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2019年中国粉末冶金行业概览(二)
时间:2021-11-25

  粉末冶金行业进入门槛低,企业只需配置压机和烧结设备即可进行生产销售,导致行业中中小企业众多。国产粉末冶金专用压机和烧结设备价格较进口设备价格低,多数中小企业都选择国产设备进行生产,但国产设备在温度、能耗控制等方面与进口设备存在差距,生产的产品只能为一般性产品,不能满足高端市场要求。

  高端粉末冶金市场具有较高技术与资金门槛,中国只有东睦股份、扬州保来得等少数领先企业能够和英国GKN公司、日本住友等国外先进企业竞争。低端市场产能过剩且恶性竞争严重,高端市场产品如粉末冶金包胶链轮、粉末冶金包胶齿轮、磁粉芯等产品供不应求,供给不能满足现有市场需要,产能结构性过剩严重影响整个行业经济效益。

  在低端市场竞争激烈、价格下降明显的情况下,东睦股份、扬州保来得、江苏鹰球等大型企业凭借成本和规模优势,会继续抢占更多市场份额,中小企业规模小、生产成本高且产品同质化严重,无法在价格和客户资源方面与大企业竞争,因此会逐渐被迫退出行业,行业集中度有望提高,行业龙头企业市场占有率和竞争优势将得到进一步提升。

  行业集中度提升有利于粉末冶金行业市场格局趋于稳定,行业内资源整合利用率提升、资源浪费现象减少,企业只有不断扩充高端产品产能、升级产品以及革新技术,才能在行业中争得一席之位。具有先进技术和雄厚资金实力的企业最终胜出,有利于行业产业升级,进而大幅推动中国粉末冶金行业发展与创新,促进粉末冶金行业整体发展水平提升。

  不同于传统铸造、锻造、切削等生产工艺,粉末冶金主要通过压制成形、烧结和热处理等工序制成具有高强度、高精度、形状复杂等特性的金属零部件,具备节能省材、产品精度和一致性高、结构复杂、成分均匀等特点,适合大批量生产。相比于传统零部件生产工艺,粉末冶金主要有以下优点:

  (1)原材料利用率高:粉末冶金工艺能够生产接近产品尺寸的产品,原材料利用率可达95%,而传统生产工艺原材料利用率在50%-90%之间,会造成大量资源浪费;

  (2)单位产品能耗低:粉末冶金生产零部件能耗为每千克29MJ,传统生产工艺如铸造能耗为每千克30-38MJ、切削工艺能耗为每千克66-83MJ,每千克零部件最多可节约能耗54MJ;

  (3)零部件性能优:在精度方面,粉末冶金零部件精度可达0.01mm,光洁度好,零部件之间尺寸变化值差异性小,可降低后续加工处理成本,减少资源浪费。在结构方面,粉末冶金工艺可生产其他工艺无法制造的复杂形状产品,如多孔、自润滑、结构复杂工件。在质量方面,粉末冶金零部件成分均匀、孔隙率低,无成分偏析、气泡、杂质等质量问题,可大批量生产,生产成本低。

  粉末冶金工艺优势显著,已逐渐替代铸件、锻件工艺制造高强度零件,成为机加工或铸造零件的替代品。以北美地区为例,在不到20年时间里,粉末冶金工艺制造汽车连杆就取代了锻造工艺60%的市场份额。。中国粉末冶金行业正处于迅速发展阶段,随着行业产业结构调整和技术水平提升,粉末冶金将加速取代传统铸造、切削等工艺,扩大行业发展空间。

  粉末冶金零部件下游应用广泛,其中汽车行业占主要地位,在粉末冶金零部件下游应用中占比高达59%,是促进粉末冶金行业发展的核心动力,粉末冶金零部件在汽车零部件中用量占比提升有助于促进行业市场规模扩张。粉末冶金零部件具有绿色环保、节能省材、制作成本低、性能高的特点,符合汽车轻量、节油化和工艺绿色化趋势。

