Le 23 avril, lors du Forum principal de la CCIE 2025 SMM (20e) Conférence de l'industrie du cuivre & Exposition de l'industrie du cuivre, organisé par SMM Information & Technology Co., Ltd., SMM Metal Trading Center et Shandong Aisi Information Technology Co., Ltd., avec Jiangxi Copper Corporation et Yingtan Land Port Holdings Co., Ltd. comme principaux sponsors, Shandong Humon Smelting Co., Ltd. comme co-organisateur spécial, et Xinhuang Group et Zhongtiaoshan Nonferrous Metals Group Co., Ltd. comme co-organisateurs, Tong Qingping, scientifique en chef et docteur de China Nonferrous Metal Mining (Group) Co., Ltd., a analysé l'état actuel du développement et les tendances de développement de haute qualité de l'industrie chinoise de la transformation du cuivre.
1. Cuivre et alliages de cuivre
Propriétés du cuivre
Le cuivre présente d'excellentes conductivités électrique et thermique. En ajoutant différents éléments, divers alliages de cuivre peuvent être formés, chacun possédant des propriétés supérieures distinctes. Par exemple :
• Conductivité électrique/thermique ← cuivre pur ; résistance ← Ni, Cr, Ti, Be ; résistance à la corrosion ← Ni, Al, Sn ; couleur ← Zn, Ni, Al ; usinabilité ← Pb, Bi, Te ; résistance à l'usure ← Sn, Al, Ag ; propriétés antibactériennes, etc.
• Lourd (haute densité), oxydation de surface, coefficient d'expansion thermique relativement élevé et coût élevé.
Types de produits de transformation du cuivre : tubes en cuivre, tiges/barres en cuivre, fils/filaments/poudres en cuivre, plaques en cuivre, bandes en cuivre et feuilles en cuivre.
Applications du cuivre et des alliages de cuivre
Les applications énumérées comprennent les télécommunications, le transport ferroviaire, l'automobile, l'aérospatial, le maritime, les appareils ménagers, la robotique, les nouvelles énergies, les équipements mécaniques, les centres de données, etc.
►Production de demi-produits en cuivre
En 2024, la production chinoise de demi-produits en cuivre a atteint 21,25 millions de tonnes métalliques, en hausse de 1,9 % en glissement annuel, les fils représentant environ 50 % du total.
2. État actuel et tendances de développement des tubes/tiges/fils/filaments
►Tubes à nervures internes, tubes à nervures externes, tubes lisses
1. Propriétés des tubes en cuivre : excellentes conductivités électrique et thermique, résistance à la corrosion, aptitude à l'ouvrage (brasabilité, cintrage, etc.) et propriétés antibactériennes ;
2. Domaines d'application : systèmes de réfrigération et de climatisation, alimentation en eau et évacuation des eaux usées des bâtiments, transport de gaz, industriel et maritime, électronique de puissance, médical, etc.
1. Procédé traditionnel : coulée de lingots → extrusion à chaud → laminage → enroulement → recuit → traitement des filets ;
2. Coulée et laminage continus : coulée horizontale continue → laminage → enroulement → recuit → traitement des filets. Comparé au procédé traditionnel, il nécessite moins d'investissements en équipements et offre une plus grande efficacité de production ;
3. Niveau technique : Il y a encore place à l'amélioration de la forme des nervures internes (hauteur des dents, pas, angle d'hélice, etc.), mais la technologie chinoise globale de transformation des tubes en cuivre à nervures internes est leader dans le monde ;
4. Applications spéciales : La substitution locale des tubes en cuivre spéciaux, de grand diamètre et résistants à la corrosion progresse régulièrement ;
5. Tendances de développement : Il est impératif de poursuivre les efforts en matière d'économie d'énergie, de réduction des émissions et de mise en œuvre de la fabrication numérique et intelligente.
►Technologies de préparation des tiges (billes)/fils
1. Domaines d'application : fabrication de machines, équipements électriques, industrie automobile, militaire et aérospatial, etc.
2. Procédés traditionnels : « coulée de lingots → extrusion à chaud → étirage » et « coulée et laminage continus dans un four à fourneau (SCR) → étirage » ;
3. Coulée continue + extrusion continue : Comparé au procédé traditionnel « coulée de lingots → extrusion à chaud → étirage », il améliore considérablement l'efficacité de production des tiges, billes, barres et fils en cuivre, nécessite moins d'investissements en équipements, impose une charge environnementale plus légère et réduit les coûts de fabrication ;
4. Niveau technique : La technologie chinoise de coulée continue ascendante, la technologie d'extrusion continue et les équipements sont tous au niveau leader mondial ;
5. Tendances de développement : Fabrication intelligente, substitution locale des tiges et fils en alliage haut de gamme, et développement et application de technologies de fabrication additive telles que l'impression 3D.
►Fils en alliage de cuivre à haute résistance et haute conductivité
1. Fils et câbles : Les industries, notamment l'énergie (distribution), les équipements de télécommunications, les équipements électriques et les véhicules à énergie nouvelle, sont entrées dans une phase mature de transformation et de modernisation, avec une amélioration continue des niveaux techniques et une compétitivité croissante sur le marché international.
