铜陵市铜基新材料产业“十二五”发展规划纲要.docx
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1、铜政20127号铜陵市人民政府关于印发铜陵市铜基新材料产业“十二五”发展规划纲要的通知县、区人民政府,市政府各部门,各有关单位:铜陵市铜基新材料产业“十二五”发展规划纲要业经市政府第87次常务会议研究通过,现印发给你们,请认真组织实施。铜陵市人民政府二一二年二月九日铜陵市铜基新材料产业“十二五”发展规划纲要(20112015)二一二年二月目 录前 言(4)一、铜基材料的应用及发展前景(6)(一)铜基材料的应用(6)(二)铜基材料的市场发展前景(10)二、铜陵市发展铜基新材料的条件和优势(17)(一)铜陵市铜基材料发展现状(17)(二)铜陵市发展铜基新材料的优势(23)(三)铜基材料发展的产业政
2、策(26)三、铜陵市铜基新材料产业的发展方向(28)(一)国内外铜基材料的发展方向(28)(二)铜陵市发展铜基新材料产业的必要性(36)(三)铜基新材料作为铜陵市战略性新兴产业的发展方向(37)四、铜陵市发展铜基新材料产业的目标和重点(41)(一)铜基新材料产业发展目标(41)(二)铜基新材料产业发展思路(41)(三)铜基新材料产业发展重点(42)(四)规划重点项目(49)五、铜陵市铜基新材料产业发展的保障措施(49)前 言铜基材料是国民经济和社会发展最重要的基础材料之一。由于具有高强、高导(导电导热性)、高耐蚀耐磨性、抑菌性、可镀性、装饰性、易加工性等一系列优异的性能,成为优良的结构材料和功
3、能材料,广泛应用于能源电力、电子信息、交通运输、建筑、医药、化工、机械、海洋工程、航空航天等领域。铜基新材料是当前各新兴产业领域发展的重要功能性新材料。目前,世界铜基材料的生产布局向发展中国家转移,发展中国家铜材生产规模已经超过发达国家,但世界铜材生产的核心技术仍然被OLIN、KME、WIELAND等专业化国际跨国公司控制,特别是在高性能、高精度、高稳定性铜基新材料生产技术的原始创新方面,专业化国际跨国公司的优势十分明显。相比之下,中国等发展中国家铜加工企业的技术创新,基本还处于引进技术再创新阶段,原始创新能力仍比较薄弱。目前世界范围内已纳入标准的铜制品有700多种合金、5000多个品种,而我
4、国只有250种合金、3000多个品种。相对国外先进铜加工企业,国内铜加工在新材料、新合金、新工艺的开发上投入较低,仿制多、创新少,在基础理论和应用基础工作方面薄弱;工程化研究开发不够、成果转化迟缓;从而造成铜加工材合金品种少、规格不全,满足不了用户的要求。2010年10月10日国务院发布了关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定(国发201032号)。决定提出:“我国要在未来国际竞争中占据有利地位,必须加快培育和发展战略性新兴产业,掌握关键核心技术及相关知识产权,增强自主发展能力。根据战略性新兴产业的发展阶段和特点,明确当前重点发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新
5、能源汽车等产业。”我国“国民经济和社会发展十二五规划纲要”也把新材料产业作为十二五期间大力发展的战略性新兴产业之一,提出要重点发展新型功能材料、先进结构材料、高性能纤维及其复合材料、共性基础材料等。铜陵是国家重要的铜产业基地之一,目前已经形成采矿、选矿、冶炼、铜拆解、铜加工、铜贸易等完整的铜基材料产业链,具有铜基材料生产、研发的能力,为培育和发展铜基新材料战略性新兴产业奠定了雄厚基础。多年来铜陵历届市委、市政府高度重视铜基新材料产业的发展,已经初步形成铜基新材料高技术产业链的区域特色。日前,铜陵市铜基材料产业链规划已得到国家发改委的批复,成为国家当前重点支持的六条区域特色高技术产业链之一,铜基
6、材料的发展对当地经济的促进和带动作用日益显现。因此,加快培育和发展首位战略性新兴产业铜基新材料产业,是铜陵市铜产业发展的必经之路!一、铜基材料的应用及发展前景(一)铜基材料的应用铜具有良好的导电、导热性、耐蚀(在碱性气氛中优于铝)和易加工成形性,被广泛应用于电力电气、电子、建筑、交通、能源、机械、冶金、化工以及航空航天等国民经济的各个行业。1在电力电气工业中的应用(1)电力输送:电线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和连接器等。(2)电机制造:定子、转子和轴头、中空导线等。2在电子工业中的应用(1)电真空器件:高频和超高频发射管、波导管、磁控管等,使用高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。(2)印制
