粉末冶金是一種通過(guò)加熱壓實(shí)金屬粉末至低于其熔點(diǎn)進(jìn)行金屬成型過(guò)程的技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)(jīng)存在超過(guò)100年，在過(guò)去的25年成為了公認的生產(chǎn)(chǎn)各種高質(zhì)(zhì)量部件的優(yōu)(yōu)質(zhì)(zhì)技術(shù)。該技術(shù)相較于其他金屬成型技術(shù)，如鍛造、鑄造等，在材料利用率、形狀復雜程度和近凈形尺寸控制等方面均具有優(yōu)(yōu)勢，由于其具有促進(jìn)可持續(xù)發(fā)(fā)展的性質(zhì)(zhì)，粉末冶金被公認為綠色技術(shù)。

1、粉末冶金—高性?xún)r(jià)比零部件的首選成型工藝 根據(jù)配方不同，粉末冶金部件的抗拉強度在170~1200MPa之間，相比傳統(tǒng)部件制造工藝，具有如下優(yōu)(yōu)勢：

1)部件接近最終尺寸，具有良好的光潔度，減少后續(xù)加工成本，最大限度地減少廢品損失;

2)能夠生產(chǎn)(chǎn)別的工藝沒(méi)有辦法制造的復雜或獨特形狀的部件;

3)能夠控制產(chǎn)(chǎn)品的孔隙率，以此滿(mǎn)足產(chǎn)(chǎn)品自潤滑、耐磨性等方面的需求。相對傳統(tǒng)機加工切削工藝，粉末冶金節(jié)能60%，材料利用率高達95%，是高性?xún)r(jià)比零部件的極佳選擇。也作為3D打印的重要成型工藝，成為中國制造2025的重要一環(huán)(huán)。

2 、全球年市場(chǎng)規(guī)模八十億美金，龍頭GKN粉末冶金收入規(guī)模逾近百億人民幣 據(jù)全球粉末冶金龍頭GKN公司測算，2016年，全球粉末冶金產(chǎn)(chǎn)品銷(xiāo)售額約80億美金。GKN公司是粉末冶金領(lǐng)域的龍頭企業(yè)(yè)，產(chǎn)(chǎn)品包括用于汽車(chē)引擎、變速箱、泵、車(chē)身、底盤(pán)、以及壓縮機、金屬鑄塑成型等零部件。GKN粉末冶金營(yíng)業(yè)(yè)收入近五年一直維持在14億美金左右，營(yíng)業(yè)(yè)利潤率也穩(wěn)定在10%左右。按用途劃分，汽車(chē)零部件其總銷(xiāo)售收入的72%，占其粉末冶金部件的銷(xiāo)售的85%。

3 、國內(nèi)汽車(chē)領(lǐng)域占比較低，200億以上市場(chǎng)空間尚待開(kāi)拓 我國目前平均每輛汽車(chē)粉末冶金制品用量?jì)H約5kg，遠低于歐洲的14kg，美國的19.5kg。另一方面，2016年，我國國內(nèi)汽車(chē)粉末冶金制品占粉末冶金總產(chǎn)(chǎn)品的比例雖提高至約60%，但仍然遠低于發(fā)(fā)達國家80%的比例。與此同時(shí)，我國汽車(chē)粉末冶金產(chǎn)(chǎn)品的種類(lèi)并不齊全，目前主要應用于連桿、墊片等技術(shù)含量較低產(chǎn)(chǎn)品，而技術(shù)要求更高的VVT、VCT、行星齒輪等由于技術(shù)壁壘較高，目前國內(nèi)絕大部分企業(yè)(yè)沒(méi)有辦法規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)。粉末冶金在汽車(chē)上主要應用在引擎與變速箱兩個(gè)領(lǐng)域，假設2020年乘用車(chē)銷(xiāo)量達3000萬(wàn)輛，引擎粉末冶金零部件市場(chǎng)規(guī)模約40億元，變速箱粉末冶金零部件市場(chǎng)規(guī)模約150億元。加上用于汽車(chē)底盤(pán)等的粉末冶金部件，國內(nèi)汽車(chē)粉末冶金市場(chǎng)空間達200億元。 粉末冶金應用工藝 粉末冶金主要有傳統(tǒng)法、金屬注射成型(MIM)、金屬3D打印(AM)、等靜壓(IP)四種工藝，其中，目前在汽車(chē)等領(lǐng)域應用最為廣泛的，是傳統(tǒng)法與MIM法。所需的原材料，即粉末冶金混粉，有兩種類(lèi)型，部件生產(chǎn)(chǎn)商使用的自混粉及粉末供應商提供的預混粉。

