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2024年中国铜加工产业年度大会铜板带箔产业发展论坛专家报告集锦
2024-9-30 13:06:15
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中国有色金属加工工业协会
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9月24-26日,由中国有色金属加工工业协会、铜陵市人民政府、铜陵有色金属集团控股有限公司、上海期货交易所主办,铜陵市工业和信息化局、铜陵市委人才工作局、铜陵学院、长三角有色金属行业发展联盟、铜陵市铜业协会、铜陵精达特种电磁线股份有限公司承办的2024年中国铜加工产业年度大会暨中国(铜陵)铜产业高质量发展大会在安徽省铜陵市盛大开幕。共有500余家铜加工相关企业近千名代表参加此次盛会。

大会由开幕式、铜陵营商环境推介、主题报告会;中国涉铜高校材料学院与研究院院长论坛、铜基新材料重点领域(新能源汽车)应用论坛;铜加工市场与资本论坛、铜板带箔产业发展论坛、铜管棒线及特种加工产业发展论坛、长三角铜产业协同发展论坛或座谈;参观企业十部分组成。现将926日铜板带箔产业发展论坛的专家报告加以整理,以飨读者。

铜板带箔产业发展论坛由铜陵有色金属集团股份有限公司金威铜业分公司副总经理胡涌、中国重型机械研究院股份公司副总工程师兼科技工作部部长计江主持,中铜华中铜业有限公司党委副书记、总经理肖天勇作为论坛主席在会前致辞。

铜陵有色金属集团股份有限公司金威铜业分公司副总经理胡涌

中国重型机械研究院股份公司副总工程师兼科技工作部部长计江

肖天勇在致辞中首先对大会的顺利召开表示祝贺,随后他指出,华中铜业成立于2005928日,位于中国矿冶工业基地湖北黄石,是中铝集团所属中国铜业有限公司控股、黄石市国有资产经营有限公司参股的国有全资企业,经过两期项目建设,现注册资本金17.93亿元,形成了9万吨高精度铜板带箔生产规模,具有熔铸、轧制、精整、包装全流程配套的生产工序,装备达国际先进水平,是国内装备较先进的高精度铜板带箔加工企业之一。华中铜业始终坚持贯彻新发展理念,秉承中铝集团“优先发展铜”“做强铜业”“跨越发展下游”的战略要求,聚焦中国铜业铜精深加工产业链延伸,始终以“替代进口,面向出口”为市场定位,持续强化科技创新,在中高端市场和高表面质量紫铜方面具有一定优势,在高端引线框架材料、高氧韧铜及压延铜箔、新能源汽车用极耳材料等产品方面具有较高市场占有率,产销规模连续三年超过9万吨。他表示,下一步,华中铜业将积极响应国家关于大力发展新质生产力要求,以高端化、合金化为发展方向,聚焦铜板带箔细分领域精深加工主责主业,以增强核心功能、提高核心竞争力为重点,瞄准战新产业、专精特新、做精材料,着力打造科技创新、高端先进材料、绿色低碳低成本数智化三个特强,加快建设成为国家高端铜基新材料基地。最后他表示,虽然我国铜板带箔产业取得较快发展,科技创新能力显著增强,2023年铜板带箔首次实现净出口。但行业也面临着需求趋顶、内卷加剧、铜价高位、存在被替代等风险。他建议今后要在自主创新和发展新质生产力、产品结构调整、替代进口加大出口、加强企业间、上下游间紧密合作上下功夫,共同全力开创中国铜加工产业高质量可持续发展新局面,为中国式现代化贡献铜加工产业力量。

