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編者按

銅及銅基材料以其優(yōu)異的力學(xué)、功能和工藝綜合性能而廣泛應(yīng)用于電力電子、汽車、機(jī)械制造以及航空、航天、通信、集成電路等高技術(shù)制造領(lǐng)域。我國(guó)是世界上最大的銅材生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)使先進(jìn)銅基材料擁有良好發(fā)展前景。

 

中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2023年第1期刊發(fā)中國(guó)有研科技集團(tuán)有限公司有色金屬材料制備加工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室米緒軍教授級(jí)高級(jí)工程師研究團(tuán)隊(duì)的《我國(guó)先進(jìn)銅基材料發(fā)展戰(zhàn)略研究》一文。文章在綜述銅加工行業(yè)宏觀環(huán)境和發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，分析了我國(guó)銅基材料發(fā)展取得的成績(jī)和不足，深層次剖析了我國(guó)銅加工產(chǎn)業(yè)“大而不強(qiáng)”的原因，重點(diǎn)梳理了我國(guó)高強(qiáng)導(dǎo)電銅合金材料、高性能電子銅箔、耐蝕銅合金、耐磨銅合金、銅基熱管理材料、特殊用途銅材和新能源用銅材的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。面向重大應(yīng)用需求布局前沿方向，推動(dòng)我國(guó)先進(jìn)銅基材料的進(jìn)一步發(fā)展，文章提出了形成有效的“產(chǎn)學(xué)研用”互動(dòng)機(jī)制，建立國(guó)家銅基材料產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展協(xié)調(diào)平臺(tái)等發(fā)展建議。

 

一、前言

銅是人類最早使用的金屬之一，銅基材料（紫銅、銅合金、銅基復(fù)合材料）以其優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，良好的機(jī)械性能、耐蝕性能以及高延展成形性能成為關(guān)系現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展和國(guó)計(jì)民生的重要大宗基礎(chǔ)原材料。先進(jìn)銅基材料指區(qū)別于一般純銅材料，普通黃銅、白銅和青銅等傳統(tǒng)金屬合金，具有更高強(qiáng)度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、彈性、耐蝕性、易切削性或綜合性能優(yōu)異的銅基材料，主要包括高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金、耐蝕銅合金、耐磨銅合金、超高強(qiáng)彈性銅合金、高性能電子銅箔、銅基熱管理材料、特殊用途銅材和新能源用銅材等。

 

先進(jìn)銅基材料作為一種量大面廣的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料被廣泛應(yīng)用于電子信息、航空、航天、能源電力、交通運(yùn)輸、醫(yī)藥化工、海洋工程等領(lǐng)域，對(duì)國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)和經(jīng)濟(jì)格局具有重大影響。其中，高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金引線框架和接插件材料是新一代超大規(guī)模集成電路和電子元器件制造不可或缺的關(guān)鍵材料，高性能超薄銅箔是下一代高性能動(dòng)力電池競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵材料之一，高強(qiáng)耐蝕銅合金的材料性能和大尺寸管材制造水平直接影響到海洋裝備的服役性能。同時(shí)，先進(jìn)銅基材料以其多種功能特性成為國(guó)際科技領(lǐng)域高度關(guān)注的前沿材料。例如，銅在生物學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的作用機(jī)理是一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了“銅依賴性細(xì)胞死亡”這種新的細(xì)胞死亡方式；在電子、半導(dǎo)體行業(yè)，研究得出了平坦表面銅薄膜的半永久抗氧化性；中國(guó)科學(xué)院金屬研究所首次發(fā)現(xiàn)極細(xì)晶粒多晶銅中的一種全新亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，可維持金屬的高溫強(qiáng)度；中國(guó)科學(xué)院物理研究所發(fā)現(xiàn)了一種新型銅基高溫超導(dǎo)材料，其臨界溫度高達(dá)118 K；中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所首次成功制備了一維銅（II）分子磁體，其磁有序溫度為6.7 K。

基于先進(jìn)銅基材料對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和高技術(shù)發(fā)展不可替代的作用，美國(guó)、日本、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都在這一領(lǐng)域保持了最強(qiáng)的國(guó)際科技水平和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)是世界上最大的銅材生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，但在研發(fā)體系布局、整體科技實(shí)力、新材料自主設(shè)計(jì)和應(yīng)用水平、資源和裝備保障能力等方面還與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。開(kāi)發(fā)先進(jìn)銅基材料及其制備加工新技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推動(dòng)我國(guó)由材料大國(guó)向材料強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)起著重要的支撐作用。本文在分析先進(jìn)銅基材料國(guó)際國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，總結(jié)我國(guó)銅基材料發(fā)展取得的成績(jī)和不足，研究提出我國(guó)先進(jìn)銅基材料的未來(lái)發(fā)展思路和對(duì)策建議。

