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      2018年中國粉末冶金行業市場規模及未來各應用領域未來發展空間預測

      2018年中國粉末冶金行業市場規模及未來各應用領域未來發展空間預測

      【摘要】:
      一、粉末冶金工藝技術  粉末冶金屬于現代工業發展的朝陽產業,以制取金屬或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料,經過成形和燒結,制造金屬材料、復合以及各種類型制品的工藝技術。1890年,一種燈泡用鎢絲被用粉末冶金的方法制造成功,標志著近代粉末冶金的誕生。1950年以后,粉末冶金技術逐漸運用到各行各業并在行業間滲透融合,開發出粉末冶金高速鋼、特種陶瓷、纖維增強材料等以粉末冶金技術為基礎

        一、粉末冶金工藝技術

        粉末冶金屬于現代工業發展的朝陽產業, 以制取金屬或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料,經過成形和燒結,制造金屬材料、復合以及各種類型制品的工藝技術。 1890 年,一種燈泡用鎢絲被用粉末冶金的方法制造成功,標志著近代粉末冶金的誕生。 1950 年以后,粉末冶金技術逐漸運用到各行各業并在行業間滲透融合,開發出粉末冶金高速鋼、特種陶瓷、纖維增強材料等以粉末冶金技術為基礎的新材料。

        粉末冶金主要有傳統法、金屬注射成型(MIM)、金屬添加劑制造(MAM)、等靜壓(IP)四種工藝, 傳統法與MIM 法是目前汽車領域應用最為廣泛的粉末冶金技術。 所需原材料(粉末冶金混粉) , 分為零件生產商使用的自混粉及粉末供應商提供的預混粉兩種類型。

        1.傳統的粉末冶金工藝

        即壓制和燒結,由混合元素或合金粉末,在模具中壓實混合物,然后燒結或加熱,在一個可控環境的爐中粘結顆粒冶金。該工藝生產的粉末冶金零件大多數重量小于 2.27 kg,部分重達 15.89 kg 的零件也可以在傳統粉末冶金設備中制造。

        2、金屬注射成型(MIM)

        金屬注射成型工藝生產的零件,其機械性能幾乎相當于鍛造材料,提供了幾乎無限的形狀和幾何特征的能力,具有很高的生產速率。 適用于相對小(一般小于 250 克),高度復雜的零件,否則需要大量的精加工或裝配操作。 粉末冶金技術與其他的鍛造技術相比具有明顯的優勢, 粉末冶金工藝能源利用率更高可以達到 95%,同時能源消耗量節省約 60%;其最高精度可以達到0.01mm,且零件之間尺寸變化的差異值極小;可以實現復雜結構零件的批量生產;其成分較均勻,產品無氣泡、雜質等問題。

        粉末冶金相對于傳統鍛件產品的優點:粉末冶金工藝可用于難熔金屬、硬質合金等材料的加工制造;可直接壓制最終產品尺寸的壓坯,從而最大限度的減少了后續的機械加工需求;節約材料用量,從而降低生產成本;不需要熔化材料,減少了雜質和材料氧化,從而能提高材料純度。

        二、粉末冶金行業市場規模

        2016 年粉末冶金全球 1559 億, 汽車占比 72%粉末冶金行業市場規模大, 歐美市場較成熟。 2016年全球粉末冶金零件產值為 200 億歐元(約合 1559 億人民幣),歐洲以 76.3億歐元位列粉末冶金零件總產值第一,占據全球 38%的份額。北美和日本產值分別為 40.16 和 22.09 億歐元,分別占全球市場的 20%和 11%。

        三、粉末冶金行業應用領域未來發展空間預測

        1、粉末冶金零件制品應用廣泛,主要應用于汽車領域。

        將金屬或合金粉末,通過成形、燒結等工藝過程制造出零件應用于不同行業。粉末冶金零件經過 70 年的發展,已從取代強度不高、形狀較為簡單的鑄鐵件,逐步發展到了可以替代用鑄、鍛件制造的高強度零件,成為機加工或鑄造零件的有效替代品。

        粉末冶金的下游行業可以為汽車配件、摩托車配件、壓縮機配件及其他配件,從全球的粉末冶金機械零件行業來看,粉末冶金零件的最大銷售市場是汽車產業,對粉末冶金零件技術、質量要求最高的市場。

