羰基铁粉行业市场分析报告

羰基铁粉行业市场分羰基铁粉行业市场分 析报告析报告 2022 年 8 月1.什么是羰基铁粉 1.1 羰基铁粉是粉末冶金行业最主要的生产要素 羰基铁粉是粉末冶金行业核心的生产要素。羰基铁粉作为多功能超细金属粉体材料，主要由羰基热分解工艺 技术（羰基法）通过海绵铁及一氧化碳生产而得，其成品为微米级与亚微米级单质元素的铁和镍的细粉和超 细粉（包括 Fe-Ni、Fe-Co、Ni-Co 等合金粉末）。羰基铁粉是目前能够采用工业化技术生产的粒度最细、纯 度最高、球形外观最好的铁粉，是粉末冶金行业最重要的原材料之一。图1：羰基铁粉图片 图2：电子显微镜下的羰基铁粉 资 料 来 源：market.us，市场研究部 资 料 来 源：Unifine，市场研究部 1.2 羰基铁粉的制备方式-高压气相合成法 羰基铁粉制备方法主要有两种，分别是高压气相合成法和中压气相合成法，其中高压合成是当前最成熟的工 艺。该方法以多孔海绵铁为合成原料，装入合成反应釜与一氧化碳在 20MPa-30MPa、150200下发生合 成反应，生成的五羰基铁蒸汽经减压冷凝成为液体与未反应的气体分离，再到分解工序进行热分解形成软粉。羰基铁粉对制备生产的工艺要求很高，主要为合成、热分解工段。合成过程产品需要全自动产线，门槛较高；热分解过程中温度、压力等工艺的优化将影响最终粉末粒径度和性能。在制备分解五羰基铁时温度变化 3 或气体流量变化 5%，均会对羰基铁粉的粒度及碳含量形成明显影响。图3：高压气相合成法工艺流程图资 料 来 源：ChemicalBook，东 兴 证 券研究所 1.3 羰基铁粉物理特性独特，与其他铁粉有三大区别 羰基铁粉具有独特物理特性，是工业领域高品位的基础生产要素。羰基铁粉具有纯度高、粒度细（10 m 以 下）、活性大、形状呈洋葱头层状结构，流动性好且磁性优异等物理特点，其耐磨性、结构性及电磁性能均 十分突出，用羰基铁粉生产的铁芯强度高，稳定性好，抗风化强，耐磨性高、磁滞损失低，是高致密度等高 性能产品的核心生产要素。羰基铁粉在粒度、纯度以及形态三方面与其他铁粉具有明显区别，其中粒度方面 羰基铁粉一般在 10 微米以下，但铁粉普遍在 20 微米以上；羰基铁粉的纯度更高且杂质更少；此外羰基铁粉 可根据要求制备成纤维状、片状及球状等来满足下游的制备需求。表1：羰基铁粉的优势及应用特点 性能及作用 应用 活性大，粒度细的特点，以及良好的成型性和 烧结性；可以降低烧结温度，改善和提高制品 的组织结构、机械性能。传统粉末冶金和金属注射成型；如汽车工业、国防 军工及高密度手表零件等。“洋葱头”状结构，磁滞损耗极小，具有较高的 电磁性能；粒度小，活性大，具有在高频和超 高频下的高磁通率。制作高频铁粉芯、制造导磁介电铁芯、高频磁芯和 多种软磁材料元件。球形结构、良好的流动性及优越的电磁性能。磁流体、磁载体、磁优选良种。具有软磁特性和高饱和磁化强度，以及吸波性 吸波材料：国防军工领域如隐形飞机、隐形舰艇、能好，吸波频带宽等优点。导弹、雷达等军用产品的外表吸波涂层。羰基铁粉替代钴粉，能提高基体的耐磨性能及 超硬材料和磨料磨具添加剂；是金刚石工具和砂轮 对金刚石的把持力。优良的粘结剂。羰基铁粉被人体吸收率高、不会因铁元素摄入 过量而中毒。可直接添加到食品中作为铁元素补给；纳米级羰基 铁粉可被用作注射用补铁剂，也可作为靶向材料在 外磁场和药物作用下治疗肿瘤。资 料 来 源：悦安新材，市场研究部所1.4 羰基铁粉下游应用范围广泛且有拓展性 羰基铁粉应用领域广泛且有持续拓展空间。羰基铁粉作为最基础的工业生产要素，其应用领域具有多元化特 点，涉及航空航天、轨道交通、军工、物联网与电子通讯，新能源基建以及食品医药等。羰基铁粉独特的物 理特性有助其应用领域随着科技及产业应用标准的进步升级而持续拓展，从当前羰基铁粉的功能性观察，其 对产品强度、稳定性、成品率、耐磨性等方面的提升具有实质性作用。