机械设备制造-汽车零部件行业报告

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1、目 录 1. 绿色技术粉末冶金31.1 历史悠久，现代应用发展迅速41.2 四大工艺，满足产品尺寸与性能的需求41.3 核心设备决定产品质量61.3.1 制粉设备61.3.2 成型设备71.3.3 烧结设备71.4 高性价比的零件制备方法71.5 应用广泛，汽车为首要应用领域82. 国外发展稳定，国内市场增长潜力大82.1 北美销售额达 50 亿美元82.2 国内：2017 年销售额约 70 亿，汽车零部件占 60%82.3 国内汽车粉末冶金市场空间达 200 亿92.3.1 发动机粉末冶金市场规模约 40 亿92.3.2 变速箱粉末冶金市场规模约 150 亿93. 全球竞争格局：国外企业占据

2、主导地位93.1 欧洲、日本公司业内领先93.2.1 GKN 粉末冶金：营收 14 亿美元，业绩保持稳定103.2.2 销售情况：北美为最大市场，汽车行业占比 85.2%104. 国内现状：低端产品竞争激烈，高端产品有较大潜力114.1 低端产品门槛较低，面临激烈竞争114.2 汽车领域应用较少，技术相对落后114.3 国内汽车零部件粉末冶金化空间广阔124.4 国内企业成本优势显著，进口替代空间广阔125. 相关标的推荐125.1 东睦股份：打破国际粉末冶金汽车核心零部件垄断的先行者125.3 精研科技：消费电子粉末冶金领导者135.4 劲胜智能：专注电子精密结构件产品136、风险提示14

3、粉末冶金高性价比零部件的首选成型工艺：粉末冶金是一种通过加热压实金属粉末至低于其熔点进行金属成型过程的技术。根据配方不同，粉末冶金零件的抗拉强度在 1701200MPa 之间，相比传统零件制造工艺，具有如下优势：1）零件接近最终尺寸，具有良好的光洁度，减少后续加工成本，最大限度地减少废品损失；2）能够生产别的工艺无法制造的复杂或独特形状的零件；3）能够控制产品的孔隙率，以此满足产品自润滑、耐磨性等方面的需求。相对传统机加工切削工艺，粉末冶金节能 60%，材料利用率高达 95%，是高性价比零部件的极佳选择。也作为增材制造的重要成型工艺，成为中国制造 2025 的重要一环。 全球年市场规模八十亿美

4、元，龙头 GKN 粉末冶金收入规模逾近百亿人民币：据全球粉末冶金龙头 GKN 公司测算，2016 年，全球粉末冶金产品销售额约 80 亿美元。GKN 公司是粉末冶金领域的龙头企业，产品包括用于汽车发动机、变速箱、泵、车身、底盘、以及压缩机、金属注塑成型等零部件。GKN 粉末冶金营业收入近五年一直维持在 14 亿美元左右，营业利润率也稳定在 10%左右。按用途划分，汽车零部件其总销售收入的 72%，占其粉末冶金零件的销售的 85%。 国内汽车领域占比较低，200 亿以上市场空间尚待开拓：我国目前平均每辆汽车粉末冶金制品用量仅约 5kg，远低于欧洲的 14kg，美国的 19.5kg。另一方面，20

5、16 年，我国国内汽车粉末冶金制品占粉末冶金总产品的比例虽提升至约 60%，但仍然远低于发达国家 80%的比例。与此同时，我国汽车粉末冶金产品的种类并不齐全，目前主要应用于连杆、垫片等技术含量较低产品，而技术要求更高的 VVT、VCT、行星齿轮等由于技术壁垒较高，目前国内绝大部分企业无法批量生产。粉末冶金在汽车上主要应用在发动机与变速箱两个领域，假设 2020 年乘用车销量达 3000 万辆，发动机粉末冶金零部件市场规模约 40 亿元，变速箱粉末冶金零部件市场规模约 150 亿元。加上用于汽车底盘等的粉末冶金零件，国内汽车粉末冶金市场空间达 200 亿元。 投资建议：参照欧美经验，汽车领域是粉

