報告摘要

粉末冶金是以金屬粉末為原料，通過成形、燒結等加工方法，制造高精度、高強度金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝技術。中國粉末冶金行業(yè)自1948年開始興起，當前已進入發(fā)展快車道。憑借綠色環(huán)保、產品性能優(yōu)異的特點，粉末冶金將加速替代傳統(tǒng)鑄造工藝向新能源、醫(yī)療以及航空航天等領域拓展，產品結構不斷調整，市場規(guī)模進一步擴張，在高端產品市場國產化進程有望加速。

熱點一：工藝優(yōu)勢拓展行業(yè)空間，下游應用領域逐漸擴大

粉末冶金是節(jié)能省材、綠色環(huán)保的新材料生產工藝，隨著中國裝備制造業(yè)產業(yè)深度升級，粉末冶金技術必將發(fā)揮不可替代的作用，有望加速取代傳統(tǒng)鑄造、切削等工藝，行業(yè)發(fā)展空間廣闊。隨著技術水平提升，粉末冶金產品朝著高精度、高密度、結構復雜以及致密化的方向

多樣化發(fā)展，下游產業(yè)鏈將向新能源、醫(yī)療以及航空航天等領域拓展。

熱點二：汽車行業(yè)持續(xù)驅動，高端市場國產替代加速

汽車行業(yè)是促進粉末冶金行業(yè)發(fā)展的核心動力，中國平均每輛汽車粉末冶金零部件用量在5-6kg，與發(fā)達國家存在較大差距，中國粉末冶金市場發(fā)展空間廣闊。在中國企業(yè)研發(fā)能力和質量控制能力不斷提高的背景下，國產粉末冶金零部件憑借價格與服務優(yōu)勢，在高端產品市場中，國產替代進口的趨勢將愈加明顯。

熱點三：競爭格局趨于穩(wěn)定，行業(yè)整體發(fā)展水平提升

中國粉末冶金行業(yè)低端市場競爭激烈、產品同質化嚴重，高端市場產品供不應求，產能結構性過剩嚴重影響行業(yè)經濟效益。具有成本和規(guī)模優(yōu)勢的大型企業(yè)將搶占更多市場份額，未來行業(yè)集中度有望提高，從長遠來看，粉末冶金行業(yè)市場格局將趨于穩(wěn)定。隨著企業(yè)不斷擴充高端產品產能、升級產品以及革新技術，行業(yè)整體發(fā)展水平將持續(xù)提升。

1 方法論

1.1 研究方法

頭豹研究院布局中國市場，深入研究10大行業(yè)，54個垂直行業(yè)的市場變化，已經積累了近50萬行業(yè)研究樣本，完成近10,000多個獨立的研究咨詢項目。

研究院依托中國活躍的經濟環(huán)境，從材料、制造、金屬等領域著手，研究內容覆蓋整個行業(yè)的發(fā)展周期，伴隨著行業(yè)中企業(yè)的創(chuàng)立，發(fā)展，擴張，到企業(yè)走向上市及上市后的成熟期，研究院的各行業(yè)研究員探索和評估行業(yè)中多變的產業(yè)模式，企業(yè)的商業(yè)模式和運營模式，以專業(yè)的視野解讀行業(yè)的沿革。

研究院融合傳統(tǒng)與新型的研究方法，采用自主研發(fā)的算法，結合行業(yè)交叉的大數據，以多元化的調研方法，挖掘定量數據背后的邏輯，分析定性內容背后的觀點，客觀和真實地闡述行業(yè)的現狀，前瞻性地預測行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，在研究院的每一份研究報告中，完整地呈現行業(yè)的過去，現在和未來。

研究院秉承匠心研究，砥礪前行的宗旨，從戰(zhàn)略的角度分析行業(yè)，從執(zhí)行的層面閱讀行業(yè)，為每一個行業(yè)的報告閱讀者提供值得品鑒的研究報告。