金屬注射成型(MIM) 該工藝為生產(chǎn)(chǎn)制造復雜形狀的部件提供了可能，利用細金屬粉末(通常小于20微米)，與粘結劑(各種熱塑性塑料、蠟等材料)配制訂制為原料，送入腔(或多腔)的進(jìn)行注射成型。 MIM工藝與塑料注射成型和高壓壓鑄非常相似，它可以產(chǎn)(chǎn)生相同的形狀和結構特點(diǎn)。然而，這僅限于相對小(一般小于250克)，高度復雜的部件，否則需要大量的精加工或裝配操作。 金屬注射成型工藝生產(chǎn)(chǎn)的部件，其機械性能幾乎相當于鍛造材料，提供了幾乎無(wú)限的形狀和幾何特征的能力，具有很高的生產(chǎn)(chǎn)速率。 等靜壓(IP) 適用于所有方向上壓力均等的粉末致密部件，從而達到最大比重和微觀(guān)結構均勻和無(wú)單軸壓的幾何限制。用于生產(chǎn)(chǎn)致密的高性能零部件。 等靜壓分為冷和熱等靜壓，冷等靜壓(CIP)是在常溫下壓實(shí)“綠色部件”，而熱等靜壓(HIP)則在高溫下通過(guò)固態(tài)(tài)擴散鞏固部件，熱等靜壓也可以用來(lái)消除燒結粉末冶金部件殘余氣孔率。 金屬3D打印包括直接金屬3D打印和間接金屬3D打印。

金屬粉末平臺熔融(PBF)是目前最廣泛被使用的金屬3D打印技術(shù)。包括去年通用電氣投資14億美金收購Concept Laser和Arcam，進(jìn)一步加強了金屬粉末平臺熔融的市場(chǎng)關(guān)注度。 PBF被認為是一種直接的金屬3D打印技術(shù)，包括激光熔融和電子束熔融兩種加工方式，目前激光熔融方式被更廣泛的使用。在這個(gè)領(lǐng)域，活躍著(zhù)眾多的品牌，包括GE收購的Concept Laser和Arcam，包括原有的金屬3D打印解決方案商德國EOS,德國SLM Solutions, 英國Renishaw,以及進(jìn)入到PBF領(lǐng)域的機床廠(chǎng)商德國通快，以及德馬吉森精機等。 

還有一種直接金屬3D打印技術(shù)(LENS - 定向能量沉積技術(shù))是冶金粉末的另一種應用工藝。 間接金屬3D打印技術(shù)，故名思意是指通過(guò)金屬3D打印過(guò)程所得到的金屬部件并不是最終的部件，而是需要通過(guò)高溫爐的熱處理過(guò)程將金屬部件中的化學(xué)物質(zhì)(zhì)去除，從而得到致密的金屬部件。 

當然，當前間接金屬3D打印技術(shù)包括多種不同的技術(shù)，根據(jù)魔猴網(wǎng)(wǎng)的市場(chǎng)研究一大類(lèi)是以Desktop Metal, 3DEO, Markforged所代表的binder jetting技術(shù)，另一類(lèi)是以Xjet為代表的NanoParticle Jetting技術(shù)，第三類(lèi)是Prodways以樹(shù)脂為間接體的金屬3D打印技術(shù)，第四類(lèi)則是惠普將要推出的金屬3D打印技術(shù)。而GE也將推出金屬部件的膠粘劑噴射3D打印設備。

 粉末冶金制備 制粉設備應用于原料制粉過(guò)程。制粉方法可劃分為三大類(lèi)：機械制粉，物理制粉，化學(xué)制粉，常用的制粉方法有氧化物還原法、霧化法、旋轉電極法、電解法和機械破碎法等，不同制粉方法所使用的設備也是不同的。根據(jù)不同的制粉方法，主要使用的設備包括還原爐、離子膜電解槽、球磨機等。 

粉末冶金應用市場(chǎng) 粉末冶金部件的應用很廣泛，主要可分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)是難以用其他方法制造的部件，如鎢、鉬或鎢硬質(zhì)(zhì)合金。除此之外，含油軸承，過(guò)濾器和許多類(lèi)型的硬和軟磁元件都是采用粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)(chǎn)。第二類(lèi)是能為鑄件和鍛件提供一種經(jīng)(jīng)濟高效的替代方案，如汽車(chē)離合器片、連桿、凸輪軸、行星齒輪載體等。 

