铝合金白皮书：铝合金基础知识及产业链介绍

期货研究报告|铝合金白皮书2024-08-28 铝合金基础知识及产业链介绍 研究院新能源&有色组 研究员 陈思捷 021-60827968 chensijie@htfc.com从业资格号：F3080232投资咨询号：Z0016047 师橙 021-60828513 shicheng@htfc.com从业资格号：F3046665投资咨询号：Z0014806 穆浅若 021-60827969 muqianruo@htfc.com从业资格号：F03087416投资咨询号：Z0019517联系人 王育武 021-60827969 wangyuwu@htfc.com 从业资格号：F03114162 投资咨询业务资格： 证监许可【2011】1289号 报告摘要 铝是自然界中最常见的有色金属之一，具有轻质化、可塑性、易导电、易导热、无磁性等优良特性，是全球产量仅次于钢铁的重要金属。但由于铝也存在强度、硬度低，耐磨性差等问题，因此在工业生产过程中通常会在铝中加入各种合金元素以获得具有性能更加优异的铝合金。 铝合金就是以铝为基添加一定量其他合金化元素（如铜、硅、镁、锌、锰等），使其产品组织结构和机能发生改变，从而得到的合金材料，是轻金属材料之一。铝合金在保留了铝性能优势的基础上，获得了更好的物理力学性能和热成型性，例如铝合金有较高的强度，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性 能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性。而在提倡节能环保的背景下，铝合金也因其优异的可回收性、轻量化等优点，正逐渐实现对钢铁等材料的替代。目前，铝合金被广泛应用于航空航天、交通运输、建筑工程、电子电气及船舶制造等领域。 考虑到铝合金期货即将挂牌上市，本文作为铝合金白皮书系列专题第一篇，将主要从产业链、基础知识、相关政策及未来发展趋势等方面对铝合金进行介绍，帮助投资者们进一步了解铝合金基础知识。 请仔细阅读本报告最后一页的免责声明 目录 报告摘要1 铝合金产业链3 铝合金分类4 铝合金牌号及用途4 铝合金行业现状5 生产情况5 消费发展情况7 铝合金发展历程及相关政策8 图表 图1:铝合金产业链示意图3 图2:原生及再生系铝合金月度产量丨单位：万吨6 图3:铝合金产量丨单位：万吨6 图4:再生铝合金产能占比变化丨单位：万吨、%7 图5:再生铝合金产量占比变化丨单位：万吨、%7 表1:铝合金主流牌号5 表2:铝合金行业发展相关政策10 请仔细阅读本报告最后一页的免责声明2/11 铝合金产业链 铝是自然界中最常见的有色金属之一，具有轻质化、可塑性、易导电、易导热、无磁性等优良特性，是全球产量仅次于钢铁的重要金属。但由于铝也存在强度、硬度低，耐磨性差等问题，因此在工业生产过程中通常会在铝中加入各种合金元素以获得具有性能更加优异的铝合金。 铝合金就是以铝为基添加一定量其他合金化元素（如铜、硅、镁、锌、锰等），使其产品组织结构和机能发生改变，从而得到的合金材料，是轻金属材料之一。铝合金在保留了铝性能优势的基础上，获得了更好的物理力学性能和热成型性，例如铝合金有较高的强度，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性 能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性。而在提倡节能环保的背景下，铝合金也因其优异的可回收性、轻量化等优点，正逐渐实现对钢铁等材料的替代。目前，铝合金被广泛应用于航空航天、交通运输、建筑工程、电子电气及船舶制造等领域。 图1:铝合金产业链示意图 数据来源：CMRASMM华泰期货研究院 铝合金产业链可分为上游、中游和下游三个主要环节。上游环节主要包括铝土矿开采、氧化铝生产和电解铝冶炼，为铝合金的生产提供基础原材料。 中游环节涉及铝锭的合金化以及后续的加工处理。铝锭与其他金属元素（如硅、镁、铜、锌等）按特定比例进行熔炼，形成各种性能的铝合金。