四方达复合片产业化项目可行性研究报告.docx

1、四方达复合片产业化项目可行性研究报告四方达：金属切削用PCD/PCBN复合片产业化项目可行性研究报告2011年08月01日1、总论1.1 项目名称及承办单位 项目名称：金属切削用 PCD/PCBN 复合片产业化项目 承办单位：河南四方达超硬材料股份有限公司 法人代表：方海江 1.2 项目承办单位概况河南四方达超硬材料股份有限公司前身为河南四方超硬材料有限公司，于 1997 年 3 月注册成立，2008 年 9 月转制为股份公司。2011年 2 月 15 日正式登陆深圳证券交易所，股票代码：300179。公司系 河南省高新技术企业，产品质量通过摩迪国际 ISO9001:2008 认证。公司主要从

2、事复合超硬材料及超硬材料制品的研制、生产和销售，主要产品包括聚晶金刚石复合片、聚晶立方氮化硼复合片和聚晶金刚石拉丝模坯，是国内规模最大、产品种类和规格最全的聚晶复合超硬材料专业生产企业。目前公司产品出口到欧洲、美洲及亚洲四十多个国家和地区，出口占比 50%左右。与国内竞争对手相比在产品质量和技术研发上具有明显优势，与国际竞争对手相比具有较大的价格优势，总体而言，公司产品已经占据了一定的市场份额并且具有较强竞争力。 2.项目背景 2.1 超硬材料制品在我国经济建设中的重要作用及战略意义金刚石和立方氮化硼等由于具有极高的硬度，统称为超硬材料，具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低，高绝缘性、

3、高化学稳定性、高温半导体特性等多种优良性能，可用于高效优质加工铝、铜等有色金属，特别适合于加工硬脆非金属材料。复合超硬材料主要是指以超硬材料为主要原料，添加金属或非金属粘结剂所制备的复合材料。复合超硬材料制品广泛应用于矿山开采、基础设施建设、房屋维修、机械加工、地质勘探、光学仪器等领域，随着科学技术的发展，还成为微电子、光电子、通讯、航天等高科技领域不可替代的关键材料。超硬材料及制品的应用领域非常广泛，世界发达国家把超硬材料及其应用拓展作为重要的发展方向，超硬材料及制品是世界范围的热门研究领域，新技术新产品层出不穷，应用领域不断拓展。从某种意义上说，超硬材料及制品的研究应用代表一个国家的科技发

4、展水平。我国超硬材料行业经过几代人的努力和多年的发展，从无到有，从小到大，从技术到规模均取得了长足进步，超硬材料及各类制品基本满足了国民经济各个领域的发展要求，但我国超硬材料及制品与发达国家存在一定的差距，特别是高端产品及应用方面差距更大，我国高端应用仍以发达国家产品为主。随着我国航空、航天、汽车、船舶、矿业和能源等工业迅猛发展，对结构材料性能的要求也越来越高，用于加工这些高性能结构材料的复合超硬材料的应用也越来越广。由此可见，超硬材料及其相关制品在我国经济建设的发展过程中扮演着不可替代的重要角色。 聚晶金刚石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN）是由金刚石、立方氮化硼微粉与适量的粘结剂在高温

5、高压下烧结而成的复合材料。与传统使用的硬质合金相比，PCD/PCBN 复合片不但具有更高的硬度和耐磨性，而且还具有摩擦系数低、导热系数高、加工精度高等特点。随着汽车工业、航空航天业的迅速发展，对材料的力学性能要求越来越高，加工难度也随之增加，同时工件高精度、高效率和高表面光洁度的加工难题也越来越突出。2010 年 10 月国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定也明确指出重点支持高端装备制造业，为我国装备制造业的发展提供了良好的契机。工具是机械加工的基础，而硬质材料则是工具的牙齿。PCD/PCBN 作为公认的最有潜质的硬质材料在有色金属、淬硬钢、铸铁、粉末冶金等材料加工领域有着无与伦比的优

