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  • 技术分享:耐高温高强高导铜合金的制造及应用【SMM铜业大会】

    4月24日,在由 上海有色网信息科技股份有限公司(SMM)、上海有色网金属交易中心和山东爱思信息科技有限公司主办,江西铜业股份有限公司、鹰潭陆港控股有限公司主赞,山东恒邦冶炼股份有限公司特邀协办,新煌集团、中条山有色金属集团有限公司协办 的 CCIE-2025SMM(第二十届)铜业大会暨铜产业博览会——铜基新材料高质量发展论坛 , 北京科技大学教授、博士生导师 常永勤分享了耐高温高强高导铜合金的制造及应用。 行业问题与现状 高强高导铜合金应用领域 高强高导铜合金:铜合金具备高强度的同时,保持高的导电、导热性能。 主要应用于电子通信、航空、航天、新能源汽车、高速轨道交通、电力等领域。 行业问题与当前现状 痛点:目前商用高强高导铜合金的使用温度提高时,其强度和断裂韧性等性能会显著下降,且发生严重高温蠕变变形,无法满足服役要求。 核聚变装置、连铸结晶器、集成电路引线框架、新能源汽车连接器、高铁接触线、火箭燃烧室内衬等领域的快速发展,急需提升高强高导铜合金的耐高温性能,成为“卡脖子”难题。 A.无满足设计要求的材料可用 铜合金性能要求:高强度、高热导率、较好延伸率、优良热稳定性、高抗中子辐照性能、低氚滞留特性...... 痛点:服役温度升高时,已有铜合金强度、断裂韧性等性能显著下降,且发生严重高温蠕变变形,其高温性能无法满足部件设计需求。 B. 已有产品亟需替代升级 亟需研发出高温下具有高强度、高热导、高温稳定性、抗蠕变等优异性能的铜合金。 痛点:随着新能源汽车技术的发展,车用连接器使用电流逐渐升高,高的电流会使得连接器材料发热,导致工作温度升高,导致铜合金强度和断裂韧性等性能会显著下降,且发生严重高温蠕变变形,无法满足服役要求。 2025年国内汽车连接器对铜合金需求量将达29.1万吨,2021-2025年复合年增长率为21.9%。其中,新能源汽车连接器2025年对铜合金需求量预计达24.7万吨。 需求:在高温下具有高导电率以及抗高温老化能力,急需提升其耐高温性能。 保证高温稳定工作,确保连接可靠安全,延长连接器使用寿命,提高工作效率、降低成本。 熔炼法制备耐高温高强高导铜合金 耐高温高强高导铜合金潜在客户 研发的耐高温高强高导铜合金解决了聚变堆偏滤器对高性能热沉材料的迫切需求。在连铸结晶器、火箭燃烧室内衬、新能源汽车连接器、集成电路引线框架、电阻焊电极等领域也有广阔的应用前景,市场空间十分广泛。 核心技术:1. 合适的真空熔炼参数精准调控元素的挥发与烧损;2. 与成分相匹配的热机工艺技术控制微观组织及性能;3. 独特的“多冒口”模具设计明显提高产品率。 成分优化设计优势 目标:高温下具有高强度、高电/热导、适当塑性的铜合金 挑战:强度和电导/热导互相制约 提高铜合金高温性能,成分设计尤为重要,同时匹配与之对应的热机工艺⇒阻止位错移动+阻止晶界移动→高温组织稳定→高温性能稳定 ►创新点1 合金化元素功能多:铜中高温固溶度较高、低温固溶度低;可形成大量高熔点析出相弥散均匀分布在铜基体中; 降低层错能(促进孪晶形成)——强度、热导、塑性。 ►创新点2 考虑元素间耦合作用:同时引入V和Ti,形成高温稳定Laves相,提高高温性能(单独添加V、Ti对电导影响非常大);明显降低对电导影响(溶质原子39.4%,析出相1.6%)——强度、热导。 ►创新点3 添加稀土形成氧化物:考虑稀土与其他元素的多元耦合作用,起到强化+韧化+净化的综合作用。——热导、强度。 ►创新点4 精确调控第二相:纳米第二相具有双模态分布,与基体形成共格或半共格结构,以阻止晶内位错移动;晶界处形成均匀分布的Laves相阻碍晶界移动——强度、塑性、热导。 ►创新点5 高密度低Σ值晶界:引入大量低Σ值(Σ是重位点阵)晶界提高可加工性——塑性。 获得高温下铜合金强度和热导率等关键性能的协同提升。 2.1 耐高温高强高导铜合金-CuCrZrTiV ►高温性能全面提升:CuCrZrTiV的使用温度比C18150提高100℃以上;450℃下CuCrZrTiV使用寿命是C18150的9倍以上。 ►成功解决了铜合金的中温脆性问题 ►合金表现出优异的抗辐照性能:~3 dpa铜离子辐照后,合金内仅存在两种辐照缺陷:平均尺寸分别为5 nm的层错四面体和3.5 nm的位错环。 1. 450℃/50MPa蠕变速率:2.89*10-10S-1,2. 450℃抗拉强度为371 MPa,延伸率14.6%,3. 热导率大于300 W/m·K,4. 热稳定性明显高于IG-CuCrZr。 其还对抗蠕变高强高导铜合金-CuCrZrHf和超高导电铜合金-CuHfSc进行了阐述。 已掌握耐高温高强高导铜合金核心关键技术 主要产品:耐高温高强高导铜合金 已完成50 kg产品的规模化制造验证,产品已在全托克马克装置和连铸结晶器上验证。 粉末冶金法制备耐高温高强高导铜合金 3.1 超高强Cu-W系合金 室温抗拉强度≥795 MPa;450°C抗拉强度≥289 MPa;软化温度>1050 °C,接近纯铜的熔点;700 °C退火400 h后硬度无明显变化。 创新——获得高性能钨弥散强化铜合金,其室温拉伸强度高达795 MPa,是目前文献中报道的最高值,同时该合金具有出色的高温稳定性。 3.2 超耐高温Ta系合金 GlidCop-Al15的软化温度为850℃;CuTaZrY比其提高了至少200℃。 铜合金高温结构稳定性来源于基体中尺寸呈现双峰分布的壳-核结构纳米析出相晶界上分布的大尺寸析出相钉扎晶界,晶粒内分布的小尺寸纳米颗粒钉扎位错。 结论 1.采用优化的成分设计和合适的热机处理研发出了强韧性协同提升的CuCrZrTiV合金。其450°C高温拉伸强度高达395 MPa,明显优于IG-CuCrZr合金;软化温度为600°C,再结晶温度推迟约200℃;明显高于IG-CuCrZr合金的再结晶温度和软化温度。热稳定性优于IG-CuCrZr;同时解决了铜合金的中温脆性问题。 2.CuCrZrHf具有较好的高温稳定性,同时兼顾电导性能,抗蠕变性能优异。 3. CuHfSc合金的室温抗拉强度高达623 MPa,电导率为95%IACS。 4. 研发的Cu-W系合金的强度高达795 Mpa,远高于目前已经报道的粉末冶金铜合金;同时研究良好的延展性和电导率,其高温性能也明显优于目前已经报道的粉末冶金铜合金。 5. CuTaZrY合金具有超强的耐高温性能,是已报道铜合金中软化温度最高的,软化温度大于1050℃,比GlidCop-Al15提高200 °C,同时具有高的抗拉强度和高的热导率。 》点击查看CCIE-2025SMM(第二十届)铜业大会暨铜产业博览会专题报道

