请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告| 2022年07月15日免热处理铝合金材料行业专题——一体化压铸催生需求，再生铝头部企业受益行业研究· 专题报告有色金属·铝投资评级：维持证券分析师：刘孟峦010-88005312liumengluan@guosen.com.cnS0980520040001联系人：焦方冉18560060679jiaofangran@guosen.com.cn 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容摘要◆铝是主要的汽车轻量化材料：铝的密度仅为钢的1/3左右，汽车用铝量提升主要是为了实现轻量化，轻量化可降低燃油车油耗和排放，可增加电动车续航里程。目前单车用铝量为140kg左右，未来10年有望翻倍。◆一体化压铸催生免热处理铝合金需求：随着压铸件的不断大型化，热处理可能造成这类大型、薄壁压铸件变形，后续整形难度以及报废率将大幅提升。因此需要开发适用于大型、薄壁压铸件的免热处理铝合金材料，使材料无需进行热处理，在铸态条件下就能达到力学性能要求,近年来其开发与应用逐渐成为研究热点。◆免热处理材料百花齐放，产业链上下游齐参与。国外的美国铝业公司、德国莱茵菲尔德对免热处理铝材早有研究并拥有成熟的合金牌号，整车企业特斯拉也申请了一系列免热处理合金牌号并用于结构件生产。国内企业也在积极研发适用于大型薄壁压铸件的免热处理材料，目前拥有相关专利的既有压铸生产商如广东鸿图，也有再生铝生产商如立中集团、瑞格金属、永茂泰等，高校如上海交大。另外也有不少企业在积极研发、送样，并申请专利。◆免热处理铝合金牌号众多。目前来看免热处理铝合金可分为Al-Si系和Al-Mg系两大类，各个牌号在此框架下进行成分调整和工艺路线制定。目前成熟的免热处理材料往往拥有一个免热处理合金牌号体系，如美国铝业、莱茵菲尔德、特斯拉、上海交大等。◆存在专利和认证壁垒，先发优势明显。通过梳理各个免热处理铝合金材料牌号成分可以发现，一些材料是在已有专利的基础上进行成分微调、生产工艺调整，成功研发免热处理铝合金材料的企业都会尽快申请专利进行保护；整车厂为避免专利纠纷会选择具有专利保护的合金牌号，专利是进行整车前期试验和认证的门槛。研发和认证壁垒：虽然免热处理合金研发不存在高不可攀的技术门槛，但需要上游材料企业、压铸厂、模具厂、整车厂合作研发。研发壁垒不仅在于合金成分调整、工艺路线调整，关键是材料生产商与压铸厂、整车厂绑定合作，不断试错，生产出符合整车性能要求的材料。◆头部再生铝企业迎来发展契机：①头部再生铝企业具备多点布局优势：大型一体化压铸件不便于长距离运输，且运费昂贵，压铸机往往布局在整车周边。铝合金材料企业只有多点布局，才能更加靠近下游客户，实现多客户覆盖，同时节省材料的运输费用。而中小型再生铝企业往往只有单一厂区，无法做到覆盖更多客户。②免热处理铝合金终将使用再生铝作为原料：一体化压铸大量使用原生铝，原生铝碳排放是再生铝20倍以上，将显著提高材料的碳排放量，是长期隐忧。只有通过进一步研究，探索使用再生铝生产免热处理材料，才能解决碳排放问题。再生铝企业具备废铝采购渠道及经验优势，且对再生铝的性能理解更加深刻，未来有望主导材料端。③头部再生铝企业在免热处理材料研发、生产、销售环节均具备明显优势：传统再生铝行业充分竞争，毛利率较低。免热处理材料兴起后，压铸厂往往选择与大型再生铝企业合作研发生产免热处理铝合金，材料认证通过后形成稳定的合作关系，具备先发优势。未来可能由少数行业头部企业主导免热处理材料研发、生产和销售，竞争格局明显改善，产品毛利润有望远高于当前水平。相关标的立中集团、顺博合金、永茂泰风险提示由于疫情或其他因素，导致汽车产销不及预期；新能源汽车渗透率低于预期，导致行业需求增速偏低；由于技术革新，免热处理铝合金材料被高强度钢、镁合金替代的风险。 