2017-2018年中国铜棒产业发展报告

吴 琼

(中国有色金属加工工业协会，北京 100814)

1 铜棒行业相关概述

1.1 铜棒产品概述

中国作为目前世界上最大的铜加工材生产国与消费国，2017年铜加工材的产量达到1722万t的历史最高水平，2006-2017年复合增长率达到11%。铜及铜合金棒材是铜加工材的重要组成部分，随着中国经济的飞速发展得到了迅速发展，中国现已成为了目前世界上最大的铜合金条杆、棒及部件的生产和消费国。中国铜棒产品的生产量从2001年的20.3万t增长至2017年的238.8万t，以复合年均增长率16.7%的速率提高，在铜加工材总产量中的比例也由2001年的10.9%上升到2017年的13.9%。

1.2 铜棒产品分类及用途

铜及铜合金棒材按合金品种可分为紫铜、黄铜、青铜及白铜4大类。黄铜棒是棒材的主导产品，约占90%，其余紫铜、青铜、白铜棒材合计产量约占棒材产量的1/10。黄铜棒材广泛用于航空航天、兵器、仪器仪表、通讯、电力电气、民用建筑、机械零件加工、汽车附件、船舶工业、军用品和五金等领域。黄铜棒材中，铅黄铜所占比例最大，达到60%～65%。铅黄铜棒多用于螺栓、垫片、螺母、阀门、轴、钟表及其他机械零部件；锡黄铜、锰黄铜、镍黄铜棒材等较多地用于制造船舶阀体、阀芯、芯轴等零部件。

按生产工艺和应用领域，铜棒产品又主要可以分为5大类，如表1所示[1]。

2 铜棒行业生产和市场分析

2.1 产能产量分析

2.1.1 铜棒行业生产总量及增速

从国际铜加工材消费结构上看，铜及铜合金棒材消费量占铜加工材总消费量的20%左右，产量、消费量总体处于供需平衡状态。过去十年我国经济飞速发展，铜棒产量从2006年的62.9万t猛增到2017年的238.8万t，年均复合增长率达到12.9%。图1为我国2006-2017年的铜棒产量。

表1 铜棒按生产工艺和应用领域分类

图1 2006-2017年中国铜棒产量Fig.1 China's copper rod output in 2006-2017

2.1.2 中国铜棒行业产能及增速

图2为2006-2016年中国铜棒产能与产能利用率，中国铜棒产能从2006年的99.5万t猛增到2016年的276万t，年均复合增长率达到10.7%。另外2008-2016年中国铜棒产能利用率均在80%以上，表明行业发展较为平稳，产能过剩风险较低。

图2 2006-2016年中国铜棒产能与产能利用率Fig.2 China's copper bar capacity and capacity utilization rate in 2006-2016

2.2 区域生产情况分析

2.2.1 铜棒企业区域分布情况

2016年中国有20个省可以生产铜棒，主要省铜棒产量在全国的占比为，浙江31%，江西24%，江苏13%，安徽11%，广东8%，湖南3%，青海3%，河南2%，天津2%，上海1%，福建1%。从地域分布来看，有87%的铜棒材产量是集中在浙江、江西、江苏、安徽、广东这5个省份，其中浙江最大，占据约31%的比例。

2.2.2 重点铜棒生产企业

目前，我国生产铜及铜合金棒材的企业主要集中在长江三角洲和珠江三角洲地区，代表性的生产企业主要有：宁波金田铜业(集团)股份有限公司、宁波博威集团有限公司、浙江力博控股集团有限公司、宁波长振铜业有限公司、浙江海亮股份有限公司、宁波盛发铜业有限公司、芜湖楚江合金铜材有限公司、葛洲坝展慈(宁波)金属工业有限公司、铜陵铜冠黄铜棒材有限公司等。图3是主要的铜棒生产企业及其产量。除了宁波金田产量达到16.3万t超过10万t外，其余均在10万t/a以下，博威合金产量9.6万t，其余规模型的铜棒企业产量在2万t/a～7万t/a。

3 铜棒部分细分产业发展分析

3.1 铅黄铜棒

铅黄铜是极为重要的、应用最为广泛的一种复杂黄铜，具有优良的切削性能、加工性能、耐磨性能和高强度，主要用于电子、电器、水暖阀体、锁具、接插件、阀门、阀杆轴承，其中热锻阀门坯料、制锁业、钟表业是3大重要市场。铅黄铜多采用废黄铜和少量废紫铜为主要生产原料，成本低廉是其广泛应用的重要前提，其合金成分中可以包容多种合金元素，且含量要求比较宽松，又为铜合金低品位原料综合利用奠定了基础。铅黄铜的可切削性能随铅含量增加而增加，成本则随之降低，因而市场上应用的主要是含铅大于1%的高铅黄铜。

