纳米整体硬质合金加工改造可行性研究报告

纳米整体硬质合金加工改造可行性研究报告内容摘要：

于促进 611 计划等早日实现 323 项目所处产业链发展状况 我国硬质合金工业发展至今已初步形成了良好的技术装备人才与品种优势产品结构也日趋合理高技术与高附加值产品份额不断增长自主研发能力也不断增强硬质合金用原料 如 APTWO3W 粉 WC 粉混合料 的品种与质量在国际市 场具有较强的竞争力 通过近 20 余年的建设技术引进改造及科技攻关国内硬质合金工业已形成覆盖大半个中国的较合理布局工艺技术与装备水平不断提高一些较先进的设备与工艺在一些骨干企业得到了应用与国外先进同行企业的差距逐渐缩小 我国硬质合金企业现有从业人员约 3 万人且相关学科水平不断提高专业技术人才队伍日益壮大在国家知识产权局申请的与硬质合金有关的专利达 800 多项这也充分证明了我国硬质合金工业在技术与人才方面的实力与优势目前国内硬质合金企业生产的牌号已有 320多个规格型号也超过 4万个产品种类丰富齐全各种硬质合金制品广 泛应用于国民经济的各个领域部分产品还出口到东南亚欧美等国 同时国家在发展硬质合金产业上作了大量的工作包括支持在企业建立 硬质合金国家重点实验室 与 中国有色金属钨及硬质合金产学研科技创新联合体 在高档数控机床与基础制造装备 科技重大专项中设立硬质合金相关专项设立863高速精密切削与磨削技术 重点项目设立国家科技支撑计划重点项目 高速高效切削工具的研究开发 与 高效高精度加工用硬质合金刀具关键技术和设备的开发 等并取得了一定的成效 324 产业链上下游配套情况 1 上游产业 硬质合金棒材的上游产业是粉末冶金 行业粉末冶金是制取金属或用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料经过成形和烧结制造金属材料复合以及各种类型制品的工艺技术粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方因此一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备由于粉末冶金技术的优点它已成为解决新材料问题的钥匙在新材料的发展中起着举足轻重的作用 我国粉末冶金行业已经经过了近 10 年的高速发展但与国外的同行业仍存在以下几方面的差距 1 企业多规模小经济效益与国外企业相差很大 2 产品交叉企业相互压价竞争异常激烈 3 多数企业缺乏技术支持研发能力落后产品档次低难以与国 外竞争 4 再投入缺乏与困扰 5 工艺装备配套设施落后 6 产品出口少贸易渠道不畅 随着我国加入 WTO以后以上种种不足和弱点将改善这是因为加入 WTO后市场逐渐国际化粉末冶金市场将得到进一步扩大的机会而同时随着国外资金和技术的进入粉末冶金及相关的技术水平也得到提高和发展近年来通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势是中国机械通用零部件行业中增长最快的行业之一每年全国粉末冶金行业的产值以 35 的速度递增 2 下游产业 硬质合金棒材下游产业为硬质合金工具制造业硬质合金广 泛用作刀具材料如车刀铣刀刨刀钻头镗刀等用于切削铸铁有色金属塑料化纤石墨玻璃石材和普通钢材也可以用来切削耐热钢不锈钢高锰钢工具钢等难加工的材料现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍硬质合金还可用来制作凿岩工具采掘工具钻探工具测量量具耐磨零件金属磨具汽缸衬里精密轴承喷嘴等 目前全球制造业正加速向中国转移汽车行业机械制造金属行业航空航天仪器仪表五金工具工程机械电子家电及高科技产业等迅猛发展为硬质合金工具制造业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间另外硬质合金工具制造业被中国列入优先发展和鼓励的投资项目 发展前景广阔 33 项目建设的意义和作用 331 产业发展的带动作用 