电子行业专题：新需求、新方案-从加工方式演进路径看消费电子钛合金投资机会

钛合金由于具有多重优势而有望在消费电子部分领域中逐步替代不锈钢和铝合金。目前，电子产品金属结构件一般以不锈钢和铝合金为主，而钛合金相比不锈钢和铝合金等材质，能够更好地兼具坚固和轻薄的特点，从而降低手机的厚度和重量，并提高强度，因此，我们认为钛合金向消费电子持续渗透有望成为未来行业发展趋势。目前iPhone 15 Pro/Pro Max、 小 米14 Pro钛 金 属 特 别 版 、Galaxy S24Ultra、小米14 Ultra钛金属特别版已经采用钛合金手机中框，也有少数折叠屏铰链采用了钛合金构件。我们认为，限制钛合金渗透率提升的重要原因之一是机械加工难度较大从而导致钛合金成本较高，而目前在新工艺技术驱动下，未来钛合金应用成本有望逐步降低至3C消费电子领域可接受范围。 通过对以上三种技术进行比较，我们认为，由于上述弊病，部分CNC技术或逐渐被可以降低钛合金制造成本的3D打印、MIM等新技术替代，但CNC仍可作为新技术的后道加工方式；3D打印与MIM在制造领域互为补充，3D打印适合生产小批量且结构复杂（例如具有内部结构、孔洞或倒扣形状，以及外部开口小而内部体积大）的产品，以及进行前期原型/样品制作，而MIM则适合大批量生产（超过万件）且产品结构适合模具成型的情况。我们认为，在量产钛合金消费电子零部件方面，MIM优势更为突出，原因为消费电子产品通常需要大量生产，大批量下MIM成本优势突出，且MIM产品的精度高于3D打印产品，后续CNC机加工需求小于3D打印，从而进一步降低成本。进一步分析，我们认为MIM钛合金更适合用于手机中框而非铰链，因为，钛合金的轻量化特性使其成为大面积金属零部件的理想选择，而对于中框这类结构相对简单的部件，MIM模具制作成本也相对较低。相比之下，铰链的核心需求是高耐磨性、高强度和良好的延展性等，这些特性或使得钛合金并非最佳选择。市场趋势也从侧面印证了这一观点，虽然2023年7月推出的Magic V2采用了钛合金铰链，但2024年7月推出的新一代折叠屏Magic V3铰链则改用第二代荣耀盾构钢材质。 《中高端背板技术加速渗透，2024Q2全球基础手表份额创历史新高》——2024年09月02日 《大陆OLED面板全球份额达49%，9月或为智能眼镜密集发布期》——2024年08月26日 《苹果桌面机器人或将于2026年问世，IT主导大尺寸面板继续走强》——2024年08月19日 ◼投资建议 维持电子行业“增持”评级。我们认为，伴随着新工艺（3D打印、MIM）逐步成熟，3D打印/MIM钛合金有望逐步渗透消费电子行业。建议关注行业相关公司金太阳、精研科技、东睦股份、铂力特等。 技术发展不及预期，钛合金粉末降本速度不及预期，市场竞争风险。 目录 1钛合金正加速渗透消费电子行业.................................................32消费电子钛合金加工方式演进路径.............................................62.1 CNC加工：当前钛合金主流加工方式..............................62.2 3D打印：成形复杂结构零件时的首选加工方式...............82.3 MIM：适用于大批量、高精度的加工场景......................103相关标的...................................................................................144风险提示...................................................................................16 图 图1：减材制造、增材制造与成型制造示意图.......................6图2：CNC加工现场..............................................................6图3：金属3D打印成型过程.................................................8图4：MIM生产流程.............................................................10 表 表1：钛合金、铝合金、不锈钢特性对比..............................3表2：钛合金中框手机型号概览.............................................4表3：消费电子领域CNC加工钛合金亟待突破的问题..........7表4：3D打印技术相比CNC技术的优势..............................8表5：MIM技术的优势.........................................................10表6：MIM技术在钛合金加工中的挑战与改进需求.............12 1钛合金正加速渗透消费电子行业 钛合金由于具有多重优势而有望在部分领域逐步替代不锈钢和铝合金。目前，电子产品金属结构件材料一般以不锈钢和铝合金为主，而我们认为钛合金向消费电子持续渗透有望成为未来行业发展趋势，原因如下：钛合金是以钛为基础加入铝、锡、钒、钼、铌等其他元素组成的合金，在性能方面，钛合金相比不锈钢和铝合金等材质，能够更好地兼具坚固和轻薄的特点，从而降低手机的厚度和重量，并提高强度；在成本方面，钛合金具有强度高、导热系数低和化学活性高等特点，以前传统工艺下钛合金材质的机械加工难度大、良率低、成本高，但目前在新工艺技术驱动下，钛合金应用成本有望大幅降低至3C消费电子领域可接受范围。 