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金属粉末行业概述

金属粉末是指那些尺寸小于1mm的金属颗粒群，它们可以是单一金属粉末、合金粉末，或者是难熔化合物粉末。这些粉末在粉末冶金工艺中扮演着重要的角色，是制造金属材料、复合材料和各类产品的主要原料。金属粉末的应用领域随着粉末冶金技术的创新而拓展。

金属粉末的性能对应用至关重要，主要涉及化学、物理和工艺三个方面。

金属粉末的化学性能主要关注金属含量和杂质含量。金属含量越高，粉末的纯度也越高，其化学性能也越好。

物理性能是影响金属粉末应用的关键因素。它涉及粉末的平均粒度、粒度分布、颗粒形状、表面形貌以及内部微观结构。当粉末的粒度越细时，其比表面积会相应增大。这意味着在烧结过程中，粉末颗粒之间的接触面积更大，有助于提高烧结活性。这使得制备出的零件具有更好的成型密度和力学性能。

金属粉末的工艺性能是一个重要的综合性能指标，它涵盖了粉末的流动性、松装密度、成型性和烧结粒度变化等方面。生产方法和制备工艺对金属粉末的性能具有显著影响。不同的生产方法和工艺条件会导致粉末的物理、化学和工艺性能产生差异。

图表：金属粉末的主要性能指标

资料来源：智研瞻产业研究院整理

电子专用高端金属粉末与传统金属粉末行业有所不同。为了适应电子元器件的小型化和薄型化趋势，电子元器件所需的金属粉末粒度必须远小于传统的粉末冶金材料。这不仅意味着制造工艺的显著变化，也导致生产成本的显著增加。

金属粉末可以根据成分进行分类，包括单一金属粉末和合金粉末，这些粉末广泛应用于金刚石工具、磁性材料、粉末冶金结构件、摩擦材料电池等下游领域。

以铁硅合金粉为例，它具有球形度好、流动性高的特点，通过相应的制备工艺，可以制备出具有低功率损耗、高DC叠加特性和频率温度稳定性的磁粉芯。这种铁硅粉末广泛应用于太阳能光伏逆变器、电动汽车DC充电桩、大功率APF有源滤波器和混合电抗器等领域。

此外，金属粉末还可以根据生产工艺进行分类，包括雾化粉、还原粉、电解粉、羰基粉和粉碎粉等。而按用途分类，则可以分为高温合金粉末、软磁粉末、3D打印专用粉末和电子专用粉末等。

图表：金属粉末分类及应用

资料来源：智研瞻产业研究院整理

金属粉末行业市场规模

金属粉末在多个领域都有广泛的应用，包括电子、航空航天、汽车、机械和建筑等。在当前产业升级和绿色制造的背景下，各领域对轻量化、高精度零部件的需求不断增长。其中，汽车和航空工业对轻质部件的需求尤为突出。

随着中国智能制造和供给侧结构性改革的不断深化，国内产业正在逐步转型升级，向高端制造领域迈进。随着轨道交通、航空航天、海工装备、国防军工、新能源汽车等工业领域的迅猛发展，热喷涂、3D打印、金属注射成型、激光熔覆、隐身技术等先进技术得到了广泛应用。这些技术的普及对金属粉末的需求量不断增加，尤其是羰基铁粉和雾化合金粉等高性能金属粉末。下游领域需求的增长，为中国金属粉末行业提供了广阔的市场空间。随着技术的不断创新和市场需求的持续扩大，中国金属粉末行业的市场规模呈现出稳步增长的趋势。

统计数据显示，2018年中国金属粉末行业市场规模374.89亿元，2022年中国金属粉末行业市场规模498.02亿元。2018-2023年中国金属粉末行业市场规模如下：

图表：2018-2023年中国金属粉末行业市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院整理

金属粉末行业前景

中国金属粉末工业的下游主要是粉末冶金工业。

粉末冶金工艺确实是一种先进的近净成型技术，它在许多领域中都展现出显著的优势。该工艺涉及制备金属粉末，并利用特定的成型和烧结技术将金属粉末或金属与非金属粉末的混合物转化为材料和制品。

目前，有多种粉体生产工艺，包括气体雾化法、机械粉碎法、水雾化法、羰基法、真空溅射法以及电解法等。其中，还原法、电解法以及羰基法主要应用于单质金属粉末的生产。在合金粉末的生产中，雾化法因其制造的合金粉末具有高耐蚀性和高稳定性而成为最广泛应用的工艺。

粉末冶金技术在解决新材料的开发方面发挥着关键作用，广泛应用于各个领域，包括家电、消费电子、汽车、家用电器以及医疗器械等。尤其在汽车工业中，粉末冶金技术发挥着重要的作用，近90%的精密零件都是采用粉末冶金工艺生产的。粉末冶金以其先进的技术一直走在时代的前沿，应用于新兴的高端领域。