7、电路:需要大量的铜箔和铜基钎焊材料。(3)集成电路:代替铝用于集成电路硅芯片的互连线和引线框架。(4)电气通信:通讯电缆及住宅电气线路使用的铜导线。3在能源及石化工业中的应用(1)能源工业:火力发电厂的主冷凝器管板和冷凝管均使用黄铜、青铜或白铜制造,每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。太阳能加热器也常使用铜管制造。(2)石化工业:铜和许多铜合金,大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门、各种蒸发器、热交换器和冷凝器等。(3)海洋工业:由于铜不但耐海水腐蚀,而且溶入水中的铜离子有杀菌作用,可以防止海洋生物污损,因此,铜及其铜合金是海洋工业中十分重要的材料,在海水淡化工厂、海洋
8、采油采气平台以及其他海岸和海底设施中广泛应用。例如,海水淡化过程中使用的管路系统、泵和阀门以及采油采气平台上使用的设备,包括飞溅区和水下用的螺栓、抗生物污损包套、泵阀和管路系统等。4在交通工业中的应用(1)船舶:铝青铜、锰青铜、铝黄铜、锡锌青铜(炮铜),白铜以及镍铜合金(蒙乃尔合金),是造船的标准材料之一。在军舰和商船的自重中铜和铜合金一般占2%3%,如铝青铜螺旋浆、螺栓、铆钉、冷凝管、含铜包覆油漆等。(2)汽车:铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等,每辆小轿车用铜约占自重的6%9%。(3)铁路:列车上的电机、
9、整流器以及控制、制动、电气和信号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。此外,铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大,每公里的架空导线需用2吨以上的异型铜线。(4)飞机:飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材,轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材,导航仪表采用抗磁铜合金。5在机械和冶金工业中的应用(1)机械工程:除了电机、电路、油压系统、气压系统和控制系统中大量用铜以外,机械上各种传动件和固定件,如缸套、齿轮、蜗轮、蜗杆、连接件、紧固件、扭拧件、螺钉、螺母等,都需要用铜或铜合金减磨和润滑。(2)冶金设备:连续铸造技术中的关键部件结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金制造,电冶金中的真
10、空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用铜管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成,管内通水冷却。(3)合金添加剂:铜是钢铁和铝等合金中的重要添加元素。少量铜(0.2%0.5%)加入低合金结构用钢中,可以提高钢的强度及耐大气和海洋腐蚀的性能。在耐蚀铸铁和不锈钢中加入铜,可以进一步提高它们的耐蚀性。含铜30%左右的高镍合金是著名的高强度耐蚀“蒙乃尔合金”,在核工业中广泛使用。6在轻工业中的应用铜及铜合金可用于制造空调器的热交换器、钟表机芯、造纸机的网布、辊轮、印刷铜版、发酵罐内衬、蒸馏锅等。7在医药工业中的应用制药工业中,各类蒸、煮、真空装置等都用纯铜制作。在医疗器械中广泛使用锌白铜。铜
11、合金还是眼镜架的常用材料等。8在建筑领域的应用 在住宅和公用建筑中,由于铜具有美观、耐蚀、卫生抑菌、安装方便、安全防火等诸多优点,成为供水、供热、供气、防火喷淋管道系统以及建筑装饰、五金制品的首选材料。9在高科技领域的应用铜不但在传统工业中有广泛应用,而且在高科技领域中也发挥着重要作用,例如超导合金的包套、超低温介质的容器与管路、火箭发动机的冷却内衬、高能加速器的磁体绕组等都是采用铜合金材料。(1)超导和低温:一般材料(除半导体以外)的电阻随温度降低而减小,当温度降得很低时,某些材料的电阻会完全消失,这种现象称为超导性。出现超导性的这个最高温度称为该材料的超导临界温度。超导性的发现为电的利用打