中铜华中铜业有限公司党委副书记、总经理肖天勇

江西江铜高精铜板带有限公司总经理高维林作《铜镍硅系合金的弯曲加工性》报告。铜镍硅系(Cu-Ni-Si-X)合金(所谓Corson合金)是近三十年来,研究和开发以及商品化最多的合金(没有之一)。其中有商品名:近百种;专利和论文等纸面上:几千种。铜镍硅系合金的特性覆盖面广,用途广泛,当导电率(%IACS):60%30%,对应的拉伸强度(MPa):5001000;合金成分(Ni,wt%):1.2%3.9%。铜镍硅系合金的一次特性(导电率和强度)比较安定,相同或相近合金成分下,各企业产品的导电率和强度大同小异,但二次特性(弯曲加工性,耐应力松弛性,疲劳强度等),各企业产品可能会有很大的不同。铜合金(板带)弯曲加工性的评价和特点与弯曲半径和板材厚度、评价观察视野(倍率)等有关,且弯曲加工性一般有显著的异方差,同时试样尺寸对性能也会有较大影响。报告罗列了一些铜镍硅合金材弯曲加工性的影响因素,主要包括:(1)晶粒尺寸:过大和过小弯曲加工性都容易变差。平均晶粒尺寸8-15微米比较合适。(2)组织中粗大(微米级)第2相粒子(氧化物,晶出物或析出物)会使弯曲加工性变差。(3)终轧轧制率过大,会导致弯曲加工性变差,异方性增大。报告对(单晶体)结晶方位、(多晶体)织构对弯曲加工性的影响进行了研究,得出(1)单晶体,滑移线与弯曲轴的夹角的计算值与实测值基本一致。说明具有最大Schmidt因子的滑移系开动。弯曲加工性的好坏与修正Schmid因子的大小对应。(2)与纯铜和黄铜有所不同,铜镍硅系合金板带的再结晶织构随加工-热处理工艺变化。可以得到主方位为{120},{100},{113}的织构。多晶体弯曲加工性的异方性与单结晶具有相同的趋势。但织构产生的机理不明。(3)弯曲加工性是目前铜合金板带材研究开发和商品化过程中,高强度化的障碍。(4)铜镍硅系合金板带弯曲加工性的影响因素众多,其中织构的影响非常重要。(5)铜镍硅系合金,经验上通过不同的加工-热处理工艺,能得到不同的再结晶织构,改变弯曲加工性的异方性。(6)再结晶织构产生的机理尚不清楚,控制困难。

江西江铜高精铜板带有限公司总经理高维林

宁波兴业盛泰集团有限公司研发中心总监刘峰博士作《高精铜板带的发展现状及趋势》报告。报告指出,铜最早作为工具,器皿使用,如今已成为现代工业体系的重要组成部分,铜板带材的产量与消费量,往往被视为衡量国家工业化水平和经济健康状况的重要指标之一,随着科技发展,铜板带材不断进行技术创新,推动产业升级,为新能源、5G通信等新兴领域提供核心材料支持。报告梳理了铜及铜合金板带材产能发展历程:1949年,当时全国铜板产量仅为752吨。经过解放后的合并、改造和社会主义建设,至上世纪70年代,逐步形成了沈阳、洛阳、兰州及上海四大生产基地,并在北京、烟台、广州、武汉等城市设立了一些小企业;1978年全国铜板产量为34764吨,铜带产量为38254吨,改革开发之后,国家鼓励民营企业发展,成立了兴业合金、金田铜业、博威合金、海亮股份等初期阶段的民营企业;1993年全国铜板带产能仅为20万吨,到2007年中国铜板带新增产能超过10万吨,达到90万吨,产能显著增长;2007年,中国铜板带产能仅为90万吨,2018年,中国铜板带产能达到215万吨,中国铜板带产能快速扩张;2018年至今为高质量发展阶段,我国铜板带产能长期位居世界第一,占据世界产能的50%,但部分高端精密铜带箔材产品仍需进口,2023年的进口量大约为3.58万吨,占国内高端精密铜带生产总量的1/20。报告指出,国内铜加工产能快速增长的主要因素包括:我国是世界制造大国、铜加工企业内进外退、新能源及3C等新领域的快速发展、CRN及海外战略等。随后对铜板带材产能结构进行分析:预计2024年,中国铜板带材产量将超过270万吨,紫铜和黄铜板带材产能占比达到73.95%,高附加值的锡(磷)青铜带、白铜带和高铜合金板带等产量虽有增长但增幅较慢,合计产量占总量比为仅为24.4%,较上年增长1.4个百分点。但从发展趋势分析,高附加铜合金板带的产量将会是逐年增长的态势。报告还梳理了铜板带装备的发展过程:起步阶段(1950年代至1970年代)依赖传统的开放式熔炉和简单的铸造设备。这些设备通常包括感应炉、保温炉和简单的模具系统,比如采用鼓风机送风氧化、用粉煤作燃料进行反射吹炼黑铜,用铁模或糠模铸造成铜坯锭;发展初期(1980年代-2000年代)开始引进国外先进的技术和设备,水平连铸、半连铸及真空连续熔炼铸造技术被开发出来,并逐渐应用于铜及铜合金的生产中。此外,连铸连轧技术也开始得到应用,这使得铜合金的生产更加连续化和自动化;开发了无氧铜带潜流铸造和冷间压延制造技术。例如,从1984年到1988年,洛铜先后从德国、意大利、奥地利和美国等发达国家引进先进设备19台;奔跑发展阶段(2001年代至2015)多流多头高效熔铸技术和潜液转流铸造技术得到了广泛应用;燃烧控制技术、烟气余热利用技术和计算机控制技术也逐步融入到熔铸过程中;新发展阶段(2016年代至今)国内制造企业开始进入主战场阶段,尤其是国产制造装备已经成为很多企业的首选。