图3 2017年铜棒主要生产企业的产量(单位：万t)Fig.3 Output of main copper bar production enterprises in 2017 (unit: 10000 t)

其中热锻用黄铜棒在国内水暖行业已被广泛运用，主要应用于水暖行业中铝塑管铜接头和铜阀门。有色金属行业标准《YS/T 583-2006 热锻水暖管件用黄铜棒》对此类产品进行了专门规范，并确定了HPb59-1、HPb59-2、HPb59-3、HPb62-2-0.1、HPb61-2-1、HPb61-2-0.1这6个牌号，这6个牌号的合金都含有1%～3%含量的铅。

铅是一种具有神经毒性的重金属元素，铅黄铜中，细小的颗粒前呈弥散分布，废弃后铅极易进入土壤，如被焚烧还会进入大气，特别是当铅黄铜用作水龙头、管接头等饮用水管道配件时，铅会浸出而进入水中，严重危害人体健康，因而其应用受到严格限制。美国NSF/NASI61-2010标准对饮用水中铅的限量0.005 mg/L，欧洲标准为0.010 mg/L，日本限量0.010 mg/L，但普遍控制在0.007 mg/L，中国饮用水标准限量也为0.010 mg/L。

美国对与饮水直接接触的材料，要求铅含量不大于0.2%，对于配套应用水管线的阀、配件等，限定铅含量不大于0.25%，欧洲标准选材在保护消费者和产品性能之间综合考虑，但材料的浸出实验结果要符合要求。日本研究认为饮用水管件铜合金的铅限量应不大于0.1%。ROHS限令规定，电子及汽车配件，铅的质量分数≤0.1%；美国加州AB1953法案规定，洁具及各种阀门铅的质量分数<0.25%；我国YS/T647-2007标准规定，铅符合欧盟(ROHS、WEEE)指令中对铅的质量分数≤0.1%的要求。中国除使用无铅铜合金外，也倾向采用不锈钢、锌合金替代铜合金。

3.2 无铅铜合金棒

采用无铅易切削黄铜，是黄铜发展的必然趋势。按照在铜中的固溶度和相互作用，对黄铜切削性有益的元素可分为4类，如表2所示[2-3]，其中，第Ⅱ类元素中的硫和氧对合金性能有害，基本不采用。在其它三类的研发上，近年来，我国陆续研制了铋黄铜、硅黄铜、锑黄铜、镁黄铜、锑镁黄铜、石墨黄铜和磷钙黄铜等无铅黄铜，其中在市场上获得较广泛应用并形成一定规模生产的有铋黄铜、硅黄铜等[2]。

表2 改善黄铜切削性的元素

3.2.1 铋黄铜

铋黄铜是目前研究最多，且最接近实用的无铅黄铜，并已实现了大规模的产业化。目前国际铋黄铜以美国开发的C895xx系列为代表，国外开发铋黄铜的企业还有德国梦境、日本三越、日本基茨等公司。国内开展铋黄铜研发的科研单位及企业主要有中南大学、四川大学、江西铜业、宁波金田、宁波博威、浙江海亮、厦门路达等。然而，铋黄铜也存在一些缺点：(1) 热裂现象，铋黄铜在300℃～450℃存在热脆区，当元素配比或工艺不合理时，在铸造和热加工过程中易产生热裂现象；(2) 焊接开裂，铋黄铜钎焊时产生的焊接应力也往往发生开裂，严重影响焊缝的可靠性；(3)铋比铅价格高，铋黄铜原料成本比铅黄铜高[3]；(4)铋黄铜难以回收利用。

3.2.2 硅黄铜

无铅易切削硅黄铜分为两种，一种为高铜低锌，综合性能优越，但金属原材料成本很高，主要以C69300和C87850为代表；另一种为低铜高锌，切削性能不如前者，但生产成本低，厦门路达公司已在大规模生产[3]，合金牌号为C68350(锻造用)和C85550(铸造用)。其具有优良的工艺性能、机械性能、防脱锌腐蚀性能，浸泡水金属元素的析出量符合国际通用标准，适于生产饮用水供给系统的龙头水嘴、水嘴接头、龙头本体和水表等卫浴产品零配件。其它的开发者还有三菱伸铜、德国维兰德、宁波金田等。

目前我国市场上应用较多的是HSi80-3和HSi75-3(成分与C69300相近)，主要用于水龙头、水表、铜管接头等水暖零件及复杂锻件等。硅黄铜的不足之处，表现在导电率较低，不宜用于制作电器接插件；切削性能欠佳，不适用于对切削性能要求高的行业，如汽配的气门芯、电子行业零件、首饰零件等。