 

二、先進(jìn)銅基材料的國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

先進(jìn)銅基材料全球主要研發(fā)和生產(chǎn)國(guó)包括美國(guó)、德國(guó)、日本、中國(guó)等。其中，以美國(guó)為代表的北美地區(qū)已完成了主要銅材的產(chǎn)業(yè)化階段，具有完備的研發(fā)、生產(chǎn)和儲(chǔ)備體系，目前全球用量較大的先進(jìn)銅合金材料產(chǎn)品均由美國(guó)企業(yè)始創(chuàng)。北美地區(qū)目前的主要研究機(jī)構(gòu)包括美國(guó)環(huán)球金屬制品有限公司、美國(guó)萬(wàn)騰榮公司（Materion）、美國(guó)菲斯克合金公司（Fisk Alloy）、美國(guó)亞利桑那大學(xué)、加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)（UBC）、國(guó)際銅業(yè)協(xié)會(huì)（ICA）等。美國(guó)工業(yè)界已將銅基材料的研發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移至生物科技、醫(yī)療衛(wèi)生、新能源汽車等領(lǐng)域。例如，國(guó)際銅業(yè)協(xié)會(huì)在美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局登記注冊(cè)的抑菌銅材料，能滿足不同用戶對(duì)公共接觸表面抑菌性的需求；美國(guó)高盛公司將銅稱為“全球走向凈零排放道路上最關(guān)鍵的原材料”，可在電動(dòng)汽車、風(fēng)力渦輪機(jī)、太陽(yáng)能發(fā)電等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

以德國(guó)為代表的歐洲國(guó)家也是全球先進(jìn)銅基材料的主要研發(fā)力量，形成了以企業(yè)為創(chuàng)新主體的研發(fā)體系。德國(guó)維蘭德公司（Wieland-Werke AG）是世界著名的銅及銅合金專業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，該公司通過(guò)自主創(chuàng)新以及與大學(xué)、研究所合作不斷研究新型銅合金材料、產(chǎn)品和工藝，同時(shí)洞悉客戶當(dāng)前和未來(lái)的需求，提供系統(tǒng)性的解決方案。近年來(lái)，該公司的研發(fā)重點(diǎn)開(kāi)始向氣候變化、數(shù)字化和資源高效利用等方向轉(zhuǎn)變。德國(guó)凱美歐洲金屬公司（KM Europa Metal）是世界上最大的銅和銅合金產(chǎn)品制造商之一，產(chǎn)品幾乎囊括了全部銅加工材品種，已有200年歷史，擁有全球分銷網(wǎng)絡(luò)。該公司以來(lái)自不同工業(yè)領(lǐng)域客戶的個(gè)性化需求為牽引，提供創(chuàng)新的產(chǎn)品解決方案，如其生產(chǎn)的銅鎳合金管材占據(jù)了全球主要軍用船舶海水管路系統(tǒng)的大部分市場(chǎng)，至今難以替代。該公司未來(lái)材料的研發(fā)重點(diǎn)在于銅材的處理與回收、新型冶金與鑄造技術(shù)、加工新技術(shù)、新材料、表面處理和應(yīng)用工程。歐洲其他主要研究機(jī)構(gòu)包括德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)（Fraunhofer）、芬蘭阿爾托大學(xué)（Aalto University）、法國(guó)國(guó)立巴黎高等礦業(yè)學(xué)院（Mines）等。

日本的先進(jìn)銅基材料以企業(yè)為創(chuàng)新研發(fā)主體，引導(dǎo)世界銅加工向精細(xì)方向發(fā)展，在銅合金引線框架等高精帶材研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。以日本神戶制鋼所為例，該公司自主研發(fā)的材料包括著名的KLF、CAC、KFC系列引線框架銅合金，這些材料制品至今仍然是我國(guó)銅加工企業(yè)跟蹤仿制的主體。目前，日本的先進(jìn)銅合金材料向高性能、高附加值方向發(fā)展，主要的研發(fā)機(jī)構(gòu)有日本神戶制鋼所、JX金屬株式會(huì)社（原日礦）、古河電氣工業(yè)株式會(huì)社、住友金屬工業(yè)公司、三井金屬集團(tuán)、同和控股集團(tuán)、日本伸銅株式會(huì)社、三菱金屬、日本永木精械株式會(huì)社、日本東北大學(xué)、日本采礦和材料加工研究所（MMIJ）等。

 

