微细球形铝粉行业、发展历程、技术水平及发展趋势
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2025-05-05 09:15:45
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(1)微细球形铝粉行业发展历程

铝粉最初采用捣冲法进行生产,将铝碎屑加工成细小的片状铝粉用于生产铝颜料,此后发明了球磨法生产片状铝粉,生产效率和安全性大大提高。20 世纪初期,由于武器弹药的大量使用,球形铝粉需求量迅速增长,促进了铝粉生产工艺的不断改进。雾化铝粉生产工艺的出现,不仅有效满足了市场对微细球形铝粉的需求,同时为球磨法生产铝颜料提供了优质的原材料。

20 世纪 50 年代,我国从前苏联引进了空气雾化铝粉生产技术,开始了球形铝粉的研究、生产和应用,并在此基础上相继开发了双流雾化法、离心雾化法、真空雾化法、氮气雾化法等多种生产工艺。自上世纪 90 年代中科院力学所氮气雾化法微细球形铝粉生产技术实现产业化以来,我国铝粉行业的生产技术得到飞速的发展,经过 20多年的不断改进完善,目前,我国微细球形铝粉生产以生产工艺相对成熟的氮气雾化法为主,技术水平和产能产量位居世界前列。

2、行业发展现状及技术水平

(1)行业下游应用市场及供需情况

微细球形铝粉的上游主要为金属铝的采选及冶炼,而我国是全球电解铝第一大生产国,2024 年我国电解铝产量为 4,400.5 万吨,同比增长 4.6%。

微细球形铝粉下游主要应用为铝颜料、太阳能电子浆料、耐火材料、军工和自热材料等行业,其中高纯微细球形铝粉主要应用于半导体氮化铝和电容器积层电极箔;铝颜料下游主要应用为涂料、油墨和塑胶等行业。

微细球形铝粉和铝颜料主要是用于生产最终下游产品的重要原料,因此其市场和下游市场直接相关,产品的市场规模及发展趋势主要取决于相应下游市场的发展状况。微细球形铝粉和铝颜料在主要下游领域的应用及需求情况分析如下:

(2)微细球形铝粉

i)微细球形铝粉的供需情况

近年来,随着中国经济的快速发展以及微细球形铝粉生产工艺设备的升级迭代,产品特性不断提升,下游应用领域越来越广泛,微细球形铝粉的产量及市场规模逐年增加。同时随着国家环保要求日渐严格,不具备规模效应和安全生产能力的厂商逐渐被淘汰。据全国涂料工业信息中心调研统计,2022 年,我国微细球形铝粉(氮气雾化装置)生产企业 15 家,现有产能达 13 万吨/年,产能位于世界第一。

根据中国有色金属工业协会铝业分会出具的《证明函》,2023 年中国和全球微细球形铝粉产量分别为 10.3 万吨和15.5 万吨。

中国微细球形铝粉行业市场规模稳步增长,增速超过全球市场。根据智研瞻产业研究院数据,中国微细球形铝粉市场规模由 2019 年的 20.96 亿元增长至 2023 年的 26.65 亿元,预计 2030 年将达到 37.89 亿元,期间年复合增长率达到 5.15%。

微细球形铝粉按粒度大致可以分为三种。第一种为粗粉(粒径 21µm 以上)可以用于生产耐火材料和低端铝颜料,因技术门槛低,质量要求不高,故市场供应量十分充足。第二种为中细粉(粒径 10-21µm)主要用于中端铝颜料的生产,供应相对充足。

第三种为细粉(粒径小于 10µm),主要用于生产太阳能电子浆料、高端铝颜料以及军工产品,因技术水平要求较高,产品性能质量稳定性要求高,故市场上供不应求,尤其是其中为军工领域定制的产品,研发技术瓶颈较多,因而产能不足,市场上还存在较大供应缺口。据全国涂料工业信息中心调研统计,2022 年我国微细球形铝粉需求量已达到 9 万吨,其中铝颜料和太阳能电子浆料合计需要细粉(平均粒径小于 8µm)在 5 万吨/年以上。

虽然我国微细球形铝粉目前已达到年产 13 万吨的产能,但用于高性能铝颜料和太阳能电子浆料的细粉供应量只有 2.6 万吨/年左右,细粉尤其是高性能细粉处于供不应求状态。

