我国陶瓷球行业现状分析：风电等下游需求持续上升国产替代化加速

2024-11-20 09:43

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前言：陶瓷球是一种使用陶瓷材料制成的圆球，在新能源汽车、风力发电等领域应用广泛。随着车企加速布局高压快充车型及风电装机规模持续上升，我国陶瓷球行业需求增长空间大。同时，在国产陶瓷球企业技术不断精进下，部分产品已经能与国外先进企业相比较，但是高端氮化硅陶瓷球大部分依赖于进口。

1、陶瓷球种类

根据观研报告网发布的《中国陶瓷球行业发展深度分析与投资前景预测报告（2024-2031年）》显示，陶瓷球是一种使用陶瓷材料制成的圆球。市场上常见的陶瓷球主要包括高纯氧化铝陶瓷球、碳化硅陶瓷球、氮化硅陶瓷球、氧化锆陶瓷球四种类型。碳化硅陶瓷球的失效形式是以具有先兆的剥落方式出现（和钢球一致），而氧化锆、氧化铝陶瓷球失效形式是具有破坏性的碎裂方式，与此同时碳化硅在低密度、中等弹性模量、低热膨胀系数等方面相较于其他材料亦有优势，应用更为广泛。

陶瓷球主要粉体材料性能对比

机械性能	单位	AL2O3	SiC	Si3N4	ZrO2	GCr15	9Cr18
密度	g/cm³	3.95	3.15	3.2	6	7.8	7.9
颜色	-	淡黄	黑色	黑色、灰色	白色、黑色	银白	银白
抗弯强度	Mpa	300~400	400~500	800~1200	950~1200	2400	2600
弹性模量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
断裂韧性	Mpa·m1/2	3.0~4.0	3.0~4.0	5.0~7.0	8.0~10.0	20	25
最高使用温度	℃	1000	1300	800	400	120	150
热膨胀系数	10-6/℃	8.4	4	3.3	10.3	11	17

资料来源：观研天下整理

2、高压快充车型布局加速，带动陶瓷球行业发展

陶瓷球相较于钢球具备电绝缘优势，能更好解决新能源汽车电机轴承电腐蚀等问题。同时，在800V高压快充车型中，特斯拉在电机输出轴中采用日本NSK的混合陶瓷轴承，其中的轴承混珠由50个氮化硅轴承球组成。目前，我国包括比亚迪、广汽埃安、北汽极狐，小鹏等主流车企也相继推出基于800V平台的高端车型，高压快充车型布局加速。由此可见，我国陶瓷球行业在新能源汽车领域需求量庞大。

我国主流车企高压充快充车型推出情况

车企	车型	推出时间	架构	峰值电压	续航
华为奇瑞	智界S7	2023年11月	巨鲸800V高压电池平台，首创卧式高压盒	800V	充电5分钟，200+km续航里程；充电15min，400+km续航里程。
理想	MEGA	2024年3月	Whale和Shark平台	800V	12分钟可补能500公里
智己	LS6	2023年10月	全称800V碳化硅平台	875V	充电5min续航200km
哪吒	哪吒S	2023年7月	800V碳化硅高压电驱	800V	充电5min续航200km
岚图	追光	2023年12月	ESSA架构	800V	充电10min续航400km
合创	V09	2023年10月	H-GEA架构	800V	充电10min续航400km
极氪	极氪009	2024年1月	SEA浩瀚架构	800V	充电5min续航120km
小鹏	小鹏G9	2023年9月	全域800V碳化硅平台	800V	充电5分钟，续航200公里

资料来源：观研天下整理

3、风电装机规模持续上升，为陶瓷球行业需求增长提供动力

轴承是风电机组重要核心零部件，需要满足恶劣运行工况下的长使用寿命、高可靠性等要求，技术复杂难度高。发电机轴旋转过程中内部流动电流会产生火花，使得接触区域表面融化，出现“电腐蚀”损坏，为避免此类情况需要在滚珠中使用绝缘性能优异的陶瓷轴承（如氮化硅）。因此，风力发电机是陶瓷球重点应用领域，解决发电机轴承的“电腐蚀”问题。

随着风电行业装机规模持续扩大，推动陶瓷球行业需求上升。根据国家能源局数据显示，2024年1-6月，我国风电行业新增装机容量为1410万千瓦；全国风力发电累计装机容量46671万千瓦，同比增长19.9%。其中，陆上风电累计装机容量43690万千瓦，占全部累计装机容量的92.1%；海上累计装机容量3770万千瓦，占全部累计装机容量的7.9%。

数据来源：观研天下整理

4、我国陶瓷球行业国产化进程加快，但高端氮化硅陶瓷仍主要依赖进口

由于陶瓷球的精度国际有通用标准（ISO3290-1:2014），主要考察指标为单一直径公差、真圆度、表面粗度、批次直径公差四个项目，最终得出相应精度等级，表示为“G”+数字，数字越小越精密。通常用在高精密轴承的陶瓷球精密度等级在G3-G20之间，日本等海外供应商氮化硅陶瓷球的精度一般可以达到G3、G2级别。近年来，我国国产企业技术持续精进，已经有部分陶瓷球生产企业的氮化硅陶瓷球产品可以达到G5-G3水平，但在生产成形效率、后期精加工等方面与外资比仍有差距，造成高端氮化硅陶瓷球仍然依赖于进口。

精密度等级重要指标

指标	释义
等级	球的精密度由数字表示，数字越小约精密
单一直径公差	单一球的最大值与最小值的差异数值
真圆度	球的表面最小球面的半径方向距离和球表面各点的半径方向距离，两者相互差距最大数值为此球的真圆度
表面粗度	不同级数球有不同表面粗度范围
批次直径公差	同一生产批次内最大球的平均直径与最小球的平均直径两者差异