        粉末冶金零件 75%在汽車中用于發動機與變速器, 其中汽車底盤中有減振器零件、導向器、活塞和低閥座;制動系統中有 ABS 傳感器、剎車片等;泵類零件主要有燃油泵、機油泵和變速器泵中關鍵零部件;發動機中有導管、座圈、連桿、軸承座、可變氣門正時系統(VVT)關鍵零部件和排氣管支座等;變速器中有同步轂和行星齒輪架等零件。 粉末冶金零件在大約350 個汽車零部件應用, 總共約有 1,000 個離散件。

        國內汽車粉末冶金搭載量較低,提升空間巨大。國內粉末冶金行業規模穩步上升, 2012-2016 年中國粉末冶金行業市場規模持續上升,從 2012 年的 54.2 億元,增長至 2016年的 64.6 億元,復合增速為 6.03%,預計 2017-2018 將以7%左右的增速持續上升, 2017 年粉末冶金市場規模預計達 69 億。

        汽車占比逐年提升, 粉末冶金零件產業最主要的市場已由冰箱壓縮機產業、空調壓縮機產業、摩托車產業,逐漸演變成為汽車產業。 粉末冶金汽車零部件銷售額從 2012 年的 28.37 億元增長到 2016 年的 40.08 億元,年復合增長率 9%,且保持持續快速增長的趨勢。 2016 年粉末冶金零件銷售額達 64 億元中汽車行業銷售額占銷售總額 62%。

        國內汽車市場粉末冶金滲透率提升空間較大。 歐洲汽車產業對粉末冶金零件的需求占粉末冶金市場的 90%左右, 日本達到了 95%, 北美達到 77%。 而 2016年中國的滲透率僅為 62%左右。 在歐美等汽車成熟市場,粉末冶金制品的單車使用量高。 美國平均每輛汽車的粉末冶金制品使用量是 19.5kg 以上, 預計未來幾年可達到 22kg,歐洲為 14kg,日本為9kg,而中國的單車使用量僅為 5-6kg(因 中國汽車市場中部分進口汽車部件中有可能已經包含粉末冶金件,因此中國單車使用量估計略低于實際水平), 在汽車輕量節油化和工藝綠色化的趨勢下, 中國的粉末冶金制品單車使用量有望持續提升 。

        2017 年中國汽車年產量為 2901.50 萬輛,按照復合增速 1%保守估計,至 2022年中國汽車產量為 3049.51 萬輛。 以單車平均粉末冶金零件使用量 6kg 估計,至 2022 年中國汽車粉末冶金零件市場空間將達到 146.38 億元;以單車使用量10kg 估計, 2022 年市場體量為 243.96 億元;以單車使用量 14kg 估計, 2022年市場體量為 341.54 億元。

        2、未來 10 年技術的應用領域市場規模及預測

        能源醫療航空,粉末冶金應用新三極粉末冶金技術凈成型能力和高材料利用率, 可最大限度地減少能源投入,減少對環境的影響, 絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料也只能用粉末冶金方法來制造。 目前粉末冶金行業受到汽車市場應用的驅動, 未來 10 年技術的應用領域包括能源,醫療器械,航空航天, 電氣和電磁,國防以及工業和消費品, 其中能源、醫療、 航天將會成為三大主要應用行業。替代能源需求推動 PM 新應用 粉末冶金技術可滿足燃料電池極板的多孔結構及復合材料并有效降低成本。 隨著燃料電池不斷發展, 能源基礎設施需要軸承,齒輪,適配器,夾具,電動機,發電機,存儲,傳感器,開關,互連,涂層等粉末冶金應用。 燃料電池全球市場規模 2015 年達到 36 億美元,預計至 2024 年達到 255 億美元,年復合增長率超過 20%。

        粉末冶金工藝可用于燃料電池雙極板的制造, 2016 年全球燃料電池出貨量達到 478MW,同比增長 61%; 2017 年,全球燃料電池裝機量增長了 30%,達到 670MW,機組數量超過 7 萬套,同比增長 15%。并預計未來 10 年全球燃料市場年均復合增速將超過 20%。中國 2015 年的燃料電池出貨量達到了 10.5MW,同比增長 14.13%,并預計未來增速保持 20%。燃料電池雙極板成本占總成本 30%左右, 即使燃料電池的整體成本下降,雙極板自身成本下降空間也不大,在 10KW 系統,年產 10 萬套燃料電池的條件下,燃料電池的成本為 3158 美元/KW, 雙極板的成本占總成本 26%-30%,為 947.4美元。 以此估計至 2022 年全球燃料電池雙極板市場規模將達到 27.37 億美元(約合人民幣 172.34 億元),中國燃料電池雙極板市場規模將達到 3.08 億元。

