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| 我國超細銅粉生產(chǎn)、加工、應用情況概述及市場(chǎng)前景展望 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-07-28 11:40:06 瀏覽次數： |
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超細銅粉一、銅粉的性能與應用
銅是人類(lèi)最早開(kāi)發(fā)利用的有色金屬之一，青銅器文化在人類(lèi)歷史文明中占有重要地位在現代工業(yè)中，金屬銅及其合金材料因具有（1）良好的導電性、（2）極好的導熱性能、（3）美麗的色彩與裝飾性、（4）較強的抑菌特性，而對人體無(wú)毒、（5）無(wú)磁性、（6）化學(xué)穩定性好、耐海水腐蝕等突出特點(diǎn)，從而成為現代工業(yè)非常重要的基礎材料，也被廣泛地應用于電氣、輕工、機械制造、化學(xué)、建筑、國防等各個(gè)領(lǐng)域。隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展，2008年我國金屬銅的總消費量已超過(guò)500萬(wàn)噸，占全球消費量的27%，位于世界首位。
20 世紀80 年代中期，隨著(zhù)電子類(lèi)高科技產(chǎn)品的不斷需求，超細金屬粉體逐步發(fā)展成為新興的高科技產(chǎn)品和尖端工業(yè)基礎材料，也成為了資金市場(chǎng)與社會(huì )關(guān)注的熱點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。
在金屬粉體產(chǎn)品中，超微細銅粉以其優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)與一些特殊的性能，成為用途廣泛、應用潛力大、附加值高、規模較大的基礎功能性粉體材料，主要應用于生產(chǎn)粉末冶金、電子材料、摩擦材料、含油軸承、電接觸材料、導電材料、醫藥、金剛石制品和機械零件等，在石油催化劑、潤滑劑、導電與裝飾涂料和電磁屏蔽材料等高科技領(lǐng)域中納米銅粉也在開(kāi)始應用。
二、銅粉的制備技術(shù)室制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸
但是，銅粉的加工生產(chǎn)與應用技術(shù)一直是影響行業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。由于銅粉質(zhì)軟，研磨加工困難，在潮濕空氣中容易氧化變質(zhì)，傳統機械研磨法也只能生產(chǎn)2500目（～10um）以?xún)鹊拇箢w粒銅粉，現在主要的生產(chǎn)方法主要有電解法和水霧化法，其中電解法生產(chǎn)純度高，但粒徑大、形狀不規則，水霧化法成本高、收率低、粒子不均勻、質(zhì)量不穩定。另外，很多新開(kāi)發(fā)的一些生產(chǎn)技術(shù)，由于部分存在工藝復雜、電氣設備要求高、投資大、產(chǎn)品收率低、成本高、粒子分布寬、環(huán)境污染、能耗大、質(zhì)量不穩等問(wèn)題，還沒(méi)有成為主流技術(shù)。新開(kāi)發(fā)的化學(xué)還原法只能生產(chǎn)納米銅粉，其生產(chǎn)工藝還處在實(shí)驗室的研究階段，由于原料成本高、二次污染物再處理困難、產(chǎn)品收率低、成本高也導致了產(chǎn)品售價(jià)奇高（每噸超微細銅粉的市場(chǎng)價(jià)格在150～5000萬(wàn)元）使客戶(hù)難以接受，特別是在很多領(lǐng)域納米級銅粉效果并不理想。另外，由于超微細銅粉不像金屬銅材，在空氣中容易氧化成為氧化銅，只能采用氮氣保護、密封包裝，也影響了超微細銅粉的大規模推廣與應用。