据我们不完全统计，目前钛合金在消费电子领域主要应用在平板手机中框、折叠屏手机铰链及可穿戴设备中。 手机中框： 2023年9月，苹果推出钛合金中框手机iPhone 15 Pro/Max，首次使用钛合金边框，这一创新使得手机重量减轻——iPhone 15Pro的重量从上代的206g减轻至187g（减轻约9%）、iPhone 15Pro Max的重量从上代的240g减轻至221g（减轻约8%），裸机手感大大提升。紧随其后，小米于2023年10月26日发布小米14Pro钛金属特别版，该机型的中框采用了航天级99%高纯钛（TA-2）和高强铝合金材料。2024年以来，三星也加入了钛合金中框的行列。1月18日，三星推出了Galaxy S24 Ultra，采用了钛合金中 框设计。2月22日，小米在钛合金使用方面升级，推出14Ultra钛金属特别版，其中框使用了TC-4超强钛合金，具有900Mpa的屈服强度，是小米14 Ultra标准版的214%，材料硬度更是达到了14 Ultra标准版的259%。 折叠屏手机铰链： OPPO在2022年底首次在折叠屏手机的铰链中引入钛合金材料——OPPO Find N2采用碳纤维骨架和钛合金螺丝钉，这是折叠屏上首次应用钛合金螺丝。紧接着，2023年7月，荣耀推出Magic V2，其铰链轴盖部分也采用了钛合金材料，钛合金轴盖宽度相较于铝合金材质降低27%，强度却提升150%。 可穿戴设备： 在智能手表上，钛合金可以应用于手表的表圈、表壳。目前Apple、三星、华为等都有推出配置钛金属表壳的智能手表，例如Apple Watch Ultra/Ultra 2，其外观采用49毫米钛金属表壳；Galaxy Watch 5 Pro的表壳为钛合金材质；华为Watch 4 Pro采用48毫米的钛合金表壳。在智能眼镜中，钛合金可用于铰链、镜架，例如，2020年华为和GENTLE MONSTER合作推出的Eyewear II智能眼镜采用钛合金铰链。而在智能戒指上，钛合金常用来打造戒指的机身。 展望未来，我们认为消费电子钛合金的应用场景有望逐步增多，据精研科技披露，公司持续性地在做钛合金研发和量产，近两年感受到相关需求明显增加，公司相关的研发团队也进行了扩大。 2消费电子钛合金加工方式演进路径 3C消费电子钛合金结构件加工主要采用CNC加工、3D打印和MIM（金属粉末注射成型）等工艺，为实现复杂结构件的精准制造提供了多种选择。 2.1CNC加工：当前钛合金主流加工方式 CNC（数控）加工是一种通过计算机控制机床进行加工的技术，适用于各种金属和非金属材料的加工，涵盖切削（如铣削、车削等）和磨削等，具有高精度、高效率、工件表面质量好和适用于各种复杂结构的优点。CNC是一种减材制造工艺，这意味着它从称为毛坯或工件的起始零件中去除材料。 资料来源：全景财经、Hubs，上海证券研究所 资料来源：WAYKEN，上海证券研究所 在钛合金向消费电子领域渗透之前，采用CNC加工的钛合金已经在飞机、医疗、汽车、船舶等领域广泛应用。例如，在飞机领域，CNC加工钛合金可以用于发动机叶片、起落架、轴、内部结构、压缩机叶轮、连杆、发动机舱中；在医疗领域，CNC加工钛合金的典型应用包括骨生长刺激器、脊柱融合装置、骨板、正畸和假体部件；在汽车领域，钛广泛应用于跑车和豪华车，典型应用为车架、紧固件、消声器、排气管、发动机阀门、承重弹簧等；在船舶领域，CNC加工钛合金可以用于甲板、卸扣、弹簧钩、压力容器、潜艇探测器等。 在消费电子领域，CNC加工钛合金面临许多问题，例如切削加工困难、刀具磨损严重、材料浪费大等。 综上所述，我们认为，CNC技术虽然在钛合金加工领域应用广泛且技术成熟，但仍存在一些固有弊端，这些缺陷导致成本难以降低，从而一定程度上限制了钛合金在消费电子领域的渗透速度；然而，钛合金的性能优势明显，因此，推动可以降低钛合金制造成本的新技术发展显得尤为关键。 另外，基于以下案例，我们认为，对于3D打印、MIM等新技术而言，CNC仍可以作为后道加工方式。例如荣耀Magic V2的“鲁班钛合金铰链”是先采用金属3D打印技术制作，后续通过CNC加工对打印出的部件进行抛光；又如小米14 Ultra钛金属特别版，其钛合金中框的加工方式为MIM，后处理采用CNC加工。 2.23D打印：成形复杂结构零件时的首选加工方式 金属3D打印技术即选择性激光烧结技术，首先需要根据客户需求进行个性化设计的三维建模，创建定制化的产品数字化模型；接着再通过3D打印机用高能量激光烧熔金属颗粒，使之变成所需的三维形状的切片；进而烧结机器通过把这些切片一层一层累积起来，从而得到所要求的部件。目前，使用最普遍的金属3D打印方式为SLM即选区激光熔化成型技术。 资料来源：焊接切割联盟，上海证券研究所 相较于传统的CNC加工，3D打印在降低材料成本、实现复杂零件结构、快速制作原型等方面存在技术优势。 钛合金的3D打印技术目前已经在航空、医疗等领域得到了一定程度的应用，目前也已经开始在消费电子领域渗透，2023年发布的荣耀Magic V2的钛合金折叠屏铰链是钛合金3D打印技术在手机行业的首次大规模应用。 3D打印钛合金也存在一些弊端，例如打印件的后处理和质量检查仍占较高的成本、金属粉末等原材料价格昂贵、金属3D打印设备价格较高（通常金属3D打印设备报价区间大致在几十万到几百万之间不等）。 2.3MIM：适用于大批量、高精度的加工场景 MIM（金属粉末注射成型）是一种近净成形技术，通过选取符合MIM要求的金属粉末和粘结剂，在一定温度下采用适当方法将粉末和粘结剂混合成均匀的注射成型喂料、经制粒后在注射成型机上注射成型，获得的生坯经过脱脂处理后烧结致密化成为最成品。 资料来源：粉末冶金及硬质合金展，上海证券研究所 MIM技术结合了粉末冶金与塑料注塑成形两大技术的优点，相较于传统金属加工方法有许多优势，包括可成型相对复杂的零件、可简化加工程序、可以成型微观组织均匀&密度高&性能好的产品、易于实