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1 依托優(yōu)勢(shì)行業(yè),開發(fā)配套產(chǎn)品
能源、信息、材料是現(xiàn)代科技的三大支柱,新技術(shù)的出現(xiàn)有時(shí)很大程度上是材料性能的突破而帶來的,這是因?yàn)樾录夹g(shù)的發(fā)展往往依賴于新材料來體現(xiàn)它的新性能。特種陶瓷具有獨(dú)特的力學(xué)性能(結(jié)構(gòu)陶瓷)和物理性能(功能陶瓷),取代傳統(tǒng)材料用作結(jié)構(gòu)部件或各種功能部件時(shí),往往產(chǎn)生出傳統(tǒng)材料無法比擬的優(yōu)越性能,比如精密陶瓷密封件,顯示優(yōu)越的耐腐蝕、耐磨和密封性能,這是金屬密封閥片無法比擬的。
過去工業(yè)界對(duì)陶瓷材料用作工業(yè)部件的了解不多,隨著教育的普及、材料研究的廣泛深入,工程師們對(duì)陶瓷材料認(rèn)識(shí)的逐步加深,陶瓷零部件在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛,幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域都有陶瓷零部件的應(yīng)用。因此加強(qiáng)對(duì)國內(nèi)外市場(chǎng)的分析,了解其他工業(yè)對(duì)材料性能的需求,依托優(yōu)勢(shì)企業(yè),開發(fā)配套產(chǎn)品,特別是汽車工業(yè)、電子工業(yè)、紡織工業(yè)及環(huán)保工業(yè)所需的陶瓷部件,通過與上述行業(yè)相關(guān)的企業(yè)聯(lián)合來針對(duì)性開發(fā)生產(chǎn)工程陶瓷部件是目前發(fā)展特種陶瓷的主要途徑之一。
例如日本電裝公司(Denso)的陶瓷技術(shù)部就是這種模式運(yùn)作的,日本電裝公司是一家以汽車產(chǎn)品為主體,業(yè)務(wù)范圍涉及半導(dǎo)體、通信通訊、生物工程等領(lǐng)域的大型集團(tuán)公司。該公司下設(shè)有專業(yè)陶瓷技術(shù)部,共有員工1800人,該部利用總公司在汽車行業(yè)的優(yōu)勢(shì),專業(yè)發(fā)展與汽車工業(yè)相配套的陶瓷零部件,主要產(chǎn)品有:火花塞、車用溫度傳感器、電子控制用陶瓷元件及蜂窩陶瓷載體,在1999年時(shí)銷售額就達(dá)4.13億美元。專業(yè)發(fā)展汽車工業(yè)所需的陶瓷零部件是該公司陶瓷事業(yè)部的最大特色,這一點(diǎn)對(duì)發(fā)展我國工業(yè)陶瓷很有啟示。
在陶瓷產(chǎn)品方面,本次參觀的是該公司的蜂窩陶瓷生產(chǎn)線,該項(xiàng)技術(shù)由美國康寧公司引進(jìn),專業(yè)生產(chǎn)和開發(fā)高檔蜂窩陶瓷市場(chǎng),規(guī)模不大,效益非??捎^。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,國外汽車用蜂窩陶瓷載體的生產(chǎn)已非常成熟,生產(chǎn)自動(dòng)化程度高,工業(yè)技術(shù)一流。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展,這一市場(chǎng)的潛力很大。
2 用人之長(zhǎng),補(bǔ)己之短
特種陶瓷材料的發(fā)展借鑒了其他工業(yè)中的許多相關(guān)技術(shù),因此發(fā)展特種陶瓷必須與其它工業(yè)技術(shù)緊密結(jié)合。實(shí)際上陶瓷工藝僅僅是現(xiàn)代陶瓷產(chǎn)品制造工序的一個(gè)環(huán)節(jié),其他技術(shù)如機(jī)械設(shè)計(jì)加工、化學(xué)化工技術(shù)以及光電技術(shù)等對(duì)特種陶瓷的開發(fā)與生產(chǎn)的輔助是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。 例如這次參觀的美國奎斯特技術(shù)公司(Quest Technology. LP)就將各種技術(shù)應(yīng)用于它的陶瓷產(chǎn)品,從而保證產(chǎn)品的高質(zhì)量。據(jù)介紹該公司現(xiàn)有雇員32人,年產(chǎn)值約200萬美元,94年成立時(shí)才有4個(gè)雇員,其業(yè)務(wù)范圍主要集中在加州地區(qū),生產(chǎn)各種精細(xì)的工業(yè)瓷件。這是一家典型的成長(zhǎng)型特種陶瓷公司。