世界銅粉的需求量在迅速增加，每年增幅超過(guò)15%，2008年總量已經(jīng)超過(guò)10萬(wàn)噸，以此計算，每年有超過(guò)數十億元的市場(chǎng)供需缺口，這對于投資者來(lái)講無(wú)疑具有極大的吸引力。
我國銅粉的生產(chǎn)企業(yè)多是有雄厚實(shí)力的大型企業(yè)，也有很多企業(yè)與資金正在涉足這個(gè)產(chǎn)業(yè)。銅粉生產(chǎn)規模也居于世界前列，但是在控制技術(shù)上與美國、英國、俄羅斯等先進(jìn)國家還有有較大的差距，幾乎都是機械物理法生產(chǎn)、產(chǎn)品結構比較單一，電解銅粉與水霧化銅粉就占了95%，超微細納米銅粉所占比例極少，且不論應用推廣了。
亞微米超微細銅粉（1微米左右）除了具有銅金屬良好的導電、導熱、耐蝕、裝飾、殺菌與無(wú)磁性等特點(diǎn)外，更具有納米材料的很多特性，即小尺寸效應、表面界面效應、量子尺度效應及量子隧道效應，在力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)、顏料學(xué)等領(lǐng)域增加了許多新的性能和用途，因而成為銅粉領(lǐng)域具有更大應用價(jià)值及市場(chǎng)需求潛力的一個(gè)新品種。所以，超微細銅粉已經(jīng)不是單純的金屬材料了，可以作為功能性的基礎粉體材料，也是銅粉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新亮點(diǎn)與熱點(diǎn)。
超微細銅粉是具有特殊用途、潛力巨大的高科技、高附加值產(chǎn)品，國外很多大型企業(yè)（例如摩托羅拉、日本大東海）都在關(guān)注產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應用。單從基于這塊巨大的蛋糕，原有銅粉企業(yè)也在不斷加大技術(shù)投入與國外先進(jìn)技術(shù)的引入，以提升產(chǎn)品檔次，但核心技術(shù)是引不來(lái)的，只有走科技創(chuàng )新之路。
重慶普吉化工有限公司開(kāi)發(fā)成功了晶體粒子控制專(zhuān)利技術(shù)，更在此基礎上完成了亞微米級銅粉的工藝設計、工業(yè)化生產(chǎn)以及抗氧化處理等具有自主知識產(chǎn)權的系列核心技術(shù)的研發(fā)，并成功進(jìn)行了日產(chǎn)一百二十公斤級規模小批量連續生產(chǎn)，產(chǎn)品編號PJ-139，同時(shí)將之作為摩擦潤滑領(lǐng)域的基礎材料，通過(guò)特殊處理技術(shù)開(kāi)發(fā)成功了PJ-130系列發(fā)動(dòng)機抗磨修復劑與磨合修復劑系列新品。
此產(chǎn)品通過(guò)中南大學(xué)國家級金屬粉體材料實(shí)驗室檢驗進(jìn)行權威檢驗，超微細銅粉粒徑達到0.5～1.0微米（超過(guò)18000目）、其形狀也非常趨近球型、粒徑均勻、純度高（能譜分析銅含量達到99.94%，高于電解銅粉的99.8%），抗氧化性能突出，處理后可直接在潮濕空氣中保存與使用較長(cháng)時(shí)間。