qOrRmMoM7NaO7NpNnNmOpNiNnNpQkPrQmR7NpOtMvPnPpPvPpMmP请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容行业分析一体化压铸催生免热处理材料◆铝是主要的汽车轻量化材料：铝的密度仅为钢的1/3左右，汽车用铝量提升主要是为了实现轻量化，轻量化可降低燃油车油耗和排放，可增加电动车续航里程。目前单车用铝量为140kg左右，未来10年有望翻倍。◆铝铸造件占汽车用铝65%，在汽车用铝中居主体地位。车用铝压铸件当中，有64%用于发动机缸体缸盖和各类壳体，有16%用于铝合金车轮，13%用于散热系统，5%用于底盘及悬架系统，1%用于车身覆盖件。压铸铝合金的成分及其含量对铸件的力学性能影响显著，对于不同铸件的性能要求，应选用不同压铸工艺及相应的铝合金成分。压铸铝合金牌号繁多，目前工业领域中压铸铝合金应用广泛的是Al-Si二元合金系、Al-Mg二元合金系、Al-Si-Mg合金系、Al-Si-Cu合金系等。◆一体化压铸催生免热处理铝合金需求：随着压铸件的不断大型化，热处理可能造成这类大型、薄壁压铸件变形，后续整形难度以及报废率将大幅提升。因此需要开发适用于大型、薄壁压铸件的免热处理铝合金材料，使材料无需进行热处理，在铸态条件下就能达到力学性能要求。免热处理压铸铝合金材料一方面可以直接在铸态下使用规避上述问题，另一方面还可以降低零件制造成本，近年来其开发与应用逐渐成为研究热点。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容铝的性能：轻量化、高性价比的车用材料◆铝-优良的汽车轻量化材料：铝的密度为2.7g/cm3，仅为钢密度的34%，铜密度的30%。纯铝硬度较软，但添加合金元素后强度大幅提高，且塑形优良，可加工成复杂形状，是一种优良的汽车轻量化材料。◆铝的轻量化优势使汽车用铝需求空间广阔。铝的密度仅为钢的1/3左右，汽车用铝量提升主要是为了实现轻量化。根据2020年中国汽车工程学会牵头编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，汽车轻量化是节能汽车、新能源汽车和智能网联汽车的共性基础技术，不但可以实现有效减排、还能提升车辆加速性、制动性、操稳性等诸多性能。◆单车用铝量具有翻倍空间：根据汽车工程学会编制的车轻量化技术路线图，对于车用材料，短期以完善高强度钢应用体系为重点，中期以形成轻质合金应用体系为方向，远期形成多材料混合应用体系为目标，其中铝在轻质合金应用当中居于主体地位。根据国际铝业协会数据，2020年我国乘用车单车用铝量约140kg，而根据2017年发布的汽车工业轻量化技术路线，到2025年单车用铝量超过250kg，到2030年单车用铝量超过350kg，汽车用铝增长空间广阔。图1：三厢轿车油耗与整备质量资料来源：《车身材料与车身轻量化》、国信证券经济研究所整理图2：E-Golf阻力和功率需求对行驶里程的影响资料来源：《车身材料与车身轻量化》、国信证券经济研究所整理表1：铝铸件减重效果显著：铸钢（铁）与铸铝件重量对比零件名称铸铁件质量（A）/kg铸铝件质量（B）/kg(A) /( B)发动机缸体3.5-181.8-92:1发动机缸盖18-2713.5-32(3.8-4.4)：1转向机壳3.6-4.51.4-1.8(2.5-2.6)：1传动箱壳13.5-235-8.2(2.7-2.8)：1制动鼓5.0-91.8-3.6(2.5-3.1)：1水泵壳1.8-5.80.7-2.3(2.4-2.6)：1机油泵壳1.4-2.30.5-0.9(2.6-2.8)：1资料来源：《汽车压铸与铸造铝合金》、国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容铝压铸在车用铝材中居主体地位◆采用铝合金代替钢铁来加工汽车零部件早期可以追溯到20世纪初，当时美国福特公司T型汽车和意大利法拉利公司的赛车都采用铝制车身；20世纪40年代，意大利菲亚特公司研制出了铝合金气缸盖，并应用到部分车型上；20世纪50年代，德国的一家公司对低压铸造技术进行改进，生产出了复杂结构的铝合金压铸件，并开始大量生产发动机后盖、空冷缸盖等铝合金压铸件；20世纪60年代以后，由于高压压铸技术的发展，压铸铝合金在汽车中的应用大幅增加，铝合金压铸件逐步替代铸铁，用量逐年增加，奠定了现代汽车工业广泛采用铝合金压铸件的基础。