1 前言
鈹銅合金主要應用于機械、電子行業。由于其優異而獨特的性能作為導電彈簧材料,主要用于連接器、 Ic 插座、開關、繼電器、微型馬達及汽車電器件等。在銅中加入 0.2~2.0% 的鈹,其強度在銅合金中是最高的,同時它還具有優異的抗拉強度與電導率關系特性。即在相同電導率下,比其它銅合金的抗拉強度高;在相同的抗拉強度下,具有更高的電導率。另外,其成型性、抗疲勞性及應力松弛方面也是其它銅合金所不及的。
近年來,以手機為主體的信息通訊設施的急劇增長和汽車的電氣裝備的開發應用,鈹銅合金延展材的需求創出新高, 1999 年美國的消耗量 14320 噸, 2001 年世界總消耗量約 14000 噸。隨著國際網絡的普及,在海底通訊光纜中作為繼電器筐體而使用的鈹銅鍛造材料的需求也在急劇增長。其它,如飛機及電阻焊機零部件、安全工具、金屬模具材料等方面,需求也一直堅挺。新用途方面,最近鈹銅作為鋁合金壓鑄用冷通氣口,因其優異的導熱性和耐磨性受到青睞。最近,正在特性、價格介于鈹銅和磷青銅中間的領域進行研究,國外一些鈹銅生產廠家已成功開發出了 C17530 、 C17430 等低鈹合金材料并投放市場。同時還在極限性研究部件的小型化和高密度化,以 C17200 為主體的傳統合金被重新評估,其需求也在增加。 2001 年,手機更新的需求、 DVD 、數字設備等的需求將要恢復,重新進入需求旺季。
據有關資料介紹, 80 年代初,美國鈹青銅年產量已超過 6000 噸, 2001 年達到了近 11000 噸。國內鈹青銅加工材 80 年代僅 50 噸左右,主要用于軍工, 2001 年產量達到 300 噸左右,而市場需求量達到 1000 噸以上,缺口部分進口。國產鈹青銅中間合金在附加值較低的情況下出口國外,而國內部分用戶又從國外高價購入鈹青銅產品。近年來,我國鈹銅工業有所發展。但是,所投入的資金和資源有限,技術水平進步不大。
據 CRU 的估計,整個 20 世紀 80 年代,鈹銅合金消費的年均增長率 6% , 90 年代加速到 10% 。增長主要受到以電訊和數字通訊為支柱的電子工業的推動,到 90 年代,由于移動電話和國際互聯網的巨大刺激,增長特別強勁。我國鈹銅市場量隨著國民經濟發展的要求,在未來的十年內將會保持適度增長的勢頭,但由于全球經濟下滑,特別是 IT 行業整體呈下滑趨勢。同時,我國加入 WTO 以后,將面臨機遇和挑戰,應該在世界鈹銅發展大格局中,認真分析中國產業現狀與差距,積極借鑒發達國家鈹銅產業發展的成功經驗,依靠科技進步來提高中國鈹銅產業運行質量和經濟效益,使中國鈹銅產業走上穩定健康的發展之路。
2 中國鈹銅產業的現狀
2.1 規模
2001 年中國國內生產鈹銅總量大約在 310 噸左右,在國際鈹銅工業中,屬小型規模生產。目前世界上先進的鈹銅生產廠一般超過 1000 噸 / 年,最大的美國 Brush Wellman 公司生產的鈹銅目前已達 10000 噸 / 年,日本 NGK 公司 3000 噸 / 年。
雖然中國鈹銅產量和需求增長很快,但消耗了大量的資金和資源,尤其是一些個體鄉鎮企業(全國近 10 家)在市場營銷中利用一些非競爭手段,嚴重影響鈹銅國內市場的秩序,從而產生了惡性作用并拉大了與世界先進技術水平的差距,而且中國鈹銅生產廠的產品銷售大多依賴有限的國內市場,多家在搶占瓜分這有限的市場,必然導致激烈的市場競爭。
2.2 資源條件
鈹銅工業的主要資源條件包括礦產資源—綠柱石、能源(電力)以及電解銅等。
據初步統計,中國鈹礦產資源的儲量居世界前列。最大的生產國是美國、中國、俄羅斯和哈薩克斯坦,我國鈹礦主要分布在新疆、內蒙古、甘肅、湖南等省份。因鈹與氧親合力大,鈹銅中間合金的冶煉一般采用 C 做還原劑,高溫電弧爐冶煉。鈹銅中間合金國內只水口山礦務局一家生產,因鈹市場的影響,其生產鈹銅中間合金的產量有所增加,據悉,其鈹銅中間合金大部分出口,少量提供國內市場。就將來鈹銅發展來看,國內鈹資源是豐富的,新疆可可托海礦務局也有上鈹銅中間合金項目的意向,可保證鈹銅產業化生產的需求。