超细硬质合金棒材不仅为项目带来了经济效益还为我省填补了纳米级硬质合金材料的空白其可行性已从实践中得到证实通过几年的研究与发展项目单位已摸索出硬质合金硬质棒材生产管理等一套科学方法积累了丰富的生产技术经验锻炼出了一支高素质的职工队伍并解决了硬质合金棒材原料国产化问题为扩大纳米级硬质合金棒材生产能力提高硬质棒材产品质量及调整硬质棒材产品结构提供了保证目前根据国家产业政策钨工业必须从初级产品向深度加工产品方向发展而硬质合金硬质棒材作为钨的深加工 产品用途广泛市场潜力巨大附加值高可以带动原料供应与下游工具制造的协同发展 332 以及对本地区社会经济发展的贡献 项目实施后实现销售收入 56001万元实现净利润 83993万元达产期将年缴纳各种税收 70502 万元其中所得税 27998 万元增值税 38640 万元销售税金及附加3846 万元将大力促进地方政府财政收入推动简阳市经济发展 另外项目建成后可吸纳社会劳动力新增就业约 40 人另外项目建成后在土建工程运输包装服务等相关产业都将间接带动当地人员就业该项目带动作用显著具有广泛的产业关联度可促进各行业的进步有利于当地经济和 社会的发展项目实施所有新增就业人员 90 以上均从简阳市本地招聘 因此项目的实施有助于建设自主创新能力发挥科技对技术进步的支撑作用引导企业提高自主创新能力推进新兴材料产业发展且项目的实施有助于发展高端制造业开发与发展高新技术高附加值产品为国内硬质合金产业发展做出重要贡献 第四章 市场分析 41 市场现状及前景分析 411 产品综述 1 硬质合金 硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物 WCTiC 微米级粉末为主要成分以钴Co 或镍 Ni 钼 Mo 为粘结剂在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品 硬质合金的基体由两部分 组成一部分是硬化相另一部分是粘结金属硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物如碳化钨碳化钛碳化钽它们的硬度很高熔点都在 2020℃以上有的甚至超过 4000℃另外过渡金属的氮化物硼化物硅化物也有类似的特性也可以充当硬质合金中的硬化相硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性粘结金属一般是铁族金属常用的是钴和镍制造硬质合金时选用的原料粉末粒度在 1～ 2 微米之间且纯度很高原料按规定组成比例进行配料加进酒精或其他介质在湿式球磨机中湿磨使它们充分混合粉碎经干燥过筛后加入蜡或胶等一类的成型剂再经过干燥过筛制得混合料然后把混合料 制粒压型加热到接近粘结金属熔点 1300～ 1500℃的时候硬化相与粘结金属便形成共晶合金经过冷却硬化相分布在粘结金属组成的网格里彼此紧密地联系在一起形成一个牢固的整体硬质合金的硬度取决于硬化相含量和晶粒粒度即硬化相含量越高晶粒越细则硬度也越大硬质合金的韧性由粘结金属决定粘结金属含量越高抗弯强度越大 硬质合金具有硬度高耐磨强度和韧性较好耐热耐腐蚀等一系列优良性能特别是它的高硬度和耐磨性即使在 500℃的温度下也基本保持不变在 1000℃时仍有很高的硬度硬质合金广泛用作刀具材料如车刀铣刀刨刀钻头 镗刀等用于切削铸铁有色金属塑料化纤石墨玻璃石材和普通钢材也可以用来切削耐热钢不锈钢高锰钢工具钢等难加工的材料现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍硬质合金还可用来制作凿岩工具采掘工具钻探工具测量量具耐磨零件金属磨具汽缸衬里精密轴承喷嘴等 2 超细晶粒硬质合金材料 超细晶粒硬质合金是在 Gurland 的 WCCo 合金强度一钴相平均自由程关系模型的基础上发展起来的保持平均自由程在某一最佳值下．通过细化 WC 晶粒在张应力作用下其强度和韧性显著增加．