钛合金导入消费电子，关注机械加工环节投资机会

行业报告：先进制造行业周报2023年11月18日中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分行业评级：增持钛合金导入消费电子，关注机械加工环节投资机会分析师：邹润芳证券执业证书号：S0640521040001研究助理：闫智证券执业证书号：S0640122070030分析师：卢正羽证券执业证书号：S0640521060001股市有风险入市需谨慎 ◼重点推荐：华中数控、新莱应材、纽威股份、宝明科技、骄成超声、贝斯特、软通动力、天融信、航锦科技、奥特维◼核心个股组合：华中数控、新莱应材、纽威股份、宝明科技、骄成超声、五洲新春、贝斯特、国茂股份、天融信、软通动力、航锦科技、华伍股份、奥特维、罗博特科、高测股份、捷佳伟创、科威尔、绿的谐波、埃斯顿◼本周专题研究：钛合金具有密度低、比强度高、强抗腐蚀性、耐高低温的优秀性能，被广泛应用于航空航天、武器装备等国防工业和石油化工、生物医疗等民用领域。目前华为、苹果、小米、荣耀等头部厂商多款产品均已导入钛合金材料，提升产品竞争力。数控立式加工中心是目前手机中框加工的主流方案，研磨抛光及拉丝为后续表面处理环节的核心。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%，同时需要更长的加工时间，这不仅对刀具技术提出更高的要求，也增加刀具的消耗。3D打印技术凭借高效成形、一体化及轻量化优势伴随钛合金切入消费电子应用于折叠屏铰链及表壳的制作。建议关注：1）精密磨削与智能化成套设备专业提供商：宇环数控；2）研磨抛光环节供应商：金太阳；3）超硬刀具供应商：沃尔德、华锐精密；4）3D打印设备/服务供应商：铂力特、华曙高科、银邦股份。◼重点跟踪行业：◼锂电设备，全球产能周期共振，预计21-25年年均需求超千亿，国内设备公司优势明显，全面看好具备技术、产品和规模优势的一二线龙头；◼光伏设备，设备迭代升级推动产业链降本，HJT渗透率快速提升，同时光伏原材料价格下降有望刺激下游需求，看好电池片、组件设备龙头；◼换电，2025 年换电站运营空间有望达到1357.55 亿元，换电站运营是换电领域市场空间最大的环节，看好换电站运营企业；◼储能，储能是构建新型电网的必备基础，政策利好落地，发电、用户侧推动行业景气度提升，看好电池、逆变器、集成等环节龙头公司；◼半导体设备，预计2030年行业需求达1400亿美元，中国大陆占比提高但国产化率仍低，看好平台型公司和国产替代有望快速突破的环节；◼自动化，下游应用领域广泛的工业耗材，市场规模在400亿左右，预计2026年达557亿元，看好受益于集中度提高和进口替代的行业龙头；◼氢能源，绿氢符合碳中和要求，光伏和风电快速发展为光伏制氢和风电制氢奠定基础，看好具备绿氢产业链一体化优势的龙头公司；◼工程机械，强者恒强，建议关注行业龙头，看好具备产品、规模和成本优势的整机和零部件公司。中航先进制造——投资观点 ◼钛合金性能出色，3C厂商导入技术推出钛合金材质产品提升产品竞争力。钛合金具有密度低、比强度高、强抗腐蚀性、耐高低温的优秀性能，被广泛应用于航空航天、武器装备等国防工业和石油化工、生物医疗等民用领域，其兼具高比强度和轻量化的优势成为备受推广的重要原因，逐步导入消费电子领域，使得产品更加轻盈，提升消费者体验感。目前华为、苹果、小米、荣耀等头部厂商多款产品均已导入钛合金材料，提升产品竞争力。华为在2022年发布的折叠屏手机MateXs2结构件中采用钛合金材料，并在Watch4Pro中使用了钛合金边框；2023年9月，苹果发布的iPhone15Pro/ProMax采用钛合金外壳，成为苹果首款采用航空级钛金属手机，并从Ultra系列手表开始标配钛合金表壳；荣耀于2023年10月12日发布轻薄大内折旗舰手机荣耀MagicVs2，采用鲁班钛金铰链等创新材料；小米发布新机Xiaomi14Pro，并推出钛金属特别版，是全球首款使用钛金属作为中框的安卓手机。资料来源：钛之家，金属加工，中航证券研究所1.