铍铜合金的生产和应用前景分析

王 伟

(中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)

铍青铜合金具有高强度、高弹性、高导电性、耐腐蚀、耐疲劳、弹性滞后小、无磁性、冲击时不产生火花等优良性能，且使用时非常可靠，在所有铜合金中综合性能最好，因此作为优良的耐疲劳高弹性导电材料广泛应用于电子、电讯、电脑、手机和精密仪器等工业以及航空、航天、兵器等军工部门，是科学技术发展和国防现代化建设的战略物资。

1 铍铜的生产和消费现状

1.1 国际市场

2010年全世界铍铜消费量约37 800t。美国是世界上铍铜消费量最大的国家，2010年消费量为26 930t，占世界的71.2%(图1)，比2009年提高了10.1%。2005年～2010年美国铍铜产销情况见图2。

图1 世界铍铜消费区域分布

图2 2005～2010年美国铍铜产销情况

目前国外铍铜生产企业主要是美国的BRUSH WELLMAN公司和日本的NGK金属公司。

BRUSH WELLMAN公司是世界上唯一的铍综合一体化生产商，创建于1931年，1934年开始生产铍铜合金，1971年购入SK Wellman摩擦材料公司后组成Brush Wellman公司。在此期间，先后建成了Utah州Daha厂、俄亥俄州Elmore厂、Arizona州Tucson厂、宾夕法尼亚Reading厂，分别进行矿石处理、金属铍及铍铜加工、氧化铍陶瓷和铍铜合金的生产，形成了由矿石到金属和陶瓷制品及铍铜母合金到延伸材的两条完整生产线。该公司生产 8种Brush牌号铍铜合金，分别为165、25、290(25的工厂硬化材)、M25、174、3、10和50合金，产品包括板、带、线、棒条、管材及锻造材等，产量达1万t/a。

日本NGK金属公司成立于1919年，1958年开始生产铍铜合金， 1986年购买了美国卡博特公司(包括在法国、德国和英国的子公司)的铍铜部门后更名为NGK金属公司。1998年公司重新组织和扩大了铍生产能力，在Sweetwater投资1200万美元安装了一台在日本研发的连铸机。1999年11月公司完成了一个2年的投资项目，在Handa厂将铍铜合金的生产能力由300t/月提升到350t/月。此外母公司在2000年3月将铍铜轧制品生产能力提高了1倍达到300t/a，同时在1999年开发推广4种低铍铍铜合金，产品包括板、带、线、棒条和管材等，目前该公司的年产量约5000t左右。

铍铜合金是铍消费的主要形式，约占65%～75%。近年来受到以电讯和数字通讯为支柱的电子工业的推动，增长特别强劲。同时，由于受汽车制造业降低排放物要求的推动，铍铜合金在汽车市场上的应用正在大力开发中。

目前美国铍铜消费市场为计算机33%，汽车电子18%，电信12%，家电/消费品10%，国防6%，商业化航空、航天 6%，其他15%。

1.2 国内铍铜生产与国外的差距

目前国内市场铍铜加工材需求量在4000t/a左右，大部分依靠进口(进口3400t/a，国产600t/a)。东方钽业是国内最大的铍铜生产企业，其次为苏州瑞佳、上海贝瑞姆和湖南水口山六厂，以及江苏扬中数家私企(神风、新亚、银利、利达等)。

中国铍铜产量低甚至不能满足国内需求，究其原因主要是生产规模小、生产线技术与装备落后、自动化程度低、性价比差等诸多因素。我国铍铜生产与国外同行业相比，其工艺及装备之间的主要差距见表1。

表1 我国铍铜企业与国外企业对比表

国内铍铜市场分为高中低端不同类别，其中高端市场基本为进口所独占，军工企业所需铍青铜产品基本由国内企业所提供(主要是宁夏东方有色金属集团公司)，中低端市场由国内其他铍铜合金生产企业占有。