2. Câbles haute performance et spéciaux : La demande de fils et câbles haute performance dans les industries des nouvelles énergies, du transport ferroviaire et de l'aérospatiale augmente continuellement. Il est donc urgent d'intensifier la R&D de nouveaux produits haute performance et la transformation des réalisations, ainsi que d'accélérer le processus de fabrication intelligente.
3. Tendances de développement : La R&D et l'industrialisation de produits à forte valeur ajoutée et différenciés dans des domaines tels que le transport ferroviaire, l'aérospatial, le médical, les semi-conducteurs et la robotique sont cruciales. Par exemple : Le fil en alliage Cu-1～6 % en poids Ag à haute résistance et haute conductivité présenté ci-dessus a été appliqué dans les domaines médical, de la robotique et autres.
Propriétés des fils en alliage de cuivre à haute résistance et haute conductivité : La résistance à la traction maximale peut atteindre 1 400 MPa. En contrôlant la teneur en Ag et les technologies de transformation nouvellement développées, des fils en alliage de cuivre à haute résistance et haute conductivité avec des rapports résistance (MPa)/conductivité (%IACS) de 1 400/75, 1 200/80, 1 000/85 et 800/90 ont été préparés avec succès.
►Technologies de préparation des fils en alliage de cuivre ultra-fins et de leurs produits d'application
1. Fils en cuivre à haute résistance et haute conductivité : Des fils en alliage de cuivre avec à la fois une résistance à la traction et une conductivité électrique dépassant 85 (850 MPa + 85 % IACS) ont été développés avec succès.
2. Une technologie de production en série de fils ultra-fins d'un diamètre de fil unique de 0,013 mm a été développée et appliquée dans plusieurs domaines tels que le médical et la robotique.
3. État actuel et tendances de développement des plaques/tôles, bandes et feuilles
►Propriétés de divers alliages de cuivre (plaques/tôles, bandes et feuilles)
Tendances de développement : Propriétés : haute résistance et haute conductivité + α ; α : résistance à la corrosion, résistance à l'usure, résistance aux hautes températures, résistance à la fatigue et facilité de transformation.
État actuel :
Ces dernières années, des progrès importants ont été réalisés en matière d'innovation technologique et d'industrialisation. Comparé aux entreprises de premier plan du même secteur à l'étranger : Les produits traditionnels en alliage de cuivre ont atteint le niveau de « suivi » et de « leadership » ; les produits en alliage de cuivre haut de gamme passent du « suivi » au « suivi » ; certains produits clés nécessitent encore un développement plus approfondi.
Objectif à court terme : Substitution locale des produits clés en alliage de cuivre, les rendant grands et forts.
Objectifs à moyen et long termes : Transition du « suivi » au « leadership » ; développement de nouveaux produits et de nouvelles applications.
En outre, il a également présenté certains alliages de la série CuNiSi provenant d'entreprises japonaises de transformation du cuivre, ainsi que des bandes en alliage de cuivre-nickel-silicium C7025, des bandes en alliage de cuivre-chrome-zirconium C18150 et des bandes en alliage de zinc-cuivre-nickel (C75210/C77010) provenant des produits CNMC Zhengrui Copper Plate & Strip.
►Feuille de cuivre laminée
►Processus de production de la feuille de cuivre laminée
1. Technologies clés de la préparation du matériau de base : ① Technologie de fusion : composants principaux, teneur en impuretés et composition des gaz ; ② Technologie de coulée : aspect du lingot de coulée : pas de fissures, pas de refroidissement rapide, pas d'inclusion d'étrangers ; structure interne du lingot de coulée : pas de fissures, pas de porosité... ③ Microstructure et propriétés : taille des grains, qualité de surface, propriétés mécaniques, forme de la plaque...
2. Technologies clés du laminage de la feuille de cuivre : forme de la plaque, tolérance d'épaisseur, qualité de surface, structure métallographique...
3. Technologies clés du traitement de surface : morphologie des nodules de cuivre, profil, uniformité des nodules de cuivre, adhérence des nodules de cuivre, couleur...
►Développement de nouveaux produits - ① Feuille de cuivre laminée à haute flexibilité
►Développement de nouveaux produits - ② Feuille de cuivre laminée à haute flexibilité d'une épaisseur de 9 μm
1. La réduction de l'épaisseur de la feuille de cuivre laminée améliore considérablement ses performances de flexibilité. Comparée à la feuille de cuivre d'une épaisseur de 25 μm, la feuille de cuivre laminée à haute flexibilité d'une épaisseur de 9 μm présente des performances de flexibilité environ 10 fois meilleures.
2. Avec la popularité croissante des smartphones pliables, la demande de feuilles de cuivre laminées à plus haute flexibilité augmentera. Par conséquent, la demande de feuilles de cuivre laminées à haute flexibilité d'une épaisseur de 9 μm ou même plus fine augmentera également.
►Développement de nouveaux produits - ③ Feuille en alliage de cuivre à haute résistance C7025/7026
Domaines d'application : Secteur 3C (téléphones, écouteurs, ordinateurs) B to B, automobile et appareils ménagers.
