宋鹏1,尚朝秋2,黄太红1,冯晶1,陈卫杰1
(1.昆明理工大学材料科学与工程学院;2.云南省科学技术厅资源配置与管理处)
云南省有色金属资源丰富,高附加值有色金属材料产品和产业化能力亟待开发。将云南省有色金属资源优势变成有色金属材料产品的强势,高效推进云南省八大支柱产业发展,实现打造世界一流“绿色三张牌”的目标,迫切需要将有色金属材料领域不断延伸,其中有色金属涂层材料及其技术将为云南省有色金属新材料产业和绿色再制造行业提供更为广阔的市场空间和内生动力。
一、云南省发展先进涂层材料产业的重要性
(一)新兴技术:涂层材料技术是绿色制造的前沿技术之一
鉴于目前的国际局势,国内多个企业(包括航空航天以及国防军工等)已经出现对有色金属材料(如金属粉末)制造商可能停止供货的担忧,一些企业表达了要自主研发品质达到或优于目前国际市场现有金属粉末产品并在国内生产的愿望,同时可以辐射带动冶金等多个传统产业的升级,支撑增材制造等新兴行业的发展。
(二)培育产业:涂层材料产业是创新驱动的“朝阳行业”
有色金属涂层材料可以延伸传统产业链,较好地克服传统有色金属产品以粗放型初级产品开拓市场的老路。同时,涂层材料还可以扩大工程制造应用领域的材料选择范围,也是支撑再制造产业的重要技术。云南省多家大中型机械(如云内动力的内燃机耐磨涂层)、冶金(云南铝业的铝电解用电极)、能源企业(华能澜沧江的抗冲蚀转子)等对涂层材料有迫切需求,涂层材料也是云南企业开拓新兴市场的重要技术支撑点,具有极高的市场潜力。
(三)企业升级:涂层技术是提升制造业竞争力的重要保障
涂层技术可以提升关键零部件的性能以及装备寿命,也被广泛用于冶金焊接、机械制造和表面工程等领域。涂层材料可以突破原有材料的性能,使关键部件具有更高的力学、物理、化学等性能,从而提高企业产品竞争力。
云南省涉及贵金属、钛、铜、铝、锡、镍、锌、铟等有色金属企业,研发有色金属涂层材料新产品,抓住材料供货渠道市场变化、国家补短板和“卡脖子”材料重新布局的机遇(如贵金属抗氧化涂层、钛合金防火涂层、铝锌防腐涂层等),研制具有自主知识产权、性能和质量接近或超过国际水平的商业有色金属产品,是企业提高竞争力的有利时机,辐射云南省内多家有色金属单位和龙头企业。
(四)战略机遇:涂层材料是切入国内大循环的关键技术和机遇
二、云南省涂层材料产业发展现状
(一)发展优势
一是有丰富的有色金属原料。涂层材料产业的主要原材料是有色金属资源,如铝、锌、铟、铜、锡及稀贵金属,多种原料的产量云南省都位列世界前列。有色金属涂层产业可以延伸有色金属产业链,发展高附加值粉末材料及涂层技术。中高端有色金属涂层制品的应用推广将形成特色的高精尖技术、高竞争力产品。
二是有理念先进的研究平台。在省委省政府的领导与支持下,云南省已开展了一些基础和应用研究,以材料基因工程为代表的材料和涂层数据库建设将加速涂层的更新换代与技术领先优势。以昆明理工大学为主的“金属先进凝固成形及装备技术国家地方联合工程实验室”“复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室”“云南省高校先进涂层重点实验室”,昆明贵金属所建设的“稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室”、中铝集团(云南)公司建设的“共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术国家重点实验室”,均具有较好的有色金属研究基础,形成了全国最大的有色金属研发基地之一。但有色金属涂层应用的综合研发平台尚显不足,在加强有色金属强势领先地位上尚需进一步布局。
三是有梯队齐全的人才团队。云南省大力引进高端人才,依托从欧美国家以及知名企业引进的国家和省级涂层专业人才均已全职在云南省工作,已初步形成一支具有较好研究和开发能力的学术与技术团队,有能力保障云南省涂层材料产业稳步上升,在国内形成有色金属特色的涂层产业制高点。
(二)存在的问题
一是基础研发平台不统一,共性技术研发不强。缺乏涂层材料行业专门的共性技术研发平台,基础理论和共性技术研发处于缺位状态,缺乏良好的资源配置机制和持续有效投入,无法长期在技术源头上支撑自主创新。
二是原始创新能力不足,缺乏交叉融合研发。我国涂层材料领域原始创新能力不足,缺乏不同学科和行业之间的深层次交叉原创研究。单一有色金属学科或行业低效率重复研发多、交叉创新研发少、跟踪仿制生产多,企业多集中于高污染原材料生产,普遍存在关键涂层材料技术自给率低、核心知识产权少、核心装备和技术靠引进等问题。
例如,有色金属靶材是涂层材料领域的高附加值原材料,高品质的钛、铜、铝、锡以及系列稀贵金属靶材仍然大量依赖进口,云南一直没有形成系统的有色金属靶材研发和生产链条,同时靶材本身也可以用涂层技术生产。另外,涂层材料领域研发涉及材料、冶金、机械、信息等多学科的交叉融合,学科和行业交流壁垒严重,难以保障快速高效出现理论和技术创新。
三、对策建议
(一)推动先进涂层材料技术创新平台建设
(二)推进先进技术交叉研究和行业融合发展
(三)提升有色金属深加工的技术水平和产业优势
建议沿袭国家(省)实验室的管理与运行机制,“十四五”期间每年投入6000万元,五年累计投入3.0亿元,进一步推动有色金属涂层的团队人才建设、平台建设、硬件改造、重点研发项目执行以及成果转化等。形成本领域全球领先的有色(涂层)材料知识产权保护体系,助推完成《云南省加快构建现代化产业体系新闻发布会纲要》(2020年4月8日)提出的对应目标:到2025年,新材料产业主营业务收入达到1200亿元;2030年将在2025年的基础上翻一番,达到2400亿元;到2035年,将云南省建设成为国内重要、国际知名的新材料产业基地。