6、势，其切削速度比硬质合金刀具高一个数量级，刀具寿命可比硬质合金高几倍甚至几十倍，PCD/PCBN 正逐渐代替硬质合金应用于诸多金属切削领域，并可实现更高的加工效率。 2.2 国家产业政策及宏观经济背景（1）国家相关政策 我国历来非常重视超硬材料及制品产业的发展。在国家发改委、科技部、商务部发布的“当前优先发展的高技术产业化重点领域指南”中，明确把超硬材料及制品列为国家优先发展的重点领域，其一是在先进制造领域，优先发展工业自动化和精密高效加工，包括发展新型的精密加工刀具、磨具等；二是在新材料领域，优先发展复合材料，包括以超硬材料与金属、陶瓷、树脂等材料为主要成分的基础上添加不同作用填料构成的具有

7、特殊性能和用途的新型复合材料。在 2008年国家发布的国家重点支持的高新技术领域也将超硬复合材料制备技术作为国家重点支持的高新技术产业。2005 年 9 月，国务院通过的关于加快振兴制造业的若干意见中，数控机床发展被列为重点。2006 年 2 月，国务院发布国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年），先进制造业列为重点优先领域，高档数控机床与基础制造技术被列入 16 个重大专项之一，同年，国务院又发布了国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见（国发 2006）8 号，2009 年发布装备制造业调整和振兴规划等宏观政策，作为装备制造业的相关产品，本项目将为规划的实施作出应有的贡献。

8、 （2）河南省相关政策 河南省国民经济和社会发展第十二个五年规划（河南省人民政府豫政 2011 第 38 号）明确提出将超硬材料超硬材料及制品特色产业链作为省“十二五”重点着力培育发展的特色产业之一。河南省“十二五”科学技术发展规划提出大力发展高新技术产业，运用高新技术改造提升传统产业和基础产业。实施高新技术产业化专项，加快高新技术研发和产业化步伐，打造高新技术产业链和产业集群，发展壮大新兴高新技术先导产业；围绕装备制造、冶金、化工等工业主导产业，运用高新技术推动工业主导产业振兴。与此同时，加快培育创新型产业集聚区，提升产业集聚区发展水平.郑州市新材料产业发展规划（2011-2015）提出十二

9、五期间重点发展具有产业基础的超硬材料及制品等四大新材料产业领域，力争到 2015 年超硬材料产业实现销售收入 1100 亿元。并提出重点培育包括四方达超硬材料股份有限公司在内的一批骨干企业战略设想，在包括本项目在内的一批重点项目方面给予积极支持。 （3）总体经济背景 胡锦涛总书记在十七大报告中提出：“在优化结构、提高效益、降低消耗、保护环境的基础上，实现人均国内生产总值到 2020 年比2000 年翻两翻。”为我国未来的发展定下了基调。国家“十二五”规划纲要坚持了以科学发展为主题，以加快转变经济发展方式为主线的总体思路。从中长期来看，超硬材料行业制品将会在国家经济稳定发展的背景下受益匪浅。我们

10、国家居民消费结构正在转入到以住、行为主的阶段，居民对汽车、住宅这类产品的需求不断扩大。这类产品需要一个新的加工制造业结构，这个结构包括一个规模很大的重化工材料工业，也包括一个和这个工业相配套的基础设施，包括能源、交通等一些方面。从国际经验看，发达国家以建筑业和汽车工业为支持的发展，一般将会持续数十年时间。所以我国现阶段经济发展水平而言，超硬材料制品行业面临的是一个非常好的中长期经济发展阶段。国家诸多大型建设项目和高精尖项目，如嫦娥登月、大飞机制造、西气东输、南水北调等来看，中国制造业将有一个较长时间的发展。为几乎所有工业和民用领域提供工具的超硬材料制品行业应当保持一个与之相适应的发展水平。 2

11、.3 国内复合超硬材料制品行业的发展情况 （1）国内超硬材料及制品行业发展的总体情况近十多来年，我国超硬材料产业的发展很快。已经发展到企业约千家，年销售收入超过百亿。以人造金刚石（PCD）和立方氮化硼(PCBN)作为超硬材料原料而生产的各种产品已经广泛应用于机械加工、石材加工、地质钻探、电子、国防工业，近年已开始快速走向国际市场。表 2-1 为 2001 年以来我国人造金刚石产量及增长情况，从表中可以看出，我国人造金刚石自 2001 年以来一直处于快速增长态势，平均增长率达到 16.27%。作为超硬材料制品的主要原料，这与我国超硬材料产业的快速发展是高度相关的。 表 2-12001-2010

