制品的重量达到了18.6kg,与之相对应的欧洲则为7.2kg,日本为8kg,中国约4.5kg,汽车工业仍然是粉末冶金行业最关注的产业和最大潜力市场。


中国粉末冶金行业在高速发展的中国经济的带动下,不断向前发展。2015年,中国机协粉末冶金协会统计的行业产量达到17.81万吨,2016年达到18.45万吨,在经历了2015-2016年的产品结构调整后,2018年产量超过20.00万吨。中国粉末冶金行业规模不断扩大,产品结构更趋合理,中国的粉末冶金行业已经成为全球粉末冶金行业一支重要的力量,从铁粉使用量来看,与欧洲的差距越来越小。


随着粉末冶金技术的不断提升,粉末冶金产品的应用领域在不断向高端市场拓展,只有跨越了技术和资本的双“门槛”,从注重“量”的增长逐渐向注重“质”的增长转变,才能实现粉末冶金行业的产品升级和结构调整,以适应新时代高质量的发展要求。


在中国,多数的国内粉末冶金企业在低端产品市场通过激烈的价格竞争争取生存空间,然而在粉末冶金高端市场,只有少数国内企业与多家国外企业或外资在华独资企业竞争,中国的粉末冶金产业呈现出较明显的结构性产能过剩状况。


2 MIM行业格局分析


从MIM全行业而言,在资本热情和关键客户有目的培育的双重作用下,2020年规模化竞争主体进一步增加,行业产能增量显著超越业务增量。折叠屏手机成为热点,围绕其所提出的折叠转轴部件减重和耐用要求,东睦投入开发低密度高强度钢和超高强度钢等MIM新材料,并取得阶段性结果。同时,针对智能穿戴产品高外观要求的壳体部件,通过特殊设计的粉末冶金烧结工艺,开发了高致密化程度的增强型无磁MIM新材料,制品的压溃强度超过锻压材料,外观质量达到客户要求。


2019年中国金属注射成形产业的平均增长率约为18%,其中龙头企业上海富驰与常州精研对行业增长的贡献率达70%。以销售额为基准应用领域占比:智能手机约60%,其它3C领域约13%,汽车部件约10%,工具及五金11%,医疗制品约4%,其它领域2%。与传统粉末冶金不同,家电领域对MIM工艺的应用非常少,通常不列入应用分类中。MIM产业规模化应用的材料品种仍然以不锈钢为主,占比约为70%,低合金钢约为21%,钴基合金6%,钨基合金约2%,此外还有少量的钛、铜、铝合金及硬质合金等其它材料。


全球MIM产业在应用领域分布上各个地区有自己的特色。按2018年的估计,美国MIM产业的应用分布(以产品重量计)如下:医疗制品约30%,汽车部件11%,轻武器产品33%,通用工业品12%,3C领域7%,其它应用7%。对于欧洲地区,根据2017年EPMA的调查结果,汽车行业的应用约占欧洲MIM产值的40%以上,其他主要应用领域还包括消费品、轻武器、医疗器械、建筑、电动工具和工具等。


3 SMC行业格局分析


软磁金属粉芯(SMC)是采用金属或合金软磁材料制成的粉末,通过特殊的工艺压制而成的一种具有良好综合性能的新型软磁复合材料,它既保留了金属软磁和铁氧体软磁的一些优良特性,同时又最大限度地克服了它们的某些缺陷,使得金属磁粉芯磁导率较小但线性度好、饱和磁密较高,工作频率范围较宽,这对于电力电子产品向高精度、高灵敏度,高功率密度和小型化方向发展具有极为重要的意义,其在全球需求的增长速度超过了任何其他软磁材料,全球磁芯需求总量

预计超过10亿只以上,国内每年进口总量在2亿只以上。


在20世纪末之前,软磁金属粉芯基本上都是美国产品垄断了世界市场,其他工业化国家如日本、德国等也具有相当规模,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)在合金磁粉芯领域甚至超过了美磁(Magnetics)。在过去的20多年,我国的金属磁粉芯也有了快速的发展,特别是随着新能源和新能源汽车的快速发展,我国多家企业也开始了金属磁粉芯的研制工作,产品质量和生产规模大大提升,与国际上的差距也大大缩小。


铁硅铝和超级铁硅铝合金粉芯作为高性价比金属磁粉芯,国内厂商已经完全取代国际同行,并广泛应用于新能源光伏逆变器,UPS电源,充电桩,高端家用电器等领域。在高性能金属磁粉芯领域如铁镍合金系列,全球市场主要由美磁,昌星和东睦科达等少数几家生产厂商占有,主要应用于服务器电源,钛金级开关电源,5G通信电源,车载电源等领域。随着碳化硅和氮化镓技术的发展,电力电子向高频化发展有了进一步提升空间,这对金属磁粉芯的高频特性提出更高的要求,也为金属磁粉芯在某些应用场景下取代铁氧体提供了更多的可能性,下一代高频低损耗金属磁粉芯是SMC行业新的增长点。


