导语
盼“硅”期，一起学
(资料图)
导语：专业的事情专业做！有请有色组铝研究员刘老师为我们分享工业硅在铝合金领域的应用知识。小编听完后，茅塞顿开，我们身边能够看到的铝，实际上是形形色色改变了形态的合金铝。除1系产品外，上期所标准交割品电解铝，我们是很少看得见的。铝是产消规模最大的有色金属，不同的合金、不同的形态都会添加或多或少的硅。同时，铝回收行业快速发展，再生合金锭，在利用废铝的环节中，会较大比例的添加硅，是铝行业用硅的重要板块。
铝合金分类及应用
铝是有色金属行业中产量最高的品种，铝合金是工业中应用最广泛的有色金属结构材料，在建筑、汽车、电子电力、机械制造、耐用品、航空航天、船舶等领域中大量应用。
铝合金按化学成分和加工方式可以分为变形铝合金和铸造铝合金。其中变形铝合金以原铝生产为主，产品包括铝棒、铝杆、板带箔等，主要用于建筑领域；铸造铝合金分为原生铝合金和再生铝合金，主要用于交通领域。
铝合金按热处理方式可分为热处理可强化铝合金和热处理不可强化铝合金，其中铸造铝合金多为可热处理，变形铝合金两种均存在。
变形铝合金按性能和用途可分为纯铝(1XXX纯铝)、硬铝(2XXX铝铜合金)、防锈铝(3XXX铝锰合金、5XXX铝镁合金)、焊铝(4XXX铝硅合金)、锻铝(6XXX铝镁硅合金)、超硬铝(7XXX铝锌合金)、8、9系其他合金等，其中1、3、4、5系为不可热处理强化铝合金，主要依靠冷作硬化改变力学性能，2、6、7系为可热处理强化铝合金，主要依靠热处理工艺改变力学性能。
铝合金的主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铸造铝合金主要包括铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、铝锌合金等，对应牌号ZL1XX、ZL2XX、ZL3XX、ZL4XX等，铝硅合金用量最大，牌号ZL101-ZL117等，广泛地应用于建筑、交通等行业，也用于制造低中强度的形状复杂的铸件，如盖板、电机壳、托架等，以及用作钎焊焊料。
硅含量较高时，铝硅合金熔体的填充性较好，常用来做铸造合金，含硅量在5%以上，最高可超过20%。硅含量较低时，铝硅合金的延展性较好，常用来做变形合金，普遍含量在0.2-0.6%，以6系铝合金为主，占比超过50%，他们主要用于挤压型材，如6063铝合金。4系铝合金含硅量最高，主要用焊料，如4343铝合金，但产量占比低。
图1:铝合金分类及应用
数据来源：国投安信期货
工业硅在铝合金中的应用
1.铝合金领域消费占工业硅消费约20%
因铝合金涉及面广泛，体量巨大，各种铝合金含硅量不同，因此统计上存在极大难度。根据有色金属工业协会硅业分会数据，2021年铝合金领域原生硅消费量约44万吨，97硅和再生硅25万吨，总需求量约70万吨。
图2:工业硅在铝合金领域消费量
数据来源：硅业分会、国投安信期货
广期所数据显示，2021年我国有机硅耗硅量占工业硅消费的29%，是工业硅第一大消费领域，工业硅出口占比25%，铝合金和多晶硅各占20%。
图3:2015年、2021年与2025年
我国工业硅消费结构
数据来源：广期所、SMM
传统意义上铝加工主要方法有轧制、挤压、拉伸和锻造等，铝加工材包括板、带、箔、管、棒、型、线、锻件等，铝铸件不算在铝材当中。
国家统计局数据显示，2021年我国铝加工材产量为6105.2万吨，由于统计口径问题，该数据存在重复计算情况。经过安泰科调整后预估产量为4470万吨，其中铝挤压材2202万吨，铝板带1335万吨，铝箔455万吨，铝线440万吨，其他38万吨。统计数量上有较大差异，但趋势基本相同，随着铝行业推行供给侧改革，电解铝产量增速换挡，铝材产量相应放缓。铝材企业主要围绕上游电解铝和下游终端消费布局，产量居前的省份包括山东、河南、广东、江苏、内蒙古等。
我国铝消费已度过增速峰值期，未来几年新能源汽车、光伏等新兴领域用铝量具备较大增长潜力，但占比最大的地产相关用铝相对乏力，铝材产量预计维持低速增长。
图4:铝材产量
数据来源：国家统计局、国投安信期货
2.压铸铝合金含硅量高
铝合金初级加工品中按预估产量排序铝棒、铝板带箔、铝合金锭位列前三。其中铝合金锭含硅量高，是最主要的工业硅消费板块。2021年我国铝合金产量1068万吨。铝合金分为原生合金和再生合金，主要是铸造铝合金，应用于交通领域。铝合金企业众多，集中度低，全球耗硅前五的铝合金企业为海德鲁、阿联酋铝业、俄铝、美铝、巴林铝业，合计用硅量占全球的14%。