铜合金板带材主流产品发展历程分为四代,第一代:T2合金(C1100Cu-Zn合金(C26800C28000);第二代:Cu-Sn-P合金(C51900C52100Cu-Ni-Zn合金(C77000C75400Cu-Fe-P合金(C19210C19400);第三代:Cu-Ni-Si-Mg合金(C70250Cu-Ni-Si-P合金(C19010Cu-Cr-Zr合金(C18150Cu-Sn-P-Fe合金(C50715);第四代:Cu-Ni-Co-Si合金(70350Cu-Ni-P-Fe合金(C19000Cu-Cr-Ti-Si合金(18070Cu-Ni-Si-Mn-Mg合金(C70252Cu-Cr-Sn-Zn-Si合金(C18045)。报告表示,当前特殊合金带大有可为,如钎焊合金(Cu680CuMnCuP284)、电磁屏蔽合金(CuFe50CuFe80)、超高强铜合金(Cu-Ni-SnCu-Ti)、精密电阻合金(CuNi50)、电工铜合金(锰白铜)、超低温铜合金(CuNiMnCuAlNiMn)。报告指出,铜合金板带材产品发展趋势主要包括更高的机械性能、更高的导电率、更薄的厚度、更低的密度等方向。

宁波兴业盛泰集团有限公司研发中心总监刘峰

铜陵有色金属集团股份有限公司金威分公司技术专家郁平作《元素SiCu-Cr-Zr合金特性的影响》报告。报告首先介绍了金威铜业产品研发产品,紫铜类:电真空用C10100铜带、陶瓷覆铜板用C1020铜带、焊接用C10300铜带;锡磷青铜:细晶C5191铜带(A、水平连铸--电磁搅拌,组织细密B、成品晶粒在3μm的水平);高性能铜合金(高强铜带C64775-代替C7035使用;耐高温、高导合金C1510)。在研究中,为了改进Cu-Cr-Zr合金的性能,达到或接近“双70”水平,尝试在Cu-0.5Cr-0.15Zr合金中添加一定含量的Si,利用“Si可与Cr形成Cr2Si、也可与Zr形成Zr2Si”的特性,通过适当的热处理,期望尽可能多地析出Cu2ZrCu3ZrCr2ZrCr2SiZr2Si等强化相,并配合形变强化,在提高材料强度的同时,不损害或少损害材料的导电性。通过实验得出:添加一定量的元素Si确实有助于提升Cu-Cr-Zr合金材料的综合性能,但距离“双70”的水平还有一定的路要走,主要是材料的硬度还不够高,材料主要还是依靠形变硬化来提升硬度,因此折弯性能不好。要使这款材料能够成熟、批量应用于制作引线框架、连接器等零部件还有许多工作要做:一是进一步探索Cu-Cr-Zr-Si合金的潜力(调整合金成分、调处理工艺);二是探明出改款合金材料的强制机制(成分-工艺-强化相-性能的关系);三是在前面两条的基础上进一步添加其他合金元素,进一步提升材料的综合性能。

