稀有金属 2003,(01),66-68 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2003.01.013

我国铍铜产业科技进步回顾与展望

汪治军 董超群

宁夏东方钽业股份有限公司,宁夏东方钽业股份有限公司,宁夏东方钽业股份有限公司 宁夏石嘴山753000 ,宁夏石嘴山753000 ,宁夏石嘴山753000

摘 要：

分析了中国铍铜工业现代化发展与世界铍铜工业的关系 , 论述了我国铍铜工业从无到有至目前技术水平的发展历程 , 这归功于我国从事铍铜生产及科研技术人员多年来依靠科技进步为其发展做出的巨大贡献。同时 , 就工艺设备和生产规模方面与发达国家差距对中国铍铜工业的影响、作用以及未来的发展趋势进行了阐述

关键词：

铍铜合金;科技进步;

中图分类号： F426.3

收稿日期：2002-10-05

Review and Prospect of Chinese Beryllium Copper Industry Science and Technology Advance

Abstract：

The progress of Chinese beryllium copper industry was analyzed. For many years, scientists and engineers have made great efforts to constraction by modern industry in this area, depending on the advance in science and technology. The processing status and production scale were introduced. A comparison of beryllium copper industry in China with that worldwide was discussed.

Keyword：

beryllium copper alloy; science and technology advance;

Received： 2002-10-05

铍铜合金主要应用于机械、 电子行业。 由于其优异而独特的性能作为导电弹簧材料, 主要用于连接器、 Ic插座、 开关、 继电器、 微型马达及汽车电器件等。 在铜中加入0.2%~2.0%的铍, 其强度在铜合金中是最高的, 同时它还具有优异的抗拉强度与电导率关系特性。 即在相同电导率下, 比其它铜合金的抗拉强度高; 在相同的抗拉强度下, 具有更高的电导率。 另外, 其成型性、 抗疲劳性及应力松弛方面也是其它铜合金所不及的 ^[1] 。

近年来, 以手机为主体的信息通讯设施的急剧增长和汽车电气装备的开发应用, 铍铜合金延展材的需求创出新高。 随着国际网络的普及, 在海底通讯光缆中作为继电器筐体而使用的铍铜锻造材料的需求也在急剧增长。 其它, 如飞机及电阻焊机零部件、 安全工具、 金属模具材料等方面, 需求也一直坚挺。 新用途方面, 最近铍铜作为铝合金压铸用冷通气口, 因其优异的导热性和耐磨性受到青睐。 最近, 正在特性、 价格介于铍铜和磷青铜中间的领域进行研究, 国外一些铍铜生产厂家已成功开发出了C17530, C17430等低铍合金材料并投放市场。 同时还在极限性研究部件的小型化和高密度化, 以C17200为主体的传统合金被重新评估, 其需求也在增加。 2001年, 手机更新的需求、 DVD、 数字设备等的需求将要恢复, 重新进入需求旺季。

据有关资料介绍, 80年代初, 美国铍青铜年产量已超过6000 t, 2001年达到了近11000 t。 国内铍青铜加工材80年代仅50 t左右, 主要用于军工, 2001年产量达到310 t左右, 而市场需求量达到1000 t以上, 缺口部分进口。 国产铍青铜中间合金在附加值较低的情况下出口国外, 而国内部分用户又从国外高价购入铍青铜产品。 近年来, 我国铍铜工业有所发展。 但是, 所投入的资金和资源有限, 技术水平进步不大。

据CRU的估计, 整个20世纪80年代, 铍铜合金消费的年均增长率6%, 90年代加速到10%。 增长主要受到以电讯和数字通讯为支柱的电子工业的推动, 到90年代, 由于移动电话和国际互联网的巨大刺激, 增长特别强劲。 我国铍铜市场量随着国民经济发展的要求, 在未来的10年内将会保持适度增长的势头, 但由于全球经济下滑, 特别是IT行业整体呈下滑趋势。 同时, 我国加入WTO以后, 将面临机遇和挑战, 应该在世界铍铜发展大格局中, 认真分析中国产业现状与差距, 积极借鉴发达国家铍铜产业发展的成功经验, 依靠科技进步来提高中国铍铜产业运行质量和经济效益, 使中国铍铜产业走上稳定健康的发展之路。

1 中国铍铜产业的现状

1.1 规模

2001年中国国内生产铍铜总量大约在310 t左右, 在国际铍铜工业中, 属小型规模生产。 目前世界上先进的铍铜生产厂一般超过1000 t/年, 最大的美国Brush Wellman公司生产的铍铜目前已达10000 t/年, 日本NGK公司3000 t/年 ^[2] 。

虽然中国铍铜产量和需求增长很快, 但消耗了大量的资金和资源, 尤其是一些个体乡镇企业 (全国近10家) 在市场营销中利用一些非竞争手段, 严重影响铍铜国内市场的秩序, 从而产生了恶性作用并拉大了与世界先进技术水平的差距, 而且中国铍铜生产厂的产品销售大多依赖有限的国内市场, 多家在抢占瓜分这有限的市场, 必然导致激烈的市场竞争。