頭豹研究院本次研究于2019年07月完成。

1.2 名詞解釋

金屬粉末：指尺寸小于1mm的金屬顆粒群，包括單一金屬粉末、合金粉末以及具有金屬性質的某些難熔化合物粉末，是粉末冶金主要原材料。

壓制成型：利用壓力將置于模具內的粉料壓緊至結構緊密，使胚體具有一定形狀和尺寸的成型方法。

燒結：把粉狀物料轉變?yōu)橹旅荏w的工藝過程，用于生產陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高溫材料等。

鎢鉬硬質合金：由鎢和鉬所組成的合金，常用鎢鉬合金中鎢含量為30%～50%，生產方法為粉末冶金燒結后加工和熔煉加工，可制取棒、板、絲或其他型材。

含油軸承：用多孔材料制成、孔隙中貯有潤滑油的滑動軸承，具有成本低、能吸振、噪聲小、在較長工作時間內不用加潤滑油等特點，特別適用于不易潤滑或不允許油臟污的工作環(huán)境。

傳統(tǒng)法（PM）：傳統(tǒng)粉末冶金方法（Powder Metallurgy），在模具中壓實合金粉末，通過燒結或加熱，在可控熔爐中粘結顆粒進行冶金。

等靜壓（IP）：粉末冶金方法之一（Isostatic Pressure），用來生產所有方向上壓力均等的粉末致密部件。

金屬注射成型（MIM）：一種從塑料注射成形行業(yè)中引伸出來的新型粉末冶金技術（Metal Injection Molding），結合塑料成型復雜性和金屬特性，可大量生產無限形狀和幾何特征的零部件，生產速率高。

金屬添加劑制造（MAM）：即3D打印技術（Metal Additive Manufacturing），即3D打印技術，無需模具，以數字模型為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體。

磁性材料：能對磁場作出某種反應的材料，按照物質在外磁場中表現出來磁性的強弱，可將其分為抗磁性物質、順磁性物質、鐵磁性物質、反鐵磁性物質和亞鐵磁性物質。

鑄件：將冶煉好的液態(tài)金屬，用澆注、壓射、吸入或其它澆鑄方法注入預先準備好的鑄型中，冷卻后經打磨等后續(xù)加工手段后，所得到的具有一定形狀、尺寸和性能的物件。

鍛件：對金屬坯料施加壓力，使其產生變形而得到的工件或毛坯，按坯料在加工時的溫度，可分為冷鍛、溫鍛和熱鍛。

離合器片：以摩擦為主要功能、兼有結構性能要求的復合材料，是汽車、拖拉機等傳動系離合器中重要的零件，必須具有高而穩(wěn)定的摩擦系數和良好的耐磨性。

凸輪軸：活塞發(fā)動機里的一個部件，作用是控制氣門開啟和閉合動作，材質通常為合金鋼。

永磁材料：又稱“硬磁材料”，指一經磁化即能保持恒定磁性的材料，常用永磁材料分為鋁鎳鈷系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體、稀土永磁材料和復合永磁材料。

切削：用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料層切去，將工件加工為規(guī)定幾何形狀、尺寸和表面質量的方法。

超純鐵精粉：在鐵礦石經過破碎、磨碎、選礦等加工處理形成的礦粉中，TFe≥71.5%且鹽酸不溶物≤0.3%的稱為超純鐵精粉，主要用于粉末冶金工業(yè)。

TFe：四氟乙烯（tetrafluoroethylene），分子式為C2F4，主要用于生產使用溫度范圍廣、化學穩(wěn)定性高的聚四氟乙烯。

成分偏析：合金中各組成元素在結晶時分布不均勻的現象稱為偏析。

機加工：機械加工的簡稱，指通過機械精確加工去除材料的加工工藝，主要有手動加工和數控加工兩大類。

易切削合金：合金中含有一定數量的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等一種或幾種元素，即為易切削合金，適用于制作通過自動切削機床加工的大批量零件。

