作者：吴轩
镁价走势回溯
资料来源：百川盈孚，首创证券
2021年，镁价迎来大幅上涨，原镁供需处于紧平衡。2021年，受原材料价格上涨以及供给端收缩影响，镁价过山车式高位运行。去年上半年，镁价在2万元/吨左右波动；去年9月份，作为原镁主产区的陕西省，因未能完成“双控”要求，被列为重点监管区域，严格管控减污降碳，陕西地区约15家镁厂被要求暂停运营，30家镁厂被要求减产50%，镁价创历史新高；随后镁价有所下跌，随着中央环保督察组进驻陕西，指出当地淘汰兰炭落后产能不力，考虑到后续停产、减产的可能，镁价又呈现上涨趋势。
原镁供应可能收缩
我国原镁供应量约占全球的82%，欧洲95%的原镁需求依赖我国供应。2021年9月份以来，镁价飞涨和供应紧张已威胁欧洲车企、铝合金生产商等相关企业的生产经营。受此影响，多个国际行业协会联合呼吁欧盟采取措施应对临近的供应危机。
供给方面，在环保、能耗双控等政策的压力下，我国原镁供应可能边际收缩。榆林地区已形成特色的“兰炭—镁”产业链，在兰炭产能增长受抑制的情况下，原镁产能增长乏力，并且，榆林地区原镁冶炼装置落后，偶发性停产可能性高，产能利用率维持低位。
由于榆林原镁产量占全国近60%，榆林原镁供应增速放缓会影响到全国原镁供应，甚至影响全球镁产业链的运转。2020—2030年，我国原镁产能年复合增长率将从2010—2020年的6%降至4.3%。
需求方面，镁应用场景不断延伸，有望完成从小金属到中等规模金属的转变。随着汽车轻量化的推进以及镁深加工技术的进步，镁合金在汽车上的应用逐渐由小型件向轮毂等中大型件过渡。此外，镁电池包结构件渗透率也有望显著提升。对于镁建筑模板，行业内对生产技术路线形成统一，国内生产企业正加大投资力度，镁建筑模板对铝建筑模板的替代值得期待。
供给增长放缓叠加需求放量，笔者认为，镁供需格局已由供需平衡转向供需紧张，并且供需紧张局面将持续；未来镁价会有一定回落，但仍会保持在相对较高的价位。
镁深加工技术持续进步
推动行业进一步发展
大吨位压铸机的推出为大尺寸镁结构件压铸提供技术支持。目前，可用的镁合金汽车零部件有转向支架、方向盘骨架、气囊支架、座椅支架、仪表盘背板、仪表盘支架、车门内框、轮毂等。受限于锻造加工难度以及成本问题，目前较为普及的镁合金零部件主要为转向支架、方向盘骨架等小型结构件。
大吨位压铸机在镁加工企业中日渐普及，以云海金属为例，该公司已有24台1000吨~4200吨进口大型压铸单元，其中最大吨位达5000吨。大吨位压铸机不仅缩短加工工艺流程，降低零件重量，更是实现了成本降低，有力提升了产品结构强度，为大尺寸镁结构件压铸提供技术支持，助力镁结构件推广使用。根据调研了解，已有镁深加工企业成功为车企开发镁合金中大型结构件并获得订单，如汽车变速器集成壳体，重量可达15kg。
半固态注射成型技术带来镁合金深加工革命。传统的金属成形主要有两类：一是液态成形，如铸造、液态轧制等；二是固态成形，如挤压、锻造、冲压等。半固态成形是区别于液态成形和固态成形的新工艺，该方法利用金属从液态向固态转变过程中所具有的特性进行成形；其中，触变注射成形是唯一用于镁合金工业生产的半固态成形技术，在形状复杂、致密度高的零件的成形中优势明显。
在半固态触变注射成形过程中，镁合金粒子在给料器和螺旋作用下向前推进，积累在螺旋前端并加热至半固态，最后在注射缸作用下，半固态金属液经由喷嘴注射入模具内成型。与压铸镁合金产品相比，该技术产品具有机械性能好、致密度高、气孔少、无需熔炼设备、生产安全环保等特点。
