电子&机械&金属行业深度研究：消费电子钛合金打造百亿蓝海，推动钛材、耗材、设备需求增长

行业观点 手机中框、折叠屏铰链、手表表壳钛合金渗透率持续提升。1）智能手机行业稳健增长，目前手机中框主流材料包括 铝合金、不锈钢、钛合金，钛合金中框兼具轻量化和高硬度的优点，iPhone15Pro、iPhone15ProMax、三星GalaxyS24Ultra、Xiaomi14Pro钛金属特别版均采用钛合金中框。以苹果手机中框的演变为例，非Pro系列主要采用铝合金，2017年高端机iPhoneX重新采用不锈钢、并沿用至2022年的14Pro系列、渗透率达40%，2023年开始15Pro系列采用钛合金、我们预计渗透率仅18%，钛合金替代不锈钢趋势明显，我们参考此前不锈钢机型的渗透率，我们预计2027年全球手机钛合金中框市场规模达432亿元，2024年爆发式增长、同增165%，2025~2027年维持9%的稳健增长，为中框行业贡献增量。2）折叠屏手机处于爆发式增长阶段、目前渗透率仅1%，铰链作为折叠屏手机的重要环节，我们预计2027年全球折叠屏手机铰链市场规模达333亿元，2022~2027年五年CAGR达37%。荣耀MagicV2和荣耀MagicVs2率先在铰链轴盖使用3D打印钛合金，大幅提升了铰链的坚固程度与耐折可靠性，进一步拓展钛合金、3D打印在消费电子领域的应用。3）智能穿戴方面，目前苹果、三星、华为等都有推出配置钛金属表壳的智能手表，2020年苹果率先在AppleWatchSeries6Edition采用钛合金、一直延续到2023年AppleWatchUltra2，我们预计在苹果渗透率约为10%。 预计2027年手机中框拉动钛合金用量达0.7万吨，增厚钛材行业3%需求。钛合金由钛精矿加工成海绵钛，再进一 步加工成钛材。2022年全球钛材产量达21万吨，我们测算可得，2027年全球钛合金手机中框耗钛量为0.7万吨，增厚行业3%需求，2021年我国钛材行业CR3达47%、宝钛股份、西部超导、西部材料位列前三。考虑钛合金批量导入3C行业，钛合金中框和铰链有望为钛材整体市场贡献长期增量；提前布局钛合金市场和掌握钛合金关键材料加工技术的标的有望充分受益。 钛合金材料加工难度高，拉动制造端耗材、设备需求增长。钛合金硬度高、易黏连等特性导致加工成本较高，根据创 世纪公告数据钛合金手机中框加工耗时约为铝合金中框的3-4倍。根据我们测算，24年钛合金手机中框加工刀具、加工设备市场空间预计分别达到31.5/177亿元，其中除对传统CNC需求拉动外，新材料应用也有望加速MIM/3D打印等新技术路线渗透率提升，带来相关公司投资机会。同时目前刀具、CNC设备、3D打印设备等关键环节国内企业竞争力较强，在过去已经实现了较高的国产化率，头部企业具有较高市场份额，面对新的增量市场受益的确定性也较强。 投资建议： 重点关注3D打印和钛合金生产产业链相关公司：金太阳、精研科技、统联精密、长盈精密、天工国际、宝钛股份、银邦股份、铂力特、华曙高科、沃尔德。 风险提示： 行业需求不及预期、钛合金、3D打印渗透率不及预期、行业竞争加剧风险。 内容目录 一、手机中框、折叠屏铰链、手表钛合金渗透率持续提升5 1.手机中框：钛合金渗透率持续提升，预计2027年钛合金市场规模达432亿元5 2.折叠屏：预计2027年折叠屏铰链市场达333亿元，钛合金、3D打印逐步应用8 3.智能手表：钛合金表壳持续渗透11 二、材料端：直接受益，海绵钛、钛材需求高增长13 三、制造端：新材料应用伴随加工工艺变革，CNC/MIM/3D打印在变化中孕育新机会16 1.钛合金应用有望提升加工环节价值量，拉动CNC/MIM/3D打印相关投资机会16 2.CNC：显著拉动钻攻中心、磨抛设备、刀具需求17 3.MIM：适合小体积复杂结构件制造，在折叠屏铰链应用前景良好22 4.3D打印：“3D打印2.0”时代拉动设备投资需求24 四、投资建议31 1.