三、我國(guó)先進(jìn)銅基材料的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題

2021年，我國(guó)銅材產(chǎn)量為1.99×107 t，占全球銅材總產(chǎn)量的62%，連續(xù)18年蟬聯(lián)世界最大的銅材生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，行業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入超萬(wàn)億元。“十三五”以來(lái)，我國(guó)銅加工行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)持續(xù)優(yōu)化，圖1為我國(guó)銅加工材的消費(fèi)情況，電力行業(yè)仍是銅消費(fèi)量最大的行業(yè)；電子通信行業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)，包括廣播通信、電視、電子計(jì)算機(jī)、雷達(dá)、電子元器件等行業(yè)，均使用大量精細(xì)的銅、銅合金及加工材，耗銅量占比15.15%；日用消費(fèi)品耗銅量占比15.35%；機(jī)械制造業(yè)耗銅量占比10.37%；交通運(yùn)輸業(yè)年均耗銅量占全國(guó)銅消費(fèi)量的8.33%左右，尤以汽車工業(yè)最為突出，我國(guó)汽車產(chǎn)量增長(zhǎng)速度很快，耗銅量也相對(duì)增加，鐵路、船舶、航空等也是耗銅量較大的部門(mén)；建筑用水管、裝飾材料、結(jié)構(gòu)材料等年均耗銅量占我國(guó)銅消費(fèi)量的3.26%，遠(yuǎn)低于美國(guó)和日本的水平，這也是我國(guó)尚屬于發(fā)展中國(guó)家的表現(xiàn)之一。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)不斷發(fā)展，銅、銅合金與復(fù)合材料、銅化合物也廣泛用于農(nóng)牧業(yè)、生命健康等領(lǐng)域。我國(guó)雖然是銅加工和消費(fèi)大國(guó)，但在先進(jìn)銅基材料的研發(fā)體系布局、整體科技實(shí)力、新材料自主設(shè)計(jì)和應(yīng)用水平、資源和裝備保障能力等方面還與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距。

圖1  我國(guó)銅加工材消費(fèi)情況

（一）產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)銅加工產(chǎn)業(yè)基本實(shí)現(xiàn)全球化整體布局，主要集中在長(zhǎng)江三角洲（簡(jiǎn)稱長(zhǎng)三角）和珠江三角洲（簡(jiǎn)稱珠三角）地區(qū)，重點(diǎn)企業(yè)集中分布在江蘇、浙江、廣東等核心區(qū)域；海外實(shí)現(xiàn)了在東南亞、歐洲和美洲等地區(qū)的多點(diǎn)布局，以重點(diǎn)企業(yè)為排頭兵，通過(guò)新建、并購(gòu)等方式完成產(chǎn)業(yè)布局“走出去”。銅加工裝備達(dá)到國(guó)際化水平，且進(jìn)入了以國(guó)產(chǎn)裝備為主、進(jìn)口裝備為輔的現(xiàn)代化銅加工發(fā)展序列，已成為全球主流工藝與先進(jìn)裝備并存的國(guó)際銅加工制造中心。

我國(guó)銅加工產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)出集群化發(fā)展的態(tài)勢(shì)。從產(chǎn)業(yè)集群區(qū)域來(lái)看，主要包括長(zhǎng)三角地區(qū)（寧波金田銅業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司、浙江海亮股份有限公司、寧波興業(yè)盛泰集團(tuán)有限公司、寧波博威合金材料股份有限公司、寧波長(zhǎng)振銅業(yè)有限公司），華東地區(qū)（安徽楚江科技新材料股份有限公司、安徽鑫科新材料股份有限公司、銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司、山東天圓銅業(yè)有限公司、中色奧博特銅鋁業(yè)有限公司），中原地區(qū)（中鋁洛陽(yáng)銅業(yè)有限公司、山西春雷銅材有限責(zé)任公司、金龍精密銅管集團(tuán)股份有限公司、靈寶金源朝輝銅業(yè)有限公司）以及華中地區(qū)（中銅華中銅業(yè)有限公司、江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司、江西金品銅業(yè)科技有限公司、大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司）等。按省份統(tǒng)計(jì)，我國(guó)產(chǎn)量前五名的銅加工材大省分別為江西、江蘇、浙江、廣東和安徽，2020年五省產(chǎn)量合計(jì)約為1.5×107 t，占全國(guó)總產(chǎn)量75%以上。我國(guó)主要的銅材集散地包括江西鷹潭，浙江寧波、紹興，安徽銅陵、蕪湖，廣東佛山、清遠(yuǎn)，江西撫州、上饒，山東東營(yíng)、聊城，河南洛陽(yáng)、新鄉(xiāng)，湖北黃石，重慶等，產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展呈現(xiàn)良好勢(shì)頭。

