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3D打印钛合金粉末项目跟踪--IperionX的氢化脱氢法投资及运营成本梳理

内容概述年纳斯达克上市公司iperionx在弗吉尼亚州建设两条氢化脱氢技术为核心的D打印钛金属粉末生产线...

2023年纳斯达克上市公司iperionx在弗吉尼亚州建设两条氢化脱氢技术为核心的3D打印金属粉末生产线。根据公司披露的数据,该产线相比传统雾化技术粉末产出率提高多达50%,同时生产出的球形钛粉末氧含量低、粒径控制精确且流动性优异。根据Iperionx披露其中TDF(示范产线)单位钛金属粉末(球形)投资成本为22.72万美元/吨;TCF(商业化产线)单位钛金属粉末(球形)投资成本为6.22万美元/吨;TCF产线的钛合金粉末现金成本为41.8美元/千克,其中原材料和耗材为17.6美元/千克,占现金成本比重为42.11%,是第一大成本细分项。综合测算下来,TCF商业化产线钛合金粉末的毛利率为184%。2024年8月TDF产线已投产,2025年进入产能爬坡;2025年四季度TCF产线建成投产。按照IperionX的规划,公司现已具备将钛粉末转化为各类低成本、高性能锻造钛产品的制造基础,未来通过专有HAMR(氢化脱氢)和HSPT(锻造)技术提供从废料到成品的全流程解决方案。

内容

iperionx作为一家初创公司,2022年6月在纳斯达克上市,公司业务布局钛金属全产业链,涉及上游的钛矿开采-钛金属粉末制造--钛零部件制造。

2023年3月公司发布了钛金属粉末项目投资交流会。对位于弗吉尼亚州哈利法克斯县南弗吉尼亚科技园的年产能125公吨钛示范产线(“TDF”)、以及年产能1125公吨的钛商业产线(“TCF-1”)项目进行了投资经济性交流。

其中:TDF和TCF-1的设计基于犹他州盐湖城当前工业中试工厂(“IPF”)的规模化版本,该中试工厂建成于2019年,自2022年1月起由IperionX成功运营。自接管IPX以来,IperionX已投入大量资金用于运营改进,并提高了钛生产能力,同时提高了效率和一致性。

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iperionx生产钛金属粉末的工艺为氢化脱氢法。具体技术如下:

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该工艺采用钛废料为原材料。其具体工序如下:

HYdride:对钛金属废料清洁后进行氢化处理,使钛金属脆化。

Crush,Mill and Spray Dry:氢化后的钛金属废料经破碎、研磨制成浆料,然后通过团聚制成“生坯”球形钛金属粉末。

De-bind and Sinter:“生坯”粉末在标准真空炉中进行脱脂和烧结工艺,制成致密的球形钛金属粉末,但氧含量很高。

HAMR/Deoxygenation:粉末通过专利的HAMR脱氧工艺处理,制成低氧钛粉末“块”。

Leaching:将“块”放入专有浸出工艺中去除杂质。

De-hydride:干燥和脱氢处理。

Final Packaging:钛粉末经过严格的质量控制程序后,进行包装。

据Iperinox介绍这种创新工艺显著提高了生产效率,粉末产率相比传统的雾化工艺提高多达50%,同时生产出的球形钛粉末氧含量低、粒径控制精确且流动性优异。

该工艺的核心环节是HAMR/Deoxygenation,采用犹他大学Zak Fang博士开发的专有HAMR钛金属技术。目前该技术已被IperionX购买。TDF和TCF-1的HAMR/Deoxygenation均是基于该专利技术,在工业试验工厂(IPF)的钟罩式熔炉的基础上,对相关参数优化,并由Electron Technologies BV公司制造的。

HAMR是氢辅助金属热还原(Hydrogen Assisted Metallothermic Reduction)的缩写,是一种专利粉末冶金工艺技术,用于生产钛和其他金属粉末。该工艺几乎可以利用任何形式的钛矿或钛废料原料,以低能耗生产钛粉末,有望在可持续的闭环中实现低成本、低碳排放的钛生产。大部分能源和排放节省源于无需将二氧化钛(TiO₂)氯化制成四氯化钛(TiCl₄),也无需在TiCl₄还原后进行真空蒸馏。

HAMR工艺采用粉末冶金加工步骤来控制颗粒尺寸,并添加合金元素以生产高质量钛粉末。HAMR工艺利用氢使钛-氧(Ti-O)不稳定,使二氧化钛(TiO₂)与镁(Mg)的还原从热力学上的不可能变为热力学上的有利。这使得TiO₂可直接被Mg还原和脱氧,形成低氧含量的氢化钛(TiH₂),以满足行业质量标准。然后,TiH₂被加工成用于高端市场应用的钛金属合金。

该工艺是全球唯一一家使用100%钛金属废料作为原料的钛生产设施,且范围1和范围2排放为零,在所有商业金属粉末产品中碳强度最低。TDF以及计划扩建至TCF-1的产出将建成全球最大的再生钛金属粉末生产设施。

根据Iperinox披露该项目,TDF单位钛金属粉末(球形)投资成本为22.72万美元/吨;在TCF(商业化产线),随着产能规模的扩大,单位钛金属粉末(球形)投资成本为6.22万美元/吨;

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根据Iperinox披露的可研数据,TDF产线钛合金粉末的现金成本为71.4美元/千克;在TCF产线钛合金粉末的现金成本为41.8美元/千克,其中原材料和耗材为17.6美元/千克,占比为42.11%,是第一大成本细分项;管理费用和废弃物处置占比为24.64%;人工成本占比18.9%;这三项是前三项。

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Iperionx认为2026年钛合金粉末市场价格在129美元/kg,其中TCF产线现金成本41.8美元/kg,假设折旧按照20年,单位折旧在3.5美元/kg,综合测算下来,TCF产线钛合金粉末的毛利率在184%。

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2024年8月,IperionX的HAMR熔炉在钛生产设施成功完成首次钛脱氧生产运行。此次生产完全采用100%钛废料(Ti-6Al-4V合金,5级钛),质量评估证实,氧含量从3.42%大幅降至0.07%以下,远超ASTM标准中5级钛0.2%的要求。目前TDF产线进入产能爬坡,且产能已达到设计产能;钛锻造(HSPT™)系统的调试已完成,可实现锻造近净形钛生产。2025年四季度,公司TCF产线将投产。

截止2025年一季度,IperionX围绕钛金属粉末和锻造工艺,扩大商业及战略客户合作关系:

跨关键客户领域(国防、汽车和消费电子)的产品开发与认证持续推进。

客户对高性能钛部件(如钛紧固件、外壳和精密部件)的参与度较高,这类部件历来存在材料成品率低(废料率高)的问题。

IperionX正积极开展试点生产,有8家商业合作伙伴支持高性能钛制造部件快速推向市场。

按照IperionX的规划,现已具备将钛粉末转化为各类低成本、高性能锻造钛产品的制造基础,未来通过专有HAMR和HSPT(钛锻造)技术提供从废料到成品的全流程解决方案。

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