粉末冶金產(chǎn)(chǎn)品廣泛用于汽車(chē)行業(yè)(yè)、航空航天行業(yè)(yè)、家電行業(yè)(yè)以及消費電子行業(yè)(yè)。其中，汽車(chē)行業(yè)(yè)、航空航天行業(yè)(yè)屬于高端的市場(chǎng)，產(chǎn)(chǎn)品附加值很高;目前，我國國內(nèi)粉末冶金企業(yè)(yè)主要生產(chǎn)(chǎn)家電、消費電子行業(yè)(yè)的粉末冶金產(chǎn)(chǎn)品。家電行業(yè)(yè)的粉末冶金產(chǎn)(chǎn)品主要有冰箱、空調(diào)使用的壓縮機，洗衣機、電風(fēng)扇中使用的多孔自潤滑軸承，空調(diào)、吸塵器中的齒輪與磁體等;消費電子領(lǐng)域，眾多手機品牌的金屬外殼、音量按鍵、墊腳、SIM卡托等零部件均為粉末冶金產(chǎn)(chǎn)品。然而，家電與消費電子行業(yè)(yè)粉末冶金件技術(shù)門(mén)檻較低，各類(lèi)中小廠(chǎng)商爭相進(jìn)入，導致我國國內(nèi)低端粉末冶金市場(chǎng)競爭十分激烈。 汽車(chē)行業(yè)(yè)是主要的應用領(lǐng)域，約占70%。其他重要的市場(chǎng)包括娛樂(lè )，家用電器，工業(yè)(yè)電機及控制，硬件和商業(yè)(yè)機器等。2016年，我國國內(nèi)汽車(chē)粉末冶金制品占粉末冶金總產(chǎn)(chǎn)品的比例提高至約60%，但仍然低于發(fā)(fā)達國家80%的比例。與此同時(shí)，我國汽車(chē)粉末冶金產(chǎn)(chǎn)品的種類(lèi)并不齊全，目前主要是一些技術(shù)含量較低的連桿、墊片、鏈輪等產(chǎn)(chǎn)品，而絕大多數(shù)企業(yè)(yè)沒(méi)有辦法規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)技術(shù)要求更高的VVT、VCT、行星齒輪等產(chǎn)(chǎn)品。

粉末冶金汽車(chē)零部件主要應用于兩大類(lèi)車(chē)輛領(lǐng)域：引擎，變速箱/分動(dòng)箱。根據(jù)MPIF(金屬粉末工業(yè)(yè)聯(lián)(lián)合會(huì ))的統(tǒng)計，粉末冶金部件在300多個(gè)單獨的汽車(chē)部件上均有應用，部件總數(shù)超過(guò)750個(gè)?？紤]到節(jié)能減排與成本控制因素，國內(nèi)企業(yè)(yè)未來(lái)會(huì )更多使用粉末冶金工藝生產(chǎn)(chǎn)汽車(chē)零部件。 汽車(chē)引擎與變速箱是粉末冶金零部件應用最為廣泛的兩個(gè)領(lǐng)域。在這兩個(gè)領(lǐng)域里，引擎粉末冶金零部件市場(chǎng)規(guī)模約40億元，變速箱粉末冶金零部件市場(chǎng)規(guī)模約150億元。加上用于汽車(chē)底盤(pán)等的粉末冶金部件，國內(nèi)汽車(chē)粉末冶金市場(chǎng)空間達200億元。