我國(guó)銅基材料創(chuàng)新力量主體由高校、科研院所和部分高新技術(shù)企業(yè)組成。涉銅高校、科研院所主要包括有研工程技術(shù)研究院有限公司、中南大學(xué)、北京科技大學(xué)、江西理工大學(xué)、河南科技大學(xué)、大連理工大學(xué)、昆明理工大學(xué)、上海大學(xué)等。先進(jìn)銅合金材料領(lǐng)域的骨干企業(yè)主要包括中鋁洛陽(yáng)銅加工有限公司、寧波金田銅業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司、浙江海亮股份有限公司、金龍精密銅管集團(tuán)股份有限公司、安徽楚江科技新材料股份有限公司、江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司、銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司、銅陵精達(dá)特種電磁線股份有限公司、寧波興業(yè)盛泰集團(tuán)有限公司、寧波博威合金材料股份有限公司、浙江力博控股集團(tuán)有限公司、中國(guó)有色礦業(yè)集團(tuán)有限公司等，這些企業(yè)不僅在國(guó)內(nèi)有廣闊的產(chǎn)業(yè)布局，部分頭部企業(yè)同時(shí)開(kāi)展了全球化布局，先進(jìn)銅基材料產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入北美、歐洲、東南亞和日韓市場(chǎng)。

（二）技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)銅冶金、加工行業(yè)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，工業(yè)產(chǎn)品幾乎囊括了當(dāng)前國(guó)際范圍內(nèi)的全部材料體系。“十三五”以來(lái)，我國(guó)新一代銅基新材料的研發(fā)取得較大突破，其中的典型代表有銅鉻鋯、銅鎳鈷硅、銅鎳錫、銅鐵、銅鈦、銅碳（金剛石、石墨烯、石墨等）等合金或復(fù)合材料體系。部分銅材產(chǎn)品和技術(shù)已開(kāi)始由跟蹤仿制向自主研發(fā)轉(zhuǎn)變，形成了一定的科技產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)銅管、銅板帶等主力品種銅材以其價(jià)廉物美的優(yōu)勢(shì)已搶占世界市場(chǎng)，冷凝器（換熱）銅管隨著我國(guó)家電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迅速占領(lǐng)全球市場(chǎng)，連續(xù)10余年實(shí)現(xiàn)凈出口；4.5 μm以上鋰電電解銅箔已具備全球最大產(chǎn)能和產(chǎn)量，2021年產(chǎn)量達(dá)2.55×105 t，增幅達(dá)82.1%；銅基散熱材料如金剛石銅、鉬銅等處于國(guó)際先進(jìn)水平，逐步滿足了我國(guó)電子封裝領(lǐng)域的應(yīng)用需求；高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金、超高導(dǎo)熱銅基復(fù)合材料、超高純銅等部分銅基新材料性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，基本滿足了我國(guó)高新技術(shù)工程的發(fā)展對(duì)高性能銅基新材料的急迫需求。

隨著我國(guó)銅加工行業(yè)綜合實(shí)力不斷提升，部分頭部企業(yè)在穩(wěn)定中端市場(chǎng)、積極參與高端市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)始注重科技創(chuàng)新、智能制造和綠色發(fā)展。銅加工細(xì)分行業(yè)龍頭企業(yè)積極聯(lián)合國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展新材料攻關(guān)工作，相繼突破了高性能真空開(kāi)關(guān)銅鉻觸頭材料、高強(qiáng)韌耐磨鋁青銅合金、銅基雙金屬?gòu)?fù)合材料、高速鐵路用高強(qiáng)高導(dǎo)接觸網(wǎng)導(dǎo)線等新材料產(chǎn)品以及高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金關(guān)鍵制備加工技術(shù)、高性能銅合金連鑄凝固過(guò)程電磁調(diào)控技術(shù)、銅管高效短流程技術(shù)和銅材連續(xù)擠壓制造技術(shù)，產(chǎn)品技術(shù)不僅服務(wù)于我國(guó)電力、船舶等行業(yè)領(lǐng)域，還實(shí)現(xiàn)了高端新材料產(chǎn)品的出口，相關(guān)成果獲得國(guó)家科技成果獎(jiǎng)勵(lì)；針對(duì)我國(guó)高速鐵路全球領(lǐng)先的技術(shù)特點(diǎn)，相繼開(kāi)發(fā)了多種銅基粉末冶金制動(dòng)閘片和電氣化鐵路接觸線產(chǎn)品，為我國(guó)高速鐵路動(dòng)車組不斷提速提供了有利保障；國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)企業(yè)和科研院所形成聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，擺脫了國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘限制，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能高精度銅合金帶材、高性能電解銅箔和超薄壓延銅箔等高端產(chǎn)品，滿足了我國(guó)電子信息行業(yè)在第五代移動(dòng)通信（5G）、鋰電、集成電路、芯片等領(lǐng)域的應(yīng)用需求；銅加工行業(yè)綠色制造和智能制造模式正在形成，部分龍頭企業(yè)智能制造示范生產(chǎn)線初具雛形，生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升，為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入了新活力。