国内相关企业正在加快半固态注射成形工艺、设备研发。触变注射成形技术最早由美国Thixomat公司在多个国家取得专利权，随后，日本制钢所以及加拿大HUSKY公司获得授权进行相关设备的生产。近年来，国内相关企业开始加大对半固态注射成形设备、工艺的研发投入，据压铸周刊报道，伊之密已研发UN300MGII-UN2000MGII机型，覆盖从3C产品等小型零件到新能源汽车中大型零件；国内镁合金压铸企业，如宁波星源卓镁，也与伊之密等企业加强合作，共同开发多流道、大吨位半固态注射成形机。
根据调研了解，压铸技术用于镁合金小型件生产已经相对成熟，未来半固态注射成形技术有望应用于大尺寸镁合金件。随着半固态注射技术的推广应用，镁合金零部件有望实现更高的产品质量、成品率以及生产过程的安全环保。
镁汽车轮毂及镁电池包结构件
有望实现零的突破
镁合金是最具前途的轻量化材料之一，未来市场空间巨大。目前，新能源汽车受限于续航里程的技术问题，而电池数量及能量密度的提升短期内较难实现，因此，对车身轻量化的需求更加迫切。轻量化材料是汽车轻量化的重要研究方向之一，由于镁合金具有比强度和比刚度高、表面加工性能和铸造精度较高等优点，在降低汽车整车重量，提升整车性能方面，具有巨大的开发潜力和竞争力。根据规划，假设到2030年单车用镁量达到45千克，汽车销量达到3800万辆，届时汽车领域镁需求量将达171万吨。
镁合金轮毂对汽车减重效果明显，可有效降低能耗。镁合金汽车轮毂在安全性、节能性、操作性和舒适性上优势显著。其中，节能性主要体现在镁合金车轮质量轻，降低整车负载，从而降低能耗，节约燃料。根据相关研究，虽然在生产阶段，镁合金相对于传统钢轮毂耗能更多，但是在车辆使用过程中，镁合金轮毂的使用阶段能耗明显下降：当行驶里程超过38855km后，镁合金轮毂的全生命周期能耗开始小于钢制轮毂的能耗。
镁合金成形技术不断升级，国内厂商加快镁合金轮毂推广步伐。近几年，国内镁合金深加工企业加快镁汽车轮毂相关项目的投资，林州鼎鑫镁业和河南德威科技已完成正反挤压成型生产线的建设与投产，云海金属与健信科技、合肥信实共同投建年产100万件汽车镁轮毂生产项目，中镁宏海也在山西阳泉建设320万件镁锻造汽车轮毂项目。此外，科研机构也不断改进镁汽车轮毂的生产工艺，例如，上海交大研发出铸造+旋压复合成型技术，明显提高镁汽车轮毂铸坯成品率。在技术进步以及生产厂商的推动下，国内镁合金汽车轮毂有望加快进入商业化生产、使用阶段。
笔者测算，假设镁合金轮毂重量为18千克，保守预测，至2025年，轮毂领域镁合金用量将增加11.83万吨；乐观预测，至2025年轮毂领域镁合金用量将增加24.33万吨。
电池结构件或成为未来镁合金重要应用领域。电池包是新能源汽车核心能量源，主要包括动力电池模组、结构系统、电气系统等。其中，结构系统由壳体（包括上、下壳体两部分）、各种金属支架、端板等组成，目前普遍使用钢板或者铝合金作为结构件材料。镁合金结构件不仅性能优良，而且密度小，可有效减轻车重。以特斯拉MODELS为例，其电池包所使用的铝合金结构件总重量约125千克，若全部采用镁合金，重量有望减少至80千克左右，减重效果达30%。
镁加工企业与下游企业合作不断深化，镁电池包结构件需求有望放量。目前，镁加工企业正在大力推广镁合金材料实现电池包结构系统的轻量化，如三祥新材子公司——宁德文达镁铝已为宁德时代成功开发镁合金电池端板，并已导入宁德时代多个牌号产品。根据调研反馈，镁加工企业也正在积极向车企推广，或与车企合作开发镁合金电池支架以及镁合金电池包壳体。以镁合金电池包外壳为例，其平均重量为60千克，到2025年，保守预测，电动车镁合金电池包外壳将增加镁合金需求量32.4万吨；乐观预测，将增加镁合金需求量54万吨。
（作者单位：首创证券）