铝合金生产后需要进一步 加工，形成符合市场需求的半成品或成品。这包括铸造、挤压、轧制、锻造和热处理等工序。铝合金的性能通过这些加工工艺得到增强，如强度、硬度和耐腐蚀性等。 而下游环节则涵盖铝合金在各行各业中的应用，主要涉及铝合金产品的成品制造和市场消费。从终端情况来看，由于铝合金的轻质、防腐和易于加工的特性，铝合金广被泛用于建筑行业，包括门窗、幕墙、屋顶材料和装饰材料等。在汽车、航空航天、铁路和船舶制造中铝合金也具有重要地位，比如铝合金车身、发动机部件、轮毂和航空部件等产品的制造。而铝合金的导热性、轻质和美观性也使其被广泛应用于电子产品和家电的制造，如手机壳体、电脑散热器、家电外壳等。由于铝合金材料具有良好的阻隔性和可回收性，符合现代环保要求，所以在包装行业中，铝合金主要用于生产饮料罐、食品包装、药品包装等。此外，铝合金还用于机械设备、模具制造、照明设备等领域，以满足各类工业生产需求。随着技术的进步和市场需求的变化，铝合金产业链也在不断优化和升级。 从产业链的角度来看，铝合金不仅仅是氧化铝-电解铝产业链的下游，而且由于铝合金中普遍含硅，也是工业硅的三大下游之一，因此铝合金在硅铝产业链中均占据重要地位。 铝合金分类 铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金，两者在加工方式和组成结构等方面均存在差异。其中变形铝合金是指通过冲压、弯曲、挤压等工艺使其组织、形状发生变化的铝合金，可在压力的作用下加工成各种形态、规格的铝合金产品。根据性能特点，变形铝合金可分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及锻造铝合金；而铸造铝合金则是指利用金属铸造成型工艺进行熔融金属、充填铸型，从而获得的铝合金，该类合金的合金元素含量一般多于变形铝合金的合金元素含量。根据合金元素的不同，可以将铸造铝合金分为铝硅系合金、铝铜系合金、铝镁系合金与铝锌系合金四类。 铝合金牌号及用途 根据铝合金的合金元素含量区别也可将其进一步划分为不同牌号。 变形铝合金中的主流牌号是4032、4043、6061和6063等，其中四系铝合金是Al-Si系，其硅含量相对于六系而言较高，熔点低且流动性好，通常用于作为焊条、焊丝和焊板等；六系铝合金是Al-Mg-Si系，其抗拉强度和力学性能较好。变形铝合金通常适用于制成铝合金门窗、支架、电子电器内材、汽车车身外板和铁路机车车身等，终端主要应用于建筑、光伏、家电、汽车和轨道交通等领域。 铸造铝合金中的主流牌号为ADC12、A356、A380、ZL102和ZL04，在航空工业、摩托车、汽车和轨道交通等领域得到广泛应用。其中最为常见的是ADC12，属于Al-Si-Cu系铝合金，通常用于制造汽车的气缸盖、变速箱和活塞，仪器仪表的壳体和增压器泵体等零件。 表1:铝合金主流牌号 标准类型系别主流牌号 ADC12 AL-Si-Cu系 日本12号铝料 美国金 ASTM 标准铸造铝合 AL-Si-Mg系 A356 美国金 ASTM 标准铸造铝合 AL-Si-Cu系 A380 变形铝合金 4系 40324043 6系 6061 国家标准 6063 铸造铝合金 铝硅系 ZL102 铝铜系 ZL107 铝镁系 ZL104 铝锌系 ZL105 国外标准 资料来源：SMMMysteelCMRA华泰期货研究院 铝合金行业现状 生产情况 根据国家统计局数据显示，我国铝合金的年产量从2014年的635万吨增长到2023年的1458.7万吨，年复合增长率达到8.67%。进入2024年，1-7月铝合金累计产量达到 921.9万吨，铝合金行业快速发展。 原生铝合金是由开采铝矿得到的铝矿石铝矾土，通过电解槽提炼�的纯铝进行合金化生产所得。由于近年来环保低碳需求持续增加，原铝系铝合金产量整体趋于下滑，根 据Mysteel数据统计，2018-2023年，原生铝合金锭产量从185.98万吨下降至116.88 万吨。考虑到双碳政策的约束，预计未来原生铝合金产量或将继续保持下滑趋势。 而再生铝合金的主要原料则是废铝和少量原铝。