（三）差距與不足

1. 市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)并沒(méi)有帶來(lái)技術(shù)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)業(yè)鏈缺乏國(guó)際主導(dǎo)權(quán)

我國(guó)銅加工行業(yè)已從基本實(shí)現(xiàn)自給自足發(fā)展到產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩的產(chǎn)業(yè)環(huán)境當(dāng)中，面臨產(chǎn)業(yè)鏈“兩頭受擠”的經(jīng)營(yíng)局面，全行業(yè)平均產(chǎn)能利用率僅為70%左右。受銅資源匱乏因素影響，我國(guó)銅原料的對(duì)外依存度超過(guò)60%，致使原料端在銅產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中一直處于賣(mài)方市場(chǎng)地位，銅加工行業(yè)對(duì)上游原料缺乏采購(gòu)話語(yǔ)權(quán)。而在產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩的大環(huán)境當(dāng)中，銅加工行業(yè)在市場(chǎng)的“搶占性”競(jìng)爭(zhēng)中給下游消費(fèi)端受讓出了更多的選擇性議價(jià)空間，導(dǎo)致銅加工行業(yè)加工費(fèi)競(jìng)爭(zhēng)激烈，同時(shí)還要承擔(dān)一定的賬期財(cái)務(wù)成本，在銷售端同樣缺乏話語(yǔ)權(quán)。

2. 行業(yè)集中度較低，整體合理性不足，無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重

2020年，我國(guó)銅加工材領(lǐng)域前10家頭部企業(yè)產(chǎn)量約為6.885×106 t，僅占中國(guó)全行業(yè)產(chǎn)量的37.7%；其中，江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司、江蘇江潤(rùn)銅業(yè)有限公司、浙江海亮股份有限公司、金龍精密銅管集團(tuán)股份有限公司等企業(yè)的單品規(guī)模已經(jīng)位居全球銅加工行業(yè)前列，其銅板帶規(guī)模位居全球首位。銅加工行業(yè)呈現(xiàn)企業(yè)單體規(guī)模優(yōu)勢(shì)明顯，行業(yè)整體集中度較低的發(fā)展形態(tài)，導(dǎo)致行業(yè)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重，整體合力不足。

3. 新材料研發(fā)投入嚴(yán)重不足，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的高質(zhì)量發(fā)展格局尚未形成

銅雖然在10種常用有色金屬中排名第一，但作為新材料在國(guó)家各類科技支持清單中既不屬于鋼鐵、鋁鈦鎂等結(jié)構(gòu)材料，也得不到電子、能源等功能材料領(lǐng)域的高度重視，處于新材料科技支持的夾縫地帶，長(zhǎng)期缺乏持久系統(tǒng)的研發(fā)投入。幾十年來(lái)，我國(guó)銅加工行業(yè)在中低端產(chǎn)品上同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)能過(guò)剩、行業(yè)平均利潤(rùn)率低的情況長(zhǎng)期存在，代表行業(yè)前沿和高水平的銅合金加工材產(chǎn)品持續(xù)大量進(jìn)口，特別是用于航空、航天、國(guó)防軍工等重要領(lǐng)域的高性能產(chǎn)品“卡脖子”問(wèn)題嚴(yán)重。其中，高精度銅板帶產(chǎn)品，如高銅合金帶、白銅帶、蝕刻類 / 半蝕刻類引線框架帶材、高性能青銅帶；高精度高性能銅箔，如柔性電路板（FPC）用壓延銅箔、高頻高速電解銅箔、集成電路（IC）封裝載板及微細(xì)電路用極薄銅箔；耐蝕銅合金管材，如B10、B30合金管材；高性能銅絲線材，如高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金鍍膜絲線材、高檔汽車用高性能電子束線、高純無(wú)氧銅線、Φ0.003 mm微細(xì)銅絲等，均與國(guó)外同類產(chǎn)品存在差距，尚需依賴進(jìn)口。