        人口老齡化推動醫療行業 PM 應用粉末冶金可極大程度滿足醫療行業器械所需人體相容性、無腐蝕性、高耐磨性。使用傳統工藝難以制造符合要求的零件,相比之下 MIM 和 3D 金屬打印技術(增材制造)能夠生產復雜的幾何形狀,并可與鈦合金、 鎳合金、 不銹鋼以及更多人體相容的材料共同使用。

        手術器械,尤其是在腹腔鏡手術中應用的手術器械,需要設計復雜而精確的小型至微型部件。 MIM(金屬注射成型)技術以高質量生產大量成分。無腐蝕材料完全符合最大耐用性和長壽命周期的需求。 當用 MIM 技術制造手術器械時,切割刃尖銳程度可大幅提升。

        整形外科, 對可靠性、 功能性和美觀性有很高的要求, MIM 技術可用于人造膝關節肢體部件,保證零件具有很高的載荷能力, MIM 材料完全符合要求的耐用性、 無腐蝕性和表面高質性。 MIM 技術支持任意的 3D 形狀,從而最大程度上滿足所需功能和輕量化要求。

        2017 年,全球醫療器械市場規模為 4030 億美金,到 2022 年全達到 5220 億美金,復合增長率為 5.1%。中國藥品監督管理研究會預計,到 2020年我國醫療器械的年銷售總額預計將超過 7000 億元人民幣,未來 10 年我國醫療器械行業發展速度將繼續保持在年均 10%以上的增幅。

        對 2018-2022 年全球醫療器械市場以5.1%的年復合增速計,對中國醫療器械市場以 19%并逐年遞減 1%的增速計算。至 2022 年,全球醫療器械市場規模為 5168 億美元,國內為 9244 億人民幣。目前 MIM 粉末冶金工藝在醫療器械中滲透率較低,若以行業滲透率為 0.5%預計,至 2022 年全球醫療器械領域粉末冶金零件的市場體量將為 25.84 億美元,中國醫療器械領域粉末冶金零件市場體量將達到 46.22 億元;以滲透率為 1%計算,至 2022 年全球體量為 51.68 億美元,中國為 92.44 億元;以滲透率為1.5%計算,全球體量為 77.52 億美元,國內體量為 138.67 億元。

        3、中國未來 20 年飛機粉末冶金零件市場體量預測

        輕量節油需求驅動航天領域 PM 應用PM 熱等靜壓(HIP)技術可滿足航空航天零件輕量化與高強度苛刻要求。 飛機需要最大限度地降低燃油成本、承受壓力并盡可能減少溫室氣體排放, 對更高效發動機的需求將需要可在更高溫度下運行的高強度材料。 航空行業需要通過開發粉末冶金領域的新材料和新工藝來滿足愈發苛刻的需求。 修復技術的發展、金屬 3D 打印技術、以及粉末冶金 HIP 等技術的進步將繼續為航空航天應用提供更多的粉末冶金材料應用。

        全球通用飛機營業額近 20 年來保持增長態勢, 全球飛機出貨量從 2016 年的 2268 架增至 2017 年的 2324 架,同比增長 2.5%。 營業額從 1994 年的 37.94億美元增長至 2017 年的 202 億美元。未來20 年全球將交付 41030 架飛機。 根據分機型的飛機結構重量估計,飛機粉末冶金零件單價以粉末冶金零件平均單價 100 元/kg 計算(因飛機粉末冶金零件技術相對復雜, 實際單價大于行業平均值) 。 未來 20 年,若飛機 10%材料應用粉末冶金技術,全球飛機粉末冶金材料市場體量將累計達 297.27 億元;若 15%應用粉末冶金,全球體量將達 445.91 億元;若 20%應用粉末冶金,全球體量達 594.54 億元。

        國內涉足中高端汽車粉末冶金零部件的企業較少, 國內高端汽車粉末冶金零部件仍然主要依靠進口。國內企業的生產技術、質量控制以及研發能力較國外企業仍有較大差距。粉末冶金市場前十名企業中,有 5 家歐洲企業, 4 家日本企業, 1 家美國企業;目前的全球龍頭企業為 GKN 集團(吉凱恩集團),占據 18%市場份額,全球第二大企業為SUMITOMO 集團(日本住友集團), HITACHI 集團(日立集團)占比 6%, FINESINTER 集團和 MIBA 集團占比均為 5%。排名前四廠商占據了市場 38%的份額,排名前十的廠商占據了 59%的市場份額 。

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