  中国平均汽车单车粉末冶金零部件用量为5-6kg,与发达国家存在较大差距,如美国为19.5kg、欧洲为14kg、日本为9kg,造成这种差距的主要原因在于中国粉末冶金行业整体技术水平偏低,较多粉末冶金零部件达不到下游汽车厂商的尺寸与性能要求,所以下游汽车厂商只能选择成本更高的锻造和机加工零部件。未来随着中国粉末冶金行业技术提高,产品品质和性能将逐渐提升,粉末冶金零部件具有较高成本优势,受节能减排和节约成本的影响,下游汽车厂商将优先选择粉末冶金零部件来代替锻造、机加工零部件,中国汽车行业单车粉末冶金零部件用量提升空间广阔。

  中国汽车产销量从2009年开始连续10年排名全球第一,当前中国汽车产销量在全球市场份额中占比近30%。中国汽车工业协会统计数据显示,中国汽车产量从2014年的2,372.3万辆增长至2018年的2,780.9万辆,年复合增长率为4.1%,中国汽车销量从2014年的2,349.2万辆增长至2018年的2,808.1万辆,年复合增长率为4.6%(见图3-1)。

  虽然在2018年,受购置税优惠政策全面退出、宏观经济增速回落以及消费信心等因素影响,中国汽车产销量在10年间首次出现小幅度下滑,但随着汽车行业转型升级,中国汽车产销量将保持稳定增长。稳步发展的汽车行业及部分汽车高端零部件国产化生产,为中国粉末冶金行业带来更多机遇,粉末冶金零部件在下游汽车行业中单车用量逐渐提高,将助力中国粉末冶金行业不断发展。

  中国粉末冶金行业起步晚于国外发达国家,在原材料加工设计、配套工艺设备研发、相关专业人才配备等关键环节落后于发达国家市场。虽然中国领先粉末冶金制造企业近两年来不断提升技术,获得了下游产品配套企业的认可,但中国绝大多数粉末冶金制造企业自主研发能力薄弱,产品主要集中在低端市场,高端市场占有率不足。

  (1)在配套工艺设备方面,中国粉末冶金行业工业基础薄弱,导致配套设备在先进性和数量上有所欠缺,只能使用精度较差、功能相对简单的设备,生产的零部件性能和档次相对较低,无法形成强劲的竞争力。如由于缺乏领先生产设备和工艺,中国粉末冶金制造企业一直从国外进口预合金化易切削钢粉和低合金钢粉,不能有效提高生产效率和降低生产成本,阻碍粉末冶金行业制造水平提升;

  (2)在新产品研发方面,中国粉末冶金行业的现状主要为追随发达国家脚步,原始创新较少。由于技术创新能力较弱,大部分粉末冶金制造企业只能通过模仿国外先进技术做产品开发,新品研发技术水平有待突破;

  (3)在相关专业人才配备方面,中国粉末冶金行业专业人才短缺,不利于推动行业技术进步与发展。粉末冶金行业属于资金、技术密集型行业,需要配备大量复合型专业人才,当前中国粉末冶金行业整体科研能力较弱、新品研发能力不足,制约行业向更高层次发展;

  (4)在研发资金投入方面,由于中国粉末冶金行业产能结构性过剩导致中低端市场竞争激烈,大部分中小企业盈利能力不足、生存空间有限,间接影响到企业后续资金投入,由于缺乏技术升级、设备改造、研发投入的资金支持,大部分中小企业会陷入弱者更弱的恶性循环,进而影响整个行业可持续发展。

  中国粉末冶金制造企业在技术积累、工艺成熟性和研发实力等方面较国际一流水平还有较明显差距,高端粉末冶金技术和核心设备受制于人,阻碍行业发展速度和国产粉末冶金零部件进军高端市场,中国粉末冶金行业跟随模仿国际一流水平的局面短期内难以有所改变。

  粉末冶金作为一项具有发展前景的绿色技术,行业标准化制定尤为重要。中国粉末冶金行业标准化水平仍处于初步发展阶段,还没有形成完善的粉末冶金零部件标准体系、工程标准体系等。虽然部分龙头企业建立了质量管理体系,但企业标准并不健全,过程控制与产品质量还达不到国外发达国家水准,只能参照美国、日本等国家标准生产。标准化程度低在一定程度上制约了中国粉末冶金行业发展。

  中国粉末冶金行业缺乏统一监管机构,在国民经济产品分类中,没有针对粉末冶金零部件的专门分类,不同粉末冶金零部件分属于不同协会监管,行业协会数量较多且管理分散,不能形成统一行业监管体系,加大了国家标准制定难度。