4. 材料研發(fā)與應(yīng)用聯(lián)系不緊密

制造業(yè)自主創(chuàng)新能力不足致使應(yīng)用方難以提出有效的新材料需求，而材料研制方的市場(chǎng)敏感性普遍不高。高端制造業(yè)是先進(jìn)銅基材料的重大應(yīng)用領(lǐng)域，如航空航天裝備、集成電路、光刻機(jī)、醫(yī)療器械、高端傳感器、有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）等。這些應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)銅基材料有著非常苛刻的結(jié)構(gòu)功能一體化全面性能要求，如強(qiáng)度 / 塑性 / 韌性 / 彈性 / 疲勞等力學(xué)性能要求、導(dǎo)電 / 導(dǎo)熱 / 耐磨 / 耐蝕 / 耐熱 / 抑菌等物理化學(xué)性能要求、成型 / 彎折 / 焊接 / 表面精度 / 形狀尺寸精度等工藝性能要求以及均勻性 / 一致性 / 可靠性等制造水平要求，因此要求應(yīng)用端具備很強(qiáng)的材料設(shè)計(jì)選型能力。只有這些高端制造業(yè)具備自主創(chuàng)新能力，才能自主設(shè)計(jì)和布局先進(jìn)銅基材料的研發(fā)和生產(chǎn)供應(yīng)鏈，銅基新材料科技產(chǎn)業(yè)才能全面趕超和引領(lǐng)國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)。

 

四、先進(jìn)銅基材料的未來(lái)重大應(yīng)用需求

（一）高強(qiáng)導(dǎo)電銅合金

高強(qiáng)導(dǎo)電銅合金材料是先進(jìn)銅基材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子通信、航空、航天、新能源汽車、高速軌道交通、電力等高技術(shù)領(lǐng)域。高強(qiáng)導(dǎo)電銅合金材料是制備集成電路引線框架、電子終端用微細(xì)導(dǎo)體、航空航天傳輸線纜及組件、高檔汽車用高性能電子線束、高速鐵路接觸線、高壓電力開(kāi)關(guān)、高端變壓器組件、高精度高速電連接器、高效電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、自動(dòng)化電焊電極的關(guān)鍵原材料，當(dāng)前市場(chǎng)需求量約為5×105 t。我國(guó)在該材料領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)多以跟蹤仿制國(guó)外先進(jìn)材料為主，已具備該材料體系主要牌號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，但材料的綜合使用性能與國(guó)外同類產(chǎn)品相比尚存一定差距。目前急需解決的關(guān)鍵在于多元復(fù)雜合金的低能耗短流程精密制備技術(shù)和產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性方面。以當(dāng)前下游應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展情況預(yù)測(cè)，2025年此類材料的需求量可達(dá)6×105 t/a，到2035年預(yù)計(jì)增加到1×106 t/a。

（二）高性能電子銅箔

高性能電子銅箔分為電解銅箔和壓延銅箔，廣泛應(yīng)用于電子通信、新能源汽車、工具家電等領(lǐng)域，是制備印制線路板（PCB）覆銅板、汽車動(dòng)力電池集流體、充電樁、便攜式電源（家電、工具）的基本原材料，當(dāng)前市場(chǎng)需求量約為2×105 t。我國(guó)已具備高性能銅箔產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，但裝備能力薄弱，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。目前急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題在于高端壓延銅箔、高頻高速電解銅箔、9 μm及以下附載體銅箔、二層法撓性覆銅板用電解（壓延）銅箔、高密度互連板（HDI）板用高檔高性能電解銅箔的制備技術(shù)。以當(dāng)前下游應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展情況預(yù)測(cè)，2025年此類材料的需求量可達(dá)2×105 t/a，到2035年預(yù)計(jì)增加到3×105 t/a。

（三）耐蝕銅合金

耐蝕銅合金是制備船舶和海洋工程用海水管路系統(tǒng)以及海洋石油鉆采集輸系統(tǒng)的關(guān)鍵材料，當(dāng)前市場(chǎng)需求量約為2×104 t。我國(guó)具備該材料體系主要牌號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，但近年來(lái)仍需進(jìn)口國(guó)外產(chǎn)品。目前急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題是高流速含泥沙海水沖刷條件下材料的服役穩(wěn)定性問(wèn)題。以當(dāng)前下游應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展情況預(yù)測(cè)，2025年此類材料的需求量可達(dá)2×104 t/a，到2035年預(yù)計(jì)增加到5×104 t/a。

（四）耐磨銅合金

耐磨銅合金是制備汽車、機(jī)車、飛機(jī)、工業(yè)裝備、發(fā)動(dòng)機(jī)等用齒輪、軸承、制動(dòng)閘片、轉(zhuǎn)子、滑靴、連桿軸瓦、襯套等的關(guān)鍵材料，當(dāng)前市場(chǎng)需求量近3×104 t。我國(guó)在該材料的研究開(kāi)發(fā)方面整體薄弱，但在高鐵制動(dòng)閘片方面具備與國(guó)外同類產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的能力。目前急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題在于面向應(yīng)用的材料成分設(shè)計(jì)與制備問(wèn)題。以當(dāng)前下游應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展情況預(yù)測(cè)，2025年此類材料的需求量可達(dá)3×104 t/a，到2035年將增加到5×104 t/a。