 引擎粉末冶金市場(chǎng)規(guī)模約40億 在汽車(chē)引擎領(lǐng)域，一輛乘用汽車(chē)上平均使用兩個(gè)引擎可變正時(shí)氣門(mén)(VVT)，其單價(jià)約70元，即對應每輛汽車(chē)的價(jià)值量為140元/輛，按照智研咨詢(xún)發(fā)(fā)布的《2017-2022年中國汽車(chē)市場(chǎng)運行態(tài)(tài)勢及投資戰(zhàn)略研究報告》預計，2020年中國乘用車(chē)銷(xiāo)量將達到3000萬(wàn)輛的規(guī)模，采用粉末冶金技術(shù)制造的VVT約有42億元的發(fā)(fā)展空間。 變速箱粉末冶金市場(chǎng)規(guī)模約150億 在汽車(chē)變速器領(lǐng)域，汽車(chē)變速器分為四大類(lèi)，手動(dòng)變速器(MT)，約占45%市場(chǎng)份額，自動(dòng)變速器(AT)占30%市場(chǎng)份額，無(wú)級變速器(CVT)占15%市場(chǎng)份額，雙離合器(DCT)占10%市場(chǎng)份額，其中AT、DCT市場(chǎng)快速發(fā)(fā)展，機會(huì )較多，CVT市場(chǎng)粉末冶金機會(huì )較少。 單個(gè)MT、AT、CVT、DCT變速箱使用的粉末冶金零部件價(jià)格分別約為500元、600元、200元、500元。

2020年，預計中國乘用車(chē)銷(xiāo)量3000萬(wàn)輛，假設各類(lèi)型變速器市場(chǎng)份額不變，則MT、AT、CVT、DCT變速箱的數(shù)量分別為1350萬(wàn)、900萬(wàn)、450萬(wàn)、300萬(wàn)?？傆嬜兯儐鋬?nèi)粉末冶金零部件的市場(chǎng)空間約150億元。 若粉末冶金行業(yè)(yè)能夠取得技術(shù)上的突破，強度、耐磨性等指標進(jìn)一步提高，則結合齒輪、傳動(dòng)齒輪等傳統(tǒng)鍛造部件有望被粉末冶金部件所取代，市場(chǎng)規(guī)模將會(huì )進(jìn)一步爆發(fā)(fā)式擴張。 粉末冶金市場(chǎng) 根據(jù)GKN公司測算，2016年，全球粉末冶金產(chǎn)(chǎn)品銷(xiāo)售額約為80億美金。其中，銷(xiāo)售額前十名的公司總銷(xiāo)售額約為45億美金，市場(chǎng)份額約占60%。前十名的公司中，5家公司為歐洲企業(yè)(yè)，4家公司為日本企業(yè)(yè)，1家公司為美國企業(yè)(yè)。GKN公司為行業(yè)(yè)的領(lǐng)導者，2016年其粉末部門(mén)銷(xiāo)售額達 10.3億英鎊(14億美金)，市場(chǎng)份額約占18%，遠高于第二名住友電工9%的市場(chǎng)份額。 

根據(jù)中國機協(xié)(xié)粉末冶金分會(huì )統(tǒng)計，2016年我國粉末冶金部件出貨量48萬(wàn)噸，銷(xiāo)售額達64億元，其中汽車(chē)行業(yè)(yè)銷(xiāo)售額40億元，占銷(xiāo)售總額62%。2017年，粉末冶金市場(chǎng)規(guī)模預計達69億，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定增長(cháng)。 GKN是粉末冶金領(lǐng)域的龍頭企業(yè)(yè)，有著(zhù)最大的銷(xiāo)售規(guī)模以及最齊全的產(chǎn)(chǎn)品種類(lèi)。在粉末冶金領(lǐng)域具有很好的參考意義。GKN粉末冶金由兩個(gè)部分組成：GKN Sinter Metals和Hoeganaes。GKN Sinter Metals是粉末冶金成形部件的行業(yè)(yè)領(lǐng)導者，其市場(chǎng)份額世界第一。產(chǎn)(chǎn)品包括用于汽車(chē)引擎、變速箱、泵、車(chē)身、底盤(pán)、壓縮機的粉末冶金零部件、粉末冶金制作的軸承與過(guò)濾器、金屬鑄塑成型組件、其他工業(yè)(yè)應用的粉末冶金零部件，以及用于電動(dòng)機的軟磁元件。Hoeganaes是GKN旗下專(zhuān)門(mén)提供高質(zhì)(zhì)量金屬粉末的公司，其產(chǎn)(chǎn)品包括鐵粉、銅粉、鎢粉、鈦粉等金屬粉末，廣泛用于粉末冶金，化工和焊接等工業(yè)(yè)。其市場(chǎng)份額世界第二。 2016年，GKN粉末冶金部門(mén)的營(yíng)業(yè)(yè)收入為14億美金。其中Sinter Metals貢獻了11.7億美金的收入，占總收入的83.6%;Hoeganaes貢獻了2.3億美金的收入，占總收入的16.4%。

來(lái)源：中國3D打印網(wǎng)(wǎng)