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特种陶瓷如何做大做强

发布时间:2015/5/20
    特种陶瓷广泛应用于各个工业领域,是陶瓷工业的发展方向。美、日两国特种陶瓷的发展较为成熟,不仅表现在特种陶瓷的研究水平,同时也反映在技术陶瓷产品的市场应用。
    1 依托优势行业,开发配套产品 
  能源、信息、材料是现代科技的三大支柱,新技术的出现有时很大程度上是材料性能的突破而带来的,这是因为新技术的发展往往依赖于新材料来体现它的新性能。特种陶瓷具有独特的力学性能(结构陶瓷)和物理性能(功能陶瓷),取代传统材料用作结构部件或各种功能部件时,往往产生出传统材料无法比拟的优越性能,比如精密陶瓷密封件,显示优越的耐腐蚀、耐磨和密封性能,这是金属密封阀片无法比拟的。 
  过去工业界对陶瓷材料用作工业部件的了解不多,随着教育的普及、材料研究的广泛深入,工程师们对陶瓷材料认识的逐步加深,陶瓷零部件在工业领域中的应用日益广泛,几乎所有的工业领域都有陶瓷零部件的应用。因此加强对国内外市场的分析,了解其他工业对材料性能的需求,依托优势企业,开发配套产品,特别是汽车工业、电子工业、纺织工业及环保工业所需的陶瓷部件,通过与上述行业相关的企业联合来针对性开发生产工程陶瓷部件是目前发展特种陶瓷的主要途径之一。 
  例如日本电装公司(Denso)的陶瓷技术部就是这种模式运作的,日本电装公司是一家以汽车产品为主体,业务范围涉及半导体、通信通讯、生物工程等领域的大型集团公司。该公司下设有专业陶瓷技术部,共有员工1800人,该部利用总公司在汽车行业的优势,专业发展与汽车工业相配套的陶瓷零部件,主要产品有:火花塞、车用温度传感器、电子控制用陶瓷元件及蜂窝陶瓷载体,在1999年时销售额就达4.13亿美元。专业发展汽车工业所需的陶瓷零部件是该公司陶瓷事业部的最大特色,这一点对发展我国工业陶瓷很有启示。 
  在陶瓷产品方面,本次参观的是该公司的蜂窝陶瓷生产线,该项技术由美国康宁公司引进,专业生产和开发高档蜂窝陶瓷市场,规模不大,效益非常可观。经过几十年的发展,国外汽车用蜂窝陶瓷载体的生产已非常成熟,生产自动化程度高,工业技术一流。随着我国汽车工业的发展,这一市场的潜力很大。
    2 用人之长,补己之短 
  特种陶瓷材料的发展借鉴了其他工业中的许多相关技术,因此发展特种陶瓷必须与其它工业技术紧密结合。实际上陶瓷工艺仅仅是现代陶瓷产品制造工序的一个环节,其他技术如机械设计加工、化学化工技术以及光电技术等对特种陶瓷的开发与生产的辅助是至关重要的环节。 例如这次参观的美国奎斯特技术公司(Quest Technology. LP)就将各种技术应用于它的陶瓷产品,从而保证产品的高质量。据介绍该公司现有雇员32人,年产值约200万美元,94年成立时才有4个雇员,其业务范围主要集中在加州地区,生产各种精细的工业瓷件。这是一家典型的成长型特种陶瓷公司。 
  该公司的技术核心是注射成型工艺和模具制造技术。目前生产的产品主要是氧化铝、氮化铝及复合陶瓷类等特种陶瓷,正在开发的有氮化硅、氮化铝及碳化硅制品。其生产最大的特点是注射成型工艺的利用,成型用的塑性陶瓷料需加入大量的化学添加剂,涉及化工技术。利用这一工艺生产的瓷件尺寸精度高,不需要后续加工。由于成型方式的限制,制品尺寸都较小,但形状复杂,如陶瓷螺钉、薄厚壁复合构件、各种开孔件、外经1.5mm及内径几十微米的瓷管,产品精度非常高。 
  该公司拥有设计及开发能力非常强的模具加工手段,针对客户的产品要求,模具设计及加工电脑化,从图纸到试制产品样品只需要10天,这样加快了产品的开发周期,符合技术陶瓷产品批量小、产品规格多的发展模式。注射成型压力高,产品尺寸精度高,适合大批量工业化生产。利用注射成型工艺来制造高质量的工业陶瓷小部件,以取代传统的热压铸成型,是提高工业瓷件产品档次的一条途径。 
  另外,在日本参观的成田制陶所,机加工方面有很强的技术力量。该公司位于爱知县濑户市,是由家族式制陶厂发展而来的,目前已成为一家集团公司,99年产值为66亿日元,其中本所产值占50%。该所现有183名员工,其中专职研究人员7人。主要产品为各类点火器、红外燃烧器、用于熔融金属过滤的泡沫陶瓷制品,其它有品种繁多的各类瓷件(氧化铝空心球,氮化硅研磨球、陶瓷刀具、各种绝缘瓷件、避雷器瓷套管等)以及小型专用窑炉,除了现代化的工厂外,特别印象深刻的是该厂的成型模具制造车间,拥有包括数控机床在内的先进的机械加工设备,机加工能力之强,恐怕国内的许多专业厂都望尘莫及。
