有色金属：钛合金切入3C领域，关注原料及加工领域优质标的

有色金属 行业研究/深度报告 钛合金切入3C领域，关注原料及加工领域优质标的 报告日期：2023-11-24 行业评级：增持 行业指数与沪深300走势比较 12% 2% -8%11/2218% 2/23 5/238/2311/23 28% 21% - - 有色金属沪深300 分析师：许勇其 执业证书号：S0010522080002邮箱：xuqy@hazq.com 联系人：汪浚哲 执业证书号：S0010121070002邮箱：wangjz@hazq.com 联系人：黄玺 执业证书号：S0010122060011邮箱：huangxi@hazq.com 相关报告 1.金价稳中有升，关注汽车轻量化需求2023-11-19 2.美联储表态偏鹰金价承压，关注磁材板块需求修复2023-11-13 3.美国经济数据不及预期，贵金属短期或偏强运行2023-11-05 主要观点： 凭借其优异特性，钛及钛合金应用广泛 钛性能优异，具有较高的比强度、低密度、优异的生物相容性和耐腐蚀性，被誉为“战略金属”、“第三金属”及“海洋金属”，是极具发展前景的结构材料，广泛应用于航空航天、海洋工程、汽车工艺、医疗设备等领域。全球钛材主要应用于航空及工业领域，我国钛材在航空航天领域应用仍有较大提升空间。我国钛材及上游海绵钛产量持续增长，占全球产量比例不断提升，2022年全球海绵钛产量26万吨，我国海绵钛产量15万吨，占比57.69%。 3C领域崭露头角应用于边框外壳，CNC及3D打印各有优势 钛合金可满足3C电子减重、坚固、耐磨等多重需求。钛合金比强度高、密度小、耐腐蚀及生物兼容性高，用于3C电子可提升其坚固耐用性能同时具备轻量化属性。目前已有部分机型及穿戴设备在边框、背板、铰链等使用钛合金。钛合金零件的制备工艺可分为CNC及3D打印等途径。随技术迭代，CNC切削磨削成型率不断提升，工艺成熟同时保证精度，为当前钛合金主流加工方式。3D打印技术以缩短交期、降低成本、成形复杂结构零件为目的，在钛合金铸件生产过程中具有显著技术优势。 以手机中框为例，测算钛合金中框2027E需求量可达1.4万吨，对应 28亿规模 以手机中框为例，测算2027E所需钛合金及其市场规模，主要假设有1）智能手机出货量保持小幅平稳增长，25-27E年均增速2%；其中高端手机渗透率、高端手机钛合金中框渗透率持续提升；2）单台手机中框所需钛合金坯料为80g，且主要采用TC4合金，TC4合金均价保持20万元/吨；以此测算可得2027E手机中框钛合金需求量约1.4万吨 对应市场规模为28亿元。 投资建议 钛合金民用逐步扩张，3C领域未来增量可期，钛合金加工及钛材/钛合金粉末原料领域优质标的持续受益。建议关注银邦股份（参股飞而康掌握中国领先金属增材制造技术），宝钛股份（我国最大钛及钛合金生产企业），有研粉材（金属粉体材料平台，子公司有研增材专注3D打印技术及粉体）。 风险提示 钛合金在消费电子应用渗透率不及预期、钛价格剧烈波动、其他金属/非金属在消费电子领域对钛合金的替代等。 正文目录 1钛合金在3C领域崭露头角4 1.1凭借其优异特性，钛及钛合金应用广泛4 1.23C领域崭露头角，钛合金逐渐应用于边框、外壳等6 1.3加工路径：CNC及3D打印各有优势8 1.4以手机中框为例，测算钛合金未来需求量9 2相关标的10 2.1银邦股份10 2.2宝钛股份11 2.3有研粉材13 风险提示：14 图表目录 图表1钛产业链概览4 图表2钛及钛合金优异性能介绍4 图表3钛与其他金属物理性能对比5 图表4钛及钛合金分类5 图表52019年全球钛材下游应用情况6 图表62022年国内钛加工材下游应用占比6 图表7全球及我国海绵钛产量6 图表8我国钛加工材产量及增速6 图表9IPHONE15PRO系列采用航空级钛金属边框7 图表10小米14PRO采用钛金属边框7 