12、开了一个新天地。但是对通常的金属而言,只有当温度降低到十分接近绝对零度(零K= -273)时才出现超导性,在工程上很难实现。近年来已开发出一些超导合金,它们的临界温度比纯金属的高,例如,Nb3Sn合金为18.1K。但是它们的应用仍离不开铜。首先是这些合金要在超低温下工作,要通过气体的液化来获得低温,例如:液氦、液氢和液氮的液化温度分别为4K(-269)、20K(-253)和77K(-196)。铜在这样低的温度下仍有良好的韧塑性,是低温工程中不可缺少的结构和管路输送材料。此外,Nb3Sn、NbTi等超导合金很脆,难以加工成型材,需用铜做包套材料把它们结合起来。目前这些超导材料已用于制作强磁体,在
13、用于医疗诊断的核磁共振仪以及某些矿山强力磁选机上得到了应用。时速超过500km的磁浮列车,也要依靠这些超导材料磁体把列车悬浮起来,避免轮轨接触的阻力,以实现车厢的高速运行。 最近发现了一些临界温度更高的材料,称为“高温超导材料”,它们大多是复合氧化物。较早发现和比较著名的一种是含铅的铜基氧化物(YBa2Cu3O7y),临界温度为90K,可以在液氮温度下工作。目前还没有获得临界温度在室温附近的材料;而且这些材料难于做成大块物体,它们能通过可保持超导性的电流密度也不够高。因此,目前还未能在强电的场合下应用,有待进一步研究开发。(2)航天领域:火箭、卫星和航天飞机中,除了微电子控制系统和仪器、仪表设
14、备以外,许多关键性的部件也要用到铜和铜合金。例如:火箭发动机的燃烧室和推力室的内衬,可以利用铜的优良导热性来进行冷却,以保持温度在允许的范围内。此外,铜合金也是卫星结构中承载构件用的标准材料。卫星上的太阳翼板通常是由铜与其它几个元素的合金制成的。 (3)高能物理:粒子对撞机用铜作绕组构筑出长距离的强磁场通道。此外,在受控热核反应装置中也要有类似的结构。为了降低由于通过大电流的发热升温,这些磁通道由中空的异型铜棒绕成,以便通入介质进行冷却。 10其他应用铜的化合物包括硫酸铜(五水、一水和无水)、醋酸铜、氧化铜和氧化亚铜等,在农牧业、工业和医药卫生等各个领域都有广泛应用。(二)铜基材料的市场发展前
15、景1铜基新材料是其他战略性新兴产业发展的基础战略性新兴产业是以重大技术突破和重大发展需求为基础,对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用,知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好的产业。新材料是其他战略性新兴产业发展的基础。国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定(国发201032号)明确了战略性新兴产业发展的重点方向和主要任务,而铜作为功能和结构材料在这些战略性新兴产业得到广泛应用:(1)节能环保产业:重点开发推广高效节能技术装备及产品。其中铜基材料以其高导电性在输变电(铜绕组变压器)节能技术方面具有其他材料无法比拟的优势。(2)新一代信息技术产业:着力发展集成电路、新型
16、显示、高端软件、高端服务器等核心基础产业。而超大规模集成电路铜镍硅和铜铬锆引线框架材料、多层电子焊料、高密度多层PCB板等是信息技术发展的重要材料。(3)高端装备制造产业:重点发展以干支线飞机和通用飞机为主的航空装备,依托客运专线和城市轨道交通等重点工程建设,大力发展轨道交通装备。面向海洋资源开发,大力发展海洋工程装备。鼓励发展交通运输用抗压强度不低于 500MPa、导电率不低于 80%IACS 的铜合金精密带材、超长线材、高强高导铜合金、高端制造及海洋工程用的耐蚀热交换器用铜合金材料等。(4)新能源产业:积极研发新一代核能技术和先进反应堆,发展核能产业。加快太阳能热利用技术推广应用,开拓多元
17、化的太阳能光伏光热发电市场。铜铟硒(CuInSe2)和铜铟硫(CuInS2),简称CIS,是极具潜力的太阳能电池新材料,CIS薄膜电池具有成本相对较低、高效、抗紫外辐射、轻便、灵活、柔性等特点,因而被认为是最有发展潜力的新型太阳能电池。(5)新能源汽车产业:着力突破动力电池、驱动电机和电子控制领域关键核心技术,推进插电式混合动力汽车、纯电动汽车推广应用和产业化。锂电池广泛应用于笔记本电脑、手机、电动自行车、电动汽车、备用电源、航空航天、军事、医学等领域,是新能源主要材料之一。动力锂电池主要用于电动汽车。据Frost & Sullivan预测,全球电动汽车规模将在2015年扩大至120万辆。到2