如羰基铁粉在粉末冶金方面能够有效 提高成品率和金属强度，在电磁领域能防止电磁波泄露与辐射，在软磁领域能提高磁导率及稳定性，在军工 领域能制造隐身材料的外表吸波涂层，在食品及医药领域能作为补铁剂及靶向材料，在传统领域则能提高基 体耐磨性能。图4：羰基铁粉产业链树状图 资 料 来 源：ChemicalBook，东 兴 证 券研究所 2.羰基铁粉市场供需格局：供应寡头垄断特征明显，需求进入结构性扩张 2.1 供应：羰基铁粉全球产能分布集中，行业供给端显现强刚性特征 全球羰基铁粉供给呈现寡头迹象。从生产分布情况观察，全球仅有德国，中国，美国及俄罗斯具有羰基铁粉 生产能力，其中德国是全球最大羰基铁粉供应国，占总供应量 42%以上，德国供应主要源于巴斯夫化工厂，其拥有世界最大及最先进的羰基铁粉生产线；中国羰基铁粉产量占全球总供应量 39%，主要集中在六家企业 生产，其中前三大生产商-悦安新材、江苏天一及吉林卓创占全国总产量约 96%；美国及俄罗斯羰基铁粉供 给占全球 19%份额，主要源自美国 GAF 公司及俄罗斯的 Sintez-CIP。从国家供给集中度观察，德中两国的 羰基铁粉供应量占全球总供应 81%，羰基铁粉市场供给端呈现明显的寡头垄断特征。从产能角度角度观察，全球羰基铁粉有效产能自 2010 年的 2.65 万吨增至 2020 年的 2.9 万吨，十年内有效产能增幅仅为 9.43%，显示行业供给端已呈现强刚性特征。图5：羰基铁粉市场占比分布 图6：全球铁基粉体市场主要增长点在亚太地区 资 料 来 源：search4research，新 材料在线，东兴证券研究所 资 料 来 源：Mordor Intelligence，东兴证券研究所 2.1.1 中国羰基铁粉产量占比迅速攀升，市场寡头特征明显 中国羰基铁粉全球产量占比已从 8.7%升至 38%之上。2010 年全球羰基铁粉产能为 2.65 万吨，实际产量约 1.5 万吨，其中德国巴斯夫生产 1.2 万吨（占全球比例 80%），美国 GAF 生产 0.1 万吨，俄罗斯生产 0.07 万 吨，而中国产量则为 0.13 万吨（占全球 8.7%）。根据 QY Research，至 2016 年，全球羰基铁粉产量升至 2.224 万吨，但供给格局受中国产量增长而出现一定变化。其中德国巴斯夫产量 0.942 万吨，占全球总产量 比例降至 42.36%，而中国羰基铁粉产量则增至 0.854 万吨，占全球羰基铁粉供应量已升至 38.4%。至 2020 年，根据 Powder Metallurgy Review，全球羰基铁粉总产能升至 2.9 万吨，德国巴斯夫依然是全球最大生产 商，但中国的羰基铁粉产能已占全球总产能近半。中国羰基铁粉产销的增长和中国铁基粉体市场规模的扩大 有关，2015-2020 年中国的铁基粉体销量由 37.34 万吨大幅增加至 67.9 万吨，复合增长率达到 12.7%。考 虑到国内如悦安新材等企业新增羰基铁粉产能项目的试达产，预计中国占全球羰基铁粉产能比例有望升至 60%以上。中国羰基铁粉市场显现寡头特征。中国羰基铁粉产品的自主供给始于 1958 年化工部北京研究所的小批量试 产，至 80 年代后期核工部八五七厂开始形成了批量化的生产。由于羰基铁粉行业存有高技术壁垒，对资金、技术以及产品质量均有较高要求，导致国内能够批量化生产羰基铁粉的企业数量较少，市场供给逐渐显现寡 头特征。根据中国羰基铁粉市场数据显示，国内羰基铁粉生产主要集中在六家企业，分别是悦安新材、江苏 天一、吉林卓创、陕西兴化化学、江油核宝纳米材料及金川集团，其中江西悦安产量占国内羰基铁粉供给量 已高达 35.5%。图7：中国铁基粉体销量（2015-2020）图8：中国铁基粉体进口占比已降至 16%资 料 来 源：中国钢协粉末冶金分会，市场研究部所 资 料 来 源：中国钢协粉末冶金分会，市场研究部所 2.1.2 中国羰基铁粉供给现结构性扩张，进口替代效应明显显现 中国羰基铁粉供给现结构性扩张，进口替代效应已明显显现。