  • SMM:预计未来废铜流向冶炼端比例逐步提升阳极铜需求增速或放缓【SMM铜业大会】

    4月24日,在由 上海有色网信息科技股份有限公司(SMM)、上海有色网金属交易中心和山东爱思信息科技有限公司主办,江西铜业股份有限公司、鹰潭陆港控股有限公司主赞,山东恒邦冶炼股份有限公司特邀协办,新煌集团、中条山有色金属集团有限公司协办 的 CCIE-2025SMM(第二十届)铜业大会暨铜产业博览会——再生铜产业绿色发展论坛 ,SMM分析师姜善誉分享了铜矿短缺背景下废产阳极铜成为铜冶炼原料关键补充。 1 废铜冶炼工艺 废铜冶炼工艺 ►SMM分析 直接利用(流向加工端):一些废料不需要熔炼处理可直接作为电解铜替代品用于铜材生产,主要在废铜制杆和黄铜棒两个行业。 间接利用(流向冶炼端):部分废杂铜需作为铜精矿的替代品,需要经过熔炼处理成电解铜后供用户使用, 称为再生冶炼。 国内废铜冶炼主要以一段法和二段法为主 ►SMM分析 •一段法:此法是将经过分选的黄杂铜与紫杂铜直接加入反射炉进行火法熔炼,一步产出阳极铜。此法的优点是流程短、建厂快、投资少,但该法仅能处理成分不太复杂的废杂铜(含铜要求超过90%)。若处理成份复杂的杂铜,则处理难度大,且精炼时间长,同时此法劳动强度大,金属回收率低(仅80~85%),渣含铜高(25~30%)。依据入炉废杂铜的品种不同,产出的阳极铜大致分为三类:紫铜阳极、黄铜阳极和次粗铜阳极。 •二段法:此法分两段进行。一段将废杂铜投入鼓风炉进行还原熔炼,或投入转炉进行吹炼,产出粗铜,第二段,在反射炉内精炼粗铜,产出阳极铜,因为这种方法经过两道工序,所以称二段法。鼓风炉熔炼得到的粗铜颜色呈黑色,亦称黑铜,杂铜经转炉吹炼得到的粗铜也呈黑色,为了与由铜精矿生产的粗铜相区别,我们常常称它为次粗铜。含锌高的黄杂铜、白杂铜适用于鼓风炉熔炼、反射炉精炼工艺处理,含铅锡高的杂铜宜先在转炉中吹炼,使铅锡进入转炉渣,所产次粗铜入反射炉精炼、鼓风炉熔炼时,铜的回收率可达96%以上,渣含铜仅0.8~2%左右,锌入烟尘,锌回收率可达80%以上。二段法在我国应用较广。和一段法相比,二段法铜回收率提高约5% ,能源消耗降低约100kg标煤/吨阳极铜。 •三段法:杂铜先经鼓风炉熔炼成黑铜,黑铜在转炉内吹炼成次粗铜,次粗铜送反射炉进行精炼。该法要经三道工序处理,所以称三段法。鼓风炉熔炼的目的在于脱除炉料中大部分锌,并产生出含杂质多的黑铜,黑铜在转炉中吹炼以脱除铅锡等杂质,产出次粗铜,在反射炉中精炼次粗铜产出合格的阳极板。三段法虽然流程长、设备增多、投资增大、过程变得复杂,但是它可以处理多种成分复杂的杂铜,而且综合利用好,因此被很多大型再生铜厂应用。 阳极铜冶炼工艺 2 废产阳极铜市场体量快速增长 中国阳极铜市场体量较大 其从2020-2030年E中国铜原料供需平衡以及中国精铜产量等角度进行了阐述。 铜精矿TC恶化迫使冶炼厂寻求原料补充 其对铜精矿现货TC、铜冶炼原料优势对比以及SMM2021-2028E全球铜精矿供需平衡(含供需端干扰率)等内容展开了论述。 再生铜流向冶炼端比例逐步提升 中国阳极铜产能分布 ►SMM分析 SMM统计中国阳极铜产能(非自用部分)约553万吨,其中以再生铜为原料的部分占比较高,并主要分布于华东地区,但实际产能利用率较低。 矿产与废产阳极铜 国内阳极铜定价方式:(拥有点价权的一方在点价期内选取盘面价格➖加工费)×铜金属量。 ►SMM分析 矿产阳极铜主要集中于北方地区,主要以长单的形式流通,其开工率和加工费较为稳定。 废产阳极铜受政策等因素的影响主要集中于南方地区,其开工率与加工费波动频率相对较高。 中国阳极铜市场供需分布 ►SMM分析 华东市场体量较大且增速较高,但中国仍对进口阳极铜有依赖,西北地区缺口最大,供需不匹配现象明显。 近年来废产阳极铜产量增速较快,占据比重逐年扩大。 近年来阳极铜进口量下滑,再生铜锭进口量快速增长 国内加工费波动率较高,进口零单市场表现冷清 ►SMM分析 近年来受到铜精矿紧张、海外精炼产能扩建后需求增长的影响,进口粗铜供给有限,进口长单加工费Benchmark持续下降,零单市场活跃度较低。 铜价影响再生铜原料供给、再生铜杆市场需求,进而令国内加工费产生波动。 炼厂检修是影响阳极铜需求的因素之一 •2025年3月底嘉能可(Glencore Plc)暂停了智利阿尔托诺特(Altonorte)冶炼厂的铜出货,原因是该厂的冶炼炉受到了影响,该冶炼厂主要生产定制阳极铜,年产铜能力约35万金属吨左右。 •赞比亚某产能为35万金属吨的阳极铜炼厂将于2025年4-6月进行检修,届时产量将受到影响。 ►SMM分析 冶炼厂粗炼检修前往往会进行阳极铜的储备,以减少检修期间电解铜产量受到影响,而进入检修后对于冷料的需求减弱。 阳极铜供需平衡 ►SMM分析 近年来阳极铜市场体量快速扩张,并且随进口量的下降,供应转向国内。 国内阳极铜的供给增长主要来自废产部分,废产占比增至6.5成左右,并且直接产成阳极板的能力提升。 3 阳极铜市场的未来 再生铜原料供应波动性较强 ►SMM分析 2024年中国废铜进口量约225万吨,同比增长13.26%。 国内废铜供应依附于铜价波动,往往铜价上涨时,再生铜持货商出货意愿较高,反之捂货惜售情绪较强。 近年来再生铜行业相关政策频发 ►SMM分析 “反向开票”:自2024年4月29日起,自然人报废产品出售者(以下简称出售者)向资源回收企业销售报废产品,符合条件的资源回收企业可以向出售者开具发票(以下称“反向开票”)。报废产品,是指在社会生产和生活消费过程中产生的,已经失去原不有全部或部分使用价值的产品。出售者,是指销售自己使用过的报废产品或销售收购的报废变产品、连续不超过12个月(指自然月,下同)"反向开票"累计销售 额不超过500万元(不含增值税,下同)的自然人 《公平竞争审查条例》:第十条起草单位起草的政策措施,没有法律、行政法规依据或我者未经国务院批准,不得含有下列影响生产经营成本的内容: (一)给予特定经营者税收优惠;(二)给予特定经营者选择性、差异化的财政奖励或者补贴;(三)给予特定经营者要素获取、行政事业性收费、政府性基金、社会会保险费等方面的优惠;(四)其他影响生产经营成本的内容。 美国关税政策:受特朗普将对中国提高关税的预期影响,不少中国大型废铜贸易商逐步暂停从美国进口再生铜原料和再生铜合金原料。考虑到船期、报关等因素,贸易商担心中国方面进行相关反制,从而面临关税突然增加的局面。 预计未来废铜流向冶炼端的比例逐步提升 ►SMM分析 在国内“两新”政策提振、中资环央企成立、铜价高位运行等因素利好下,预计国内废铜供应持续增长,但2025年进口量或有所下滑。 未来几年内受到铜精矿仍然短缺的影响,SMM预计将有更多的废铜流向冶炼端口。 未来阳极铜需求增速或放缓 国内方面未来精炼产能增速仍高于粗炼产能,其产生的缺口理论上需要阳极铜及废铜进行补充。 海外方面虽未来阳极铜产能扩张,但究其根本是铜精矿原料的转移,而受到铜精矿原料短缺的干扰,导致粗炼产能增长的目标较难实现,或造成全球粗炼产量下滑,与精炼产能实际缺口将扩大。 》点击查看CCIE-2025SMM(第二十届)铜业大会暨铜产业博览会专题报道