图表11荣耀MAGICVS2/V2采用钛金属铰链7 图表12三星GALAXY5PRO手表采用钛合金外壳7 图表13钛合金在3C电子领域的应用7 图表14较高的比强度使得钛合金可明显减轻机身重量8 图表15钛合金机械加工的主要特点8 图表16几种常见的钛合金3D打印方式对比9 图表17手机中框未来钛合金需求量测算10 图表18公司多金属复合材料主要应用10 图表19公司3D打印设备11 图表20公司多种高品质金属粉末11 图表21公司十大生产系统简介12 图表22公司所处钛产业链环节12 图表23有研粉材发展历程13 图表24有研增材钛合金粉末及主要产品型号13 1钛合金在3C领域崭露头角 1.1凭借其优异特性，钛及钛合金应用广泛 图表1钛产业链概览 钛是重要的结构金属之一，地壳中储量丰富，其含量占地壳质量的0.61%，在所有元素中含量居第十位。钛性能优异，具有较高的比强度、低密度、优异的生物相容性和耐腐蚀性，被誉为“战略金属”、“第三金属”及“海洋金属”，是极具发展前景的结构材料，广泛应用于航空航天、海洋工程、汽车工艺、医疗设备等领域。 资料来源：新材料在线，前瞻产业研究院，华安证券研究所 具体来看，钛及钛合金具备以下优良特性：1）熔点高，比铁、镍都要高，作为耐热材料有很大的潜力，钛的热膨胀系数较小，高温条件下或热加工过程中产生较小的热应力；2）密度小，密度4.51g/cm3，钛合金的密度约为钢的60%、铜的50%、铝的1.8倍。3）易加工成形，且具有优异的耐腐蚀性能，屈强比较高，使得钛和钛合金冷变形成形时回弹性大，不易成形和矫直。 图表2钛及钛合金优异性能介绍 资料来源：华经产业研究院，华安证券研究所 图表3钛与其他金属物理性能对比 资料来源：百度百科，华安证券研究所 钛的材料强度和加工难易很大程度上取决于钛的纯度，纯度愈高，加工愈容易，但强度愈低。在钛中加入其他元素制成钛合金可获得更佳的性能。根据纯度及添加元素不同，钛及钛合金又具体可分为工业纯钛，α钛合金、β钛合金及α+β钛合金。其中α+β是双相合金，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。α+β钛合金力学性能变化范围较宽，可适应各种用途，约占航空工业使用的钛合金70％以上。目前国内外应用最广泛的α+β钛合金是Ti-Al-V系的Ti-6Al-4V，即TC4合金。 图表4钛及钛合金分类 资料来源：智研咨询，华安证券研究所 全球钛材主要应用于航空及工业领域，我国钛材在航空航天领域应用仍有较大提升空间。根据华经产业研究院，2019年全球钛材下游应用集中于航空（42%）及工业（38%）领域。根据中国有色金属工业协会，我国2022年钛加工材下游则主要应用于化工，占比50%，航空航天领域应用占比仅为23%，我国钛材在航空航天领域的应用仍有较大提升空间。 图表52019年全球钛材下游应用情况图表62022年国内钛加工材下游应用占比 3% 6% 11% 42% 38% 航空工业军工医药 体育休闲及其他 化工 1%1% 11% 2% 3% 4% 4% 1% 50% 23% 航天航空 医药船舶电力 海洋工程制盐 体育休闲冶金 其他 资料来源：华经产业研究院，华安证券研究所资料来源：中国有色金属工业协会，华安证券研究所 我国钛材及上游海绵钛产量持续增长。根据美国地质调查局，我国海绵钛（钛加工材上游重要原材料）产量稳步增长，占全球产量比例不断提升，2022年全球海绵钛产量26万吨，我国海绵钛产量15万吨，占比57.69%。根据中国金属通报，我 国钛加工材产量由2000年的0.22万吨提升至2022年的15.27万吨，产量CAGR 为21.2%。 