3.2.3 锰黄铜

锰在铜中的固溶度很大，在黄铜合金中添加锰可以明显提升其对海水、氯化物和过热蒸汽的耐蚀性。锰黄铜抗应力腐蚀性能优异，可通过目前最严格的UL1626应力腐蚀检测标准，产品符合ROHS指令要求，并通过 NSF/ANSI 61毒性检测，原材料成本较低，是一种具有鲜明特点的新型无铅环保黄铜。其中路达公司生产的无铅环保锰黄铜(C66850(锻造用)和C86350(铸造用))现已产业化大规模用于生产加载受力的各类无铅阀门(球阀、角阀、截止阀等)和接头产品等。

3.2.4 锑黄铜、镁黄铜、碲黄铜、石墨-铜合金等

除了铋黄铜、硅黄铜和锰黄铜，目前卫浴行业使用的无铅环保铜材品种还有锑黄铜、碲黄铜、镁黄铜、石墨-铜合金等[5]。但锑黄铜中的锑在水中浸出量易超出ANSI/NSF61饮用水质标准，使其难以应用于饮用水系统，加上批量生产的难度、物料管理与回收利用的矛盾，暂时还没有得到广泛应用。此外还有关于镁黄铜、磷黄铜、石墨黄铜和碲黄铜等方面的研究和专利，但这些合金都还停留在实验研究阶段，离大规模产业化还有相当距离。

3.2.5 无铅易切削黄铜研发存在的问题与建议[4]

尽管无铅易切削黄铜的研究进步很大，但是目前的无铅易切削材料，只在某些方面接近铅黄铜的优越性能，或在某些应用领域可以部分替代铅黄铜使用，至今尚无一种材料能够完全替代铅黄铜。目前无铅易切削黄铜的研制应用上还存在如下问题[3,4,6]：

(1)国内在无铅易切削黄铜领域的自主知识产权成果仍较少，特别是原创性的发明专利更少，而美日欧等发达经济体已在含铋黄铜方面取得了大量的原创性专利，形成了市场保护；

(2)产品未成系列化专业化。铅黄铜合金牌号可供选择的范围很广，而国内厂家无铅易切削黄铜合金开发仍处于各自为战，牌号系列化工作还未有效展开，不利于材料的替代发展与应用。

3.3 电工用紫铜棒

紫铜按成分可分为普通紫铜(T1、T2、T3、T4)、无氧铜(TU1、TU2和高纯、真空无氧铜)、脱氧铜(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特种铜(砷铜、碲铜、银铜)4类。紫铜的电导率和热导率仅次于银，广泛用于制作导电、导热器材。另外，紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸(盐酸、稀硫酸)、碱、盐溶液及多种有机酸(醋酸、柠檬酸)中有良好的耐蚀性，用于化学工业。

其中无氧铜具有高导电、高导热、弹性好、耐腐蚀、无磁性、氢渗透率小，以及易于机械加工和成本低等特点，在电真空、电气、通讯、超导等领域具有广泛的应用，如应用于行波管管壳和螺旋线、环杆慢波线、速调管腔体、漂移管和调谐杆、磁控杆的阳极块、真空开关管的触头、电力电子器件的接触块等真空电子器件中。电真空器件要求严格控制材料中的氧含量，因为电真空器件需要在氢气中加热封装，氧会导致氢脆，造成器件破坏，其主要应用于高频和超高频发射管、高压和超高压开关、波导管、磁控管等领域。

另外，紫铜棒还用于发电机的定子线棒。跟紫铜棒用途类似的紫铜排是一种大电流导电铜材，用于高低压电器、开关触头、配电设备、母线槽等电器设备，也广泛用于金属冶炼、电化电镀、化工烧碱等超大电流冶炼或电解设备[4]。异型铜排是制造直流电机、励磁电机、电机放大机的换向器、高低压电器开关触头以及输配电安装用导体的主要原材料。

4 中国铜棒行业分品种进出口分析

4.1 中国铜棒总体进出口规模及增长分析

图4是2006-2017年铜棒及型材总体的进出口情况，可以看出铜棒及型材一直以来呈现净进口的局面。进口量较大，出口相对稳定，量也偏小，2012-2017年每年进口量在6.0万t～7.4万t，出口0.74万t～0.91万t，进出口差量巨大。其中2014-2016年进口量逐年减少，但2017年进口量又比2016年增加，2017年进口6.2万t，出口0.9万t。2018年第一季度进口1.28万t，出口1851t，而2017年第一季度进口1.47万t，出口1856万t，2018年第一季度进口同期下降13%。

图4 2006-2017年铜棒及型材进出口量(单位：万t)Fig.4 Imports and exports of copper bars and profiles in 2006-2017 (unit: 10000 t)

2017年铜棒及型材分品种进出口量为，铜锌合金(黄铜)条、杆(直线度≤0.5mm/m)进口量最大，占比40%，2017年进口2.5万t；其次为铜锌合金(黄铜)条、杆(直线度>0.5mm/m)，2017年进口2.3万t，占比38%；接着是铜锌合金(黄铜)制型材及异型材占比11%，其他精炼铜条、杆、型材及异型材占比8%，其他铜合金条、杆、型材及异型材占比3%，铬锆铜制精炼铜条、杆、型材及异型材占比最少约为0%。