图4:工业硅在铸造合金中的应用
数据来源：硅业分会、国投安信期货
图5:我国原生铝合金产能分布
数据来源：钢联、国投安信期货
据估算我国原生铝合金年产量在250万吨左右，主要分布在云南、内蒙古、山东等地，产能靠前的企业包括云铝股份、内蒙古超今、立中集团、山东创新等。
原生铝合金锭中A356(美国牌号)占比预计超过四分之三，主要使用441#和3303#硅，硅含量6.5%-7.5%，在汽车中大量应用，特别是车轮等部件。其他主要型号包括ZL102、ZL104等。ZL102合金主要被用于承受低负荷形状复杂的薄壁铸件，如各种仪表壳体、汽车机匣、牙科设备、活塞等。ZL104合金主要被用于制造承受高负荷的大尺寸的砂型金属型铸件，如传动机匣、汽缸体、汽缸盖阀门、带轮、盖板工具箱等飞机、船舶和汽车零件。
我国再生铝合金产能产量远超原铝合金，在铝合金锭用硅中占据大部分份额，主要使用553#工业硅及等外硅。再生分会数据显示2021年我国再生铝产能超过1500万吨，产量达到800万吨，同比增长8.11%，近十年再生铝产量年均复合增长率5.84%，占铝总产量维持在17%左右。其中河南、广东、江苏再生铝产能超过200万吨，重庆、山东、四川、安徽接近100万吨，江西、河北、浙江、湖北超过50万吨，十一省产能合计占总产能比重超过90%。国内主要再生铝产业集聚区：长葛大周循环经济产业园区，年产值超800亿元；丰城循环经济产业园、华东有色金属城年产值超600亿元；广西梧州循环经济产业园年产值超400亿元。
再生铝企业众多，集中度低，国内市场份额排名靠前的企业包括立中集团、华劲集团、帅翼驰集团、顺博合金、怡球资源、新格集团等，合计占国内份额不足30%。
图6:我国再生铝产能分布
数据来源：再生分会
在国家提出3060双碳目标的大背景下，再生铝相较原铝每吨可降低二氧化碳排放超过95%，发展再生铝产业是铝工业实现双碳目标的重要途径。《2030年前碳达峰行动方案》、《工业领域碳达峰实施方案》等国家政策中均提出， 2025年再生铝产量达到1150万吨。发达国家再生铝产量可达到铝产量的80%以上，德国、日本等甚至超过90%。再生铝合金发展前景巨大，中长期来看将成为铝合金用硅领域最大增量来源之一。
再生铝合金中ADC12(日本牌号)占比预计接近80%，硅含量9.6-12%，不过因其原料废铝中已含硅元素，新添加硅元素量低于原生铝合金。
3.变形铝合金产量大，但含硅量低
变形铝合金通常以铝棒、铝杆、扁锭、铸轧卷等产品形式经过加工成为型材、线缆、板带箔应用于建筑、电力、包装、机械制造等领域。铝棒是铝初级加工中产能产量最高的产品，产能超过3000万吨，产量超过1400万吨。不过由于主流6063铝棒含硅量基本在0.6%以下，用硅总量远低于铝合金锭。铝棒用于生产建筑型材和工业型材，型材产量接近铝材总产量的一半。由于我国房地产坚持住房不炒等政策限制，铝合金在地产相关领域空间已非常有限。变形铝合金的用硅增量可能将来自于汽车轻量化、光伏发电、5G基站等。
图6:工业硅在变形铝合金中的应用
数据来源：硅业分会、国投安信期货
钢联统计样本数据显示，我国铝棒建成产能约3250万吨，2021年产量达到1500万吨，产能集中于电解铝主要产区，其中山东产能接近1000万吨，内蒙古超过400万吨，新疆超过300万吨，甘肃、广西超过200万吨。
图7:我国铝棒产能分布
数据来源：钢联、国投安信期货
工业硅与铝行业相关性
电解铝和工业硅行业具有一定相似性。供应端，两者均属于高耗能产业，产能主要分布在电力优势地区，工业硅三大产区新疆、云南、四川也是电解铝重要产区，受到能耗双控、电力供应等因素的共同影响。需求端则均受到光伏新能源行业发展的加持。因此近年以来铝合金和工业硅价格走势具备较强正相关性。
工业硅在铝合金成本构成中占比不高，一般情况下预计4%-8%，工业硅价格波动对铝合金行业影响较小，但初级铝合金企业以赚取加工费为主，利润通常偏低，工业硅一旦大幅波动，将严重挤压铝加工企业利润。如去年工业硅一度飙涨至6万元以上，铝加工企业成本增加上千元，对铝合金企业生产造成极大冲击。
图8:铝合金与工业硅价格
数据来源：SMM、国投安信期货
图9:铝合金成本构成
数据来源：钢联、国投安信期货
资料致谢：广州期货交易所、SMM、百川盈孚、铁合金在线、安泰科
（文章来源：国投安信期货）
