机械设备行业周专题：钛合金手机中框有望增厚刀具市场空间

多家手机厂商导入钛合金材料 苹果iPhone 15 Pro机型采用钛合金边框；荣耀Magic Vs2，采用鲁班钛金饺链、荣耀自研盾构钢、航天级稀土镁合金等一系列创新材料；小米14 Pro采用99%钛金属中框；三星宣布将在明年初发布的全新Galaxy S24 Ultra系列采用钛金属材质。 2025年国内数控刀具需求量将突破6亿片 根据国家统计局，2022年我国金属切削机床产量为57.2万台。基于该数据，我们假设：（1）2022-2025年国内金属切削机床数控化率分别为48%、51%、54%、57%；（2）2023-2025年国内金属切削机床产量增速分别为3%、3%、3%；（3）数控机床使用寿命为12年。我们预计2025年国内数控机床产量为35.6万台，数控机床保有量为300.8万台。按照每台数控机床一天消耗0.8片数控刀具、一年开工250天进行计算，我们预计2023-2025年国内数控刀具需求量分别为5.61、5.81、6.02亿片。 预计未来国内数控刀具供应量将大于需求量 根据中钨高新及欧科亿公告数据，2021年株洲钻石数控刀具产量为1.03亿片，约占国内总产量的25%；排在第二和第三的分别是欧科亿和华锐精密，产量分别为0.81亿片、0.80亿片，市场份额分别为20%、18%，三家合计份额为63%。由此算出2021年国内数控刀具产量约为4.11亿片。根据各公司公告数据，我们预计2023-2025年这三家公司合计产能分别为3.3、4.0、4.6亿片，按照CR3为63%计算，预计2023-2025年国内数控刀具总产能分别为5.2、6.3、7.3亿片，未来供应量将大于需求量。 钛合金手机有望增厚刀具市场空间 根据Omida数据，2022年，苹果手机、荣耀手机、小米手机、三星手机销量分别为2.31、0.59、1.52、2.59亿台，这四家合计销量为7.01亿台。 我们假设：2024、2025年这四家手机厂商合计销量均为7.01亿台。我们假设加工一台手机中框需要150款不同的刀具，每个刀具均价为30元，一组刀具可以加工600个手机中框，可以推算出钛合金材料应用于消费电子领域有望在2024、2025年新增钛合金刀具市场规模分别为2.63-5.26亿元、7.89-13.14亿元。 投资建议 我们建议关注鼎泰高科。随着下游钛合金手机渗透率逐步提升，钛合金刀具需求量有望增厚刀具市场空间，我们看好钛合金刀具行业，建议关注鼎泰高科。鼎泰高科核心业务为PCB上游耗材PCB钻针，随着下游消费电子逐渐复苏，PCB行业景气度有望提升，公司有望持续受益。 风险提示：（1）下游钛合金手机需求不及预期；（2）行业竞争加剧风险； （3）钛合金行业发展不及预期。 1.新材料有望带来新工艺及刀具需求量上升 1.1多家手机厂商导入钛合金材料 多家手机厂商导入钛合金材料。苹果iPhone 15 Pro机型采用钛合金边框；荣耀Magic Vs2，采用鲁班钛金饺链、荣耀自研盾构钢、航天级稀土镁合金等一系列创新材料；小米14 Pro采用99%钛金属中框；三星宣布将在明年初发布的全新Galaxy S24Ultra系列采用钛金属材质。 图表1:多家手机厂商导入钛合金材料 1.2钛合金性能较优异 钛合金是一种含有钛和其他化学元素混合物的金属。这种合金具有非常高的抗拉强度和韧性（即使在极端温度下）。它们重量轻，具有非凡的耐腐蚀能力和承受极端温度的能力。钛与氧原子的亲和力很高，这意味着在室温大气中钛合金表面也能形成一层非常薄的致密氧化层(TiO2)，这也是钛合金抗蚀性优异的原因。 图表2：钛合金密度小、硬度高 钛合金性能较优异，下游应用较为广泛。钛合金具有高强度、低密度、耐腐蚀的特点，被广泛应用于3C、航空航天、能源、医疗等领域。在3C领域，相比之下，传统手机的外壳主要采用塑料、玻璃、陶瓷等材料，虽然在外观上不失美观，但在强度和重量上却有一定的不足。