12、年我国金刚石产量及增长率 项目200120022003200420052006200720082010 金刚石产量/亿ct162025.332.935.3735.0843.651.962.1 增长率%2526.5307.5-0.0124.319.119.7 表 2-2 为中国机床工具工业协会超硬材料分会提供的 2005 年2008 年超硬材料行业国内部分企业指标增长情况。由表可以看出：20052008 年统计到的 4675 家企业工业总产值最低增长率 13%以上。 表 2-220052008 年部分企业指标增长情况 项目2005200620072008 工业总产值亿元66.6979.0992.

13、97130.58 增长率(%)26.513.329.813.5 同比企业数个55465475 CBN 及微粉产量亿克拉2.152.212.612.79 增长率 (%)38.72.818.16.9 各类制品产值亿元14.9316.522.732.3 增长率 (%)16.410.537.642.3 从表 2-1 至 2-2 可以看出，2000 年以来，我国超硬材料行业基本上一直呈高速发展的态势。 （2）国内复合超硬材料制品行业的基本情况 我国复合超硬材料行业经过多年的发展，已经形成了较大的产业规模。品种更多样化、产品更精细化、应用更专业化，一般小规模的企业会有几十个产品规格；略有规模的企业会有几百

14、个产品规格；规模大或很大的企业会有几千个产品规格。2008 年包括我国电子、汽车、家电等行业高效超硬精密磨具；PCD、PCBN 刀具；用于加工各类刀具的超硬磨具；用于修整砂轮的金刚石滚轮；锯切工具；石油地质钻头；新型拉丝工具和新型磨具在内的超硬材料制品的市场规模约 340 亿元（未包括煤田地质及开采等超硬材料制品）。复合超硬材料制品形成河南、北京和石家庄一带、江苏、福建、山东等地为核心的主要生产区域。低端产品市场竞争激烈，但高端产品仍有较大的市场和利润空间。 （3）本项目产品在国内的生产情况 国内刀具用 PCD 复合片虽然价格较低，但质量无法满足有色金属加工要求，故主要用于木工刀具，而金属加工

15、用 PCD 复合片国内绝大部分均依赖于进口。国内生产金属切削用 PCD/PCBN 复合片的厂家主要有黄河旋风、河南四方达、中南金刚石、郑州博特等少数几家企业，整体水平较国外还有一定的差距。国内厂家的刀具用 PCD 复合片主要用于木工刀具，用于金属加工的较少，国内 PCD 复合片的尺寸一般较小，目前国内批量生产的最大尺寸约 46mm（四方达）。PCBN 复合片国内厂家的牌号比较单一，如黄河旋风有两种牌号，博特有两种牌号，四方达有三种牌号，PCBN 复合片批量生产的最大尺寸约为 38mm。 （4）国内企业发展存在的主要问题 虽然我国一些复合超硬材料制品具有有很高的质量水平。但是总体而言，其技术水平

16、与国外同类产品相比还有一定的差距，主要表现在：1、整个产业缺乏统一管理和宏观调控，制品销售市场产品质量不稳定，竞争无序，价格混乱。2、制品生产装备和整体技术水平比较落后，一些较先进的新技术、新工艺推广应用较慢，一些高性能产品制造工艺不过关，生产稳定性差。3、除部分行业龙头企业外，大部分生产企业规模普遍偏小，产品系列不全，缺乏市场竞争力。4、总体而言，新产品开发、新技术研究等方面资金投入不足，缺乏自己的核心技术。5、使用过程中，基体材料重复使用率低，钢材浪费严重。 2.4 国外复合超硬材料制品行业情况 根据分析，2009 年复合超硬材料刀具的市场容量为 75 亿美元左右。2010 年会在此基础上

17、略有增加。西方发达国家，以欧、美、日本为代表，拥有 40 多年的制造和营销历史，技术领先，实力雄厚，基本垄断高档专业市场。目前，金属切削用 PCD/PCBN 复合片主要被国外的几大超硬材料生产商所垄断。全球 PCD 刀具市场份额中元素六公司市场占有率为 49%、DI 公司市场占有率为 22%，韩国日进市场占有率为 9%，日本住友市场占有率为 5%，Mega Diamond 公司市场占有率为 4%。全球 PCBN 复合片市场同样主要被元素六、DI、住友等国外厂商所占据，尽管国内目前有部分厂家从事 PCBN 复合片的生产，但产品的使用效果与国外相比仍存在较大差距。 2.5 行业发展方向和趋势 我国

