金刚石线指金刚石切割线的简称,是把金刚石的微小颗粒固结在切割钢线上,制成的金刚石切割线,用于切割玻璃、陶瓷、硅、宝石等硬脆材料。
金刚石线指金刚石切割线的简称,是把金刚石的微小颗粒固结在切割钢线上,制成的金刚石切割线,用于切割玻璃、陶瓷、硅、宝石等硬脆材料。
金刚石线是通过一定的方法,将金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀地固结在高强度钢线基体上制成的。通过金刚石线切割机,金刚石线与物件间进行高速磨削运动,从而实现切割的目的。金刚石线主要用于晶体硅、蓝宝石、精密陶瓷等硬脆材料的切割。
从晶体硅切割技术的发展历程来看,硅片切割方法经历了内圆锯切割、游离磨料砂浆切割、金刚石线切割的技术升级路线,其中每一步改进都带来了原材料利用率、切割效率的提升和硅片单位切割成本的降低。目前,主要的单、多晶硅片生产厂商已全面采用金刚石线切割工艺。实际生产应用中,金刚石线的性能指标主要可表现为以下三个方面:切割能力、切割质量、断线率。
从金刚石线产业链来看,上游主要是金刚石微粉、钢线和镍;产业链中游是金刚石线生产制造;下游金刚石线主要用于晶体硅、蓝宝石、精密陶瓷等硬脆材料的切割。其中2021年光伏晶硅切片占总需求量的90%以上。
从上游金刚石微粉产量来看,近年来我国金刚石微粉基本保持稳定。据统计,2020年我国金刚石微粉产量为50.8亿克拉,同比增长4.96%。2021年产量达到53.9亿克拉,增速加快。
2022 年金刚石线的市场需求预计将达到 1500 亿米,2023 年金刚石线的需求将突破 2500 亿米。我国金刚石线行业起步较晚,2014年以前主要被日本厂商垄断,国内 2015 年左右实现电镀金刚石技术突破,目前只有少数头部企业拥有完整地金刚石线生产工艺。
金刚石线的生产工艺主要包括母线预处理、电镀镍层、金刚石微粉预处理、上砂和加厚镀镍环节。其中微粉处理和上砂工艺有较高的技术壁垒,微粉处理是对金刚石颗粒进行化学加工使其获得一定的质量和晶形状态(如果金刚石颗粒晶形偏圆则锋利度会大大降低)。
截至2021年末,硅片行业前五大企业的产量约占市场产量的84%,全球前十大硅片生产企业均位于我国。隆基绿能、TCL中环、晶科能源等头部企业纷纷宣布硅片扩产规划,快速拉升硅片市场需求。截断机、开方机、磨倒一体机、切片机等光伏切割设备在硅片制造环节中不可或缺,硅片扩产的高确定性,为光伏切割设备持续贡献新增需求。
随着全球气候变暖,可再生能源日益受到重视,能源转型推动光伏行业高景气发展,同时为光伏设备企业提供了广阔的市场空间。硅片产能的持续增长将带来大量硅片端设备的需求,因此对光伏切割设备市场规模进行测算:预计 2021-2023年新增硅片产能分别为168GW、170GW、184GW,假设新增光伏切割设备需求量等于新增硅片产能。
光伏行业需求快速增长背景下,硅料价格受供需关系影响维持高位,硅片厂商需要新型金刚石线技术降低切割成本。目前碳钢金刚石线的线径已接近产业化极限,钨丝金刚石线线径具有更细的理论水平。钨丝金刚石线具有更高的韧性和破断力,能够有效降低硅片损耗,适合切割大尺寸、薄片化硅片。
从全球市场竞争格局来看,国产厂商逐步实现进口替代,美畅股份为金刚线行业的龙头企业。2014年之前金刚石线主要从日本进口,以旭金刚石和中村超硬为主的日本企业占据了金刚石线市场的大部分份额,日本在电镀金刚线市场长期处于垄断地位。
早期日本厂商凭借先发优势,基本垄断了金刚石线市场。但由于产品价格较高且产能有限,金刚石线未能在光伏行业得到全面推广及应用。该时期代表性企业有旭金刚石工业株式会社、中村超硬株式会社、瑞德株式会社、联合材料株式会社等10余家厂商。
中国以美畅股份等为代表的国内企业通过多年研发,在2014年和2015年实现了技术的突破,打破了日本电镀金刚石线“卡脖子”的局面,并在国内实现了规模化的生产,产品性价比上对日本产品实现了完全的进口替代。2020年美畅股份金刚线出货量市场份额占比44%,位居全球第一,其次是高测股份、三超新材、岱勒新材、恒星科技与东尼电子。
从国内市场竞争格局来看,国内厂商在技术和研发方面的追赶以及国家政策支持,如今已基本实现全面国产化。目前行业的主要企业包括旭金刚石(日企)、美畅股份、高测股份、岱勒新材、三超新材、东尼电子、恒星科技等。近年来金刚石线价格下降加速出清小企业,行业集中度提升明显,2021年,行业CR5跃升至92%。
更多行业详情请点击中研普华产业研究院发布的《2019-2025年中国金刚石线行业市场调研与竞争格局预测报告》。本研究咨询报告由中研普华咨询公司领衔撰写,在大量周密的市场调研基础上,主要依据了国家统计局、国家工信部、国家发改委、国务院发展研究中心、中国行业研究网、全国及海外多种相关报刊杂志以及专业研究机构公布和提供的大量资料,对中国金刚石线及各子行业的发展状况、上下游行业发展状况、市场供需形势、新产品与技术等进行了分析,并重点分析了中国金刚石线行业发展状况和特点,以及中国金刚石线行业将面临的挑战、企业的发展策略等。
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