  • SMM:全球锂电铜箔产量增速将趋缓 2027年后电子电路铜箔过剩幅度将收窄

    4月24日,在由 上海有色网信息科技股份有限公司(SMM)、上海有色网金属交易中心和山东爱思信息科技有限公司主办,江西铜业股份有限公司、鹰潭陆港控股有限公司主赞,山东恒邦冶炼股份有限公司特邀协办,新煌集团、中条山有色金属集团有限公司协办 的 CCIE-2025SMM(第二十届)铜业大会暨铜产业博览会——铜基新材料高质量发展论坛 ,SMM行研高级经理于少雪对“2025年全球铜箔产业格局和市场展望”这一主题展开了论述。 1.全球铜箔市场发展现状 2024年全球铜箔产能分布图 截至到2024年底,全球铜箔产能为242.02万吨,其中锂电铜箔143.6万吨,电子电路铜箔98.5万吨。中国铜箔产能为194万吨,占全球总产能的 80%。其中中国江西省、广东省、台湾省等是全球主要铜箔生产地。 2023-2025年E全球铜箔产能及产量解析 全球电子电路铜箔及锂电铜箔产能呈现逐年增长格局,其中锂电铜箔产能扩张迅猛。截至到2024年底,全球锂电铜箔产能为144万吨,产量为84万吨,同比增长25.4%;全球电子电路铜箔产能为98万吨,产量为59万吨,同比增长5%。 ►SMM分析: 近几年锂电铜箔产能加速扩张,产能严重过剩下,价格战爆发,市场竞争加剧,企业经营压力增大,未来产能增速将明显放缓。 电子电路铜箔产业基础相对稳定,市场扩张速度较慢,但缺乏挠性 PCB 用铜箔、高频高速电路用铜箔产能,依赖进口。 2025Q2下游原料库存呈累库趋势 铜箔开工率放缓 SMM预计2025年4月,铜箔企业整体开工率为72.77%,环比上升0.95个百分点,同比上升1.86个百分点。预计锂电铜箔4月开工率为69.77%,环比上升0.39个百分点,同比上升2.47个百分点。预计电子电路铜箔4月开工率为78.60%,环比上升2.04个百分点,同比上升1.07个百分点。 关税将影响中长期下游消费 2025年3月,SMM电芯库存为216.0GWh,环比增加1.6%,预计4月继续累库。 ►SMM分析: 终端需求回暖,铁锂和三元电芯产量均有所增加;远期受中美政策端扰动,动力及储能需求预期均有下修。 3-4月,终端需求回暖至节前水平,电芯的产量出货量均有所增加,电芯的库销比下滑;5月,美国对等关税将影响部分终端需求,预期电芯库存继续累库,锂电铜箔开工率增长空间有限。 美国关税冲击全球车链 2024年中国对美国新能源汽车出口量占中国新能源汽车总出口量的比例不足2%,但美国却是中国第一大电池出口国,这将抑制锂电池消费。 关税影响下新能源汽车行业乐观预期下滑 在美国对全球普遍增加对等关税等情况下,SMM对美国2025年车销预期有所下调;但中国市场在促进内需、增加内循环的大背景下,表现仍较为乐观。 ►SMM分析: 中国市场:随着国补政策及旧换新政策从国家到地方层面逐步落地,终端车市有所转暖。 海外市场:随着欧洲、日韩等国对美出口新能源汽车也受到关税影响,SMM将美国新能源汽车销量增速预期下调至3%(前值为6%)。 中国铜箔处在疯狂内卷时代,加工费曾跌破成本线。 