18、复合超硬材料制品行业的发展趋势主要体现在：（1）一批具有接近或达到国际国内先进生产水平和管理水平的骨干企业将成为我国复合超硬材料行业的中坚力量。一些技术水平和管理水平低下的企业将被淘汰。（2）在进一步完善现有国家和行业标准的基础上，一批更加符合当前形势的新标准将出台。（3）全行业的总体技术水平将得到有效提高行业中有相当部分产品已经达到国际同等技术水平， 有的还处于领先地位。为了提高总体技术水平， 必须采用优质的材料、先进的工艺和装备。这也是对全行业技术发展的要求。（4）规模化、专业化、产品分类细化、国际竞争能力有效提高随着需求量的逐年增加，对制品的制造水平和产品种类以及性能提出了越来越多的要求

19、，提高产品的制造水平和增强核心竞争力是摆在超硬材料企业面前最急切的问题。超硬材料制品未来发展趋势是向附加值高的专业市场进军，这是中国有关企业获得发展机遇的必然选择。本项目产品为金属切削用 PCD/PCBN 复合片。本项目的建设，顺应了行业这种趋势，具有良好的发展前景。 3、项目建设的必要性 3.1 项目产品具有优异的性能 （1） 切削效率高、使用寿命长PCD/PCBN 作为公认的最有潜质的硬质材料在有色金属、淬硬钢、铸铁、粉末冶金等材料加工领域有着无与伦比的优势，其切削速度比硬质合金刀具高一个数量级，刀具寿命可比硬质合金高几倍甚至几十倍，PCD/PCBN 正逐渐代替硬质合金应用于诸多金属切削领

20、域，并可实现更高的加工效率。（2）大幅度降低工件加工总体成本有关统计表明，若刀具成本降低 30%，整体成本大约降低 1%；若提高 50%的刀具寿命，整体成本大约降低 1%；但是，若尽可能的优化切削参数，提高 20%的刀具加工效率，则每一个工件整体成本能降低15%以上。因此 PCD/PCBN 复合片代替硬质合金用于金属切削是必然趋势。 （3）可靠性高 由于聚晶金刚石既有金属与金属之间的结合，又有金刚石微粒之间的结合，各个人造金刚石微小晶体各自任意定向，排列无规则，所以它不但具有硬质合金的坚韧性，而且又有天然金刚石的硬度，综合机械强度比天然金刚石好，抗冲击能力强，不易开裂，性能稳定。 3.2 项目

21、的实施是公司总体发展战略实施的需要 公司拥有多年的复合超硬材料及超硬材料制品生产经验，经过14 年的发展，企业已经确立了行业骨干企业的地位。企业提出了“产品国际化、股权多样化、资本市场化”的发展战略，在通过上市募集资金成功的基础上，进一步扩大生产规模，向上下游延伸产品，继续增大国内外市场份额，进一步确立公司全国知名品牌、国内超硬材料行业一流公司的地位，达到市场占有率全国第一的整体经营目标。同时，在 5-10 年内发展成为世界超硬材料行业的知名企业。本项目的实施有助于公司继续保持自己传统优势，增强企业竞争力，最终实现总体发展战略目标。 3.3 项目实施符合国家产业政策 我国历来非常重视超硬材料及

22、制品产业的发展。2008 年国家发布的国家重点支持的高新技术领域将复合超硬材料制备技术作为国家重点支持的高新技术产业。国务院发布国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年），先进制造业列为重点优先领域，高档数控机床与基础制造技术被列入 16 个重大专项之一。郑州市新材料产业发展规划（2011-2015）提出十二五期间重点发展具有产业基础的超硬材料及制品等四大新材料产业领域，力争到 2015 年超硬材料产业实现销售收入 1100 亿元。并提出重点培育包括四方达超硬材料股份有限公司在内的一批骨干企业战略设想，在包括本项目在内的一批重点项目方面给予积极支持。河南省超硬材料及制品区域特色高