2 铍铜合金的应用前景分析

铍铜作为优良的耐疲劳高弹性导电材料广泛应用于汽车、电子电气、模具等工业部门，随着这些行业的发展，铍铜合金的应用需求也越来越大。铍铜合金的主要应用领域见表2。

表2 铍铜的用途

2.1 模具行业

用于生产塑料、玻璃和金属制品中热塑处理的注模和吹模。铍铜合金具有铸造性能好、高强度、高硬度、耐磨耐腐蚀、热导率高、容易焊接修复且强度不受损失、不生锈、容易维修、保养等优点，在模具行业需求量相当大。Brush Wellman公司专门开发了用于塑料加工工业的Moldmax和Protherm 型铍铜合金，Moldmax用于塑料注模中的颈环、手柄内插件和注射模部件、型腔嵌件、吹模夹断器、热浇道系统注射嘴和集流腔等；Protherm用于泡沫塑料的加工、热浇道系统和热的排除，或控制十分关键的其他应用中。NGK金属公司此用途方面生产的BerylCO铍铜合金板产品分为三个等级为加(Plus)、超(Supra)和极超(Ultra)。在铸模方面铍铜合金具有比钢大得多的散热特性，常用作精密模具和塑料制品的模具材料。

2.2 汽车行业

汽车是铍铜的另一重要应用领域，主要用于开关、信号连接器、小型马达、继电器电连接器、传感器、RF连接器等(图3)。

图3 铍铜在汽车部件中的应用

近年来，我国汽车工业特别是轿车工业得到较快发展。2003年汽车产销量444万辆，2010年汽车达到1826万辆，年平均复合增长率22.4%。根据我国汽车工业的发展趋势，“十二五”期间年复合增长率为15%左右，初步预测2015年达到2560万辆。汽车工业的发展将带动铍铜的快速发展。

2.3 计算机

计算机发展的主要趋势是数据传输快速稳定、宽带和低电耗。与廉价材料相比铍铜合金有更高的导电性、导热性、弹性和强度，因而可靠性更好。计算机是铍铜的最大市场之一，用作弹簧、接触器(接插件)、开关。国际数据公司(IDC)表示，2010年仅笔记本电脑交货量估计达到1.8亿台，个人电脑交货估计达到3.3亿台。

2.4 电气电子元件

铍铜合金的最大应用是在电气、电子元件方面，尤其是弹簧、接触器、开关和继电器。用作计算机中的接触器、光纤通讯设备、连接集成电路板与印刷电路板(尤其是用铍铜丝)的插座以及汽车。手机、笔记本等IT设备趋高精化要求更小、更轻、更耐久的接触器，这就促使对铍铜元件的需求不断增加。电讯方面，铍铜合金涂上贵金属可用作电话连接器的接点。铍铜合金174涂以延性材料Ni已用在蜂窝电池充电器中，也可作为便携式电话、移动电话的部件使用。2010年世界电子元器件市场需求达到2800亿美元，中国约350亿美元，占世界电子元器件市场的份额为12.5%。

2.5 其他行业

铍铜除了应用于上述领域外，还广泛用于石油精炼和石油天然气化学工业、爆破和烟火制造、染料和油漆生产、医药、电解厂、航空器制造厂、坦克和船厂、食品加工业、采矿工业、化纤工业、海底通讯电缆中继器等。

3 结束语

我国铍资源丰富，铍矿分布在 14 个省区，探明储量的矿区有 66 处，总保有储量(氧化铍)23万t，约占世界储量的18.8%。目前我国每年铍铜加工材消费量约4000t，多数靠进口解决，为缓解供不应求的状况，国内有些铍铜生产企业准备扩大生产规模，如东方钽业新建3000t生产线，湖南水口山准备新建3000t生产线等。铍铜合金有着其他材料无法替代的优越性，随着模具、汽车、计算机、电子电器及航空航天的快速发展，铍铜业未来会获得更加广阔的发展空间。

[1]董超群.铍铜合金熔铸工艺及设备的发展[J].宁夏工程技术，2004，3(1)：93

[2]易均平.铍合金材料发展报告.宁夏东方钽业股份有限公司.

[3]董超群.易均平.铍铜合金市场与应用前景展望[J].稀有金属.2005，9(3)：351-356．