图表7全球及我国海绵钛产量图表8我国钛加工材产量及增速 钛加工材产量（万吨） yoy（右轴） 中国（万吨）全球（万吨） 中国产量占比（右轴） 30 25 20 15 10 5 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 0 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 18120% 16100% 1480% 1260% 10 40% 8 620% 40% 2-20% 0-40% 资料来源：美国地质调查局，华安证券研究所资料来源：中国金属通报，华安证券研究所 1.23C领域崭露头角，钛合金逐渐应用于边框、外壳等 钛合金可满足3C电子减重、坚固、耐磨等多重需求。钛合金比强度高、密度小、耐腐蚀及生物兼容性高，用于3C电子可提升其坚固耐用性能同时具备轻量化属性。目前已有部分机型及穿戴设备在边框、背板、铰链等使用钛合金，如IPhone15pro系列、AppleWatchUltra、小米15pro钛系列、三星Watch5pro、荣耀MagicV2折叠屏等。 图表9IPhone15pro系列采用航空级钛金属边框图表10小米14pro采用钛金属边框 资料来源：苹果官网，华安证券研究所资料来源：小米官网，华安证券研究所 图表11荣耀MagicVs2/V2采用钛金属铰链图表12三星Galaxy5pro手表采用钛合金外壳 资料来源：荣耀官网，华安证券研究所资料来源：小米官网，华安证券研究所 图表13钛合金在3C电子领域的应用 资料来源：各公司官网，华安证券研究所 钛合金可从以下几个方面提升性能及使用体验： 1）坚固、耐用兼顾减重：以IPhone15Pro系列为例，其所使用的TC4（Ti- 6Al-4V）钛合金为α+β型钛合金，TC4钛合金也是目前使用量最大的钛合金，约占钛合金总产量的50%以上，具有良好的热强性、耐蚀性和低温韧性，广泛应用于火箭壳体和航天器等航空航天领域，故保证了产品的坚固耐用程度。同时由于添加了 铝，进一步减小合金密度，使得产品重量变轻。通过对比IPhone15Pro与IPhone13/14Pro（使用不锈钢边框）系列，15Pro重量为187克，13/14Pro重量分别为 203克/206克。钛合金中框可在提升产品坚固程度的同时减轻机身重量。 图表14较高的比强度使得钛合金可明显减轻机身重量 资料来源：苹果官网，华安证券研究所 2）良好生物相容性：部分金属元素容易与人体汗液中的盐离子反应，使得金属元素更加活泼（离子化），渗透入皮肤后引发金属过敏的成分，常见易引发金属过敏的元素有镍、钴、铬。钛合金与人体组织和血液相容性好，为亲生物金属，可在医学上以钛制成人造骨骼植入体内，用钛合金制作产品外壳可避免金属过敏。 3）美观，不留指纹：钛合金硬度高，热形变小，耐腐蚀，且为亲生物金属，故而保证手机或手表外壳不易变形、划伤、磕碰与褪色，不留指纹，增强产品美观度。 1.3加工路径：CNC及3D打印各有优势 钛合金零件的制备工艺可分为CNC及3D打印等途径，过去传统的CNC切削磨削由于成品率低、刀具磨损严重等原因制作成本较高，也是影响钛合金渗透率提升的核心原因之一。随技术迭代，CNC切削磨削成型率不断提升，工艺成熟同时保证精度，为当前钛合金主流加工方式。 此外，3D打印技术以缩短交期、降低成本、成形复杂结构零件为目的，可一次性完成传统构件铸、锻、焊、机加工等多工序制造方案，在钛合金铸件生产过程中具有显著技术优势。但3D打印仍需要用机械加工进行表面处理（研磨、抛光等）。 图表15钛合金机械加工的主要特点 资料来源：CNKI，华安证券研究所 （1）CNC工艺：指通过机床和刀具对钛合金进行切削、铣削、车削等操作，将其加工成所需形状和尺寸的工件。机械加工是TC4钛合金加工中最常见的方法，具有加工精度高、工件表面质量好等优点。但由于TC4钛合金的高硬度和难切削性，机械加工时需要选用合适的刀具材料和切削参数，以确保加工质量和效率。 优点：工艺成熟、精度高、随加工良率的提升未来成本将持续下降； 缺点：刀片磨损成本高，材料利用率低，工艺及生产周期较长等； 改进方向：以提升涂层技术、使用硬质合金刀片等技