市場占有率認證：2024年合金元素添加劑行業市場規模需求及行業技術特點分析-中金企信發布

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報告發布方：中金企信國際咨詢《行業冠軍認證-合金元素添加劑市場占有率認證報告（2024版）-中金企信發布》

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1、合金元素添加劑概述

合金，是由兩種或兩種以上的金屬、或金屬與非金屬融合而成的具有金屬通性的物質，其性能一般均優于純金屬。常見的合金包括鋁合金、鋼鐵、鎂合金、鈦合金等，即以鋁、鐵、鎂、鈦等金屬作為基體金屬，添加一種或多種金屬或非金屬元素而制成的，具有不同特殊性能的合金。隨著科學技術以及工業經濟的飛速發展，合金產品以其優秀的性能被行業接受并迅速運用于各行各業，為工業經濟發展做出巨大貢獻。

鋼鐵和鋁合金是用量最大的合金。由于鋁和鐵的熔點差異較大，因此目前鋁合金和鋼鐵在制備過程中合金元素加入的主流技術方式也有差異，總體上，鋁合金制備以中間合金加入法和合金元素添加劑加入法為主，鋼鐵制備則以直接加入法和中間合金法加入方式為主。

（1）合金元素添加劑在鋁合金行業的發展和應用現階段鋁合金制備中合金元素的主流添加方法是中間合金加入法和合金元素添加劑加入法。合金化是合金生產工藝流程中最重要的一環，合金添加元素在基體金屬中的熔化、合金元素分布的均勻性以及熔體純凈度決定合金材料的最終性能指標。由于鋁的熔點約為660℃，而鋁合金制備需加入的錳、鈦、硅、鐵、鉻等高熔點金屬（均在1,200℃以上）與鋁的熔點差距較大，若將其以單質的形式（純金屬）加入到鋁液中熔解，則熔爐的溫度需超過擬加入合金元素的熔點，這樣會造成鋁液的汽化，且熔爐內的鋁液易與周圍的氧氣、氫氣、水等發生化學反應，形成難以去除的雜質，導致鋁合金性能偏差，難以符合高端鋁合金性能的要求，甚至導致鋁合金的報廢。另外，將熔爐大幅升溫需耗費更多的能源，且升溫時間長，從而導致制備過程的高成本、低效率。為彌補上述不足，早期的合金工業中，利用“多數合金的熔點低于其組分中任一種組成金屬的熔點”這一特性，熔煉企業陸續采用加入中間合金（濃縮版的合金）熔化的方式來降低合金元素熔融過程時所需要的溫度，鋁基中間合金加入技術在20世紀50-60年代中后期開始在我國運用。中間合金添加方案存在如下問題：需要采用多次少量的方式進行添加投放，精準控制難度大；熔化中間合金所需的時間仍然較長，一般需30分鐘至一小時左右；鋁熔體長時間與大氣中的氧氣、氫氣、碳、水分等其他物質發生反應生成的化合物增多，導致鋁合金的品質降低；熔化時間長會增加能耗，且增加鋁熔體的燒損；熔化溫度降低有限，產生氧化物燒損，造成資源浪費、對環境影響大，生產效率低等；中間合金的制備方法與最終合金材料的制造工藝高度重合，需要將熱熔溫度提升至高熔點金屬熔化溫度才能完成生產，在造成較高的能耗和原料消耗的同時，也相應導致對空氣的污染及碳排放的增加。且鋁基中間合金本身作為高溫熔化的產物，制造過程中的低熔點金屬易燒損產生雜質，導致合金材料純凈度下降，影響材料的最終性能。

合金元素添加劑加入技術由美國AMG公司發明，在20世紀90年代中期在我國鋁合金行業中開始試驗，2000年前后開始陸續試用。合金元素添加劑加入技術無高溫熔煉流程，合金元素占比普遍可達75%以上，含雜質更低，且收得率更高，較鋁基中間合金技術在提升制造效率、減少材料燒損、提高合金材料性能等各項指標方面具有明顯優勢。但合金元素添加劑，通常會在產品中加入大量助熔劑來保證合金元素在熱熔體的熔化性能，助熔劑含量過高會擠壓合金元素占比（濃度降低），且易導致助熔劑中大量雜質被添加到合金中，降低了合金純凈度、影響合金性能。而提高合金元素濃度降低助熔劑含量則會影響合金元素在熱熔體中的熔化性能，造成合金元素無法充分熔化，合金元素收得率低，亦對合金質量造成影響。因此合金元素濃度、收得率、熔化時間、熔化溫度，四者難以同時兼顧，這也是全球合金元素添加領域歷久的技術性難題。由于上述原因，導致國內外主流的合金元素添加劑生產商提供的合金元素濃度水平普遍保持在75%-85%的水平，且熔化時間仍較長。

（2）合金元素添加劑在鋼鐵行業的發展和應用：在鋼鐵行業，不同于鋁的低熔點，金屬鐵熔點較高（1,538℃），在一般鋼鐵的冶煉中，元素添加普遍使用鐵合金（鐵基中間合金），常見的鐵合金有錳鐵、鉻鐵、硅鐵、硅錳等，而在對純凈度等要求較高的高端鋼鐵冶煉中，通常采用直接添加純金屬的方式添加合金元素。