根据CMRA的数据显示，约70%的废铝流入再生铸造铝合金行业，25%的废铝流入铝棒行业，剩余5%的废铝流向以板带箔为主的其他行业，因此废铝供应情况影响着再生铝合金的生产发展。 从废铝供应来看，主要分为废铝进口量和国内回收量两个部分。国内回收原料来源分为新废料和旧废料，新废料来自铝产品使用之前的环节，包括铝材生产和加工利用过程中产生的边角料、报废品等，一般由生产厂自行回收，小部分进入社会流通。旧废料的产生则与消费结构相关，来自建筑、交通工具、电力电子、包装、日用消费品等。而海外回收原料包括符合标准GB/T38472-2019规定的再生铸造铝合金原料和其 他未锻轧铝合金中的复化锭。但废铝进口量主要受限于政策的影响，自2014年起我国 政府严格限制废铝进口，尤其在2017和2020年相关限制政策�台后，废铝的进口量明显下降，但近两年随着再生铝合金的快速发展和原料缺口，废铝进口量有所恢复。 随着国内“双碳”政策的推行，再生铝的发展将持续走强，根据Mysteel数据统计，2018-2023年，再生铝合金锭产量从449.47万吨逐步增加至520.07万吨，再生铝合金锭产量占比从70.7%增至81.7%，其中2022年再生铝合金产量占比一度达到83.7%，预计原生铝合金和再生铝合金产量之间的差距将会持续扩大。而从建成产能变动情况来看，2018-2023年，原铝系铝合金锭产能基本维持在340万吨左右，但再生铝合金锭产能从774万吨增长至1144万吨，铝合金产能的增长主要在再生铝合金方面。 由于原生铝合金的生产发展受资源、环境等诸多因素限制，预计未来铝合金的发展侧重点将集中在再生铝合金上，铝合金供应仍将持续增长。 图2:原生及再生系铝合金月度产量丨单位：万吨图3:铝合金产量丨单位：万吨 原铝系铝合金锭：产量：中国（月）再生铝合金锭：产量：中国（月） 60 50 40 30 20 10 2018-01-01 2018-06-01 2018-11-01 2019-04-01 2019-09-01 2020-02-01 2020-07-01 2020-12-01 2021-05-01 2021-10-01 2022-03-01 2022-08-01 2023-01-01 2023-06-01 2023-11-01 2024-04-01 2015-01 2015-08 2016-03 2016-10 2017-05 2017-12 2018-07 2019-02 2019-09 2020-04 2020-11 2021-06 2022-01 2022-08 2023-03 2023-10 2024-05 0 1,600.00 1,400.00 1,200.00 1,000.00 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 铝合金:产量:累计值 数据来源：钢联华泰期货研究院数据来源：国家统计局iFInd华泰期货研究院 图4:再生铝合金产能占比变化丨单位：万吨、%图5:再生铝合金产量占比变化丨单位：万吨、% 1400 1200 原生系铝合金再生系铝合金 1000 0.74 800 0.72 600 0.7 400 0.68 200 0.66 0 0.64 再生铝合金占比 201820192020202120222023 0.78 0.76 600 500 400 300 200 100 0 原生系铝合金再生系铝合金 再生铝合金产量占比 201820192020202120222023 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 数据来源：钢联华泰期货研究院数据来源：SMM华泰期货研究院 消费发展情况 1）轻量化需求推动铝合金消费 随着汽车、航空航天、轨道交通等行业对轻量化材料的需求增加，铝合金的消费呈现快速增长的趋势。在汽车行业，传统燃油车和新能源汽车都在逐步采用铝合金来替代钢材，以减轻车身重量，提高燃油效率或增加电动车的续航能力。未来汽车行业将继续成为铝合金消费的主要驱动力之一。 2）绿