(3)微细球形铝粉的主要应用情况

①铝颜料行业的应用情况

目前,微细球形铝粉最大的应用领域之一是铝颜料行业。以微细球形铝粉为原材料生产的铝颜料,对光的反射能力较强,在涂料中能均匀分布并且几乎呈水平分布,保护和装饰等功能效果突出。铝颜料是生产涂料、印刷油墨和塑胶材料重要原材料之一,下游产品广泛应用于汽车制造、3C 产品、建筑材料、家用电器、飞机船舶等终端产品。2018 年2022 年,铝颜料产量年均增长率为 6.67%;2022 年中国铝颜料产量约达到 5.32 万吨,铝颜料已成为发展最快的颜料品种之一,微细球形铝粉在铝颜料行业的使用量逐年增大。

②电容器积层电极箔的应用情况

随着电子元器件行业的不断发展,铝电解电容器的市场规模也在持续攀升。其中,电极箔是一种专门用来制作铝电解电容器正负极的材料,是铝电解电容器的关键原材料。传统电极箔通过实施电化学蚀刻处理形成隧道型孔洞,能够增大表面积,但隧道孔径长短难以均匀控制,但高比容腐蚀箔有着强度较差、难以分切卷绕、不适合电容器小型化等问题。

在化成赋能阶段,随着电压的升高,氧化膜的厚度增加,内部残留的铝基体减少,强度大幅下降,其高比容电极箔难以适用于高压及超高压的铝电解电容器。而且传统的蚀刻工艺需要用到大量的盐酸、硫酸及硝酸等环境污染原料,给环保处理带来很大的压力。经过几十年的发展,电化学腐蚀法实现的扩面倍率已接近理论极限,传统化成箔的比容量几乎停止增长。

随着技术的发展,电容器积层电极箔通过增材制造的方式在芯层铝箔上烧结高纯球形铝粉,不仅为阳极铝箔提供更高的比表面积,获得更高的容量,并且制造过程无需酸液腐蚀,减轻了环保压力,实现了绿色制造。电容器积层电极箔生产工艺与传统制造工艺相比较,不仅生产工序大幅简化,过程节能环保,并且突破现有电子铝箔性能瓶颈,比电容大幅增加。未来,新兴工艺将完全颠覆现有传统电极箔的制造方式,引领电子铝箔发展的新局面。

根据中国电子元器件协会电容器分会数据显示,预计 2024 全球化成箔市场规模为163.4 亿元,到 2028 年,全球化成箔市场规模预计将达 200.4 亿元,2023-2028 年五年平均增长率约为 3.9%。下游应用方面,根据 QY Research 调研显示,2024 年全球铝电解电容器市场规模大约为 74.57 亿美元,预计 2031 年将达到 89.02 亿美元,2025-2031 期间年复合增长率(CAGR)为 2.6%。

电极箔作为铝电解电容器的关键基础原材料,是整个铝电解电容器组成部分中技术含量和附加值最高的部分,电极箔的质量直接影响其下游产品铝电解电容器的质量,进而影响终端产品的质量。近年来随着铝电解电容器生产基地向我国加速转移且产量快速增长,我国的电子铝箔加工业得到了快速发展,电容器积层电极箔的出现也将带动高纯微细球形铝粉的需求随之提升。

③氮化铝粉材的应用情况

随着电子产品日益走向高集成、小型化和高频化,功耗和散热问题随之凸显,对电子材料的性能要求因而变得尤为严苛。氮化铝因其卓越的热导率、优良的绝缘性能、与硅相匹配的热膨胀系数以及出色的化学稳定性等特点,既是新一代散热基板和电子器件封装的理想材料,也可用于热交换器、压电陶瓷及薄膜、导热填料等,应用前景广阔。

目前氮化铝材料已广泛应用于半导体、泛半导体、消费电子、新能源汽车、大功率电力电子模块、RF 射频微波通讯、航空航天等多个领域。“十四五”时期,国家为推动先进电子新材料产业技术向国际领先水平发展和加快推进应用示范,工业和信息化部将氮化铝粉体纳入了国家战略性新兴产业目录及重点新材料首批次应用示范指导目录(2024 年版)。

然而我国氮化铝行业起步较晚,氮化铝粉体产量不能满足国内市场需求,每年仍需进口大量的氮化铝粉体。据智研咨询统计,2023 年中国氮化铝粉体需求量达到 4,200 吨,但产量只有 2,480 吨,供需缺口高达 1,720 吨。2023年中国氮化铝行业市场规模从 2019 年的 13.4 亿元增长至 15.6 亿元,预计 2024 年行业市场规模达到 16 亿元,同比上涨 2.56%。

