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中国有色金属焊接材料市场需求与产业发展

2022-02-24周飞霓

现代企业 2022年1期
关键词:焊材钎焊有色金属

周飞霓

伴随着我国制造业的快速发展,对各种原材料的需求量逐年增加。而在制造业中焊接作为最为常见的连接方式,每年有大量的焊接材料需求。焊接材料主要分为黑色金属焊接材料和有色金属焊接材料。我国黑色金属焊接材料产业的起步较早,经过多年的发展已经完成了产能的整合,基本实现了自给自足。有色金属焊接材料的应用也比较广泛,近几年的用量在不断的快速提升,但是由于产业市场规模较小,生产企业也以中小企业为主。另外,由于应用有色金属焊接材料的领域都是一些相对高端的产业,对焊接材料的性能要求非常高,由于国内的有色金属焊接材料技术水平有限,有部分需求仍然依靠进口。本文分析了国内有色焊接材料产业现存的问题,并提出了对我国有色焊接材料产业发展的建议。

一、有色焊接材料市场需求

有色焊接材料的应用领域非常广泛,在制造业中占据着重要的地位,包括汽车制造、核电工业、航空航天、轨道交通、电力装备、电器、石油化工、暖通、轻工业、电子产业、工具制造、金属制品、照明设备、光伏产业、工艺品加工、建材、首饰等产业都有应用。其中,随着交通工具向轻量化的方向发展,钛合金、铝合金等轻质材料的应用需求越来越大,同时对这些轻质材料的需求也水涨船高;在化工、石油、核电等产业中,对容器或者管道的耐蚀性要求较高,有色金属材料的使用也比较多;而在一些轻工业里,尤其产业体积比较小而且结构简单,使用钎焊技术比较多。

1.家用电器与暖通产业。出于环保的考虑,我国家电及暖通产业目前正在积极的推进焊接材料的无害化,主要是禁止使用镉。有色金属焊接材料在家电和暖通产业中,主要应用于冷凝器、铜管、蒸发器等以及暖气片、太阳能热水器等产业的关键连接上。主要使用的是铜合金焊丝或者铝合金焊丝以及银、铜、铝基钎焊材料为主。

2.航空航天及交通工具。交通工具的轻量化发展主要是以铝合金代替钢,并广泛应用于汽车、轨道交通、船舶等制造业。近年来,随着汽车产销量的持续增长,我国汽车工业发展迅速同时对铝焊材料的需求也越来越大。我国的船舶工业增速占据全球第一,虽然船舶轻量化的需求不如汽车,但是从长远看,轻型船舶制造里铝合金的应用前景非常广阔。我国轨道交通近些年运营里程实现快速增长,在地铁和高铁制造中,铝合金的应用非常广泛。我国航空航天事业取得了巨大的成就,在航空航天领域里铝合金和钛合金应用广泛,虽然需求量不大,但是作为高附加值的高端焊接材料,对一些耐高温的有色金属焊接材料的需求也比较紧迫。

3.石油、化工和电力。在石油、化工和火電厂等行业里,通常会需要一些耐高温、耐高压和防腐蚀的材料,因此对焊接材料的性能要求会比较高。比如镣基焊接材料具有较好的耐高温、防腐蚀的特性,在这几个行业里有较大的需求。

4.电子产业。我国电子产业的规模非常庞大,是我国的支柱产业之一。软钎焊是电子产品封装中最为常见的连接方式,此外在光伏产业、照明产业、LED等产业中也大量使用软钎焊技术。我国的软焊材料企业众多,但是针对高端产品缺乏核心技术,软焊膏和BGA焊球技术仍然由国外企业占据着。

5.加工工具行业。钎焊是金刚石工具、硬质合金工具等主要的连接方式,由于产业规模庞大应用广泛,我国工具制造业对焊材的需求量也越来越高,主要针对的是银、铜钎料和其他活性材料。

6.轻工制造业。在金属制品、工艺品、灯具、首饰、眼镜等轻工制造业中,钎焊具有广泛的应用,而且需求量呈现逐年增加的趋势。一些金属制品比如容器、家具、厨具、装饰品等传统工艺通常使用螺钉进行连接,但是为了工艺简单、效率高、连接美观的特点,钎焊逐步的取代了越来越多的传统连接方式。金属眼镜架的主要连接方式也是钎焊,主要应用的是银基钎焊,目前为了应对更多的镜架结构,又出现了钛合金以及其他轻质合金材料。在金属工艺品、灯具、首饰等产业里,有色金属焊接材料的使用同样较多,而且由于首饰和工艺品较为贵重,因此对焊接材料连接的质量要求很高。

二、国内有色焊接材料生产企业情况

1.铝及铝合金焊接材料。伴随着铝合金结构的材料应用广泛,铝焊材料的需求量逐年增加,我国生产铝焊材料的厂家也较多,比如郑州机械研究所、上海龙烁焊材、郑州船王焊材公司、常州华亚铝业、大连美邦焊接公司、金坛长海焊材有限公司等都是国内生产铝焊材料的厂家。但是从产品结构上看,国内厂家生产的铝焊材料在新品的开发商略显滞后,在这一领域国外厂家的水平要比国内水平更高,尤其粉状和膏状的铝焊材料国外基本占据了市场的全部份额,在高端市场上国外占据明显优势。

2.铜及铜合金焊接材料。铜焊接材料主要应用在铜及其铜合金的熔焊以及铜、钢、硬质合金等材料的钎焊,市场需求量非常大。国内的铜焊材料行业发展较晚,技术水平发展跟国外相比比较滞后,国内生产铜焊接材料的厂家主要有北京五矿焊接材料公司、郑州机械研究所、天津新得利金属制品公司、上海龙烁焊材公司等。