本周专题研究：钛合金兼具高比强度和轻量化的优势，导入消费电子产品3图表：钛合金材料性能特点特点相关介绍比强度(抗拉强度/密度)抗拉强度可达100～140kgf/mm2，而密度仅为钢的60%中温强度好运用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能坚持所请求的强度,可在450～500°C的温度下长时间工作耐腐蚀性强耐蚀性好,有反抗多种介质腐蚀的能力，在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性，在海水、湿氯气和氯化物溶液中的耐蚀功能更为优良低温功能好TA7，在-253°C下还能坚持一定的塑性热导率小，无铁磁性导热系数约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50％图表：各3C厂商钛合金应用情况厂商产品类型及型号具体说明苹果手机iPhone 15 Pro/Pro Max；手表Ultra/Ultra2手机中框采用钛合金，通过固态扩散技术与铝金属内框焊接，相较14代不锈钢中框减重20g；手表外观采用钛金属表壳荣耀手机荣耀MagicVs2搭载91%金属结构的“鲁班钛合金铰链”，实现铰链中的轴盖变得更轻更薄小米手机Xiaomi 14 Pro 采用钛金属中框设计，相比其他材质拥有耐磨性好、重量轻等优点华为Watch 4 Pro表壳采用48 毫米的钛合金 资料来源：金太阳，厦门金鹭，JacksonLea，中航证券研究所1.本周专题研究：数控立式加工中心是手机中框加工的主流方案4图表：指导意见部署重点突破“大脑”、“小脑”、机器肢、机器体关键技术◼手机中框加工工艺主要为数控立式加工中心（CNC）。手机中框作为智能手机的支撑结构，用于固定手机屏幕、后盖及内部元器件，其材质需要拥有较高的强度及硬度、较好的耐腐蚀性，中高端智能手机常用材质有不锈钢SUS304、SUS316L、铝合金AL6063、AL7075，常见胚料成型工艺为锻造、铸造、铝挤等。◼抛光及拉丝工艺是钛合金表面处理环节的重点。随着钛合金应用于手机中框的制作，其坯料经过CNC加工，然后通过研磨抛光耗材及设备对工件进行多次由粗至精的磨抛工序，再经表面处理（PVD涂层、喷砂+阳极氧化），最后经过拉丝处理。拉丝处理能够有效改善手机中框的耐指纹性，使得划痕变得不再明显，耐刮擦性明显提高，由于钛合金材料的特殊性，取得均匀的拉丝效果是其关键。图表：打磨抛光作业流程图表：拉丝效果的前后对比图表：金太阳磨削实验机 资料来源：科辉，厦门金鹭，中航证券研究所1.本周专题研究：钛合金加工对切削刀具技术提出更高的要求5图表：指导意见部署培育整机、传感器、执行器、控制器、动力电源等重点产品◼钛合金加工采用低切削用量制约生产效率，高效切削刀具技术是关键。由于钛合金具有热导率低、高温化学活性高和弹性模量小的特点，在切削加工过程中存在切削温度高、切削变形和冷硬现象严重及易粘刀等现象，导致刀具易磨损且表面加工质量差。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%，同时需要更长的加工时间，这不仅对刀具技术提出更高的要求，也增加刀具的消耗。◼优化刀具结构及涂层是技术改进的主要方向。根据钛合金加工工艺的特点及技术要求，采用特殊刃性的刀具、整体超硬材料及密齿结构的刀具可以提升切除的效率与高质量的表面加工。涂层有助于提升加工效率和延长刀具寿命，刀具涂层材料具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化和热导率低的特性，PVD涂层刀具的使用寿命较CVD涂层更好，此外，涂层的后处理技术可进一步提升刀具的切削性能，喷砂时间、磨料类型以及磨粒直径等微喷砂工艺参数对涂层刀具几何形貌、力学性能及使用寿命影响较大，通过微喷砂后处理可有效去除涂层表面的大颗粒缺陷。