由于 WC 晶粒细硬度也随之增加因而可以得到高性能合金 研究表明 当 WC晶粒度细至 03um以下合金的硬质和强度将同时大大提高由于超细合金具有高韵韧性和强度．高的硬度及耐磨性．因此．用作切削工具时能够获得高精度的刃口允许采用大前角．保证刀刃的锋利性从而可以承受大的切削力并能获得光洁度高的被加工表面它能使刀具的精度及被加工材料的光洁度提高l3 级特别是在加工耐热合金钛合金冷硬铸铁等方面显示出良好的切削性能超细合金加工难加工的高强度钢．耐热合金和不锈钢时寿命比 P01 或 K10 合金高一倍以上如美国 Rametl 超细合金加工这些材料时比标准合金的寿命要高 10 倍以上． Carmetl 超细合 金 300 系列的寿命比工具钢高 150 倍用超细合金制得的硬质棒材．点阵式打印针比普通台金制得的硬质棒材打印针的疲劳强度和抗断裂能力耐路性高得多 412 发展历程 中国硬质合金工业 50 年来的发展历程经历了三个重要阶段 1 起始阶段 20 世纪 50 年代末到 60 年代末期从苏联全套引进了硬质合金生产技术和工艺设备组建了中国第一家专业硬质合金厂株洲硬质合金厂标志着中国硬质合金工业的开始 2 成长阶段 20 世纪 70 年代到 80 年代末期硬质合金工业规模迅速扩大品种产量明显增加 3发展阶段 20世纪 90年代至今硬质合金工业重点向优化结构提高产 品质量参与国际竞争方向发展其制品广泛应用于装备制造有色金属钢铁汽车石化等产业形成了从钨的初级产品到深度加工以及工具配套的独立的完整的工业体系 413 硬质合金工业市场分析 1 工业体系与产业格局 中国硬质合金工业已拥有一个完整的工业体系从资源原辅材料供应到粉末冶金技术装备与研究开发都拥有相当大的规模和颇具竞争力的企业从事硬质合金生产的企业大大小小有 300 余家从事硬质合金研究的高校及研究院所 30 余家全行业从业人员规模逾 3 万人株硬等大型企业研究院所和一些专业设备厂具备从采选冶炼粉末冶金到精深加工的中高档设备的制造能 力高性能高精度高可靠性的研磨机粉末压机喷雾干燥塔气压烧结炉涂层设备等的研制取得重大突破大中型企业建设和传统生产线改造的主要装备几乎都可以国产化 目前全国拥有 10 万 ta 的钨精矿产能 16 万 ta 的钨酸和钨盐的产能 5 万 ta的碳化钨产能 34 万 ta 的硬质合金产能以及 CoNiTaNbTi2 产量与产品结构 进入 21 世纪国内经济持续走强钢铁汽车能源资源机械制造等行业全面繁荣给硬质合金工业的发展带来了前所未有的机遇中国硬质合金工业也因此进入了一个加速发展时期硬质合金产量持续增长 2020 年产量接近 10000t2020 年达到14000t2020 年达到 14500t2020 年更是达到最高的 16500t2020 年中国经受了南方冰灾四川地震和金融风暴的巨大考验依托国民经济平稳发展全国硬质合金总产量约为 16500t 与 2020 年持平 世 界硬质合金按应用范畴主要分为切削工具凿岩工具和耐磨零件三大类中国钨业协会硬质合金分会 2020 年统计年鉴的数据表明中国上述三大类产品基本组成为切削工具类占 30 凿岩工具类占 32 耐磨零件类占 36 硬质合金产品规格型号 3万多个全面覆盖了国内外市场的应用领域产品规格最小的为 05g以下最重的可达 300多 kg尺寸最小的印刷板微钻可加工到直径小于 01mm最大的密封环直径超过 730mm 3 产值销售收入及利税 硬质合金行业分会统计数据表明由于总产量及高附加值产品比重的逐年上升中国硬质合金行业的产值销售收入呈现持续增长的势头产业规 模和盈利能力有了进一步上升但高附加值产品比重整体盈利能力仍然有待进一步提升其中2020 年硬质合金行业完成工业总产值为 907 亿元实现利税为 98 亿元 2020 年硬质合金行业完成工业总产值为 1112 亿元实现利税为 80 亿元 2020 年完成工业总产值 1338亿元实现利税 110亿元 2020年完成工业总产值现价 128亿元实现利税113 亿元受金融危机的影响 2020 年的产值和利税出现一定程度的下降 同时根据最新。