1.2 资源条件

铍铜工业的主要资源条件包括矿产资源—绿柱石、 能源 (电力) 以及电解铜等。 据初步统计, 中国铍矿产资源的储量居世界前列。 最大的生产国是美国、 中国、 俄罗斯和哈萨克斯坦, 我国铍矿主要分布在新疆、 内蒙古、 甘肃、 湖南等省份。 因铍与氧亲合力大, 铍铜中间合金的冶炼一般采用C做还原剂, 高温电弧炉冶炼。 铍铜中间合金国内只水口山矿务局一家生产, 因铍市场的影响, 其生产铍铜中间合金的产量有所增加, 据悉, 其铍铜中间合金大部分出口, 少量提供国内市场。 就将来铍铜发展来看, 国内铍资源是丰富的, 新疆可可托海矿务局也有上铍铜中间合金项目的意向, 可保证铍铜产业化生产的需求。

1.3 生产技术和水平

与国外相比中国的铍铜生产存在的主要问题是工艺装备、 自动化控制水平落后。 中国铍铜工业的平均综合能耗约为发达国家铍铜能耗的2~3倍, 其主要原因: 设备规模小、 自动化程度低、 工艺技术装备落后成品率低等诸多因素综合作用引起的。

中国铍铜工业中, 产品最大的单卷重量20~30 kg, 而国外发达国家铍铜带材产品单卷重达500 kg以上。 所以, 在生产工艺及工艺装备上我国铍铜生产厂家存在较大的差距。

2 中国铍铜工业近年来的科技进步

近年来, 中国铍铜工业不仅产量上得到迅速发展, 而且在科技进步方面也取得巨大成就, 在宁夏东方钽业股份有限公司建成了铍铜产业集科研、 开发、 生产的联合体, 在国内铍铜生产过程中的关键技术和装备进行了大量的科学研究, 取得了一系列的研究成果。 许多研究成果已为工业生产所应用, 推动了中国铍铜的科技进步。

在工艺技术方面, 完成了从模铸、 无流铸造向半连续铸造的改进试验, 并成功的应用于生产。 解决了铸锭内部晶粒粗大及铍成分不均匀, 而造成最终产品性能不均匀, 不能满足市场需求的问题。 这一技术的成功运用, 提高了生产效率、 降低了生产成本, 在国内铍铜行业中属于领先水平。 通过对现有的压力加工工艺和装备进行改进和改造, 提高了产品的精度、 外观质量和成品率, 并且提高了单卷重量, 虽与国外发达国家水平还有较大的差距, 但目前已有很大的提高。 为了跟踪世界铍铜前沿技术, 国内某厂已开始铍铜水平连铸工艺研究。

在新产品开发方面, 为了使中国的铍铜产品进入国际市场和替代进口, 中国铍铜行业中的有志之士已开始了这方面的工作, 研制出国外铍铜合金牌号 (ASTM标准) C17200, C17300, C17410, C17500, C17600等新材料并投放市场。

在销售服务方面, 中国铍铜合金产品原主要用于军事工业, 国家进行计划调控, 顾客服务观念淡薄, 但随着改革开放深入, 市场经济的形成, 企业的销售服务由原来的计划经济时代转向市场经济, 对不同性质的用户都进行全面的售后服务, 使中国铍铜工业的应用更加广泛。

3 中国铍铜工业的发展

自从铍铜合金在70年前工业化生产以来, 其市场经历了几次变化, 有几种因素在推动这种材料的发展演变, 其中最重要的是全世界越来越意识到含铍材料对健康的危害, 不管在最初的制造还是在最终的回收和废料处理中。 普通消费者一般不直接接触铍, 因而也没有什么危险。 在切削、 熔炼和其他处理环节中, 必须有良好的防护设施, 否则将导致慢性铍中毒症 (CBD) ^[3] 。

但是, 铍青铜其强度、 硬度、 耐疲劳和导电、 导热性能均远远超过一般铜合金, 有其它铜合金无法比拟的综合性能, 抗蚀性能相当于无氧铜, 抗磨性能性能较铝青铜为优, 并且具有良好的抗冲击性和能量阻尼性。 铸锭无残余应力, 各项基本同性, 是目前使用最广泛的结构材料, 被广泛应用于航空、 航海、 军工、 电子工业及核工业。 但铍青铜生产成本高, 限制了其在民用工业中的广泛使用。 随着国家航空和电子工业的发展, 相信该材料会得到越来越广泛的应用。

业内人士认为, 铍铜合金具有许多优于其它合金的特点, 其系列产品的开发前景及市场看好, 可成为有色金属加工企业新型经济增长点, 中国铍铜工业的发展方向: 科技进步、 提高质量、 扩大规模、 节能降耗。 中国铍铜产业的科技人员进行了几十年的研究和开发工作, 在自主科研基础上, 进行了大量的创新工作。 特别在工艺装备简陋的情况下, 通过自强不息、 艰苦奋斗、 不断创新的民族精神, 生产出较高质量的铍铜产品, 保证了军用、 民用工业用铍铜材的需要。

科技进步在推动中国铍铜工业发展过程中已变得越来越重要, 随着国内外市场的融通, 中国铍铜工业的发展将对世界的铍铜市场产生重大影响。

参考文献

[1] 　晓　敏译自AdvMater&Proc, 2000, 158 (2) :12.

[2] 　胡　勇.　现代材料动态, 2000, 12 (10) :25.

[3] 　李瑞文, 鲜昭斌, 邹觉兰, 等.　稀有金属, 2002, 26 (4) :277.