近凈成形：零件成形后，僅需少量加工或不再加工，就可用作機械構件的成形技術。

金屬軟磁粉芯：采用特殊工藝將金屬或合金軟磁材料制成的粉末加工成的一種磁芯。

硅鋼片：一種含碳極低的硅鐵軟磁合金，含硅量為0.5-4.5%，加入硅可提高鐵的電阻率和最大磁導率，降低矯頑力、鐵芯損耗和磁時效。

橡膠：一種高彈性聚合物材料，在室溫下富有彈性，在很小外力作用下能產生較大形變，除去外力后能恢復原狀。

VVT：可變氣門正時（Variable Valve Timing），也被稱為可變氣門驅動（Variable Valve Actuation），用來調節(jié)氣門開閉時間，調整進氣量，提高發(fā)動機燃燒效率，減少排放。

2 中國粉末冶金行業(yè)市場綜述

2.1 粉末冶金的定義與分類

粉末冶金是以金屬粉末為原料，通過成形、燒結等加工方法，制造高精度、高強度金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝技術。粉末冶金可通過較少切割工藝直接制成多孔、致密或全致密材料，能夠生產難以用其他方法制造的零部件，如鎢鉬硬質合金、含油軸承、過濾器和多種磁性材料等，還能夠生產替代鑄件和鍛件的零部件，如汽車離合器片、凸輪軸等。

相比于傳統(tǒng)熔鑄技術，粉末冶金工藝在材料利用率、能源消耗量、生產產品形狀復雜性等方面更具優(yōu)勢，被公認為最具發(fā)展活力的綠色技術，已被廣泛應用于交通、機械、電子等領域。

（1）根據工藝方法不同，粉末冶金工藝可分為傳統(tǒng)法（PM）、等靜壓（IP）、金屬注射成型（MIM）、金屬添加劑制造（MAM）；

（2）根據制品不同，粉末冶金工藝可分為鐵基結構件、銅基結構件、難熔金屬材料、硬質合金、摩擦材料、減摩材料（見圖2-1）。

 

（1）根據粉末冶金工藝分類：

①傳統(tǒng)法（PM）：在模具中壓實合金粉末，通過燒結或加熱，在可控熔爐中粘結顆粒進行冶金的方法。傳統(tǒng)法應用廣泛，采用的金屬粉末大于50μm，生產零件重量在1g-2kg之間，相對密度可達86%，致密性高，適用于生產硬質金屬、合金材料結構件等；

②等靜壓（IP）：將被加工物體放置于盛滿液體的密閉容器中，通過增壓系統(tǒng)對物體各個表面施加相等壓力，使其在不改變外觀形狀的情況下縮小分子間距離，從而增大密度，用來生產所有方向上壓力均等的粉末致密部件。等靜壓生產工藝對生產條件要求高，采用球形干凈粉末，產品重量在幾千克到10噸以上不等；

③金屬注射成型（MIM）：結合塑料成型復雜性和金屬特性，可大量生產無限形狀和幾何特征的零部件，生產速率高。金屬注射成型工藝采用5μm-30μm微細粉末，產品密度高、形狀小、品種多，重量在1g-200g之間，可快速、大批量、低成本制造復雜形狀零件；

④金屬添加劑制造（MAM）：即3D打印技術，無需模具，以數字模型為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體，可充分利用廢棄材料，大幅度縮減制造時間和費用。采用的粉末在5μm-60μm之間，適用于生產單個小尺寸組件。

（2）根據粉末冶金制品分類：

①鐵基結構件：以鐵粉或合金鋼粉為主要原料，采用粉末冶金工藝制造的結構零件，包括碳鋼和低合金粉末、鐵-鉻-硅系合金粉末、鐵-鉻-硼-硅系合金粉末，具有高致密性、耐磨性和結合強度，可取代鎳基合金粉末，廣泛應用于汽車行業(yè)；