(1)能源部门

除了传统的能源领域，如天然气、石油和煤炭，对齿轮、轴承等零部件的需求外，新兴的能源技术，如风能、太阳能和燃料电池，也为粉末冶金技术提供了更广阔的应用空间。粉末冶金技术针对能源利用不足、环境污染和能源浪费现象，改善了原有的制造工艺，因此备受推崇。

a.粉末冶金技术在太阳能材料中的应用

太阳能利用中的粉末冶金技术主要是热电太阳能技术和光电太阳能技术。在太阳能的光电应用中，太阳能电池是核心组件。太阳能电池材料的性能对于确保光电转换效率至关重要。传统的晶体硅太阳能电池虽然广泛应用，但其光电转换效率相对较低，这限制了太阳能的利用率和应用范围。

为了解决这一问题，粉末冶金技术制备的多晶硅薄膜成为一种有效的替代方案。这种材料在光电转换技术中展现出显著的优势，不仅提高了光电转换效率，而且推动了太阳能光电转换技术的快速发展。随着材料瓶颈的突破，太阳能光电转换技术的发展速度逐年加快。

此外，在太阳能的热电利用技术中，太阳能吸收板是关键设备。粉末冶金技术在吸收板的制造过程中发挥了重要作用。通过优化吸收板的材料性能，充分发挥粉末在颜料和粘结剂中的作用，显著提高了太阳能吸收效率。这为太阳能热电利用技术的发展提供了有力支持。

b.粉末冶金技术在风能材料中起着重要的作用

风能，作为一种清洁、可再生的能源，正在全球范围内得到广泛的应用。粉末冶金技术在此领域发挥了重要作用，尤其在制备两种关键风力发电材料——钕铁硼永磁材料和制动材料中有着显著的应用。

目前，铜基粉末冶金摩擦材料是风力发电机中常用的制动材料。这种材料具有一系列优越的性能，如摩擦系数小、导热性好、摩擦系数稳定以及耐磨性好。在风机制动系统中，铜基粉末冶金摩擦材料的应用显著提高了风机运行的稳定性。

另一方面，钕铁硼稀土永磁体在稀土永磁电机中扮演着核心部件的角色。这种材料的应用有助于电机向大容量、高发电质量、高材料利用率、低噪声、低成本和高效率的方向发展。通过替代传统的电机，钕铁硼稀土永磁体在提高风力发电设备的效率和稳定性方面发挥着关键作用。

（2）航空航天领域

目前可以用金属增材制造技术制造飞机发动机。激光选区熔化技术主要应用于发动机的燃油喷嘴制造，而电子束选区熔化技术则主要用于发动机的低压涡轮叶片。对于异形结构件的修复，激光直接能量沉积技术成为理想的选择。

作为增材制造技术的一个重要应用分支，金属增材修复技术，尤其是激光直接能量沉积(L-DED)技术，已被广泛应用于服役损伤零件的修复。它已被广泛用于维修服务中损坏的零件。通过原位修复技术，我们减少了需要更换或报废的原厂零件，从而在缩短生产周期的同时降低了成本。以整体叶环零件和整体叶盘为例，由于其复杂的制造工艺和较高的材料成本，它们的制造成本可能高达数十万美元。而修复技术则可以避免整个零件的报废，从而带来显著的经济效益。当发动机高压压气机工作时，压力叶片会与密封结构接触，导致叶尖磨损。检查结果显示，叶尖磨损损坏率高达80%，而报废率接近50%。为了修复叶片并使其重新投入使用，传统的焊接修复方法已经不能满足要求。而激光直接能量沉积技术则可以利用其集中的激光能量、可自动编辑的光束轨迹、高移动速度以及稳定的运行控制等特点，有效解决叶片修复问题。

（3）医疗行业

金属粉末注射成型技术在医疗产品中发挥着重要作用。医疗产品通常需要具备优良的使用性能和较长的使用寿命，同时在结构和外形设计上还需具备灵活性。自20世纪80年代初，金属粉末技术首次应用于医疗领域以来，它已成为金属粉末市场增长最迅速的领域之一。医用金属粉末产品主要采用不锈钢材料，如316L和17-4PH等牌号，此外还包括钛合金、镁合金、金、银、钯等材料。通过利用金属粉末技术，医疗行业能够制造各种手术工具、牙齿矫正支架、膝盖植入部件、助听器导管等产品，为患者提供更好的医疗体验。未来，增材制造技术在医疗领域的应用将逐步扩大。

（4）软磁材料

磁性材料广泛应用于电网变压器、光伏储能逆变器、新能源汽车的充电桩、UPS电感、OBC和DC-DC、空调PFC电感以及无线充电磁片等领域。通过将磁性材料粉末进行压制，可以生产出各种所需的产品。随着新电力系统建设和环保节能成为主流趋势，软磁材料的需求呈现快速增长的态势。因此，磁性材料的应用前景非常广阔，具有巨大的市场潜力。光伏发展进入快车道，光伏装机容量的持续增长和串联逆变器市场份额的增加将带动金属软磁磁芯需求大幅增长；同时，“双碳”政策下储能的加速发展，新能源汽车和充电桩的快速发展将带动金属软磁磁粉芯等软磁材料的需求。

图表：金属粉末行业前景

资料来源：智研瞻产业研究院整理