由于钛合金材料的密度约4.5g /cm ³，而钢的密度为7.8 g /cm ³，因此使用钛合金材料可以大大减轻手机的重量，同时提高手机的强度和耐用性，以防止手机在日常使用中受到刮擦和磨损。 图表3：钛合金因具有比强度高和耐热性高等特点 1.3钛合金材料对刀具要求较高 钛合金加工工艺包括CNC和3D打印。目前，钛合金加工工艺主要包括CNC切削磨削和3D金属打印两种，后者已经应用于荣耀折叠屏手机零部件的量产，而前者大概率是钛合金边框所选择加工方式。根据艾邦高分子数据，钛合金手机中框整体良率约为30%-40%，远低于铝合金中框的80%；且加工时间长，约为铝合金的3-4倍；同时，由于钛合金的特殊性质，对刀具也提出了严苛要求。 目前CNC加工钛合金仍是主流。CNC加工技术成熟且精度高，一次加工后的产品光滑度和精度可满足需求，无需二次加工。针对钛合金加工，3D打印虽然存在定制化和物料成本节省的优势，但常需要进行二次加工来改善光洁度，因此成本相对较高。 图表4:CNC与3D打印加工各有优势 加工钛合金对刀具要求较高。钛合金导热系数低，仅是钢的1/4，铝的1/13，铜的1/25。因切削区散热慢，不利于热平衡，在切削加工过程中，散热和冷却效果很差，易于在切削区形成高温，加工后零件变形回弹大，造成切削刀具扭矩增大、刃口磨损快，耐用度降低。其次，钛合金的导热系数低，使切削热积于切削刀附近的小面积区域内不易散发，前刀面摩擦力加大，不易排屑，切削热不易散发，加速刀具磨损。 最后，钛合金化学活性高，在高温下加工易与刀具材料起反应，形成溶敷、扩散，造成粘刀、烧刀、断刀等现象。因此对刀具材料要求较高： （1）足够的硬度：刀具的硬度必须要远大于钛合金硬度； （2）足够的强度和韧性:由于刀具切削钛合金时承受很大的扭矩和切削力，因此必须有足够的强度和韧性。 （3）足够的耐磨性：由于钛合金韧性好，加工时切削刃要锋利，因此刀具材料必须有足够的抗磨损能力，这样才能减少加工硬化。这是选择加工钛合金刀具最重要的参数。 （4）刀具材料与钛合金亲合能力差：由于钛合金化学活性高，因此要避免刀具材料和钛合金形成溶敷、扩散而成合金，造成粘刀、烧刀现象。经过对国内常用刀具材料和国外刀具材料进行试验表明，采用高钴刀具效果理想，钴的主要作用能加强二次硬化效果，提高红硬性和热处理后的硬度，同时具有较高的韧性、耐磨性、良好的散热性。 图表5：手机加工过程所需刀具较多 2.数控刀具行业供给量未来将大于需求量 2.12025年国内数控刀具需求量将突破6亿片 我国机床数控化率仍有广阔的提升空间。我国机床行业数控化水平与发达国家仍存在较大差距，根据纽威数控招股书数据，日本机床数控化率超过90%，德国机床数控化率超过75%，美国机床数控化率超过80%；根据国家统计局数据，2021年国内金属切削机床数控化率为44.9%。《中国制造2025》战略纲领中明确提出:“2025年中国的关键工序数控化率将提升到64%”，我国机床数控化率仍有广阔的提升空间。 预计2025年国内数控机床产量突破35万台，2025年国内数控机床保有量超过300万台。根据国家统计局，2022年我国金属切削机床产量为57.2万台。基于以上数据，我们做出几个假设：（1）2022-2025年国内金属切削机床数控化率分别为48%、51%、54%、57%；（2）2023-2025年国内金属切削机床产量增速分别为3%、3%、3%；（3）数控机床使用寿命为12年。根据国家统计局数据，我们预计2025年国内数控机床产量为35.6万台，数控机床保有量为300.8万台。 图表6：预计25年国内数控机床产量为35.6万台 图表7：预计25年国内数控机床保有量为300.8万台 预计2025年国内数控刀具需求量突破6亿片。按照每台数控机床一天消耗0.8片数控刀具、一年开工250天进行计算，我们预计2023-2025年国内数控刀具需求量分别为5.61、5.81、6.02亿片。 