4.2 主要分品种进出口分析

4.2.1 黄铜棒(直线度≤0.5mm/m)

图5为2012-2017年黄铜棒(条杆，直线度≤0.5mm/m)进出口量，可以看出此类产品2012-2014年进口量增加，2014年有个峰值，2014-2016年又逐年减少，2017年又比2016年增加，进口2.5万t，这表明替代进口形势又有所回头。近几年出口量在1200t～2100t。

图5 2012-2017年黄铜棒(条杆，直线度≤0.5mm/m)进出口量Fig.5 Imports and exports of brass rod (bar, straightness≤0.5mm/m) in 2012-2017

4.2.2 黄铜棒(直线度>0.5mm/m)

图6为2012-2017年黄铜棒(条杆，直线度>0.5mm/m)进出口量，可以看出此类产品在2015年进口量有个峰值，最近3年进口又逐年减少，2017年进口2.3万t。近几年出口量在870t～1600t，2017年出口1598t。

图6 2012-2017年黄铜棒(条杆，直线度>0.5mm/m)进出口量Fig.6 Imports and exports of brass rod (bar, straightness>0.5mm/m) in 2012-2017

4.2.3 黄铜型材及异型材

图7为2012-2017年黄铜型材及异型材进出口量，可以看出此类产品在2015年进口量有个低值，最近3年进口又逐年增加，2017年进口6830t。近几年出口量在2015年有个峰值，2016-2017年出口365t左右。

图7 2012-2017年黄铜型材及异型材进出口量Fig.7 Import and export of brass profiles and profiles in 2012-2017

4.2.4 紫铜棒及型材

图8为2012-2017年紫铜棒及型材进出口量。

图8 2012-2017年紫铜棒及型材进出口量Fig.8 Import and export of copper bars and profiles in 2012-2017

图8可以看出此类产品在2015年进口量有个低值，最近3年进口又逐年增加，2017年进口4592t。近几年出口量在2015年有个峰值，后2016-2017年出口逐年减少，2017年出口678t。

5 中国铜棒行业发展主要问题与建议

虽然我国铜棒生产和消费量位居世界第一，但仍然存在很多问题。

(1) 产业集中度低。我国生产铜及铜合金棒材的企业虽然众多，但有相当一部分生产规模都在5万t以下，年产10万t以上规模的企业仅有宁波金田铜业(集团)股份有限公司，且采用连铸棒生产的产量占比较高，挤压棒比例偏低。

(2) 产品质量不稳定，可靠性较差。主要表现在产品精度如尺寸精度、表面质量、直度(<5mm/m)、性能均一性等较国外水平偏低；组织性能不可控。

(3) 商业模式有待改善，行业存在恶性竞争，与下游企业联系不足。为保市场打“价格战”，利润低薄的同时产品质量止步不前。同时与下游企业联系不足，不能很好的了解下游客户的需求，下游客户也不能更好的认可铜棒生产企业。如果二者能高效结合互补，对于推动高尖端铜棒材料研发具有重大意义。

(4) 环保压力大。合金棒线企业在大量使用废旧金属原料，原料处理技术落后，主要表现在废旧合金破碎与分类、含油与水金属屑的处理与使用方面技术落后，另外熔炼铸造过程中也存在如收尘技术、小规模产生的多炉多耗等的环保问题。

结合以上问题，建议可以做以下工作：

(1) 加强行业自律和信息沟通，提高产业话语权。目前我国现有的铜材科技项目大多偏向于铜板带，对高精度铜棒缺乏重视，行业应团结起来，投入精力实施高精产品的研发生产，早日实现进口产品的完全替代。

(2)企业应加强高品质产品的研发。减少中低端产品的投入，增加高尖端产品的投入。对于中低端产品要熟练吃透，真正做到由量变转变为质变。针对高精度铜棒材的特殊性，可以与下游客户多沟通，了解需求，并进行多种类、少批量的研制，形成技术储备，一旦时机成熟，可迅速占领市场，引导行业发展。同时储备一些前沿的、高端产品，打破发达国家的垄断，推动行业发展进步、促进经济向高质量发展。

(3) 淘汰或者优化落后产能，提高劳动生产率，开辟新消费市场。在铜棒未来新的消费领域，开辟新的市场增长点，例如铜镍锡管棒材、5G通讯基站用低磁性铜棒、新能源汽车充电桩用棒线材、铸铜转子异步电动机的转子导条、军工材料(军民融合)、高纯无氧铜材、高铁用铜材、电动机、接触线、智能制造产业用材料、新型仪器仪表等。