图表：钛合金高质高效切削加工刀具技术图表：刀具技术在手机中框加工的解决方案加工部位加工类型加工方式问题解决方案手机内腔加工粗加工分层面铣加工余量大，切削温度高，金属去除率要求高；刀具需保持良好的排屑性、抗崩性；通常失效形式为刀具崩刃用高温硬度高、高温条件下散热性能好的刀具基体，匹配独特的刀型设计方案及磨削工艺中框侧壁开粗粗加工侧铣需要将方型的坯料加工成弧形的手机中框侧壁形状，对刀具的冲击力巨大，极易使刀具出现崩刃失效轮廓刀片搭配刀杆的方案予以解决中框侧壁精加工外观加工侧铣要求侧壁不允许有刀纹、刀线等外观不良现象。同时对刀具的轮廓度要求较高，以此来保手机产品对轮廓度的要求开发的精加工轮廓外观刀具，采用超精细的磨削，搭配特殊的刃口处理及光滑的涂层，辅以高精度的检测标准，以此实现中框侧壁精加工 资料来源：铂力特招股说明书，南极熊3D打印，中航证券研究所1.本周专题研究：3D打印技术拓展至消费电子领域，建议关注钛合金导入带来产业链相关的投资机会6图表：3D打印技术与传统精密加工技术对比◼3D打印技术伴随钛合金拓展至消费电子领域，可应用于折叠屏铰链、表壳制作。虽然目前金属3D打印技术在可加工材料、加工精度、表面粗糙度、加工效率等方面与传统的精密加工技术相比，还存在一定的差距，但其技术原理及制造方式可缩短新产品研发及实现周期、高效成形更为复杂的结构、实现一体化及轻量化设计，契合消费电子产品制作需求。2023年，智能手机制造商荣耀推出了新款折叠MagicV2，采用3D打印钛铰链移位盖，比之前的铝制版本更轻，强度提高150%，采用3D打印数万个的小钛片是产品耐用且平滑折叠和展开的关键。此外，随着3D技术成本进一步降低，有望应用于在制作钛合金中框。◼钛合金切入消费电子领域，关注机械加工环节投资机会。建议关注：1）精密磨削与智能化成套设备专业提供商：宇环数控；2）研磨抛光环节供应商：金太阳；3）超硬刀具供应商：沃尔德、华锐精密；4）3D打印设备/服务供应商：铂力特、华曙高科、银邦股份。图表：荣耀Magic V2折叠智能手机使用的3D打印钛合金铰链移位盖项目金属3D打印技术具体说明技术原理分层制造、逐层叠加材料去除、切削、组装技术手段SLM、LSF 等磨削、超精细切削、精细磨削与抛光适用场合小批量、复杂化、轻量化、定制化、功能一体化零部件制造批量化、大规模制造，但在复杂化零部件制造方面存在局限使用材料金属粉末、金属丝材等几乎所有材料材料利用率高，可超过95%低，材料浪费产品实现周期短相对较长零件尺寸精度±0.1mm0.1-10μm零件表面粗糙度表面光洁程度较低表面光洁度较高，可达镜面效果 2.重点跟踪行业：光伏、储能、锂电7◼光伏设备：1）N型电池片扩产项目多点开花，光伏设备企业技术持续突破，需求与技术共振，推动光伏产业高景气增长。建议关注：迈为股份、捷佳伟创等。2）光伏产业链价格调整将会使产业链利润重新分配，同时刺激下游需求，有望引导整个产业链向好发展。在产业链调整的过程中，看好以下几个方向：靠近下游的电池组件、电站运营环节；非硅辅材、耗材环节；光伏设备等。建议关注：双良节能、奥特维等。◼锂电设备：从新技术带来新需求、扩产结构性加速度和打造第二成长曲线等角度出发筛选公司，2023年重点推荐以下方向：1、新技术：①复合集流体从0到1加速渗透，推荐关注相关设备商东威科技、骄成超声；②若大圆柱渗透率提升，激光焊接等环节有望受益，推荐关注联赢激光；2、锂电储能：2023年或成为国内大储高增速元年，重点关注电池、逆变器、温控、消防等环节；3、主业拓展：锂电设备是少有的能出现千亿级别大市值公司的领域，推荐关注平台型公司先导智能；电力电子、激光加工技术具备延展性，需求增长持续性有望更强，推荐关注星云股份等；4、出口链：海外扩产有望出现结构加速，推荐关注杭可科技。◼储能：发电侧和用户侧储能均迎来重磅政策利好，推动储能全面发展。1）发电侧：2021年8月10日，《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》出台，首次提出市场化并网，超过保障性并网以外的规模按15%的挂钩比例（4小时以上）配建调峰能力，按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网，抽水蓄能、电化学储能都被认定为调峰资源，为发电侧储能打开。2）用户侧全面推行分时电价，峰谷价差达3到4倍，进一步推动用户侧储能发展。星云股份是