（五）銅基熱管理材料

銅基熱管理材料包括金剛石 ? 銅、鉬銅、鎢銅、石墨 ? 銅、高純銅、耐熱銅合金等，是制備5G通信基站、移動(dòng)終端、第三代半導(dǎo)體芯片、大功率微波組件、大功率激光器、電真空器件、發(fā)光二極管（LED）、集成電路等用熱沉、基座、高效散熱翅片、主動(dòng)散熱管等的關(guān)鍵材料。當(dāng)前市場(chǎng)需求量約為0.8×104 t，該材料體系具備較高的產(chǎn)品附加值。我國(guó)在該材料的研究開(kāi)發(fā)方面具備較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，相關(guān)產(chǎn)品具備較強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題在于解決高導(dǎo)熱材料的低成本制造技術(shù)。以當(dāng)前下游應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展情況預(yù)測(cè)，2025年此類材料的需求量可達(dá)1×104 t/a，到2035年將增加到2×104 t/a。

（六）特殊用途銅材

特殊用途銅材主要服務(wù)于高技術(shù)和國(guó)防軍工等特種領(lǐng)域，應(yīng)用場(chǎng)景包括艦船冷凝器、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯、特種電子元器件、子彈、炮彈被甲、藥筒、藥型罩、電磁炮軌道、裝備防雷擊和電磁屏蔽網(wǎng)線套等，當(dāng)前市場(chǎng)需求量在1×105 t以上。近年來(lái)，隨著我國(guó)關(guān)鍵材料自給能力的提升，該領(lǐng)域新材料研制已開(kāi)始由跟蹤仿制向自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)變。目前急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題在于解決高技術(shù)門(mén)檻與多品種小批量產(chǎn)品的矛盾問(wèn)題。以當(dāng)前下游應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展情況預(yù)測(cè)，2025年此類材料的需求量可達(dá)1.5×105 t/a，到2035年預(yù)計(jì)增加到2×105 t/a。

（七）新能源用銅材

新能源的發(fā)展為先進(jìn)銅基材料提供了廣闊的未來(lái)市場(chǎng)，預(yù)計(jì)到2030年新能源用銅將超過(guò)6×106 t。銅基新材料應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)和電線；家用汽車充電器和公共充電站也進(jìn)一步推高了銅的需求；光伏、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電配套儲(chǔ)能以及與之相關(guān)的分布式智能電網(wǎng)構(gòu)成了先進(jìn)銅基材料巨大的需求市場(chǎng)。目前新能源用銅材研發(fā)熱點(diǎn)包括連接器用高強(qiáng)、高耐熱、抗應(yīng)力松弛銅合金，絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）用耐高溫?zé)o氧銅，電機(jī)用銅扁線，鋰電銅箔等。目前存在的技術(shù)問(wèn)題包括銅合金材料高強(qiáng)高導(dǎo)、抗高溫軟化和抗應(yīng)力松弛性能協(xié)同調(diào)控技術(shù)，耐高溫?zé)o氧銅雜質(zhì)控制技術(shù)，超微合金化技術(shù)，晶界工程控制技術(shù)，電機(jī)用銅扁線折彎性能調(diào)控及表面處理技術(shù)，鋰電銅箔極薄化處理技術(shù)等。

 

五、發(fā)展先進(jìn)銅基材料的對(duì)策建議

近年來(lái)，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了《有色金屬工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2019年）》《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年）》《關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資 培育壯大新增長(zhǎng)點(diǎn)增長(zhǎng)極的指導(dǎo)意見(jiàn)》《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》（2021年）等政策文件，推動(dòng)先進(jìn)銅基材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、新材料開(kāi)發(fā)及應(yīng)用等。未來(lái)，我國(guó)先進(jìn)銅基材料的發(fā)展思路為：面向國(guó)家戰(zhàn)略需求和經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)引領(lǐng)，強(qiáng)長(zhǎng)板、補(bǔ)短板，同時(shí)布局前沿方向，使先進(jìn)銅基材料產(chǎn)品向高性能化、功能集成化、系列化、高精度、高質(zhì)量、高穩(wěn)定性方向發(fā)展，使用性能向高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、多功能方向發(fā)展，品種規(guī)格向微細(xì)化、薄型化、結(jié)構(gòu)精密化、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)?；较虬l(fā)展，工藝向短流程、高效率、精細(xì)化、低成本、智能化、節(jié)材節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展；加強(qiáng)自主創(chuàng)新和研發(fā)能力，提升產(chǎn)業(yè)鏈合作水平，重視基礎(chǔ)研究，產(chǎn)品質(zhì)量逐步達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，滿足國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)要求，使先進(jìn)銅基材料成為我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要支撐材料，帶動(dòng)我國(guó)銅加工業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。具體對(duì)策建議如下。