随着物联网、AI、高性能计算、5G 通讯、自动驾驶等数字经济蓬勃发展,带动全球半导体需求增长,促使关键电子材料及零部件国产化需求迫切;为此,国家也出台了相关的政策法规,支持国内半导体材料及设备零部件企业发展。高纯微细球形铝粉是高性能氮化铝生产的主要原材料。随着我国氮化铝生产技术的不断进步及相应产能逐渐释放,对于高纯微细球形铝粉的需求将逐渐增长。

④太阳能电子浆料行业的应用情况

以微细球形铝粉为主要原料生产的电子浆料是用于硅太阳能电池的背电材料,作为光伏产业的上游行业,其市场需求受光伏行业发展的影响较大。

中国目前已发展成为全球第一大太阳能电池生产国。根据国际可再生能源署(IRENA)数据,2024 年全球光伏新增装机 451.9GW,同比增长 30.8%。根据国家能源局数据统计,2024 年国内光伏新增装机 277.17GW,同比增加 27.80%,我国光伏产业已成为全球光伏产业的中坚力量。

受新型光伏电池技术影响,太阳能电子浆料行业中微细球形铝粉的应用量有所下降,但在传统技术仍为主流、光伏电池市场规模不断扩大的基础上,太阳能电子浆料仍对微细球形铝粉有较大需求。根据电池光伏行业协会 CPIA 数据,2023 年全球铝浆总耗量约为18,969 万吨,同比增长 24.9%,我国铝浆总耗量 16,319 万吨,同比增长 19%。可再生能源的广泛使用是未来的长期发展趋势,尽管我国光伏已经发展成为全球第一大光伏应用市场,但现阶段我国能源结构仍以传统能源为主,大力发展可再生能源,促进可持续发展仍然是国家重要的发展目标之一。

太阳能作为可再生能源的重要组成部分,拥有诸多优势,预计我国太阳能光伏市场未来仍将维持较快的增长。

⑤耐火材料行业的应用情况

耐火材料一般是指耐火度在 1580℃以上,能够承受各种物理化学变化和机械作用的无机非金属材料。作为高温工业和所有高温装置赖以运行的重要基础材料、关键耗材,耐火材料广泛应用于冶金、建材、轻工、有色金属等领域。2016 年以来,在国家环保整治力度加大的大环境下,耐火材料主产区地方政府也纷纷出台环保整治提升的具体措施。

在环保整治过程中,将导致环保不达标的企业出局,有力推动产业集中度的提高,市场秩序的规范和经营质量也得到了进一步的提高,使留在行业中的大型生产企业获得了合理的发展和利润空间。此外,耐火材料生产商以前主要由河南山东等地的小型空气雾化法铝粉厂供应原材料。

由于该类铝粉厂使用的空气雾化法生产工艺危险性大,环境污染严重,随着近年来安全环保要求的提高,河南山东等地的小型空气雾化铝粉厂商纷纷关停,使用更为安全和环保的氮气雾化法来生产微细球形铝粉的企业在耐火材料行业获得了市场认可,赢得了较大的市场发展空间。

经过多年的发展,我国耐火材料行业基本形成了科研、设计、生产、应用的产业体系,为我国工业的发展起到了重要的作用。近几年,耐火材料行业整体发展受下游行业影响市场规模虽趋于稳定但仍保持较高产量与产值。

根据中国耐火材料行业协会统计数据,2024年全国耐火材料制品产量为 2,207.11 万吨,同比下降 3.73%,总销售收入为 977.96 亿元。

(3)微细球形铝粉行业发展趋势

微细球形铝粉作为重要工业原料,其加工处理技术不断升级,应用范围也在不断拓展。常规的氮气雾化技术、普通的分级技术已经不能满足终端制品对性能的要求,下游应用不仅要求微细球形铝粉具有微纳米级的超细粒度和理想的粒度分布,也对铝粉颗粒的成分、结构、形貌及特殊性能提出了日益严苛的要求。铝粉粒径更微细化、球形度更好、粒度分布更集中已成为行业未来总体的发展方向。

同时随着微细球形铝粉的质量和纯度的不断提升,新的应用领域也随之出现,如具备先进制造工艺与技术厂商生产的高纯微细球形铝粉可用于电容器积层电极箔和氮化铝等电子行业材料的制造。近几年,微细球形铝粉行业将逐渐从扩大规模往提质增效上发展,推动产业结构升级,从而促进行业资源向技术先进、资金实力雄厚、大规模高效率的龙头和优质企业集中,微细球形铝粉行业将迎来高效发展路线。

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