2.3 生產技術和水平
與國外相比中國的鈹銅生產存在的主要問題是工藝裝備、自動化控制水平落后。中國鈹銅工業的平均綜合能耗約為發達國家鈹銅能耗的 2~3 倍,其主要原因:設備規模小、自動化程度低、工藝技術裝備落后成品率低等諸多因素綜合作用引起的。
中國鈹銅工業中,產品最大的單卷重量 20~ 30Kg ,而國外發達國家鈹銅帶材產品單卷重達 500Kg 以上。所以,在生產工藝及工藝裝備上我國鈹銅生產廠家存在較大的差距。
3 中國鈹銅工業近年來的科技進步
近年來,中國鈹銅工業不僅產量上得到迅速發展,而且在科技進步方面也取得巨大成就,在寧夏東方鉭業股份有限公司建成了鈹銅產業集科研、開發、生產的聯合體,在國內鈹銅生產過程中的關鍵技術和裝備進行了大量的科學研究,取得了一系列的研究成果。許多研究成果已為工業生產所應用,推動了中國鈹銅的科技進步。
在工藝技術方面,完成了從模鑄、無流鑄造向半連續鑄造的改進試驗,并成功的應用于生產。解決了鑄錠內部晶粒粗大及鈹成分不均勻,而造成最終產品性能不均勻,不能滿足市場需求的問題。這一技術的成功運用,提高了生產效率、降低了生產成本,在國內鈹銅行業中屬于領先水平。通過對現有的壓力加工工藝和裝備進行改進和改造,提高了產品的精度、外觀質量和成品率,并且提高了單卷重量,雖與國外發達國家水平還有較大的差距,但目前已有很大的提高。為了跟蹤世界鈹銅前沿技術,國內某廠已開始鈹銅水平連鑄工藝研究。
在新產品開發方面,為了使中國的鈹銅產品進入國際市場和替代進口,中國鈹銅行業中的有志之士已開始了這方面的工作,研制出國外鈹銅合金牌號( ASTM 標準) C17200 、 C17300 、 C17410 、 C17500 、 C17600 等新材料并投放市場。
在銷售服務方面,中國鈹銅合金產品原主要用于軍事工業,國家進行計劃調控,顧客服務觀念淡薄,但隨著改革開放深入,市場經濟的形成,企業的銷售服務由原來的計劃經濟時代轉向市場經濟,對不同性質的用戶都進行全面的售后服務,使中國鈹銅工業的應用更加廣泛。
4 中國鈹銅工業的發展
自從鈹銅合金在 70 年前工業化生產以來,其市場經歷了幾次變化,在幾種因素在此推動這種材料的發展演變,其中最重要的是全世界越來越意識到含鈹材料對健康的危害,不管在最初的制造還是在最終的回收和廢料處理中。普通消費者一般不直接接觸鈹,因而也沒有什么危險。在切削、熔煉和其他處理環節中,必須有良好的防護設施,否則將導致慢性鈹中毒癥( CBD )。
但是,鈹青銅其強度、硬度、耐疲勞和導電、導熱性能均遠遠超過一般銅合金,由其它銅合金無法比擬的綜合性能,抗蝕性能相當于無氧銅,抗磨性能性能較鋁青銅為優,并且具有良好的抗沖擊性和能量阻尼性。鑄錠無殘余應力,各項基本同性,是目前使用最廣泛的結構材料,被廣泛應用于航空、航海、軍工、電子工業及核工業。但鈹青銅生產成本高,限制了其在民用工業中的廣泛使用。隨著國家航空和電子工業的發展,相信該材料會得到越來越廣泛的應用。
業內人士認為,鈹銅合金具有許多優于其它合金的特點,其系列產品的開發前景及市場看好,可成為有色金屬加工企業新型經濟增長點,中國鈹銅工業的發展方向:新品開發、提高質量、擴大規模、節能降耗。中國鈹銅產業的科技人員進行了幾十年的研究和開發工作,在自主科研基礎上,進行了大量的創新工作。特別在工藝裝備簡陋的情況下,通過自強不息、艱苦奮斗、不斷創新的民族精神,生產出較高質量的鈹銅產品,保證了軍用、民用工業用鈹銅材的需要。
科技進步在推動中國鈹銅工業發展過程中已變得越來越重要,隨著國內外市場的融通,中國鈹銅工業的發展將對世界的鈹銅市場產生重大影響。
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