（一）鍛造優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

針對(duì)第一代至第三代半導(dǎo)體芯片關(guān)鍵基材需求，發(fā)展超高導(dǎo)熱銅基復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)散熱材料體系化和散熱技術(shù)集成化，具備模塊化、系統(tǒng)化熱管理方案設(shè)計(jì)與制造能力；針對(duì)我國(guó)動(dòng)力電池的強(qiáng)勁需求，發(fā)展4.5 μm鋰電銅箔及其生產(chǎn)工藝和應(yīng)用技術(shù)，大幅提升我國(guó)高端銅箔的自給水平；針對(duì)集成電路引線框架和彈性器件需求，發(fā)展高性能Cu-Ni-Si系材料與工業(yè)化制備技術(shù)，為我國(guó)集成電路及計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子（3C）產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展提供新材料支撐；針對(duì)我國(guó)航空航天裝備用高性能電連接器需求，發(fā)展高性能鈹銅帶材和無(wú)鈹高彈性銅合金材料，材料制造和應(yīng)用技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；針對(duì)我國(guó)電力電氣行業(yè)應(yīng)用需求，發(fā)展超寬厚比銅排的連續(xù)擠壓技術(shù)，實(shí)現(xiàn)寬厚比為80的銅排批量生產(chǎn)應(yīng)用。

（二）實(shí)現(xiàn)先進(jìn)銅基材料的自主可控

針對(duì)船舶與海洋工程海水管路系統(tǒng)急需，發(fā)展高耐蝕銅鎳合金管材研制應(yīng)用技術(shù)，支撐我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略；針對(duì)航空航天用高性能銅合金導(dǎo)體材料需求，發(fā)展高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金精密絲線材及其連續(xù)制備技術(shù)，全面擺脫受制于人的不利局面；針對(duì)高端集成電路制造需求，發(fā)展高密度蝕刻框架和半蝕刻框架銅合金材料，實(shí)現(xiàn)蝕刻框架材料的全面國(guó)產(chǎn)化；針對(duì)新能源汽車和配套系統(tǒng)制造需求，發(fā)展高抗應(yīng)力松弛銅合金材料及其評(píng)價(jià)應(yīng)用技術(shù)，支撐我國(guó)“雙碳”發(fā)展戰(zhàn)略。

（三）布局前沿方向，為顛覆性技術(shù)發(fā)展提供理論技術(shù)基礎(chǔ)

針對(duì)大功率電力輸送需求，研究發(fā)展導(dǎo)電率為105% IACS以上的超高導(dǎo)銅基材料及其大卷重低成本連續(xù)制備技術(shù)，支撐我國(guó)節(jié)能降耗可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；針對(duì)電子和5G需求，研究發(fā)展大尺寸單晶銅箔低成本制備和應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)取向可控單晶銅箔的工程化制備和規(guī)模應(yīng)用；針對(duì)人民群眾生命健康急需，研究銅基材料抑菌機(jī)理和應(yīng)用技術(shù)，完成抑菌銅材料體系建設(shè)并實(shí)現(xiàn)典型應(yīng)用。

（四）加強(qiáng)銅基材料的政策傾斜和科技投入

在國(guó)家戰(zhàn)略和科技投入層面重視銅基材料的戰(zhàn)略重要性，強(qiáng)化新材料研發(fā)投入和產(chǎn)業(yè)發(fā)展支持機(jī)制，完善自主創(chuàng)新體系，促進(jìn)高性能銅合金材料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)自主研發(fā)先進(jìn)銅合金的體系、制備和加工技術(shù)，完善配套產(chǎn)業(yè)鏈，建立自主創(chuàng)新型的研發(fā)生產(chǎn)平臺(tái)；進(jìn)一步整合資源，加強(qiáng)先進(jìn)銅合金產(chǎn)業(yè)文化建設(shè)，形成有效的“產(chǎn)學(xué)研用”互動(dòng)機(jī)制。

（五）建立國(guó)家銅基材料產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展協(xié)調(diào)平臺(tái)

將市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為技術(shù)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)兼并重組、戰(zhàn)略投入等方式提升產(chǎn)業(yè)集中度，逐步形成銅資源國(guó)際話語(yǔ)權(quán)和銅基材料產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)權(quán)，開(kāi)創(chuàng)銅加工行業(yè)雙循環(huán)的新局面；建立國(guó)家銅基新材料研究發(fā)展平臺(tái)和航空、航天、電力電子、船舶交通等高技術(shù)領(lǐng)域銅合金應(yīng)用研究平臺(tái)，從材料設(shè)計(jì)選型源頭布局我國(guó)銅基材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化保供宏觀格局，促進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)與高端制造業(yè)的融合發(fā)展。