◆铝铸造件占汽车用铝65%：根据2019年国际铝业协会对欧盟所有在售车型详细调研，铝铸造件在汽车铝材中占主要地位。2019年欧盟乘用车单车用铝量为179.2kg，其中铝铸造件116kg，占比64.7%，铝板带箔34kg，铝挤压材19kg，铝锻造件10.2kg；据美国铝业协会的数据，2020年北美地区轻型车用铝中，铝铸件占比达到65.1%。◆车用铝压铸件当中，有64%用于发动机缸体缸盖和各类壳体，有16%用于铝合金车轮，13%用于散热系统，5%用于底盘及悬架系统，1%用于车身覆盖件。缸体缸盖、各类壳体64%车轮16%散热器13%底盘及悬架系统5%车身覆盖件1%图4：汽车用铝合金铸件占比资料来源：《压铸铝合金的应用及研究进展》、国信证券经济研究所整理图3：各种工艺铝材在汽车上的用量资料来源：国际铝业协会、国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容铝压铸件多用于复杂形状壳体图5：燃油车铝压铸产品资料来源：渝江压铸官网、国信证券经济研究所整理图6：新能源汽车铝压铸产品资料来源：渝江压铸官网、国信证券经济研究所整理◆动力系统：缸体、缸体盖、缸盖罩、曲轴箱、气缸盖罩盖、油底壳、活塞、泵体、泵盖、进气管、发电机壳体、发动机齿轮室、六缸摇臂座、发动机各类支架等◆传动系统：变速器壳体、变速器油路板、离合器壳体、换挡拔叉、变速箱支架◆转向系统：链条盖、齿条壳体与蜗轮壳体◆底盘总成：悬置支架与横梁。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容铝压铸工艺简介◆铸造是实现零部件成形的基础工艺之一，其具有生产效率高、一次成形复杂铸件、生产成本低等优点，被广泛应用于航空航天、汽车等领域。铸造按工艺可分为重力铸造、离心铸造、挤压铸造、压力铸造等。◆压铸(High Pressure Die Casting, HPDC)，是高压铸造的简称，是指将熔融的液态金属或半固态金属以较大的压力(20-120MPa)和速度(20-100m/s)压入模具型腔，并使之在较高的外部压力作用下凝固的成型工艺。在压铸过程中，金属液能够快速的充满模具型腔，在外部压力作用下，不仅能够保持金属液与模具型腔尺寸和形状的一致性，而且在模具型腔的强冷作用下，外部压力使得金属液与模具紧贴，从而使铸件-模具作为整体具有优异的散热性，从而使金属液能够获得较大的过冷度，增加形核的核心，使金属液在极短的时间内完成凝固，获得晶粒细小、组织均匀的铸件。◆相对于其他铸造成型工艺，压铸工艺所生产的铸件表面质量更好、精度更高，而且基本不需要后续的机械加工，具有较高程度的自动化工序，从而能够获得较高的生产效率和经济效益。图7：传统的重力铸造示意图资料来源：《轻合金铸造技术发展历程与展望》、国信证券经济研究所整理图8：压力铸造工艺示意图资料来源：《轻合金铸造技术发展历程与展望》、国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容铝压铸的原料主要是再生铝◆铝压铸对杂质允许含量较宽。铝压铸的原料主要是铝及其他合金元素，由于压铸铝合金对杂质允许含量比较宽，特别是铝合金中对力学性能影响比较敏感的铁含量，在压铸铝合金中允许含量较高，这既是压铸成型工艺要求的，也是压铸高压充填和迅速凝固方式决定的。因此压铸所用的铝合金原料绝大部分来自再生铝。◆使用再生铝可节省小金属添加费用。根据不同合金牌号，压铸铝合金当中需要添加一定量的Mg、Si、Mn等合金元素，而废铝本身含有上述合金元素。再生铝生产过程中对元素进行除杂、调配，即可产出符合国家标准的压铸铝合金牌号，省去了添加合金元素的费用。尤其2021年以来小金属Mg、Si等价格飙升，再生铝的经济性进一步凸显。◆铝压铸上游材料供应商即再生铝生产商。再生铝生产商是铝压铸企业的上游，国内主要再生铝企业如立中集团、顺博合金、怡球资源、永茂泰等下游客户主要来自汽车行业。44.78%46.72%55.82%24.83%26.