从 2010 年至 2020 年，中国羰基铁粉产量由 771 吨大幅增长至 11850 吨，增幅达 14.4 倍。羰基铁粉自给率的大幅增加有效推动进口替代效应显现，中 国企业生产的羰基铁粉产品已成为金属注射成型、高密度合金、人造金刚石及金刚石工具、软磁材料等行业 进口羰基铁粉的替代产品，这推动行业国产化率的持续提升。如 2015 年之前巴斯夫的羰基铁粉占全国市场 80%，而至 2018 年巴斯夫羰基铁粉产品的市占率降至 20%，当前，国内自产的羰基铁粉产品市占率已升至 90%。图9：2010-2020 中国羰基铁粉产量走势 图10：中国羰基铁粉市占率变化 资 料 来 源：中国钢协粉末冶金分会，市场研究部所 资 料 来 源：Basf，新材料在线，东兴证 券研究所 2.2 需求：羰基铁粉市场的消费主要集中在欧美地区，亚太地区增速较快 欧美是全球主要羰基铁粉消费地区，占全球总消费量约 70%。美国是全球最大的羰基铁粉消费国，总消费量 占全球 48%，其中主要消费构成分为：军工消费（21.4%）、汽油抗爆剂（21%）、粉末冶金及硬质合金（20%）磁性材料（14.3%）及化工催化剂（11.4%）；欧洲占羰基铁粉总消费的 23%，其中德国、法国及意大利的汽 车消费（58.4%）、磁性材料（29.2%）及化工催化剂（14.6%）是欧洲羰基铁粉的主要消费领域；亚太地区 消费占全球比例约 19%，其中日本磁性材料消耗占亚太总消费 30.4%，而中国羰基铁粉的需求量年增 40%以上，大部分用于磁性材料领域及 MIM 喂料、化工催化剂、硬质合金及军工产品原料。考虑到中国电子及新 能源产业的快速发展以及全球主要精密结构件产业链的变迁，中国羰基铁粉的消费规模将升至全球 50%以上。图11：羰基铁粉全球消费分布 图12：羰基铁粉美国消费结构 资 料 来 源：中国钢协粉末冶金分会，市场研究部所 资 料 来 源：中国钢协粉末冶金分会，市场研究部所 2.2.1 羰基铁粉下游主要应用为 MIM 粉及一体成型片式电感 羰基铁粉的下游应用为 MIM 粉及一体成型片式电感。其中 MIM 粉应用于精密结构件；一体成型片式电感主 要应用于汽车电子领域，如控制系统、娱乐系统、智能驾驶等。电子市场对羰基铁粉有持续性的增量需求，合金铁粉制成的电感主要用于消费类电子产品，而羰基铁粉制成的电感元件多用于对性能要求较高的服务器、汽车电子（多用于控制系统）等小型化的一体成型电感。此外，羰基铁粉的粉末广泛应用于相对微小的 3C 精密元器件，如折叠屏铰链所需的高强材料等。图13：羰基铁粉下游主要应用领域 资 料 来 源：Cnpowder，东 兴证券研究 所2.2.2 羰基铁粉应用占比有提升空间，新能源产业的快速发展为行业发展带来机会 羰基铁粉占金属粉末市场的应用比例不足 2%，但市场规模有持续增长性。2020 年我国钢铁粉末市场总销量 达 67.9 万吨，较 2019 年增长 6.9%；而同期我国羰基铁粉销量 11,002 吨（+29.3%，较 2010 年销量增加 13.1 倍），应用占比仅 1.62%。尽管当前羰基铁粉应用占比依然偏低，但随着技术创新和生产工艺改善要求 的提升，羰基铁粉本身具有的高选择性及高纯度等特性会极大丰富产品的应用范围。比如羰基铁粉稳定的磁 导率和低芯损有助于电感元器件的稳定性，当前已成为高频表面贴装元件的首选材料；羰基铁粉在防电磁波 泄露和防辐射方面被广泛用于涂料和元器件的制备；羰基铁粉作为软磁材料在无线电、雷达定位和导航设备 方面具有频带宽、性能稳、导磁率度系数小等优势。此外，新形态能源应用如新能源发电、新能源汽车、快 速充电需求等，会带动从发电、输配电、储电、节电各个环节中能量变换上的高效率、高功密度的应用新需 求，这将促进用于电感元件的金属软磁材料需求持续快速增长，进一步提升羰基铁粉在软磁材料应用规模。受如下四方面原因驱动，羰基铁粉行业市场规模将持续增长：（1）羰基铁粉对其他贵金属粉末具有替代性。羰