    3 采用“拿来主义”——通过技术和资金的引进加快技术陶瓷的发展 采用获取生产许可证或技术引进的方式,是目前许多行业高起点快速发展的手段之一,通过技术和资金的引进同样可以加快技术陶瓷的发展。在这方面,本次考察的美国应用陶瓷公司(Applied Ceramicss, Inc)和日本的电装公司(Denso)的陶瓷蜂窝过滤器的生产均是采用这一方式发展起来的。 美国应用陶瓷公司是采用购买的方式获得这项技术,并通过自己的技术力量开发多种过滤材料,形成系列化产品。日本的电装公司是通过美国康宁公司引进生产许可证发展壮大其汽车用陶瓷过滤器产品。目前这两家公司蜂窝陶瓷各具特色,都在蜂窝陶瓷市场占有一席之地。 
  80年代,美国应用陶瓷公司购买了蜂窝陶瓷生产技术,在此基础上开发了多种用途的产品,如汽车尾气净化器陶瓷蜂窝载体、熔融金属过滤材料、隔热多孔材料。据介绍,由于在汽车尾气净化器蜂窝陶瓷载体上,美国康宁公司及日本NGK占绝对优势,90%以上的全球市场份额被他们两家瓜分,因而他们更加注重的是一些特殊需求和高档次的蜂窝陶瓷载体市场,同时开发陶瓷触媒载体在化工等其它领域的应用产品。该公司在蜂窝陶瓷上走的是多品种、高附加值的发展方向,以避免同康宁公司和NGK公司产品的正面竞争。公司先后与汽车生产商联合发展该项产品,例如与韩国现代集团、及美国通用汽车组建合资企业,生产汽车用蜂窝陶瓷载体均获得成功。
    4 研究与开发 
  研究与开发的重要性相信目前没有人会怀疑,但如何组织好研究与开发,确是一门学问,组织得好,事半功倍,成果累累,相反,只会是浪费资源或为他人作嫁衣裳。通常生产型公司的研发一般是围绕自己的主导产品,根据客户的要求和市场导向进行相关的产品开发,有实力的公司还会组织专业的研发人员进行前瞻性产品开发和技术储备。这次考察的RHI耐火材料美国公司和日本名古屋工业技术研究所公司在研发方面各具特色,他们的研发方式值得我们参考。 RHI耐火材料美国公司的研发注重自己的行业特点,针对性专门解决应用领域的难题,该公司是由奥地利RHI公司控股的大型耐火材料公司,在美国的年销售额为24亿美元,其中用于钢铁行业占45%,用于玻璃、水泥、有色金属共有占55%。该公司设在美国匹兹堡的研究开发中心的主要业务是为钢铁、玻璃、有色金属、水泥等行业在工业化应用中遇到的各种问题进行研究和分析。 
  该中心的研发依托公司的主营行业,直接面对生产和市场,是一种服务型的研发。它的存在和发展依赖于它的服务能力和先进的装备手段,该中心拥有非常完善的理化检测设备及各种实验窑炉。理化检测设备有:X-射线衍射仪,光谱仪,扫描电镜,热分析,常温、高温强度仪及高温蠕变测试装置。窑炉有各种实验的小型电窑和中试用的梭式窑。该中心对原料的管理上给我们留下深刻的印象就是在该中心几乎储备了世界上所有国家的矿物原材料样品,其中有中国的高铝矾土、镁砂等。出于何种战略目的不是很清楚,但对原料资源的这种管理方式对我们很有启发。 
  日本名古屋工业技术研究所是国家级的研发机构,它的研发很大程度上带有试验性和前瞻性,参观该所使我们了解到目前日本在特种陶瓷研究的动向。该所是日本通产省工业技术研究院下属的15个国家级研究所之一,现有研究人员220人,另有后勤人员50人,其科研经费主要由政府资助。 
  该所重点研究方向:具有协同结构的陶瓷材料;具有纳米晶粒的超级金属,具有清洁环境减少污染的陶瓷材料;生物陶瓷;具有超塑性的陶瓷;电子工业应用的氧化物陶瓷;与能源相关的陶瓷;轻质材料等。在生物陶瓷方面,该所研究开发的重点方向之一是人工合成陶瓷关节材料,由于陶瓷与人类的骨头组织具有一定的亲和性,与金属人工关节相比,陶瓷人工关节具有更大的市场前景。为解决陶瓷材料的脆性问题,该所开发出陶瓷与钛合金的复合技术,通过技术处理,在钛合金内植入羟基磷灰石陶瓷,实现二种材料的复合,其工业化实验正在进行之中。 
  环境陶瓷的研究是目前特种陶瓷研究的一个主要方向,该所正在开发的另一种新型材料是通过多孔结构及表面物理性能的调整,可实现空气湿度的调控,作为一种智能建筑材料,有可能在未来的所谓智能房屋中得到应用。 
  另一技术是利用一种合成陶瓷粉料,用于化工行业中酸气的排除,通过反应塔,该粉料与废气中盐酸反应,反应产物可以回收再利用,这项环保技术正在中试。
    5 结语 
  随着现代工业的发展,特种陶瓷的应用领域越来越广泛,目前,特种陶瓷新的应用领域还在不断地开发,对特种陶瓷感兴趣的人越来越多,但是由于特种陶瓷行业的特殊性,特种陶瓷市场的发展依然不够。所以如何选择成熟的特种陶瓷产品,并将这一产品成功切入到它的应用领域仍然是企业和研发机构需要解决的首要问题。总之,特种陶瓷的发展,前途无量,任重而道远。
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