消费电子端建议关注：金太阳、东睦股份、精研科技、统联精密、科森科技、长盈精密等31 2.材料端建议重点关注：天工国际、宝钛股份、银邦股份等32 3.制造端建议关注：创世纪、宇环数控、华曙高科、铂力特、沃尔德等34 五、风险提示36 图表目录 图表1：全球智能手机出货量增速降幅持续收敛5 图表2：不同手机中框材料对比5 图表3：各类合金材料参数对比5 图表4：各大手机品牌陆续采用钛合金中框6 图表5：苹果手机中框演变：高端机Pro系列钛合金替代不锈钢明显6 图表6：2017年以来苹果手机中不锈钢中框渗透率持续提升7 图表7：预计2027年全球手机钛合金中框市场规模达432亿元，2024年爆发式增长，2025~2027年稳健增长7图表8：历年Pro系列销量占比8 图表9：历代苹果中框成本8 图表10：中国折叠屏手机需求旺盛9 图表11：全球折叠屏手机需求持续增长9 图表12：中国折叠屏手机需求旺盛9 图表13：2023年前三季度中国折叠屏竞争格局9 图表14：折叠屏手机铰链类型10 图表15：各品牌铰链形态演变：2023年三星新品均采用水滴型10 图表16：预计2027年全球折叠屏手机铰链市场规模达333亿元，2022~2027年五年CAGR达37%11 图表17：全球智能手表出货量12 图表18：2022年全球智能手表市场份额12 图表19：华为WATCHGT3Pro推出钛金属版本12 图表20：AppleWatch的Ultra系列采用钛合金表壳12 图表21：苹果手表表壳演变：2020年高端款启用钛合金表壳12 图表22：海绵钛加工流程13 图表23：2021年海绵钛行业格局14 图表24：钛材加工流程14 图表25：2021年中国钛加工材行业竞争格局15 图表26：全球和中国海绵钛产量15 图表27：中国钛材产量15 图表28：海绵钛价格16 图表29：钛合金手机对钛材需求拉动16 图表30：钛合金手机中框放量有望显著拉动加工刀具需求16 图表31：钛合金手机中框加工为CNC/MIM/3D打印设备带来较大增长空间17 图表32：手机中框使用材料对比17 图表33：钛合金难以进行切削加工，加工效率较低，有望拉动相关设备、刀具需求17 图表34：手机金属中框制造涉及多个CNC加工工序18 图表35：金属中框铣削、钻削类工艺加工设备主要是钻工中心18 图表36：创世纪为国内钻工中心龙头企业，市场份额领先19 图表37：消费电子行业大量使用数控磨床、数控抛光机进行磨削、抛光加工19 图表38：宇环数控消费电子磨抛设备与日、美产品竞争获得了捷普集团、富士康等苹果产业链公司的大额订单，产品具有较强竞争力19 图表39：钛合金磨削加工较为困难，有望拉动磨抛设备需求增长20 图表40：钛合金材料的特殊特性需要对刀具的基体材料、涂层、设计等多个环节进行调整21 图表41：海外龙头企业开发多款钛合金加工专用刀具21 图表42：超硬刀具是最为理想的钛合金加工刀具21 图表43：MIM工艺流程22 图表44：MIM设备除CNC设备外主要包括混合料设备、注射设备、脱脂设备、烧结设备等23 图表45：消费电子行业开始大批量应用MIM工艺23 图表46：折叠屏铰链结构较为复杂23 图表47：MIM工艺成本不会随着产品复杂度提升，可以通过模具的优化实现相同成本制造23 图表48：模型数字化、模型可打印处理、模型切片、打印构成3D打印制造流程24 图表49：荣耀折叠屏开始采用3D打印技术制造钛合金材料24 图表50：伴随技术成熟，3D打印价值不断得到认可25 图表51：受到成本端的限制，航空航天为最先适合3D打印技术推广的领域25 图表52：“3D打印2.0”时代，应用面有望显著拓宽26 图表53：DesktopMetal大规模生产设备制造流程26 图表54：3D打印技术进步有望在大批量生产中带来经济性26 图表55：22年全球3D打印市场空间180亿美元27 图表56：3D打印市场规模有望在2031年达到1000亿美元27 图表57：3D打印市场主要上市公司27 