4月23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——主论坛,中国有色矿业集团有限公司首席科学家、博士佟庆平对中国铜加工产业发展现状与高质量发展趋势进行了分析。
1.铜及铜合金
铜的特性
铜具有极好的导电和导热性能,通过添加不同元素形成不同铜合金,使其具备不同的优异性能。例如:
· 导电(热) ← 纯铜;强度 ← Ni,Cr,Ti,Be;耐蚀 ← Ni,Al,Sn;色彩 ← Zn,Ni,Al;切削 ← Pb,Bi,Te;耐磨 ← Sn,Al,Ag;抑菌特性等。
· 重(密度大)、 表面氧化、热膨胀系数较大、价格高。
铜加工产品的种类:铜管、铜棒/排、铜线/丝/粉、铜板、铜带、铜箔。
铜及铜合金的用途
其列举了通信、轨道交通、汽车、航空航天、船舶、家电、机器人、新能源、机械装备、数据中心等用途。
►铜加工材产量
中国铜加工材2024年产量为2125万吨,同比增长1.9%,其中线材占比约50%。
铜加工材主要消费领域
其对铜材消费领域占比和下游需求的细分市场进行了阐述。
2.管/棒/线/丝材的现状及发展趋势
管/棒/线/丝材的现状及发展趋势
►内螺纹管,外螺纹管,平滑管
1. 铜管的性能:优异的导电性,耐腐蚀性,易加工性(钎焊性,折弯等),抗菌性;
2. 应用领域:制冷与空调系统,建筑给排水,燃气输送,工业与船舶,电力电子,医疗等等。
1. 传统工艺:铸锭 → 热挤压 → 轧制 → 盘拉 → 退火 → 螺纹加工;
2. 连铸连轧: 水平连铸 → 轧制 → 盘拉 → 退火 → 螺纹加工,与传统工艺相比,设备投资小,生产效率高;
3. 技术水平:在内螺纹形状 (齿高、齿距、螺旋角等)方面仍有提升空间,但我国的内螺纹铜管整体加工技术领先世界;
4. 特殊用途: 特殊用途,大口径,耐蚀铜管的国产化替代稳步向前;
5. 发展趋势: 进一步节能减排,数字化·智能制造势在必行。
管/棒/线/丝材的现状及发展趋势
►棒(杆)/线的制备技术
1. 应用领域:机械制造,电力设备,汽车工业,军工与航空航天 等等;
2. 传统工艺:“铸锭→热挤压→拉拔”,“竖炉(SCR)连铸连轧→拉拔”;
3. 连铸+连续挤压: 与传统的工艺“铸锭→热挤压→拉拔”相比大幅度地提高了铜杆,铜棒,铜排,铜线的生产效率,设备投资小,环境负担轻,制造成本低;
4. 技术水平:我国的上引连铸技术,连续挤压技术及装备均处于世界领先地位;
5. 发展趋势:智能制造,高端合金棒线国产化替代,3D打印等增材制造技术开发及应用。
管/棒/线/丝材的现状及发展趋势
►高强高导铜合金线
1. 电线电缆:包括电力(配送电),通信设备,电器装备,新能源车等行业进入成熟与转型升级阶段,技术水平得到不断提高,在国际市场上的竞争力也得到不断提升。
2. 高性能,特种电缆:新能源,轨道交通,航空航天产业对高性能电线电缆的需求不断增加,因此,加大高性能新产品研发和成果转化力度,加快智能化制造进程刻不容缓。
3.发展趋势:轨道交通,航空航天,医疗,半导体,机器人领域等高附加值,差异化产品的研发与产业化是关关键。 例如:上图Cu-1~6wt%Ag高强高导合金线已在医疗,机器人等领域得到了应用。
高强高导铜合金线的性能:最高抗拉强度可达到1400MPa,通过控制Ag含量和新开发的加工技术,成功地制备出强度(MPa)/导电率(%IACS):1400/75,1200/80 ,1000/85,800/90 的高强度高导电的铜合金线。
►超细铜合金线及其应用产品的制备技术
1. 高强度高导电铜线材:成功地开发出抗拉强度和电导率双85(850MPa+85%IACS)以上铜合金线材。
2. 开发出单线直径0.013mm的超细线批量生产技术, 并在医疗,机器人等多个领域得到应用。
3.板/带/箔材的现状及发展趋势
板/带/箔材的现状及发展趋势
►各种铜合金的性能(板带箔材)
发展趋势:性能:高强高导 +α;α : 耐蚀, 耐磨, 耐高温, 耐疲劳, 易加。
现状:
近年来,科技创新和产业化均取得长足进展,与国外同行业头部企业相比:传统铜合金产品已实现“并跑”,“领跑”;高端铜合金产品正从“跟跑”走向“并跑”;部分关键核心产品仍需要。
短期目标:关键铜合金产品的国产替代,大又强。
中长期目标:实现从并跑到领跑;新产品,新用途开发。
