我國陶瓷球行業(yè)現(xiàn)狀分析：風電等下游需求持續(xù)上升國產替代化加速

2024-11-20 09:43

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前言：陶瓷球是一種使用陶瓷材料制成的圓球，在新能源汽車、風力發(fā)電等領域應用廣泛。隨著車企加速布局高壓快充車型及風電裝機規(guī)模持續(xù)上升，我國陶瓷球行業(yè)需求增長空間大。同時，在國產陶瓷球企業(yè)技術不斷精進下，部分產品已經能與國外先進企業(yè)相比較，但是高端氮化硅陶瓷球大部分依賴于進口。

1、陶瓷球種類

根據(jù)觀研報告網發(fā)布的《中國陶瓷球行業(yè)發(fā)展深度分析與投資前景預測報告（2024-2031年）》顯示，陶瓷球是一種使用陶瓷材料制成的圓球。市場上常見的陶瓷球主要包括高純氧化鋁陶瓷球、碳化硅陶瓷球、氮化硅陶瓷球、氧化鋯陶瓷球四種類型。碳化硅陶瓷球的失效形式是以具有先兆的剝落方式出現(xiàn)（和鋼球一致），而氧化鋯、氧化鋁陶瓷球失效形式是具有破壞性的碎裂方式，與此同時碳化硅在低密度、中等彈性模量、低熱膨脹系數(shù)等方面相較于其他材料亦有優(yōu)勢，應用更為廣泛。

陶瓷球主要粉體材料性能對比

機械性能	單位	AL2O3	SiC	Si3N4	ZrO2	GCr15	9Cr18
密度	g/cm3	3.95	3.15	3.2	6	7.8	7.9
顏色	-	淡黃	黑色	黑色、灰色	白色、黑色	銀白	銀白
抗彎強度	Mpa	300~400	400~500	800~1200	950~1200	2400	2600
彈性模量E	Gpa	380	350	300~320	210	208	200
泊松比		0.22	0.14	0.26	-	0.3	0.3
硬度	Hv	1800	2000~2500	1400~1700	1100~1300	700~800	700~800
硬度	HRC	80	85~90	75~80	70~75	58~62	58~62
斷裂韌性	Mpa·m1/2	3.0~4.0	3.0~4.0	5.0~7.0	8.0~10.0	20	25
最高使用溫度	℃	1000	1300	800	400	120	150
熱膨脹系數(shù)	10-6/℃	8.4	4	3.3	10.3	11	17

資料來源：觀研天下整理

2、高壓快充車型布局加速，帶動陶瓷球行業(yè)發(fā)展

陶瓷球相較于鋼球具備電絕緣優(yōu)勢，能更好解決新能源汽車電機軸承電腐蝕等問題。同時，在800V高壓快充車型中，特斯拉在電機輸出軸中采用日本NSK的混合陶瓷軸承，其中的軸承混珠由50個氮化硅軸承球組成。目前，我國包括比亞迪、廣汽埃安、北汽極狐，小鵬等主流車企也相繼推出基于800V平臺的高端車型，高壓快充車型布局加速。由此可見，我國陶瓷球行業(yè)在新能源汽車領域需求量龐大。

我國主流車企高壓充快充車型推出情況

車企	車型	推出時間	架構	峰值電壓	續(xù)航
華為奇瑞	智界S7	2023年11月	巨鯨800V高壓電池平臺，首創(chuàng)臥式高壓盒	800V	充電5分鐘，200+km續(xù)航里程；充電15min，400+km續(xù)航里程。
理想	MEGA	2024年3月	Whale和Shark平臺	800V	12分鐘可補能500公里
智己	LS6	2023年10月	全稱800V碳化硅平臺	875V	充電5min續(xù)航200km
哪吒	哪吒S	2023年7月	800V碳化硅高壓電驅	800V	充電5min續(xù)航200km
嵐圖	追光	2023年12月	ESSA架構	800V	充電10min續(xù)航400km
合創(chuàng)	V09	2023年10月	H-GEA架構	800V	充電10min續(xù)航400km
極氪	極氪009	2024年1月	SEA浩瀚架構	800V	充電5min續(xù)航120km
小鵬	小鵬G9	2023年9月	全域800V碳化硅平臺	800V	充電5分鐘，續(xù)航200公里

資料來源：觀研天下整理

3、風電裝機規(guī)模持續(xù)上升，為陶瓷球行業(yè)需求增長提供動力

軸承是風電機組重要核心零部件，需要滿足惡劣運行工況下的長使用壽命、高可靠性等要求，技術復雜難度高。發(fā)電機軸旋轉過程中內部流動電流會產生火花，使得接觸區(qū)域表面融化，出現(xiàn)“電腐蝕”損壞，為避免此類情況需要在滾珠中使用絕緣性能優(yōu)異的陶瓷軸承（如氮化硅）。因此，風力發(fā)電機是陶瓷球重點應用領域，解決發(fā)電機軸承的“電腐蝕”問題。

隨著風電行業(yè)裝機規(guī)模持續(xù)擴大，推動陶瓷球行業(yè)需求上升。根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)顯示，2024年1-6月，我國風電行業(yè)新增裝機容量為1410萬千瓦；全國風力發(fā)電累計裝機容量46671萬千瓦，同比增長19.9%。其中，陸上風電累計裝機容量43690萬千瓦，占全部累計裝機容量的92.1%；海上累計裝機容量3770萬千瓦，占全部累計裝機容量的7.9%。

數(shù)據(jù)來源：觀研天下整理

4、我國陶瓷球行業(yè)國產化進程加快，但高端氮化硅陶瓷仍主要依賴進口

由于陶瓷球的精度國際有通用標準（ISO3290-1:2014），主要考察指標為單一直徑公差、真圓度、表面粗度、批次直徑公差四個項目，最終得出相應精度等級，表示為“G”+數(shù)字，數(shù)字越小越精密。通常用在高精密軸承的陶瓷球精密度等級在G3-G20之間，日本等海外供應商氮化硅陶瓷球的精度一般可以達到G3、G2級別。近年來，我國國產企業(yè)技術持續(xù)精進，已經有部分陶瓷球生產企業(yè)的氮化硅陶瓷球產品可以達到G5-G3水平，但在生產成形效率、后期精加工等方面與外資比仍有差距，造成高端氮化硅陶瓷球仍然依賴于進口。

精密度等級重要指標

指標	釋義
等級	球的精密度由數(shù)字表示，數(shù)字越小約精密
單一直徑公差	單一球的最大值與最小值的差異數(shù)值
真圓度	球的表面最小球面的半徑方向距離和球表面各點的半徑方向距離，兩者相互差距最大數(shù)值為此球的真圓度
表面粗度	不同級數(shù)球有不同表面粗度范圍
批次直徑公差	同一生產批次內最大球的平均直徑與最小球的平均直徑兩者差異

資料來源：觀研天下整理（WYD）

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