图表58：国内企业在收入规模上仍有一定差距28 图表59：国内企业在利润规模上已处于领先28 图表60：金属3D打印设备铂力特、华曙高科技术实力走向全球领先28 图表61：高分子3D打印设备华曙高科技术实力全球领先29 图表62：激光器与振镜占铂力特设备平均成本约25%29 图表63：华曙高科目前激光器与振镜进口比例依旧较高30 图表64：金橙子3D振镜已与行业龙头技术水平较为接近30 图表65：锐科激光发布3D打印系列激光器31 图表66：天工国际各业务收入占比（2023H1）33 图表67：天工国际钛合金业务33 图表68：宝钛股份毛利结构（2023H1）33 图表69：宝钛股份钛产品业务收入33 图表70：西部超导收入结构（2023H1）34 图表71：西部材料毛利结构（2023H1）34 图表72：相关标的一览35 一、手机中框、折叠屏铰链、手表钛合金渗透率持续提升 1.手机中框：钛合金渗透率持续提升，预计2027年钛合金市场规模达432亿元 根据IDC，2023年Q3全球智能手机出货量为3亿部、同减0.1%；从2021年Q3以来智能手机经历了9个季度的下行周期。根据Canalys，预计2023年全球智能手机出货量同减5%，2024年达11.7亿部、同增4%，2027年达12.5亿部，2023~2027年CAGR达2.6%。 图表1：全球智能手机出货量增速降幅持续收敛 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 30% 全球智能手机出货量（亿台） 同比（右） 25% 20% 15% 10% 5% 0% -5% -10% -15% -20% 来源：IDC，国金证券研究所 目前智能手机的机身大多为三明治结构，由屏幕-中框-金属或玻璃后盖三层构成。目前手机中框主流材料包括铝合金、不锈钢、钛合金。 铝合金：是如今手机最为常用的金属材料，铝合金中框工艺成熟，一般采用压铸或CNC方法进行加工，生产良率高，成本相对较低，重量轻，导热性优，耐腐蚀度尚可，缺点则是强度较低，易磕碰留痕。 不锈钢：目前一般应用于高端机型，相比于铝合金有更高的强度和硬度，不易弯折和磨损，缺点是生产良率低、成本高，且会提高机身重量。 钛合金：相比铝合金和不锈钢，钛合金能够兼顾轻量化和高硬度，满足3C产品轻薄化需求，应用于消费电子领域主要存在加工难度大、成本高等问题。 以目前主要的中框金属为例，7系铝合金（航空级）的密度为2.81g/cm3，导热系数130W/(m·K)，具备轻量化、加工难度低的优势，但硬度只有150HB；316不锈钢密度较大，为7.9g/cm3，但187HB的强度优于铝合金；TC4钛合金密度4.51g/cm3，却有着远高于铝合金和不锈钢的硬度，缺点是导热系数较低，在CNC切削过程中工艺难度大。 图表2：不同手机中框材料对比 手机中框材料 优点 缺点 铝合金 重量轻、生产工艺成熟 强度低、易留痕 不锈钢 强度高、不易弯折 重量大、成本高 钛合金 兼顾重量和强度、耐腐蚀 生产工艺尚不成熟、成本高 来源：中国磨料磨具网，国金证券研究所图表3：各类合金材料参数对比材料/性能 7系铝合金 316不锈钢 TC4钛合金 密度g/cm3 2.8 7.9 4.5 屈服强度Mpa 455 205 830 弹性模量Gpa 71 195 110 硬度HB 150 187 280 导热系数W/(m·K) 130 162 7.9 来源：艾邦咨询，国金证券研究所 目前，钛材料已经初步应用于手机中框。已上市的产品包括使用5级钛（Ti-6Al-4V）的iPhone15Pro/ProMax和使用了99%TA-2钛金属的Xiaomi14Pro钛金属特别版，三星GalaxyS24Ultra也采用钛合金中框。可以看到，由于3C数码领域市场竞争愈发激烈，各大厂商纷纷加紧旗舰产品的布局，不断提升用户体验感。 图表4：各大手机品牌陆续采用钛合金中框 来源：苹果、三星、小米官网，