②銅基結構件：采用銅基材料燒結后的冶金品，由燒結的黃銅、銅鎳合金、青銅材質構成，具有抗腐蝕性、無磁性干擾等特征，適用于電工器件、機械零件制造等領域；

③難熔金屬材料：包括合金復合式材料、難熔性金屬等，其熔點、強度與硬度高，采用粉末冶金制法制成的合金材料成分均勻、能耗低且晶粒尺寸小，主要用于航空航天、能源、國防等領域；

④硬質合金：由難熔金屬硬質化合物和粘結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料，強度高，具有耐磨性、耐腐蝕性和抗氧化性，適用于砂輪磨削、電加工等工業(yè)切削領域；

⑤摩擦材料：具有摩擦磨損性的材料，適用于摩擦離合器制作以及制動器摩擦部分，以實現元件動力阻斷、傳遞。摩擦材料由基本、輔助單元組成，基本組元主要保證耐磨性、熱穩(wěn)定性及承載能力，輔助組元主要完善基本性能；

⑥減摩材料：由金屬或非金屬材質與金屬基體、減摩潤滑劑制成，是制動或傳動裝置上關鍵性部件，主要功能是通過摩擦來吸收或傳遞動力，粉末冶金技術可改善材料基體，調整減摩成分，以達到自潤滑性能等方面的要求，適用于塑料減摩材料、鑄造金屬等領域。

2.2 中國粉末冶金行業(yè)發(fā)展歷程

1890年，美國人Coolidge用粉末冶金方法制成一種燈泡用鎢絲，標志近代粉末冶金的誕生，經過一百多年的發(fā)展，粉末冶金逐漸運用到各類學科領域，成為公認的生產各種高質量零件優(yōu)質技術。由于中國工業(yè)基礎薄弱，粉末冶金行業(yè)起步較晚，自1948年誕生至今，中國粉末冶金行業(yè)經歷了起步、探索發(fā)展和高速發(fā)展三個階段（見圖2-2）。

 

(1) 起步階段（1948-1978年）

1948年，大連鋼廠開始生產硬質合金，標志著中國粉末冶金行業(yè)誕生。1953年，中國紡織機械行業(yè)首先開始生產含油軸承材料。1958年，中國最大的蘇州硬質合金廠建成。1961年，中國開始自主生產機械零部件，主要為性能要求不高的一般結構件。

隨著以含油軸承、硬質合金、汽車維修用板鋼銷襯等為代表的粉末冶金零部件不斷投產，中國粉末冶金行業(yè)初步發(fā)展，但受社會經濟、技術發(fā)展水平低下的影響，中國粉末冶金行業(yè)從1948年到改革開放之前這一階段均處于起步階段，行業(yè)發(fā)展緩慢。在這一階段，中國粉末冶金技術水平低，產品種類少、形狀簡單、精度差，不具備設計和自主創(chuàng)新能力。

(2) 探索發(fā)展階段（1979-2000年）

受益于改革開放政策，中國經濟快速發(fā)展，通過不斷吸引外資、引進先進技術和設備工藝，中國工業(yè)化水平大幅度提升。中國粉末冶金制造企業(yè)開始引進國際先進技術，例如引進德國鎢化鐵粉技術，促使中國鐵基粉末冶金零部件檔次提升。

在學習西方先進國家粉末冶金技術的基礎上，伴隨中國家電、摩托車、汽車行業(yè)相繼興起與發(fā)展，中國粉末冶金行業(yè)取得了較大發(fā)展。2000年，中國粉末冶金制造企業(yè)已有30家以上，粉末冶金零部件產量已達到2.4萬噸，由于不斷引進國外先進技術和自主開發(fā)創(chuàng)新，行業(yè)開始進入規(guī)?；?、產業(yè)化發(fā)展階段。