2021年全球刀具主要应用于通用机械和汽车行业。根据华锐精密公告数据，2021年刀具下游行业占比分别为：通用机械占35%，汽车行业占34%，航空航天占12%，模具行业占4%，其它占15%。 图表8：预计25年国内数控刀具需求量达6.02亿片 图表9：2021年刀具主要应用于通用机械和汽车行业 2.2数控刀具行业供给量未来将大于需求量 国内刀具产量前三家公司产能不断提升。根据各公司公告数据，2022年中钨高新、欧科亿、华锐精密数控刀具产量分别为超过1.3亿片、1.07亿片、0.93亿片。其中：（1）中钨高新规划十四五期间数控刀片产能达到1.5-2亿片；（2）欧科亿年产4000万片高端数控刀片智造基地建设项目，于2022第二季度进入投产阶段，目前处于产能逐步爬升阶段，2022年8月启动年产20万套数控刀具项目，建设周期为18个月；（3）华锐精密2021年2月启动年产各类数控刀具3500万片项目，建设周期24个月，2021年10月启动年产50万件精密数控刀体和140万支高效钻削刀具生产线的项目，建设周期24个月。 图表10：国内刀具产量前三家公司产能不断提升 预计2025年国内数控刀具总产能为7.3亿片，未来供应量将大于需求量。根据中钨高新及欧科亿公告数据，2021年株洲钻石数控刀具产量为1.03亿片，位列约占国内总产量的25%；排在第二和第三的分别是欧科亿和华锐精密，产量分别为0.81亿片、0.80亿片，市场份额分别为20%、18%，三家合计份额为63%。由此可以算出2021年国内数控刀具产量约为4.11亿片。根据各公司公告数据，我们预计2023-2025年中钨高新、欧科亿及华锐精密三家合计产能分别为3.3、4.0、4.6亿片，按照CR3为63%计算，预计2023-2025年国内数控刀具总产能分别为5.2、6.3、7.3亿片，未来供应量将大于需求量。 图表11：2021年国内数控刀具产量CR3为63% 图表12：预计25年国内数控刀具总产能为7.3亿片 3.钛合金手机中框有望增厚刀具市场空间 3.1钛合金手机中框有望增厚刀具市场空间 手机中框加工过程较为复杂。目前3C产品的所有金属外壳基本都是用数控机床加工的。手机中框需要经过粗加工、半粗加工、半精加工、精加工等多道工序，才能得到成品。在很多情况下，整个过程需要10多道工序才能得到成品。 图表13：手机中框加工过程较为复杂 钛合金手机有望增厚刀具市场空间。根据Omida数据，2022年，苹果手机、荣耀手机、小米手机、三星手机销量分别为2.31、0.59、1.52、2.59亿台，这四家合计销量为7.01亿台。我们假设：2024、2025年这四家手机厂商合计销量均为7.01亿台。我们假设加工一台手机中框需要150款不同的刀具，每个刀具均价为30元，一组刀具可以加工600个手机中框，可以推算出钛合金材料应用于消费电子领域有望在2024、2025年新增钛合金刀具市场规模分别为2.63-5.26亿元、7.89-13.14亿元。 图表14：钛合金手机中框有望增厚刀具市场空间 布局钛合金的公司包括鼎泰高科、华锐精密、沃尔德等。根据各公司公告，鼎泰高科在钛合金加工刀具方面已有相应的技术储备，华锐精密已以加工钛合金为核心的3C用圆弧刀、平头刀、倒角刀、T型刀、高光刀、成型刀具的开发，沃尔德子公司鑫金泉2021年开始研发钛合金加工用的3C刀具，2023年用于手机钛合金中框等机构件的加工。 图表15：布局钛合金的公司包括鼎泰高科等 3.2刀具行业有望受益于国产替代 国际刀具行业竞争格局大致分为三个阵营。第一阵营为以山特维克和伊斯卡等为代表的欧美刀具企业，欧美刀具企业定位于为客户提供完整的刀具解决方案，在高端定制化刀具领域占据主导地位；第二阵营是以三菱材料和克洛伊等为代表的日韩刀具企业，日韩刀具企业定位于为客户提供通用性、稳定性和性价比高的产品，在高端制造业的非定制化刀具领域赢得了众多厂商的青睐；第三阵营是以株洲钻石和欧科亿、华锐精密等为代表的中国刀具企