該技術(shù)利用無(wú)機與有機化學(xué)的基本原理，通過(guò)無(wú)機與有機還原材料的合理配制成為可再生的研磨溶劑，再配以粒子控制技術(shù)形成不同粒徑的球型超微細銅粉，最后經(jīng)過(guò)特殊抗氧化處理，提高了超細銅粉的抗氧化性能與分散性，不但突破了長(cháng)期以來(lái)純銅粒子不能超過(guò)2500目的技術(shù)瓶頸，同時(shí)也克服了銅納米粒子在保存與使用中的難題，填補了世界超微細銅粉產(chǎn)業(yè)化的空白。特別是在純度提高、粒徑控制、球型化處理、脫水干燥與超微細銅粉的抗氧化處理方面形成了整套的成熟工藝與領(lǐng)先技術(shù)，不但實(shí)現超微細銅粉的大規模工業(yè)化清潔生產(chǎn)，也為超微細銅粉在相關(guān)高科技領(lǐng)域的應用打開(kāi)了一扇方便之門(mén)，在發(fā)展節能、環(huán)保與綠色經(jīng)濟的新一輪經(jīng)濟大潮中為下游產(chǎn)業(yè)的提升與產(chǎn)品性?xún)r(jià)比的提高，提供了物質(zhì)基礎與技術(shù)支持。
基于在粉體后處理方面的技術(shù)積累，可與不同行業(yè)的品牌聯(lián)手，開(kāi)發(fā)具有強氧化穩定性的電子用、特種涂料用、工程塑料用、醫藥專(zhuān)用、研磨用、耐磨材料用、潤滑抗磨用高檔超微細銅粉系列產(chǎn)品，力爭成為專(zhuān)業(yè)的超微細銅粉生產(chǎn)企業(yè)，為相關(guān)企業(yè)配套服務(wù)。
微米級超細銅粉的研發(fā)生產(chǎn)是一項可能帶來(lái)銅及其合金革命性變化的關(guān)鍵技術(shù),具有很強的實(shí)用價(jià)值，特別是應用于摩擦潤滑、抗菌環(huán)保、導熱導電與抗電磁干擾、人體抗老化藥物研制等，直接與節能、環(huán)保與安全相關(guān)聯(lián)。
在銅粉市場(chǎng)，除了受金屬銅價(jià)格影響以外，產(chǎn)品售價(jià)與粒徑關(guān)系很大，產(chǎn)品越細價(jià)格越高，2000目銅粉每噸25～30萬(wàn)元，而納米級銅粉網(wǎng)上報價(jià)更高達150～750萬(wàn)元/噸，最高達到5000萬(wàn)元/噸。我們考慮將以相對較低價(jià)格進(jìn)入市場(chǎng)，讓利與服務(wù)廣大下游客戶(hù)，形成一個(gè)巨大產(chǎn)業(yè)鏈與產(chǎn)業(yè)集群，單單是全面替代二硫化鉬作為潤滑材料添加劑，將會(huì )推動(dòng)一個(gè)龐大的市場(chǎng)。
據初步測算，建設一個(gè)年產(chǎn)2000噸規模的超微細銅粉生產(chǎn)基地，總投資3000萬(wàn)元以?xún)?，而產(chǎn)值遠在10億元上下，效益與回報非常驚人。
三、超細銅粉應用最有前途的五大產(chǎn)業(yè)
超微細銅粉屬于一種新型功能性粉體材料，也是大自然賜給人們的基礎材料，較人們通過(guò)各種科技手段新開(kāi)發(fā)的各種新型材料，具有更高的性?xún)r(jià)比，更能體現＂自然的才是最好的＂這個(gè)基礎理念，以其特殊用途與應用潛力，更能給傳統產(chǎn)業(yè)帶來(lái)意想不到的變化，從而產(chǎn)生巨大的效益。溫總理在2009年與北京科技人員座談時(shí)強調我國下一步重點(diǎn)發(fā)展的七大新型產(chǎn)業(yè)，從應用角度超微細銅粉直接涉及了五大產(chǎn)業(yè)。
1.在機械加工產(chǎn)業(yè)，亞微米級超微細銅粉非常容易與鐵、鋁等各種金屬材料結合成為合金材料，作為一種耐磨修復材料，首先可以填充現代機床加工金屬面0.508～25.4um的粗糙度與5微米左右的加工偏差，這是目前現代機械加工業(yè)所不能實(shí)現的，這是精密耐磨儀器與設備所需的。
2. 在電子工業(yè)，超微細銅粉是最好的導電復合材料、電極材料，制造多層陶瓷電容器的終端和內部電極、電子元件的電子封裝漿料等，較普通銅粉會(huì )帶來(lái)質(zhì)量與性能方面的巨大變化。