(3) 快速發(fā)展階段（2001年至今）

2001年以后，在下游消費需求快速增長的強力拉動下，中國粉末冶金行業(yè)迅速崛起。2009年，中國粉末冶金零部件產量達11.3萬噸，超越日本躍居亞洲首位。全球范圍內，粉末冶金技術不斷升級換代，金屬注射成形、金屬添加劑制造等生產工藝開始應用推廣，中國粉末冶金制造企業(yè)也通過自主研發(fā)創(chuàng)新和引進國外先進技術，不斷提高生產工藝水平，行業(yè)呈現高速發(fā)展態(tài)勢。

2001年，金屬注射成型生產工藝開始形成規(guī)模化發(fā)展，目前生產規(guī)模在全球占有率達30%以上。2010年，金屬粉末3D打印技術興起，逐漸在少數領域如航空領域有小批量應用。此外，下游市場需求多樣化，產品從簡單、低密度、低精度逐漸向結構復雜、高密度、高精度轉變，中國粉末冶金行業(yè)進入發(fā)展的快車道。

2.3 中國粉末冶金行業(yè)市場規(guī)模

粉末冶金零部件下游應用領域廣泛，是市場規(guī)模增長的主要動力來源。近年來，隨著新技術、新工藝不斷涌現，粉末冶金零部件應用領域迅速擴大，汽車行業(yè)、機械制造、電子家電及高科技行業(yè)飛速發(fā)展，為粉末冶金行業(yè)提供了強勁的發(fā)展動力。

中國機協(xié)粉末冶金協(xié)會統(tǒng)計數據顯示，按銷售收入計算，中國粉末冶金行業(yè)市場規(guī)模從2014年的125.0億元增加到2018年的143.2億元，年復合增長率為3.5%（見圖2-3），呈現出穩(wěn)定增長趨勢。未來五年，隨著粉末冶金零部件在新興領域的運用，如5G通訊、新能源等，中國粉末冶金行業(yè)市場規(guī)模有望保持5.0%的年復合增長率繼續(xù)穩(wěn)定增長，并于2023年達到182.8億元。

 

受如下三方面原因驅動，中國粉末冶金行業(yè)市場規(guī)模將持續(xù)增長：

（1）行業(yè)集中度提高，有助于提升行業(yè)整體盈利水平，促進產品結構調整和產業(yè)升級；

（2）粉末冶金相比于傳統(tǒng)鑄造、鍛造、切削等生產工藝，具備節(jié)能省材、產品精度和

一致性高、結構復雜、成分均勻等特點，將逐漸取代傳統(tǒng)工藝，行業(yè)發(fā)展空間廣闊；

（3）下游汽車行業(yè)發(fā)展?jié)摿Υ?，是促進粉末冶金行業(yè)發(fā)展的核心動力，粉末冶金零部

件在汽車零部件中用量占比提升有助于促進行業(yè)市場規(guī)模擴張。

2.4 中國粉末冶金行業(yè)產業(yè)鏈分析

中國粉末冶金行業(yè)產業(yè)鏈分為三部分：產業(yè)鏈上游參與者為鐵粉及銅粉原材料供應商，產業(yè)鏈中游主體為粉末冶金零部件生產商，產業(yè)鏈下游應用領域為運輸機械（汽車、摩托車）、電工機械（家電、電動工具）、工業(yè)機械（農機）及其他（工程機械、其他）等行業(yè)（見圖2-4）。

 

2.4.1 上游分析

粉末冶金行業(yè)產業(yè)鏈上游參與者主要為鐵粉和銅粉原材料供應商。

（1）鐵粉：鐵粉為機械制造工業(yè)不可缺少的金屬原料，用于生產粉末冶金零部件，具有流動性、成形性、顆粒形狀等物理特性。采用鐵粉制造的粉末冶金零部件應用廣泛，具有良好經濟效益。中國鐵粉制造企業(yè)具有生產規(guī)模小、集中度低的特點，與發(fā)達國家在技術水平和設備工藝方面存在差距，國產鐵粉主要為一般性鐵粉，在質量和性能上表現較差，高端鐵粉如超純鐵精粉、特殊用途鐵粉等產品則需要進口。