23、技术产业链总体方案要求：到2010年，全省超硬材料制品实现销售收入占整个产业链销售收入比重达到60，国内市场占有率由现在的20%提高到40%，到2012年市场占有率提高到45%。所以该项目的实施符合国家国家产业政策。3.4 项目建设的意义可以大量替代进口，并出口创汇目前全球中高端聚晶材料主要由美日等国的企业控制，大部分中高端市场份额由 DI 公司、ES 公司、美国合成、日本住友、韩国日进等国际领先的大型集团公司所控制，特别中高端聚晶材料市场一直由外国企业所控制，例如高品级的大尺寸刀具用复合片等等，我国企业在产量和质量上均与国外著名企业有明显差距，大部分产品需要进口。本项目产品为金属切削用 PC

24、D/PCBN 复合片。产品技术层次和产品质量达到或接近国际先进水平，在国内外市场与国外产品相比具有很强的价格竞争力，在国内可以满足高端市场的需求，为国家节约大量外汇。同时，产品可以大量用于出口。 3.5 项目产品具有优异的性能，市场前景广阔 与国内竞争对手相比，项目产品在质量和技术研发上具有明显优势，与国际竞争对手相比具有较大的价格优势，具有较强竞争力，市场前景广阔。 3.6 项目建设具有良好的经济效益和社会效益 本项目的建设具有良好的经济效益，根据测算，项目的内部收益率达到 33.51%（所得税后）。以产量计的项目盈亏平衡点为 42.58%。同时，项目产品技术含量要求高、产值大、利润率高，有

25、利于超硬材料制品产业获得良性发展；带动国产基础设备、原料的发展，加快人才的培养和研发能力的提高。项目技术起点高，新增 102 名就业岗位，对构建和谐社会具有积极的贡献。 4、市场分析 4.1 市场需求现状 随着制造业的高速发展，我国金属切削市场有着巨大的发展潜力。2007 年我国机床拥有量已达 500 万台，远远超过发达国家，数控机床达 60 万台，数量与日、美相当，但档次偏低。在发达国家，采用高效刀具来发挥数字化制造技术的潜力已成共识。每年的刀具消费均在机床消费的50%左右。而我国刀具消费仅及机床消费的20-30%，这说明在我国刀具消费中廉价低效的传统刀具仍占主流，机床功能远未充分发挥。而目

26、前，在高效加工的大背景下，PCDPCBN等高效刀具正广泛的被市场所接受并逐渐的替代传统刀具，因此国内必将存在对金属切削用 PCDPCBN 复合片的巨大需求。目前全球中高端聚晶材料主要由美日等国的企业垄断生产，大部分中高端市场份额由 DI 公司、ES 公司、美国合成、日本住友、韩国日进等国际领先的大型集团公司所控制。我国超硬材料及制品行业自上世纪七十年代以来实现了迅猛发展，已经成为了世界超硬材料第一制造大国，但单晶材料生产比例较大，聚晶材料生产规模较小，特别中高端聚晶材料市场一直由外国企业所控制，例如高品级的大尺寸刀具用复合片等，我国企业在产量和质量上均与国外著名企业有明显差距，大部分产品需要进

27、口。 金属切削用 PCD/PCBN 复合片现阶段的市场需求具有如下特点： 1）产品系列化，适用于不同材料、加工情况的牌号逐渐完善。以金属切削用 PCD 复合片为例，元素六 SYNDITE 系列 CTB002、CTB010、CTH025 及 CTM302 分别代表金刚石粒度 2 微米、10 微米、25微米及 30 与 2 微米混合粒度，这种粒度的增加将会带来耐磨性的增加及加工表面光洁度的降低，客户可根据自身需要在光洁度和寿命中自行取舍。同样 DI 公司提供 COMPAX 系列的 1600、1300、1500、1800，日本住友提供 DA1000、DA2200、DA150 和 DA90 供客户选择