铜陵有色金属集团股份有限公司金威分公司技术专家郁平

陕西斯瑞新材料股份有限公司特材事业部副总经理孙君鹏作《铜钛合金研究进展》报告。铜钛合金具有良好耐蚀性、高强度、高硬度、耐磨性好,是高性能铜合金的代表,但同时铜钛合金是制备难度最大的铜合金材料,日矿金属JX、日本同和DOWAWieland、古河电工Furukawa在全球范围内申请了大量关于钛青铜成分和工艺方面的知识产权保护,建立了钛青铜合金体系并注册了合金牌号。铜钛合金也是国内行业研究热点,研究院所、企业都进行研究,取得了技术上的突破,但与国外比仍然有差距。报告介绍,研究采用真空熔炼技术,得到高质量的铜钛铸锭,研究发现:随着Ti含量增加,Cu-Ti合金的宏观组织表现为晶粒尺寸减小和晶粒形态由等轴晶向柱状晶或混合形态的转变;铸态Cu-Ti合金的导电率随着Ti含量的增加呈现出先增加后降低的趋势。在低Ti含量时,导电率较高,而随着Ti含量的增加,固溶体和间金属化合物的形成会逐渐影响到合金的导电性能,使其趋向于下降;在Cu-3Ti合金中加入少量的Fe(如0.1%Fe),Fe原子的固溶作用可能还不太显著,导电率下降可能不明显。但随着Fe含量的进一步增加(如从0.1%增加到0.2%,再到0.4%0.6%),Fe原子在Cu基体中的固溶量也会增加,导致电子散射作用增强,从而使得导电率进一步降低。随后对锻态+固溶处理后合金进行研究,发现合金发生回复再结晶行为,合金晶粒大小不均匀;铜合金中固溶强化对导电率影响最为严重,Ti元素室温下在铜中具有较高固溶度,严重影响Cu-Ti合金的导电性能。最后分享了母合金制备工艺:真空感应熔炼(VIM):提高金属及合金的纯度、去除合金中的氮、氢、氧和碳等杂质元素、减少钛烧损;真空自耗熔炼(VAR):提高金属质量、控制合金成分、提高脱氧能力、减少非金属夹杂物、快速冷却和降低生产成本;真空悬浮熔炼(SRIF-VILF):母合金成分无坩埚污染,避免了坩埚对熔炼金属的污染,从而提高了金属纯度;高熔炼温度,适合高熔点难熔金属和活泼金属的冶炼提纯。

陕西斯瑞新材料股份有限公司特材事业部副总经理孙君鹏

中色正锐(山东)铜业有限公司铜箔分厂厂长王亚超作《新一代通信用高性能铜及铜合金压延箔制备技术》报告。压延铜箔因其信号传输好、高挠曲耐疲劳性、特性阻抗等特点被广泛应用于印制电路板、电子元器件的支撑体、新能源汽车、智能手机等诸多领域。对压延铜箔的性能要求,主要为高挠曲性、耐疲劳性、耐微振性、高强高导、低损耗性、高抗剥离等。高性能压延铜箔技术工艺流程主要包括:1.根据合金设计方案,通过熔炼、铸造制备铜箔母材铸锭,再反复的热加工及冷加工,制备铜及铜合金箔母材;2.采用箔材专用精轧机,实现铜箔的精轧,再通过脱脂清洗、表面处理后,制备具有优良性能的铜及铜合金压延箔。根据研究取得的成果,高挠曲耐疲劳微合金箔已实现多种规格高挠曲压延铜箔产品实现进口替代,批量供应市场;铜镍硅系高强铜合金压延箔已成为国内首家厚度60,50,35,18μm箔材通过终端客户验证,已批量供应市场实现国产化替代。展望未来,公司仍将以终端需求为导向,实现高性能铜及铜合金箔材产品从跟跑到并跑,直至领跑