鐵合金制備方法與鋁基中間合金類似，即將合金元素礦石與鐵屑等一種或多種合金元素熔煉制成的一種待用合金產品，在鋼鐵冶煉時，將該產品再次投入熔爐中進行熔化，達到鋼材合金元素添加的目的。鐵合金的優點在于其價格較低，但其金屬元素收得率低、雜質含量高，不利于提升鋼鐵品質。同時，鐵合金本身的制備工藝粗放、能耗物耗高、并產生大量煙塵、廢渣、廢氣，環境污染嚴重。純金屬加入的優點在于其濃度高、應用簡便、部分金屬熔化性好，有利于提升鋼鐵品質；缺點在于純金屬收得率偏低且價格較貴，且對部分金屬而言，如為了加快熔化速度直接將金屬研磨成粉末狀加入，導致合金元素在熔體燒損量多，材料耗損大，且高溫下產生各類氧化物、氮化物、氫化物等雜質，對鋼鐵純凈度產生影響，如以金屬錠的方式加入則導致合金元素在熔體中熔化速度慢、熔化不均勻，亦影響制備效率和鋼鐵品質。

2、行業技術水平及技術特點

（1）合金元素添加劑（鋁合金用）的技術特點：在鋁合金制備行業，目前主流的合金元素添加劑技術，為了實現高熔點金屬在低溫下熔化，通常會在產品中加入鋁粉及其他化學試劑作為助熔劑，來保證合金元素在熱熔體的熔化性能。行業通用“合金元素金屬+比例”來代表合金元素的含量，剩余部分則為鋁粉和其他物質作為助熔劑。由于鋁粉和助熔劑在熔體內熔化后形成雜質，助熔劑含量越高，合金純凈度越低、合金性能越差。而提高合金元素濃度降低助熔劑含量，則會影響高熔點合金元素在熱熔體中的熔化性能，造成其不能充分熔化，合金元素在熔體中分布的均勻性差，或者熔化時間過長，亦對合金質量造成影響。因此合金元素濃度、收得率、熔化時間、熔化溫度，四者難以同時兼顧，成為合金元素添加領域的全球性技術難題。因此，目前主流的合金元素添加劑產品普遍保持在75%-85%左右的濃度水平。

經過多年研發與技術經驗積累，自主研發以高熔點金屬低溫熔化為核心特征的高濃度合金元素添加劑制備關鍵技術，通過物理、化學、粉末冶金、材料學等綜合性技術方案，實現高熔點金屬在高濃度（合金元素濃度90%以上）下實現低溫、快速熔化、高收得率等綜合性的指標，該技術獲得2020年度中國有色金屬工業科學技術獎一等獎。

（2）合金元素添加劑（鋼鐵用）的技術特點：在鋼鐵行業，目前鋼鐵冶煉過程中合金元素添加仍以鐵合金、純金屬為主，以重慶潤際遠東新材料科技股份有限公司為代表的少數企業，將原用于鋁行業的合金元素添加技術結合鋼鐵行業的生產條件、生產特點進行針對性研發，推出用于鋼鐵行業的錳添加劑、復合添加劑等，以替代鋼鐵制備過程中慣常使用的純金屬或錳鐵、硅錳等鐵合金，產品具有提高金屬收得率、提升鋼鐵純凈度、均勻性、耐疲勞性等提升鋼鐵品質的特點，同時具有降低轉爐鋼包停吹溫度，實現節能減排等功能，得到海內外多家鋼鐵巨頭企業的認可。

元素添加劑的綜合性指標提出了更高要求，如在快速熔化、低溫熔化、高收得率、高濃度、低雜質、熔體內分布均勻等多維度需求；

（3）部分低熔點基體金屬在與高熔點合金元素在高溫下進行熔化時會產生：大量氧化物、氮化物、氫化物，降低了合金的純凈度，將導致金屬疲勞，為保證合金元素在合金化后均勻分布、提高材料的性能，并達到節能環保的目的，實現更短時間、更低溫度的合金元素熔化成為提升合金品質的關鍵要素；

（4）隨著合金材料應用領域的不斷拓展，對合金特殊性能的要求更加多樣，使得單一型合金元素添加劑無法滿足合金材料性能的全部要求，復合型合金元素添加劑發展也成為市場重點研究方向。

3、行業周期性特征

作為鋼鐵和鋁合金制備的原材料，整個行業的周期性與下游行業需求關系較大，而下游行業的發展與整個宏觀經濟環境相關聯。整體經濟環境發展良好時，鋼鐵和鋁合金市場需求較大，帶動本行業的整體需求增加；當經濟發展處于低迷狀態，終端消費下降，鋼鐵和鋁合金銷量隨之減少，可能造成本行業生產企業的產品需求量下降。

此外，本行業的高端和中低端生產企業受產業結構的影響存在差異，當下游產業結構以中低端合金生產為主時，將造成高端合金元素添加劑的市場空間受到擠壓；當產業結構升級，終端消費對高端合金的需求量增大時，用于高端合金制備的合金元素添加劑產品需求量將增大，掌握核心技術的企業將更加受益。