Spécifications du produit : Épaisseur : 18-60 μm.
1. En contrôlant précisément les conditions de transformation et de traitement thermique, des matériaux de base de haute précision avec une composition chimique uniforme et d'excellentes propriétés mécaniques et physiques sont préparés.
2. En utilisant une technologie de contrôle de forme de haute précision et une technologie de contrôle de tolérance d'épaisseur, des feuilles de cuivre à haute résistance avec des épaisseurs de 60, 50, 35, 25 et 18 μm ont été préparées et une production en série a été réalisée.
►Développement de nouveaux produits - ④ Feuille en alliage de cuivre C18150
1. En contrôlant avec précision un ensemble de conditions de procédé, des matériaux de base de haute précision, à composition chimique uniforme et à excellentes propriétés mécaniques et physiques, sont préparés.
2. En utilisant une technologie de contrôle de la forme de haute précision et une technologie de contrôle de la tolérance d'épaisseur, une feuille de cuivre à haute résistance et à haute conductivité, avec des épaisseurs de 60, 50, 35, 25 et 18 μm, a été développée avec succès et sa production en série a été réalisée.
►Développement de nouveaux produits - ⑤ Feuille de cuivre laminée traitée en surface à faible profil
La feuille de cuivre laminée traitée en surface à faible rugosité permet d'obtenir de faibles pertes de transmission et une résistance au pelage élevée.
Technologie de fusion et de coulée
1. Technologie développée pour la préparation de cuivre exempt d'oxygène à l'aide d'un four à axe, y compris l'équipement et la technologie pour la préparation de cuivre exempt d'oxygène de haute pureté (C10110) pour tubes électroniques.
Ø Investissement relativement faible
Ø Faible coût d'exploitation
2. Équipement, outillage et technologie de procédé de coulée entièrement continue développés pour des alliages, notamment CuMg, CuTi, CuCrZr, etc.
Ø Technologies différenciées développées pour renforcer la compétitivité et échapper à un environnement concurrentiel vicieux
Ø Comparé à la coulée sous vide et à la coulée semi-continue, elle nécessite un investissement initial et un coût d'exploitation plus faibles
3. Développer de nouvelles technologies d'alliage et des technologies de fusion et de coulée efficaces et de haute qualité
Ø Technologies de prévention de la ségrégation macroscopique,
Ø Technologies d'industrialisation telles que les technologies de raffinement des grains
4. Conclusion
Recherche et développement : Intensifier les efforts pour développer des technologies de procédé originales, des équipements majeurs et des matériaux en alliage à hautes performances. S'efforcer d'éliminer l'imitation et la dépendance à l'égard des technologies et équipements avancés étrangers à court terme, en parvenant à un contrôle indépendant et à une substitution nationale des matériaux de base clés et des équipements majeurs.
Industrialisation : Le succès ou l'échec de l'industrialisation est le critère pour tester « l'innovation technologique ». Cibler les demandes des marchés existants et en croissance, avec un accent concret sur l'industrialisation comme objectif, en assurant une intégration étroite entre la recherche et le développement et les besoins industriels pour parvenir à une conversion efficace des résultats. Accélérer le rythme de la transformation et de la modernisation industrielles, prendre l'initiative de promouvoir les technologies de fabrication « numériques » et « intelligentes », et atteindre l'objectif de suivre et de dépasser les entreprises étrangères avancées.
Tubes, barres, fils et filaments : Le développement et l'industrialisation de produits différenciés à forte valeur ajoutée, tels que des tubes et barres en alliage très résistants à la corrosion, des fils et filaments en alliage ultra-fins, pour des applications à forte valeur ajoutée dans les domaines du transport ferroviaire, des navires marins, de l'aérospatiale, de la médecine, des semi-conducteurs, de la robotique et autres, sont cruciaux. Il est nécessaire d'intensifier les efforts pour développer des produits à forte valeur ajoutée sur des marchés de niche.
Tôles/Feuilles, bandes et feuilles : S'efforcer de parvenir à une substitution nationale à court terme pour les matériaux en bandes de cuivre qui nécessitent encore des importations, tels que les matériaux de cadre de plomb semi-gravés et les matériaux de connecteurs à haute performance. La cohérence et la stabilité des performances des produits doivent être améliorées. Développer et industrialiser les technologies pour les équipements de feuille de cuivre laminée, le traitement de surface de la feuille de cuivre pour les communications à haute fréquence et à grande vitesse, et le développement de technologies de revêtement d'éléments non magnétiques pour les surfaces de feuille de cuivre.
Marchés émergents : Le développement rapide et vigoureux d'industries telles que les soins médicaux avancés, la robotique, les connexions de câbles en cuivre à grande vitesse, l'intelligence artificielle, les centres de données et les communications par satellite apporteront de nouvelles demandes et opportunités considérables. Tirer parti des avantages de la coopération « industrie-université-recherche-application » pour s'affranchir des environnements concurrentiels féroces et remodeler le paysage de développement de l'industrie de la transformation du cuivre en développant des technologies/produits distinctifs.
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