3.银、金、钯贵金属焊接材料。银、金、钯基贵金属焊接材料属于硬钎焊材料,因此这几类合金的熔点比较高。其中银钎焊是应用最广泛的一种硬钎焊材料,在低碳钢、不锈钢、结构钢、铜合金、难熔金属、高温合金等材料的连接上应用较多,因为其具有较好的强性、导热性、导电性及耐腐蚀性。郑州机械研究所、上海斯米克焊材公司、浙江亚通焊材公司等都是银钎料产品的生产厂家。银钎料我国的生产水平与国外生产水平较为接近,因此基本能够自给自足,对国外没有依赖性。但金、钯基贵金属焊接材料在一些高温应用领域有着不可替代的应用,但是由于国内在此类领域刚刚起步,远远达不到满足生产需求,基本依赖进口。

4.钛、镍、钴焊接材料。钛、镍、钴焊接材料属于熔点较高的焊接材料,主要应用于一些高温领域行业。国内主要的生产厂家有长沙西姆西焊材公司、潍坊德尔焊材公司、上海中洲特种合金材料公司、北京五矿焊材公司、北京金威焊材公司等。

5.软钎焊材料。软钎焊材料在电子产业封装中应用广泛,产品形态呈现多样性的特点,有线状、粉状、膏状、BGA球等。目前我国软钎焊材料的产量已经超过了10万吨以上,占到整个有色焊接材料总量的一半以上。生产此类软钎焊材料的厂家主要有郑州机械研究所、上海申澳有色焊材公司、浙江亚通焊材公司等,本领域虽然我国的产量较高,但是在高端产品上仍然显得后力不足。

三、国内有色焊接材料产业存在的主要问题

我国有色金属焊接材料产量长期以来占据全球第一,但是从产品构成以及質量上与国际先进水平还有明显的差距,比如在高端有色焊接材料、新型焊接材料、稀有金属焊接材料等产品上还需要依赖于进口。

1.产品种类不齐全。因为市场情况、技术水平的原因,我国铜基、银基焊接材料产业发展情况比较好,从产量和质量上都能够满足现有的生产需求,基本实现了自给自足;铝、镍焊接材料只能保证一部分的自给自足,一些高端产品需要从国外进口;而镁、钛、钴焊接材料国内生产厂家极少,需要进行大量的进口。这就导致低端的焊接材料因为产能过剩,导致价格压低,而高端的焊接材料因为自身技术水平有限,长期依赖于进口。

2.技术标准低。由于我国的有色焊接材料成分以及极限杂质含量的技术标准严重偏低,导致国内生产的有色金属焊接材料质量差。ISO规定各类杂质元素允许存在的最高含量,但是国内却没有明显要求,仅要求杂质总和不超过0.15%;气体含量对有色金属焊接材料的影响很大,但是国内的标准中对有色金属焊接材料的气体含量并没有具体的要求,导致国产的产品比国外的气体含量高出一倍还要多;在有色金属焊接材料的直径、宽度、厚度上,国内的标准远远高于国际标准,而国外的企业技术标准则比国际标准还要严格。

3.研发水平低。国内现有的有色焊接材料生产企业还没有形成整合,规模小,资金实力差,技术能力弱等特点非常明显。由于企业在高水平的人才引进上,技术能力提升上比较落后,因此在新品开发和研究上就明显落后于国际水平。

4.生产工艺和设备落后。我国的有色金属焊接材料企业规模较小,生产设备和生产工艺相对比较落后,导致生产出的有色金属焊接材料质量难以保证,而国外有色金属焊接材料则发展相对比较成熟,规模效应也已经起来,在产品的研究和开发上形成了固定的体系。可以说,国内厂家也与国际水平在生产工艺和设备上还存在较大差距。

四、中国有色焊接材料产业发展建议

鉴于我国有色金属焊接材料产业存在以上几个问题,而面对越来越激烈的全球竞争环境,国内有色金属焊接材料产业必须采取相对应的应对措施来提升产业竞争力。在资源配置上,应当积极扶持规模相对较大、基础条件好的企业,提升企业的规模效益;在产品研发上,要重视基础的研究,从人才培养、挖掘上开始,加大在人才及科研上的资金投入。

1.新产品的研发和新技术的应用是产业发展的核心。国内的有色金属焊接材料企业应该尽快重视起研发能力的建设,以创新推进生产力的发展和进步,提升质量的同时保障工艺性能的发展;要注重新型有色金属焊接材料的开发,以此来适应未来有色金属焊接材料发展的方向;要通过技术攻关来完善国内有色金属焊接材料体系,进一步增加产品结构,减少对国外进口的依赖;国内标准要进行修正和完善,要与国际接轨,以标准促进生产水平的提升。

2.企业发展的动力来源于市场。企业应当靠产品的质量来冲击市场,而非利用低价的优势来占据市场,要增加产品的附加值来提升企业的优势。规模大有实力的企业应当改变市场定位,重点发展特色的焊接材料,实现差异化的竞争。

五、结语

随着我国制造业的发展,有色金属焊接材料在很多行业里发挥着不可替代的作用,而且需求量还会继续增加。但是由于我国有色金属焊接材料发展起步较晚,整体发展水平较国外还有明显的差距,这就需要国内企业要积极的改变策略,重视科研的投入,提升产业技术水平,进而带动整个行业的发展。

(作者单位:武汉船舶职业技术学院)

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