18、020年,国内纯电动汽车保有量将实现400万辆,混合动力汽车1800万辆。铜箔可用为锂电池的电极材料、屏蔽材料等。2铜基材料的市场前景广阔铜的热导率和电导率都很高,质地坚韧、有延展性,是重要的基础材料和功能材料,广泛应用于国民经济的各行业,其中电子电气行业用量占铜消费量的50%以上(电力电气占41.5%,电子通讯占15%)。2010年国内铜金属消费约800万吨,根据相关机构的分析预测,2020年前后国内铜消费量将达到1100万吨左右。按照2007年国内的铜消费结构,届时电子通讯行业用铜将达到165万吨,电力行业用铜量达到456万吨,其他行业479万吨。(1)电子电气工业对铜基材料的需求电子信息
19、工业用铜基材料主要是高导材料和接插件材料两类。高导材料在电气材料中占有相当大的比例,如C10100、 C10200、C11000以及加银的高铜合金等。其中无氧铜(C10100和C10200)采用优质电解铜在无氧条件下熔炼,特别适用于要求电导率高、延伸性好、透气率低、不产生氢脆或放气倾向小的应用领域,常作射频电缆带、波导管、真空密封管、母线、阳极、板带铜箔等使用。国内除中铝洛铜、中铝华中铜业之外,大多数厂家没能完全掌握无氧铜的制造工艺(包括设备问题),供求矛盾突出。接插件材料除了要求有高的电导率、热导率和较好的强度外,还要求有在高温下抗氧化和抗软化能力。引线框架材料是接插件材料的一种,常用的铜及
20、铜合金材料有Cu-Ag系、Cu-Sn系、Cu-Fe系以及Cu-Ni-Si系合金;另一种就是应用于汽车、计算机、通讯、家用电器中的多排插针、多点连接器、接插端子、插座等接插件和连接器材料,主要有黄铜、锡青铜、锌白铜、铍青铜等铜合金材料。铜箔:其主要用途是与绝缘基板压合在一起,制成覆铜板(CCL),再经过蚀刻制成可以组装电子元件并传递电信号的印制电路板(PCB)。品种繁多的印制电路板广泛应用于电视机、计算机、电话交换机、收录机、音响、人造卫星,甚至洲际导弹、宇宙飞船等设备中。近十年来,我国电子信息产业的高速发展带动印制电路板产业高速增长,促使铜箔需求量猛增。根据中国电子材料行业协会铜箔分会2011
21、年初的调查统计,2009年我国国内铜箔生产企业的产能约17.53万吨,2010年为20.99万吨,而全国铜箔市场需求约27.5万吨。2010年国内铜箔企业铜箔销售量为17万吨,进口约13万吨,尤其是高性能电子铜箔则几乎全部依赖进口。作为印制电路板(PCB)主要原材料,电解铜箔的发展一直追随着PCB技术的发展。电子铜箔产业近年来在我国发展迅猛,特别是近两年来产能增加很快,但与我国高速发展的电子信息产业以及印制电路板行业的发展总水平相比,无论从产能还是产品性能上讲,铜箔行业依然滞后。随着大规模集成电路的开发,电子产品向高可靠性、小型化、智能化的方向快速发展,高性能铜箔将会在多层化、薄型化、高密度化
22、的印制电路板上广泛使用。预计未来5年,高性能铜箔将在印制电路板市场上的应用达40%以上。引线框架:引线框架是集成电路(IC)封装的主要材料之一。国际上铜合金引线框架占引线框架用量的85%以上,目前研究人员已经开发了70余种高性能、低成本的铜合金引线框架材料。市场上用量最大的是Cu-Fe系的C19400和C19210。Cu-Sn系的C50710,Cu-Ni-Si系的C70250、C64730以及Cu-Cr系的C18040等。所用带材厚度从半导体分立器件用的0.3810.5mm到集成电路用的0.080.3mm。对框架材料不仅要求有高的导电导热性,还要有高的强度和硬度,耐热和抗氧化性好,有一定的耐蚀
23、性,残余应力小,平整度好,易冲裁加工还不起毛刺等特性。目前,芯片集成度一直以摩尔定律的规则高速推进,即集成度每3年增长4倍,特征尺寸每3年缩小数倍,功能增强,速度更快,功耗降低,封装也在随其不断发展。引线框架正向短、轻、薄、高精细度、多引线、小节距方向研发。接插件材料:接插件材料除了要求有高的电导率、热导率和较好的强度外,还要求在高温下有抗氧化和抗软化能力,主要应用于汽车、计算机、通讯、家用电器中的多排插针、多点连接器、接插端子、插座等。锡磷青铜、锌白铜、铍青铜具有优良的导电性能和弹性,成为插接件首选材料。众所周知,中国电子信息产业规模巨大,对连接器的需求也位居世界前列。加上世界制造业向中国的
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