  近年来由于外资企业介入和行业龙头企业质量管理体系不断完善,中国粉末冶金行业标准化程度已有较大提高,但与国际水平还存在较大差距。通过对中国粉末冶金行业资深专家的访谈得知,行业中各协会也在积极促进监管机构整合工作,希望能够将粉末冶金作为单独一项国民经济分类,制定统一行业标准,但这一过程还将持续较长时间,建立完善、高水平的行业标准任重道远。

  粉末冶金技术原材料利用率高、生产过程绿色环保,可生产金属材料、复合材料、具有特殊结构和功能的材料,能够广泛用于交通、电子、机械、航空航天、医疗等领域,是新材料及高技术发展的重要组成部分。随着中国装备制造业产业深度升级,粉末冶金技术必将发挥不可替代的作用。近年来,中国政府高度重视高新技术发展,出台了一系列政策支持粉末冶金行业健康有序发展(见图5-1)。

  2015年5月,中国国务院发布《中国制造2025》,提出要全面推行绿色制造,加强节能环保技术、工艺、装备推广应用,加大新型材料科研投入,提高自主创新能力、提升生产技术与设备水平,推动材料工业转型升级。粉末冶金技术符合产业高端化趋势,该规划的颁布,为中国粉末冶金行业提供了良好的市场环境,对行业及企业的发展具有显著促进作用。

  2016年7月,中国国务院发布《“十三五”国家科技创新规划》,提出大力推进制造业向绿色化方向发展,发展绿色制造技术与产品,研发金属、非金属及生物打印典型工艺设备,粉末冶金行业作为绿色环保的新材料制造技术,该规划的颁布,为中国粉末冶金行业发展提供了动力支持。

  2017年1月,中国工信部等四部委发布《新材料产业发展指南》,提出围绕高端装备制造、节能环保等重点领域需求,提高关键战略材料生产研发比重,开展高强汽车钢板、铝合金高真空压铸、半固态及粉末冶金成型零件产业化及批量应用研究。

  2017年6月,中国科技部等三部委发布了《“十三五”技术标准科技创新规划》,鼓励产业技术创新战略联盟、行业协会(学会)等积极与国际、国外相关组织进行对接,组织企业、科研机构和高等院校等广泛参与国际标准或国外先进标准研制,其中包括冶金、机械、电工、船舶等技术基础好的传统产业国际标准研制。在国家层面上鼓励中国粉末冶金行业出台相关国家标准,有助于加强行业管理、营造良好市场竞争环境,推动中国粉末冶金行业健康有序发展。

  2017年10月,中国工信部发布《产业关键共性技术发展指南(2017年)》,提出优先发展产业关键共性技术174项,其中包括气雾化制备3D打印金属粉末(铁基、不锈钢、镍基、钴基等)工艺技术、3D打印金属粉末应用技术。

  2017年11月,中国国家发展改革发布《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020年)》,提出加快培育和发展新材料产业,加强重大技术装备整机及核心系统部件、关键材料供给能力建设,为中国粉末冶金行业产业转型升级提供了装备保障。

  粉末冶金零部件下游应用领域主要为汽车、家电、机械工具等,其中汽车行业是最主要应用市场。作为一种先进加工技术,相比于锻造、铸造及切削等传统工艺,粉末冶金工艺更加节能省材、绿色环保,性价比高,在不同下游领域应用中生产制造过程相似、机器设备相通,出于对环保、成本降低的考虑,粉末冶金将加速替代传统铸造工艺向更广阔的下游领域扩展,如新能源、医疗以及航空航天等领域。

  (1)汽车领域:粉末冶金应用在汽车领域是一个逐渐扩展的过程,从最初的底盘、乘客舱中非关键零件到关键零件,再到发动机、变速箱等核心部件,使用粉末冶金工艺制造的汽车零部件已达700多种,随着技术进步,这一数量将进一步增加;

  (2)家电领域:以空调压缩机为例,粉末冶金零部件强度与韧性不断增强,已逐渐替代传统铸造工艺零部件,广泛用于空调上,粉末冶金零部件在家电领域占主要地位;

  (3)新能源领域:相对于传统燃油汽车,新能源汽车对汽车重量要求更高,汽车过重将直接影响电动机性能、整体功耗、续航里程,因此,轻量化将成为新能源汽车未来发展的重要方向。粉末冶金产品近净成形、原材料利用率高,在提升性能、减轻重量方面具有重要作用,可广泛用于新能源汽车中的轴承、齿轮、发动机、传感器等领域;