6、末冶金应用的主战场，实现汽车关键零部件粉末冶金产品的应用是粉末冶金企业发展重要方向。目前，绝大部分国内汽车粉末冶金部件仍采用“国外生产，国内整合” 的形式。首推【东睦股份】：国内少有的突破垄断，实现了车用粉末冶金技术的国产化企业，其成本优势、技术积累为公司带来丰厚的利润，预计 2017-19 年公司归母净利润 2.84、3.67、4.71 亿元，对应 EPS 0.65、0.84、1.08，PE 25、19、15X，维持“买入”评级。建议关注【博云新材】：实现了飞机、汽车等高端领域刹车片粉末冶金国产1. 绿色技术粉末冶金 粉末冶金是一种通过加热压实金属粉末至低于其熔点进行金属成型过程的技术。该技

7、术已经存在超过 100 年，在过去的 25 年成为了公认的生产各种高质量零件的优质技术。该技术相较于其他金属成型技术，如锻造、铸造等，在材料利用率、形状复杂度和近净形尺寸控制等方面均具有优势，由于其具有促进可持续发展的性质，粉末冶金被公认为绿色技术。图表 1：粉末冶金工艺性能对比 1.1 历史悠久，现代应用发展迅速 1890 年，一种灯泡用钨丝被用粉末冶金的方法制造成功，奠定了现代粉末冶金的基础，标志着近代粉末冶金的诞生。20 世纪初，人们用粉末冶金方法制造了钨钼制品、硬质合金、青铜含油轴承、多孔过滤器、集电刷等，至此，整套粉末冶金技术初步形成。20 世纪 50 年代以后，粉末冶金技术逐渐运用

8、到各类学科行业，经过各行业之间的渗透融合，开发出一系列以粉末冶金技术为基础的新材料，如：粉末冶金高速钢、特种陶瓷、纤维增强材料等。由于各行业的借鉴融合，一系列新工艺被研发出来，比如：注射成形、温压成形、等静压制等。随着现代经济的高速发展，各类新材料的需求越来越大，粉末冶金技术必将向更深更广阔的领域发展。 1.2 四大工艺，满足产品尺寸与性能的需求 粉末冶金主要有传统法、金属注射成型（MIM）、金属添加剂制造（MAM）、等静压（IP）四种工艺，其中，目前在汽车等领域应用最为广泛的，是传统法与MIM 法。所需的原材料，即粉末冶金混粉，有两种类型，零件生产商使用的自混粉及粉末供应商提供的预混粉。 传

9、统的粉末冶金工艺 即压制和烧结，由混合元素或合金粉末，在模具中压实混合物，然后烧结或加热，在一个可控环境的炉中粘结颗粒冶金。该工艺生产的粉末冶金零件大多数重量小于 5 磅（2.27 公斤），部分重达 35 磅（15.89 公斤）的零件也可以在传统粉末冶金设备中制造。 金属注射成型（MIM） 该工艺为生产制造复杂形状的零件提供了可能，利用细金属粉末（通常小于20 微米），与粘合剂（各种热塑性塑料、蜡等材料）配制定制为原料，送入腔（或多腔）的进行注射成型。 MIM 工艺与塑料注射成型和高压压铸非常相似，它可以产生相同的形状和结构特点。然而，这仅限于相对小（一般小于 250 克），高度复杂的零件，否

10、则需要大量的精加工或装配操作。金属注射成型工艺生产的零件，其机械性能几乎相当于锻造材料，提供了几乎无限的形状和几何特征的能力，具有很高的生产速率。 金属添加剂制造（MAM） 即金属 3D 打印技术，不同于传统的消减制造工艺，如钻孔，通过去除材料的一部分，添加剂制造工艺采用逐层过程直接从数字模型生产，无需模具，充分利用废弃材料，减少制造时间和费用，深刻地改变了生产潜力。 等静压（IP） 适用于所有方向上压力均等的粉末致密部件，从而达到最大密度和微观结构均匀和无单轴压的几何限制。用于生产致密的高性能零部件。 等静压分为冷和热等静压，冷等静压（CIP）是在常温下压实“绿色部件”，而热等静压（HIP）