3. 在石油化學(xué)工業(yè)，將銅及其合金超細粉體用作催化劑，效率高、選擇性強，可用于二氧化碳和氫氣合成甲醇、乙炔聚合、丙烯腈水化反應過(guò)程中的合成催化劑。
4. 在機械制動(dòng)行業(yè)，銅粉是極好的耐磨材料，與各種非金屬材料一起使用可生產(chǎn)極高品質(zhì)的摩擦部件，如剎車(chē)閘帶、離合器圓盤(pán)等。
5. 生產(chǎn)導電涂料功能涂料與殺菌衛生涂料。
6. 解決ABS、PPO、PS 等工程塑料及木材的電磁屏蔽和導電問(wèn)題，生產(chǎn)電磁屏蔽工程材料具有成本低、易于涂裝、電磁屏蔽效果好，應用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于以工程塑料為殼體的電子產(chǎn)品的抗電磁波干擾。
7 超微細銅粉在醫藥中的應用：
粒徑０．１－１０００ｎｍ的亞微米銅粉為原料制成藥物（重量比為0.2～０.４%），具有明顯降低ＭＤＡ含量，改善由于氧自由基所造成的脂質(zhì)過(guò)氧化損害，明顯增加ＳＯＤ含量，增強機體ＳＯＤ水平，調節其功能活性表達的特性，從而達到延緩人體的老化過(guò)程，干預、推遲其機體組織結構向衰老轉化，開(kāi)辟了生命科學(xué)領(lǐng)域抗衰老的新途徑。有研究者作為制備抗衰老和腦缺血、腦血栓后遺癥等的治療藥物，且療效確切，服用方便、安全。更有專(zhuān)家教授用于治療癌癥，取得了奇效后反過(guò)頭來(lái)探索其機理。
8. 潤滑抗磨與修復材料是超微細銅粉推廣與應用的前沿市場(chǎng)。
隨著(zhù)這次世界經(jīng)濟危機的結束，綠色經(jīng)濟將成為經(jīng)濟發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，因世界能源的三分之一到三分之二消耗在了機械摩擦方面，要減緩氣候變化與能源危機，實(shí)現節能環(huán)保，摩擦潤滑產(chǎn)業(yè)面臨巨大的壓力，也存在著(zhù)很大的發(fā)展機遇，現在各種運轉機械雖然添加了潤滑油，但是潤滑油只能減少磨損而無(wú)修復功能，機械設備最終還會(huì )因磨損而報廢，只是不同潤滑油效能不同。理論創(chuàng )新與材料支撐是行業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力。將超微細銅粉經(jīng)過(guò)特殊處理后，以適宜的方式分散于潤滑油中形成穩定的懸浮液，在潤滑過(guò)程中逐步填充到機械劃痕處，與金屬基體結合成為修復層來(lái)降低摩擦系數與減少磨損，雖然沒(méi)有改變原來(lái)的滑動(dòng)摩擦形式，但是比傳統潤滑油減磨潤滑效果明顯改善，相關(guān)數據與效果得到了權威檢測機構與市場(chǎng)的逐步認可，國外已經(jīng)有添加了納米銅粉的潤滑油銷(xiāo)售，價(jià)很高、量很少，主要用于高端、特殊場(chǎng)合。
大自然給予人類(lèi)的綠色能源也包括風(fēng)能與水能。如果通過(guò)改善潤滑模式、降低摩擦系數與發(fā)電設備自身能量消耗，提高產(chǎn)出率，達到經(jīng)濟投入的平衡點(diǎn)，特別是低于當前石油、天然氣、煤炭的熱力發(fā)電成本，將會(huì )從根本上改善人類(lèi)電力能源結構，這是取之不竭的綠色能源，將極大地改變人類(lèi)CO2增加導致的自然環(huán)境的破壞。
金屬銅的發(fā)現與應用，推動(dòng)并改變了人類(lèi)過(guò)去，超微細銅粉作為大自然賜給人類(lèi)的寶貴財富，對于應對節能、環(huán)保、綠色經(jīng)濟和開(kāi)發(fā)諸多高科技產(chǎn)品也會(huì )起到巨大的作用。
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