随着新投产能的持续释放,出现了严重产能过剩的情况,加剧了市场竞争和内卷现象,企业为争夺订单纷纷降低加工费,导致铜箔加工费不断下跌。 ►SMM分析: 加速行业洗牌,产能出清。 降本增效,产业创新。 铜箔行业在2023年底进入“阵痛期” 企业普遍由盈转亏 随着新投产能的持续释放,出现了严重产能过剩的情况,加剧了市场竞争和内卷现象,为争夺订单纷纷降低加工费,企业增收不增利的背后是铜箔市场供需严重失衡。 ►SMM分析: 展望2025年,一方面随着锂电池需求保持快速增长铜箔加工费小幅回弹;另一方面行业将进入优胜劣汰阶段,同时可能出现并购重组事件,淘汰部分产能。 关税冲击铜箔产业链出口需求 从原料到半成品到终端,整条铜箔产业链都依赖出口,国内外相关关税政策,将会对铜箔消费造成一定影响。 2.2025-2030年E全球锂电铜箔发展趋势 锂电铜箔厚度变化及锂电池未来产量分析 随着新能源汽车对续航里程要求越来越高,轻薄化为主趋势,但同样地铜箔单GWH用量也将显著下降。 ►SMM分析: 动力领域:欧洲受欧盟《2030气候目标》推动,电池产能建设提速;因关税美国本土化供应链产能利用率也将提升,但供应链重构需要较长时间。 储能领域:由中国、美国、欧洲及中东的大型项目驱动,全球风光配储比例继续提升。 消费电子领域:随着 AI 手机、AI 平板等新产品的出现,及相关补贴政策的实施,消费电子行业有所回暖。 全球锂电铜箔产量增速将明显放缓 随着新能源汽车、储能系统和便携式电子设备等领域的不断发展,未来锂电铜箔仍然呈现规模增长,产能利用率继续提升。 锂电铜箔企业艰难的背后是市场严重供需失衡 其从全球锂电池的总产、全球锂电池总需求、动力电池需求量、消费电子需求量、储能需求量、锂电池单位铜箔综合用量、全球锂电铜箔总需求量以及全球锂电铜箔供应量等角度,对全球锂电铜箔的供需平衡进行了分析。 3.2025-2030年E全球电子电路铜箔发展趋势 未来在新行业扩张下,高附加值产品增速将显著提高。 AI PC和AI手机的兴起也将为覆铜板行业带来新的市场空间,推动特殊基材覆铜板的发展。 ►SMM分析: 随着通信、汽车、AI等行业的持续发展和技术的不断进步,全球覆铜板销量市场具有一定的增长潜力。 未来高附加值产品增速较快,如AI服务器和交换机的升级将推动对高速覆铜板的需求,而AIPC和AI手机的兴起也将带动特殊基材覆铜板的发展。 经历了前几年的低谷期,全球电子电路铜箔市场正在转暖。 预计到2030年,在 IDC建设、数据通讯、消费电子及新能源汽车等产业驱动下,全球电子电路铜箔市产量将达到95万吨。 未来,高端电子电路铜箔的国产替代步伐正在加快。 全球电子电路铜箔过剩幅度趋缓 SMM预计到2027年后,全球电子电路铜箔过剩幅度将明显放缓。中国市场在政策有力支持下保持稳定复苏,东南亚等新兴市场具有较大的增长潜力。 ►SMM分析: 通信行业:5G 通信的持续发展以及 6G 技术的研发推进,将促使通信基础设施不断升级,带动高频高速覆铜板份额上升; 汽车电子行业:汽车电子系统日益复杂,自动驾驶、智能座舱、车路协同等技术的发展,使得汽车对 PCB 的需求大幅增加,从而带动覆铜板的需求稳定增长。 》点击查看CCIE-2025SMM(第二十届)铜业大会暨铜产业博览会专题报道

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