28、。这个特点在 PCBN 复合片上表现的更为突出。 2）刀具用 PCD/PCBN 复合片尺寸不断增大。 刀具用 PCD/PCBN 复合片主要是切割成各种形状后使用，复合片尺寸增大后能够降低边角余料的损耗，获得更大的利用率。目前，市场上元素六提供的切削用 PCD/PCBN 复合片的尺寸以 76mm 为主，DI以 58mm 为主。由于国际市场的发展状况，目前国际上所使用的切削刀具用 PCD/PCBN 复合片的基本尺寸应达到 2 英寸（50.8mm），这是在国际上进行产品销售的要求。据测算，2010 年我国 PCD/PCBN 刀具市场将达到 40 亿元，与此对应，2010 年我国刀具用复合片市场约为

29、12 亿元。就全球市场而言，1997 年以来， PCD/PCBN 刀具的销售额年均增长率接近 20%，根据相关销售基数判断，并根据有关机构分析，2009年复合超硬材料刀具的市场容量为 75 亿美元左右。市场潜力巨大，2009 年 PCD/PCBN 复合片的市场需求约为 10-20 亿美元以上。考虑到由于 PCBN/PCD 复合片价格下降带来的市场份额增加及高效加工要求等诸多因素，实际市场需求可能大于上述推测值。 4.2 市场需求预测 （1）本项目产品国内市场需求预测 金属切削用 PCD/PCBN 复合片属聚晶材料。聚晶材料是迄今为止硬度最高的新型复合材料，与硬质合金等传统材料相比具有硬度更高、

30、耐磨性能更好、导热性能更高、加工性能更好等优势，广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、木材、建筑、汽车、家电等传统领域，电子信息、航天航空、国防军工等高技术领域。随着现代技术的发展，在工业生产和日常生活中出现了强度和硬度更高的产品，必须有更硬、更强的材料来加工这些产品，因此聚晶材料发展前景较为乐观。 1）材料特性突出，生产工艺成熟 聚晶材料属于特点极其显著的工业生产和加工所需的新型材料，功能独特，硬度极大，难以被其他材料所取代。此外，聚晶材料的生产工艺和流程已经较为成熟，我国的技术、装备水平的发展已经有能力制造相关聚晶材料产品，大规模生产聚晶材料以满足下游工业企业的使用需求具有较高的必

31、要性和切实的可行性。 2）下游需求旺盛，市场空间相当可观 我国政府提出当前经济发展的策略重点在于要优化产业结构、提高效益、降低消耗、保护环境，科学、全面、协调和可持续的发展，国内生产总值 2020 年要比 2000 年翻两番。嫦娥登月、大飞机制造、西气东输、南水北调、城镇化建设、促进经济增长的 4 万亿投资计划等项目的实施预示着我国宏观经济和制造业发展空间仍然巨大。从用户行业的发展情况看，与本项目相关的金属切削机床产量从 2005 年到 2009 年增长了 64.71%，。聚晶材料终端制品市场的快速稳定增长必将为聚晶材料生产带来更大的发展机遇和广阔的市场空间。 3）对传统超硬合金材料替代优势明

32、显，未来发展前景广阔 聚晶材料是迄今为止硬度最高的新型复合材料，与硬质合金等传统材料相比具有硬度更高、耐磨性能更好、导热性能更高、加工性能好等优势，使其在使用寿命、加工质量和加工效率等方面表现优异,大大超过传统硬质合金材料。同时，聚晶材料作为硬质合金的替代材料，还具有原料丰富、节约能源、促进加工行业产业升级的优势。聚晶材料的使用，使原来硬质合金不能加工的制品能够被加工，而且加工效率高，加工质量好，聚晶材料高寿命又减少了加工工具的更换次数，从而能大大促进机械加工等的产业升级。超硬复合材料是第三代工具材料。此前的工具材料包括第一代的高速钢和第二代的硬质合金。如果用超硬复合材料制成刀具，使用寿命将比硬质合金刀具延长几百倍，切割效率提高3C5倍，并且切面光滑，省去部分后续加工成本。所以替代的效益非常显著，替代的趋势确定。目前前两代材料的国内市场规模约200亿，而国产超硬复合材料的规模不到其5%。因此虽然聚晶材料在价格上较传统超硬合金材料更加昂贵，但是随着聚晶材料价格的进一步降低和下游客户对聚晶材料性能的认可，聚晶材料未来的发展空间和潜在市场容量都十分巨大。根据河南省超硬材料及制品区域特色高技术产业链总