中色正锐(山东)铜业有限公司铜箔分厂厂长王亚超

浙江国工新材料开发有限公司常务副总裁陈天涵作《超高性能铜合金未来发展趋势》报告。报告指出,电子信息产业用铜材约100万吨,其中约1/2为高端制造纯铜及铜合金带材和箔材,如:集成电路用引线框架材料、挠性电路板箔材、锂离子电池负极材料等。报告介绍,中国的高性能铜合金板、带材料主要应用于以下几个领域,且均有较好的表现(1)超大规模集成电路用铜带材:引线框架材料中铜系合金占到85%以上,未来集成电路用引线框架带的需求量还将保持快速增长,到2025年的增速将保持10%以上;(2)交通及新能源用铜带材:2020-2025年新能源汽车年均增长将达到29.7%,充电桩的发展增速将保持在20%以上,将极大的带动原材料市场需求;(3)手机电脑等电子信息用铜带材:随着4G的普及和未来5G时代的到来,手机销售量将继续保持高速增长。高精度铜合金板带应用于手机的中板、屏蔽罩外壳、接插件等部件,市场需求量将不断增长;(4)海工石油及恶劣工况用铜管材:2023年中国管材市场规模约为1077.5亿元(人民币)并随着全球经济的复苏和基础设施建设的加速,以及新能源、航空航天等产业的快速发展,对高性能铜合金管材的需求将持续增长;(5)高可靠电连接器用铜线丝材:2024年中国电力连接器市场规模预计将达到1956.83亿元。连接器市场的整体需求在持续增长,而高可靠电连接器作为其中的重要组成部分,其用铜线丝材的市场规模也有望随之增长;(6)大型设备、制品模具用铜模具材:随着制造业的转型升级和智能化发展,对高精度、高性能模具的需求将不断增加。铜模具材作为满足这些需求的重要材料之一,其市场规模将持续增长。展望未来超高性能铜合金发展机遇,主要包括高导电、高抗应力松弛、平衡方向铜合金、高强度、高耐热等方向。

浙江国工新材料开发有限公司常务副总裁陈天涵

长三角先进材料研究院业务总监李华清作《铜基层状复合材料的开发应用与进展》报告。报告介绍了金属基复合材料,并就层状金属作了重点解读。层状金属其需求为耐磨耐蚀、无磁、减重、可焊性、节约贵金属等。我国层状金属研究开发始于20世纪60年代,在工艺创新、机理研究、性能表征、界面扩散等方面取得了重要成果,在世界SDM领域占据重要地位。国外供应商案例包括格朗吉斯热交换器带材、Materion在铜铝镶嵌包覆,不锈钢//不锈钢、不锈钢//不锈钢等方面都在进行研究。随后介绍了在金属滤波器基板、手机中板、手机中框/镜头模组、光伏发电组件、动力电池极柱、厨具材料、建筑幕墙应用等案例。展望产业发展,报告指出:(1)功能导向的层状金属,应用极其广泛。(2)电动汽车及动力电池用层状金属,近五年呈爆发式增长,正负极转换、热电一体见、电连接、电池壳体、散热部件等部位双金属材料的开发需求持续增加。(3)热电功能、减重、可焊性集成的层状金属材料,市场潜力巨大,亟待开发与龙头引领。(4)层状金属的基础应用研究,需要加强,国内产学研用联动的力度有待加强。

长三角先进材料研究院业务总监李华清

论坛现场

铜业部 袁帅

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