三、行业的发展趋势分析


2017年,美国粉末冶金工业联合会更新了《2017 PM INDUSTRY ROADMAP》(粉末冶金工业路线图),对未来的粉末冶金市场作了分析。指出,未来10年粉末冶金行业的增长机会包括能源、航空航天、医疗/牙科、电工合金以及磁性材料、国防、工业和消费产品等行业。粉末冶金行业在提升性能、减轻重量等方面能够发挥较大的作用,新能源产业将成为粉末冶金行业的新市场和新应用领域,人口老龄化将继续提升医疗行业中粉末冶金产品的应用范围。全球经济的发展和生活水平的提升将促进对粉末冶金零部件在消费品中的应用。


轻量化技术是节能减排的重要手段,采用轻质高强度材料和轻量化结构设计是实现轻量化的两大措施。粉末冶金工艺具有节能省材的特点,是节能减排的绿色生产技术。轻质材料的代表是铝基、钛基、镁基材料,其中铝合金是目前最具应用前景的,烧结铝合金零件将铝合金的轻质和粉末冶金的低碳两大优势相结合,可取代部分铁基零件,已经在汽车轻量化应用上大显身手。在一些高端运用上,镁基零件也已有所使用,随着技术进步,结构的复杂性促使其粉末冶金制造工艺也将逐步推广。


MIM是结合了粉末冶金压制成形与塑料注射成形两大技术优点的先进成形技术,突破了金属粉末模压成形工艺在产品形状上的限制,同时利用塑料注射成形技术的优点,能大批量、高效率地生产具有高复杂度、高精度、高强度、外观精美、微小型规格的精密结构零部件。MIM相对压制成形而言,在小微型零件中,其相对密度、三维设计等方面具有一定的比较优势。在全球范围内,MIM工艺已广泛应用于汽车、电子产品、医疗器械、消费品等诸多领域。然而,世界各地MIM应用结构有明显差异:MIM工艺在亚洲市场主要用于电子产品行业,在北美市场主要用于医疗器械等领域,在欧洲市场则更加偏重于汽车与消费品行业。


软磁复合材料(SMC)是一种新型磁性材料,因其具有高饱和磁感应强度、低损耗的特点,被誉为“第四代”软磁材料,在高频电机、大功率高频开关电源变压器、高频大功率储能电感器等方面具有巨大的应用优势和广阔的市场前景。当前,软磁复合材料产业正处于行业爆发前夜,世界各国纷纷投入巨大精力,加大对金属磁粉芯软磁的研究开发及示范应用力度。随着电子技术的不断进步,市场对于具有较高磁感强度、在大电流工作条件下不易饱和的金属磁粉芯的需求在不断增长。电动汽车为粉末冶金的创新设计提供了机会。例如,软磁复合磁芯可用于主驱动电机和用于油泵和冷却泵的电机。


粉末冶金与高分子材料的复合技术赋予了粉末冶金新的发展活力。将粉末冶金制品与橡胶或塑料结合可在减振降噪领域发挥作用,如粉末冶金包胶链轮应用在发动机VVT系统中可降低噪音,粉末冶金包胶齿轮应用在3缸发动机平衡轴系统中可减少发动机振动。在粉末冶金制品上连接塑料材质的齿轮,可实现其在载荷较小且要求降噪的领域应用。


为了提高粉末冶金制品的耐磨性、耐蚀性,热喷涂、静电喷涂、化学镀、物理气相沉积等表面处理技术将被采用。在粉末冶金制品表面喷涂厚度约十几个微米的有机或无机涂层,可将粉末冶金制品的耐盐雾腐蚀时间延长到500至1000小时。在要求减摩的场合,通过物理气相沉积(PVD)技术在粉末冶金制品表面制备一层厚度约几微米的固体润滑膜,可显著降低摩擦系数,起到减摩的作用。在粉末冶金制品表面化学镀一层厚度均匀的镍磷合金膜,由于镍磷合金硬度高且其为非

晶态结构,可同时起到耐蚀和耐磨的作用,从而进一步拓展粉末冶金在耐蚀耐磨领域的应用。


中国粉末冶金与发达国家相比,虽然在技术水平上仍有一定差距,但是随着近年粉末冶金技术在新兴领域的运用,如5G通信、新能源,使得中国在这方面已经走在世界的前列。中国未来粉末冶金发展方向仍然将是围绕产业升级、进口替代和高质量发展要求,不断开发和储备新技术新工艺,并借助精益的自动化制造技术,适应节能环保的新时代要求,并朝着致密化、高精度、高密度、结构复杂、组件、提高磁电性能等方向发展。随着新技术、新工艺、新能源的涌现和突破,诸如注射成形、粉末锻造、链轮包胶、粉末钎焊等技术突破,粉末冶金的产品运用领域不断涌现,市场空间不断拓展。


资料来源:

【1】东睦股份2020年年度报告.

【2】东睦新材料集团有限公司官方网站.

(中国粉体网编辑整理/星耀)

注:图片非商业用途,存在侵权请告知删除!

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作者:星耀

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