此外,其还对日系铜加工企业的部分CuNiSi系合金、中色正锐铜板带产品C7025铜镍硅合金带材、中色正锐铜板带产品C18150铜铬锆合金带材、中色正锐铜板带产品锌白铜C75210/C77010带材等进行了介绍。
板/带/箔材的现状及发展趋势
►压延铜箔
►压延铜箔的生产流程
1. 母材制备关键技术: ① 熔炼技术:主成分,杂质含量,气体成分;② 铸造技术:铸锭外观:无裂纹,无冷隔,无异物卷入;铸锭内部:无裂纹,无气孔……③ 组织性能:晶粒度,表面质量,机械性能,板形 ……
2. 铜箔轧制的关键技术:板形,厚度公差,表面质量,金相组织……
3. 表面处理关键技术:铜瘤形貌,轮廓,铜瘤均匀性,铜瘤牢固性,颜色……
►新产品开发——①高挠曲压延铜箔
1. 电解铜箔表面的晶向取向无规律,(100)面占比低,挠曲性能低
2. 传统的T铜压延铜箔与电解铜箔相比,(100)面占比和挠曲性能均高1倍以上
3. 控制(100)面占比为88%的高挠曲压延铜箔的挠曲性能为传统的T铜压延铜箔的7倍→ 压延铜箔的挠曲性能与(100)面占比成正比
1. 通过控制(100)面占比,大幅度提升了挠曲性能(传统压延铜箔对比约10倍);
2. 根据不同用途可以任意控制挠曲性能。
►新产品开发——②厚度9um高挠曲压延铜箔
1. 压延铜箔厚度减薄会大幅度地提高挠曲性能,同厚度25μm铜箔相比,厚度规格9μm的高挠曲压延铜箔的挠曲性能约提高10倍;
2. 随着折叠屏智能手机的普及,对更高挠曲性能的压延铜箔的需求会越来越多,厚度9μm乃至更薄的高挠曲压延铜箔的需求量也会随之增加。
►新产品开发——③C7025/7026高强度铜合金箔
应用领域:3C领域(手机,耳机,电脑)B to B, 车载,家电。
产品规格:厚度:18-60μm。
1. 精准控制加工热处理条件,制备出化学成分均匀,机械性能和物理性能优异的高精度母材。
2. 利用高精度板形控制技术,厚度公差控制技术,制备出厚度规格60,50,35,25,18μm的高强度铜箔,并实现了批量生产。
►新产品开发——④C18150铜合金箔
1. 精准控制一整套工艺条件,制备出化学成分均匀,机械性能和物理性能优异的高精度母材。
2. 利用高精度板形控制技术,厚度公差控制技术,成功地开发出厚度规格60,50,35,25,18μm的高强度高导电铜箔,并实现了批量生产。
►新产品开发——⑤低轮廓表面处理压延铜箔
低粗糙度表面处理压延铜箔,实现了低传输损耗和高抗剥离强度。
熔炼铸造技术
1. 开发竖炉制备无氧铜技术,包括电子管用高纯无氧铜(C10110)制备装备和技术
Ø 投资相对小
Ø Running Cost低
2. 开发包括CuMg,CuTi,CuCrZr等合金的全连续铸造设备,工装模具以及工艺技术
Ø 开发差异化技术,提高竞争力,摆脱恶性竞争环境
Ø 与真空铸造,半连续铸造相比,Initial Investment小,Running Cost低
3. 开发新合金化技术,高效高质量熔炼铸造技术
Ø 防止宏观偏析技术,
Ø 晶粒细化技术等产业化技术
4.结束语
结束语——①
结束语—— ②
研究开发:加大原创性工艺技术,重大装备,高性能合金材料的开发力度,力争短期摆脱对国外先进技术,先进设备的模仿和依赖,实现关键基础材料,重大装备的自主可控,国产替代。
产业化:产业化成败是检验“科技创新”的标准,瞄准存量市场和增量市场的需求,切切实实的以产业化为目标,保证研究开发和产业需求密切结合,实现高效率的成果转化;加快产业转型升级的步伐,抢先推广“数字化”“智能化”制造技术,实现与国外先进企业并跑,领跑的目标。
管棒丝线:高耐蚀合金管棒,超细合金线丝等,轨道交通,海洋船舶,航空航天,医疗,半导体,机器人领域等高附加值,差异化产品的研发与产业化是关键;有必要加大细分领域的高附加值产品研发力度。
板带箔:力争短期实现半蚀刻引线框架,高性能连接器材料等仍然需要进口的铜带材的国产化替代,产品性能的一致性稳定性有待提高。压延铜箔装备技术,高频高速通信用铜箔表面处理技术,铜箔表面镀层无磁性元素技术的开发及产业化。
新增市场:先端医疗,机器人,高速铜缆链接,人工智能,数据中心,卫星通信等行业的快速蓬勃发展会带来可观的新需求,新机会;发挥“产学研用”的优势,通过开发特色化技术/产品,摆脱内卷环境,重塑铜加工行业发展格局。