1 粉末冶金—高性价比零部件的首选成型工艺

根据配方不同，粉末冶金零件的抗拉强度在170~1200mpa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。

2 全球年市场规模八十亿美元，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%。

3 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，2016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。

粉末冶金应用工艺

粉末冶金主要有传统法、金属注射成型(mim)、金属3d打印(am)、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。

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。

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)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。

3d打印

金属3d打印包括直接金属3d打印和间接金属3d打印。

金属粉末床熔融(pbf)是目前最广泛被使用的金属3d打印技术。包括去年通用电气投资14亿美元收购concept laser和arcam，进一步加强了金属粉末床熔融的市场关注度。 pbf被认为是一种直接的金属3d打印技术，包括激光熔融和电子束熔融两种加工方式，目前激光熔融方式被更广泛的使用。在这个领域，活跃着众多的品牌，包括ge收购的concept laser和arcam，包括原有的金属3d打印解决方案商德国eos,德国slm solutions, 英国renishaw,以及进入到pbf领域的机床厂商德国通快，以及德马吉森精机等。

还有一种直接金属3d打印技术(lens - 定向能量沉积技术)是冶金粉末的另一种应用工艺。

间接金属3d打印技术，故名思意是指通过金属3d打印过程所获得的金属零件并不是最终的零件，而是需要通过高温炉的热处理过程将金属零件中的化学物质去除，从而获得致密的金属零件。

当然，当前间接金属3d打印技术包括多种不同的技术，根据3d科学谷的市场研究一大类是以desktop metal, 3deo, markforged所代表的binder jetting技术，另一类是以xjet为代表的nanoparticle jetting技术，第三类是prodways以树脂为间接体的金属3d打印技术，第四类则是惠普将要推出的金属3d打印技术。而ge也将推出金属零件的粘结剂喷射3d打印设备。

粉末冶金制备

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。

粉末冶金应用市场

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。

粉末冶金产品广泛用于汽车行业、航空航天行业、家电行业以及消费电子行业。其中，汽车行业、航空航天行业属于高端的市场，产品附加值很高;目前，我国国内粉末冶金企业主要生产家电、消费电子行业的粉末冶金产品。家电行业的粉末冶金产品主要有冰箱、空调使用的压缩机，洗衣机、电风扇中使用的多孔自润滑轴承，空调、吸尘器中的齿轮与磁体等;消费电子领域，众多手机品牌的金属外壳、音量按键、垫脚、sim卡托等零部件均为粉末冶金产品。然而，家电与消费电子行业粉末冶金件技术门槛较低，各类中小厂商争相进入，导致我国国内低端粉末冶金市场竞争十分激烈。

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。2016年，我国国内汽车粉末冶金制品占粉末冶金总产品的比例提升至约60%，但仍然低于发达国家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，目前主要是一些技术含量较低的连杆、垫片、链轮等产品，而绝大多数企业无法批量生产技术要求更高的vvt、vct、行星齿轮等产品。

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750个。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。

汽车发动机与变速箱是粉末冶金零部件应用最为广泛的两个领域。在这两个领域里，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。

发动机粉末冶金市场规模约40亿

在汽车发动机领域，一辆乘用汽车上平均使用两个发动机可变正时气门(vvt)，其单价约70元，即对应每辆汽车的价值量为140元/辆，按照智研咨询发布的《2017-2022年中国汽车市场运行态势及投资战略研究报告》预计，2020年中国乘用车销量将达到3000万辆的规模，采用粉末冶金技术制造的vvt约有42亿元的发展空间。

变速箱粉末冶金市场规模约150亿

在汽车变速器领域，汽车变速器分为四大类，手动变速器(mt)，约占45%市场份额，自动变速器(at)占30%市场份额，无级变速器(cvt)占15%市场份额，双离合器(dct)占10%市场份额，其中at、dct市场快速发展，机会较多，cvt市场粉末冶金机会较少。

单个mt、at、cvt、dct变速箱使用的粉末冶金零部件价格分别约为500元、600元、200元、500元。2020年，预计中国乘用车销量3000万辆，假设各类型变速器市场份额不变，则mt、at、cvt、dct变速箱的数量分别为1350万、900万、450万、300万。总计变速箱内粉末冶金零部件的市场空间约150亿元。

若粉末冶金行业能够取得技术上的突破，强度、耐磨性等指标进一步提升，则结合齿轮、传动齿轮等传统锻造零件有望被粉末冶金零件所取代，市场规模将会进一步爆发式扩张。

粉末冶金市场

根据gkn公司测算，2016年，全球粉末冶金产品销售额约为80亿美元。其中，销售额前十名的公司总销售额约为45亿美元，市场份额约占60%。前十名的公司中，5家公司为欧洲企业，4家公司为日本企业，1家公司为美国企业。gkn公司为行业的领导者，2016年其粉末部门销售额达 10.3亿英镑(14亿美元)，市场份额约占18%，远高于第二名住友电工9%的市场份额。

根据中国机协粉末冶金分会统计，2016年我国粉末冶金零件出货量48万吨，销售额达64亿元，其中汽车行业销售额40亿元，占销售总额62%。2017年，粉末冶金市场规模预计达69亿，实现稳定增长。

gkn是粉末冶金领域的龙头企业，有着最大的销售规模以及最齐全的产品种类。在粉末冶金领域具有很好的参考意义。gkn粉末冶金由两个部分组成：gkn sinter metals和hoeganaes。gkn sinter metals是粉末冶金成形零件的行业领导者，其市场份额世界第一。产品包括用于汽车发动机、变速箱、泵、车身、底盘、压缩机的粉末冶金零部件、粉末冶金制作的轴承与过滤器、金属注塑成型组件、其他工业应用的粉末冶金零部件，以及用于电动机的软磁元件。hoeganaes是gkn旗下专门提供高质量金属粉末的公司，其产品包括铁粉、铜粉、钨粉、钛粉等金属粉末，广泛用于粉末冶金，化工和焊接等工业。其市场份额世界第二。

2016年，gkn粉末冶金部门的营业收入为14亿美元。其中sinter metals贡献了11.7亿美元的收入，占总收入的83.6%;hoeganaes贡献了2.3亿美元的收入，占总收入的16.4%。其主要客户包括福特、通用汽车、舍弗勒、博格华纳等诸多著名汽车公司与汽车零部件公司

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