11、则在高温下通过固态扩散巩固部件，热等静压也可以用来消除烧结粉末冶金零件残余气孔率。图表 4：等静压工艺 1.3 核心设备决定产品质量 传统粉末冶金工艺有主要的三大工序：制粉，成型，烧结，各个环节均需使用其专用设备。主要应用的设备可分为为制粉设备、成型设备、烧结设备。 1.3.1 制粉设备 制粉设备应用于原料制粉过程。制粉方法可划分为三大类：机械制粉，物理制粉，化学制粉，常用的制粉方法有氧化物还原法、雾化法、旋转电极法、电解法和机械破碎法等，不同制粉方法所使用的设备也是不同的。根据不同的制粉方法，主要使用的设备包括还原炉、离子膜电解槽、球磨机等。 1.3.2 成型设备 成型是将混合均匀的混料，装

12、入压模重压制成具有一定形状、尺寸和密度的型坯的过程。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型，加压成型中应用最多的是模压成型。使用的设备主要包括油压机、冷等静压机、热等静压机等设备等。 图表 7：立式油压机 图表 8：热等静压机 1.3.3 烧结设备 烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。该过程所使用的设备有电阻炉、气氛烧结炉、网带式烧结炉等。 1.4 高性价比的零件制备方法 根据配方不同，粉末冶金零件的抗拉强度在 1701200MPa 之间，相比传统零件制造工艺，其强度比传统锻件要低 2030%，但显著高于普通铸件。与传统工

13、艺相比，粉末冶金零件在成本、尺寸上有着得天独厚的优势，具有非常高的性价比。其优势如下： 零件接近最终尺寸，具有良好的光洁度，减少后续加工成本，并能最大限度地减少废品损失； 能够生产别的工艺无法制造的复杂或独特形状的零件；由于粉末冶金独特的工艺方法，金属注射成型工艺（MIM）能够生产制造出形状特征高度复杂的零件。 能够控制产品的孔隙率，以此满足产品自润滑、耐磨性等方面的需求。 根据 Economic Advantages of Powder Metallurgy 测算，粉末冶金工艺比传统机加工工艺节能 60%，材料利用率高达 95%，生产过程绿色，生产成本经济，性价比极高。1.5 应用广泛，汽车

14、为首要应用领域 粉末冶金零件的应用很广泛，主要可分为两大类：第一类是难以用其他方法制造的部件，如钨、钼或钨硬质合金。此外，含油轴承，过滤器和许多类型的硬和软磁元件都是采用粉末冶金技术生产。第二类是能为铸件和锻件提供一种经济高效的替代方案，如汽车离合器片、连杆、凸轮轴、行星齿轮载体等。 粉末冶金零件应用于各种市场，汽车行业是主要的应用领域，约占 70%。其他重要的市场包括娱乐，家用电器，工业电机及控制，硬件和商业机器等粉末冶金汽车零部件主要应用于两大类车辆领域：发动机，变速箱/分动箱。根据 MPIF（金属粉末工业联合会）的统计，粉末冶金零件在 300 多个单独的汽车部件上均有应用，零件总数超过

15、750 个。1.5 中国制造 2025 的五大工程中重要一环 在国务院发布的中国制造 2025 中，新一代信息技术、智能制造、增材制造、新材料、生物医药五大领域被重点提出要大力发展。而粉末冶金工艺作为增材制造最典型的成型方式，也成为了五大工程中重要一环。 2. 国外发展稳定，国内市场增长潜力大 2.1 北美销售额达 50 亿美元 据 MPIF（金属粉末工业联合会）2017 北美粉末冶金产业情况统计，2017 年北美地区轻型车销量约 1700-1720 万辆，其中粉末冶金部件和产品销售额达 50 亿美元，短期来看，粉末冶金零件的销售仍然处于相对稳定和积极的状态，其原因主要包括粉末冶金工艺新的应用领域，新产品的开发和更多的增值生产步骤的产生以及技术的提高等。 据中投信德产业研究中心统计，2010 年欧洲平均每辆汽车的粉末冶金制品使用量是 14kg，日本 9kg，美国达 19.5kg，预计未来几年可达 22kg，而我国平均每辆汽车粉末冶金制品用量仅约 5kg，考虑到节能减排与成本控制因素，国内企业未来会更多使用粉末冶金工艺生产汽车零部件。 2.2 国内：2017 年销售额约 70 亿，汽车零部件占 60% 根