（2）銅粉：在粉末冶金原材料中，銅粉用量僅次于鐵粉，主要用于生產粉末冶金零部件、金剛石工具、合金工具等，在工業(yè)生產中發(fā)揮重要作用。中國銅粉制造企業(yè)與國外優(yōu)秀企業(yè)相比，在規(guī)模、產能、技術工藝及產品質量等方面存在很大差距，產品主要集中在低端領域，盈利能力受限，高端銅粉多來自進口。 由于中國粉末冶金原材料供應商規(guī)模小、技術水平低，產品多應用于低端領域，高端粉末冶金零部件所用的原材料仍然由國外企業(yè)提供，高端產品原材料進口依賴程度高。

2.4.2 中游分析

粉末冶金行業(yè)產業(yè)鏈中游參與者主要為粉末冶金零部件生產商，其中大部分為中小規(guī)模企業(yè)，市場集中度較低。東睦股份是中國最大的粉末冶金制造企業(yè)，在技術、規(guī)模、以及市場影響力上具有綜合性優(yōu)勢，市場份額占比約為25%。 中國粉末冶金行業(yè)呈現中國內外廠商并存以及兩極分化明顯的市場格局：

（1）低端粉末冶金市場進入壁壘較低，產品同質化嚴重，市場參與者主要為中國中小企業(yè)；

（2）高端粉末冶金市場具有產品質量要求高、技術壁壘高的特點，產品供不應求，市場參與者主要為國外先進企業(yè)及中國少數領先企業(yè)。 中國粉末冶金行業(yè)產能結構性過剩明顯，低端市場競爭激烈、市場趨于飽和，不具備自主研發(fā)能力的企業(yè)競爭力會逐漸下降、發(fā)展空間不斷縮小。

掌握先進技術、產品質量高的企業(yè)市場占有率將逐步提升。落后企業(yè)退出，行業(yè)集中度提高，龍頭企業(yè)強者恒強的局面會趨向穩(wěn)定，未來中國粉末冶金行業(yè)將迎來產業(yè)結構優(yōu)化調整、產品轉型升級的重要優(yōu)化發(fā)展期。 配套設備更新及時、生產工藝完善、技術研發(fā)實力強的粉末冶金制造企業(yè)在產業(yè)鏈中具有更高的議價能力。

2.4.3 下游分析

下游需求是促進粉末冶金行業(yè)發(fā)展的核心動力，中國下游整體需求旺盛，將促進粉末冶金市場規(guī)模進一步提升。粉末冶金行業(yè)下游應用領域主要為運輸機械、電工機械、工業(yè)機械及其他工程機械等。中國機協(xié)粉末冶金協(xié)會統(tǒng)計數據顯示，2018年，在粉末冶金零部件產量的組成中，運輸機械（汽車、摩托車）占比為59%，電工機械（家電、電動工具）占比為25%、工業(yè)機械（農機）占比為2%，其他（工程機械、其他）占比為14%（見圖2-5）。

 

汽車行業(yè)是粉末冶金零部件最主要應用領域，中國汽車工業(yè)協(xié)會數據顯示，中國汽車產量從2014年的2,372.3萬輛增長至2018年的2,780.9萬輛，年復合增長率為4.1%，由于汽車中60%以上零部件都要使用粉末冶金零部件，因此汽車行業(yè)的需求增長大幅度加快了粉末冶金行業(yè)的發(fā)展。

粉末冶金技術具有節(jié)能省材、綠色環(huán)保的特點，對傳統(tǒng)工藝具有很強的替代性，隨著技術不斷進步，粉末冶金下游應用領域將拓展至新能源、醫(yī)療、航空航天等行業(yè)，應用領域擴展將為粉末冶金行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇。

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