  (4)医疗领域:医疗行业器械对人体相容性、抗腐蚀性、高耐磨性要求较高,传统工艺零部件难以符合要求,粉末冶金能够生产形状复杂、与钛合金和镍合金等人体相容材料共同使用的产品,人口老龄化加速趋势将提高粉末冶金在医疗领域应用范围;

  (5)航空航天领域:飞机对减轻燃油成本、减少温室气体排放及增加承压强度的要求较高,粉末冶金工艺中的热等静压和金属添加剂制造技术能够生产轻量化、高强度产品,可为航空航天领域提供更多粉末冶金零部件。

  国民经济不断发展为中国粉末冶金行业奠定了坚实发展基础,随着行业整体技术水平提升和粉末冶金零部件在下游领域应用不断扩展,行业未来发展前景愈加广阔。

  随着粉末冶金零部件在下游应用领域不断拓展,产品高质量高发展的需求不断提升,虽然中国粉末冶金技术落后于发达国家,但是以东睦股份为代表的龙头企业,在传统粉末冶金技术、软磁粉末冶金技术及金属粉末注射成型技术上已达到国际上同样水平。中国粉末冶金制造企业通过持续开发和储备新技术、新工艺,如铝粉末冶金、表面致密化粉末冶金、不锈钢粉末冶金及粉末锻造等,推动粉末冶金零部件朝着高精度、高密度、结构复杂及致密化方向多样化发展。

  (1)轻质材料:轻量化技术符合节能环保要求,轻质材料与低碳工艺相结合是实现轻量化技术的重要途径。采用粉末冶金工艺生产的铝基、镁基等轻质材料可取代部分铁基材料,能够广泛运用到汽车、新能源及航空航天领域,具有良好发展前景;

  (2)新型磁性材料:如金属磁粉芯软磁复合材料,具有高饱和磁感应强度和低损耗的优点,可在高频电机、高频大功率储能电感器上大规模使用,能够替代传统硅钢铁芯广泛应用于工业、军事、医疗等领域。在高频电机领域,国外已出现用磁粉芯代替硅钢片的趋势,随着中国电子技术不断发展,对新型磁性材料的需求也会逐渐增加;

  (3)粉末冶金结合高分子材料:橡胶或塑料与粉末冶金零部件相结合,可达到减振降噪的目的,如粉末冶金包胶链轮、粉末冶金包胶齿轮等,能够减轻汽车发动机噪音。粉末冶金零部件与高分子材料相结合的新型材料,可广泛用于需要降噪的领域。 技术持续创新将促进粉末冶金零部件产品结构不断升级,新技术、新产品的出现将推动中国粉末冶金行业更快发展。

  中国高端粉末冶金零部件大部分依赖进口,其企业在技术水平、工艺储备、质量控制方面较国外优秀企业存在差距,进口粉末冶金零部件价格高,给下游厂商造成成本压力,同时不利于粉末冶金行业发展。但随着中国粉末冶金零部件持续放量、企业研发能力和质量控制能力不断完善,国产粉末冶金零部件在质量和性能上均有快速提升,在高端市场国产替代进口的趋势将愈加明显。 对比进口粉末冶金零部件,国产粉末冶金零部件具有以下优势:

  (1)价格优势。中国粉末冶金制造企业在人力和原材料成本上具有优势,能够为下游厂商提供价格更低的粉末冶金零部件,在同等情况下,下游厂商更倾向于选择国产粉末冶金零部件;

  (2)服务优势。中国粉末冶金制造企业在向下游厂商供货时,交货周期短,可保障配送及时、货源充足,能够提供完善的售后服务,在不良率处理上会更加迅速和完善,技术服务更全面、便捷。

  近年来,国家统计局数据显示,中国铸造、粉末冶金专利申请授权量从2013年的5,280项增长至2017年的8,467项(见图6-1),中国粉末冶金行业技术水平呈现出迅猛发展的势头。中国企业已经能够自主生产部分高端产品如汽车发动机中的VVT粉末冶金零部件。随着技术进步和企业布局加速,中国粉末冶金行业高端市场国产化率将逐渐提高。




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