該公司的技術(shù)核心是注射成型工藝和模具制造技術(shù)。目前生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是氧化鋁、氮化鋁及復(fù)合陶瓷類等特種陶瓷,正在開發(fā)的有氮化硅、氮化鋁及碳化硅制品。其生產(chǎn)最大的特點(diǎn)是注射成型工藝的利用,成型用的塑性陶瓷料需加入大量的化學(xué)添加劑,涉及化工技術(shù)。利用這一工藝生產(chǎn)的瓷件尺寸精度高,不需要后續(xù)加工。由于成型方式的限制,制品尺寸都較小,但形狀復(fù)雜,如陶瓷螺釘、薄厚壁復(fù)合構(gòu)件、各種開孔件、外經(jīng)1.5mm及內(nèi)徑幾十微米的瓷管,產(chǎn)品精度非常高。
該公司擁有設(shè)計(jì)及開發(fā)能力非常強(qiáng)的模具加工手段,針對(duì)客戶的產(chǎn)品要求,模具設(shè)計(jì)及加工電腦化,從圖紙到試制產(chǎn)品樣品只需要10天,這樣加快了產(chǎn)品的開發(fā)周期,符合技術(shù)陶瓷產(chǎn)品批量小、產(chǎn)品規(guī)格多的發(fā)展模式。注射成型壓力高,產(chǎn)品尺寸精度高,適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)。利用注射成型工藝來制造高質(zhì)量的工業(yè)陶瓷小部件,以取代傳統(tǒng)的熱壓鑄成型,是提高工業(yè)瓷件產(chǎn)品檔次的一條途徑。
另外,在日本參觀的成田制陶所,機(jī)加工方面有很強(qiáng)的技術(shù)力量。該公司位于愛知縣瀨戶市,是由家族式制陶廠發(fā)展而來的,目前已成為一家集團(tuán)公司,99年產(chǎn)值為66億日元,其中本所產(chǎn)值占50%。該所現(xiàn)有183名員工,其中專職研究人員7人。主要產(chǎn)品為各類點(diǎn)火器、紅外燃燒器、用于熔融金屬過濾的泡沫陶瓷制品,其它有品種繁多的各類瓷件(氧化鋁空心球,氮化硅研磨球、陶瓷刀具、各種絕緣瓷件、避雷器瓷套管等)以及小型專用窯爐,除了現(xiàn)代化的工廠外,特別印象深刻的是該廠的成型模具制造車間,擁有包括數(shù)控機(jī)床在內(nèi)的先進(jìn)的機(jī)械加工設(shè)備,機(jī)加工能力之強(qiáng),恐怕國內(nèi)的許多專業(yè)廠都望塵莫及。
3 采用“拿來主義”——通過技術(shù)和資金的引進(jìn)加快技術(shù)陶瓷的發(fā)展 采用獲取生產(chǎn)許可證或技術(shù)引進(jìn)的方式,是目前許多行業(yè)高起點(diǎn)快速發(fā)展的手段之一,通過技術(shù)和資金的引進(jìn)同樣可以加快技術(shù)陶瓷的發(fā)展。在這方面,本次考察的美國應(yīng)用陶瓷公司(Applied Ceramicss, Inc)和日本的電裝公司(Denso)的陶瓷蜂窩過濾器的生產(chǎn)均是采用這一方式發(fā)展起來的。 美國應(yīng)用陶瓷公司是采用購買的方式獲得這項(xiàng)技術(shù),并通過自己的技術(shù)力量開發(fā)多種過濾材料,形成系列化產(chǎn)品。日本的電裝公司是通過美國康寧公司引進(jìn)生產(chǎn)許可證發(fā)展壯大其汽車用陶瓷過濾器產(chǎn)品。目前這兩家公司蜂窩陶瓷各具特色,都在蜂窩陶瓷市場(chǎng)占有一席之地。
80年代,美國應(yīng)用陶瓷公司購買了蜂窩陶瓷生產(chǎn)技術(shù),在此基礎(chǔ)上開發(fā)了多種用途的產(chǎn)品,如汽車尾氣凈化器陶瓷蜂窩載體、熔融金屬過濾材料、隔熱多孔材料。據(jù)介紹,由于在汽車尾氣凈化器蜂窩陶瓷載體上,美國康寧公司及日本NGK占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),90%以上的全球市場(chǎng)份額被他們兩家瓜分,因而他們更加注重的是一些特殊需求和高檔次的蜂窩陶瓷載體市場(chǎng),同時(shí)開發(fā)陶瓷觸媒載體在化工等其它領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)品。該公司在蜂窩陶瓷上走的是多品種、高附加值的發(fā)展方向,以避免同康寧公司和NGK公司產(chǎn)品的正面競(jìng)爭(zhēng)。公司先后與汽車生產(chǎn)商聯(lián)合發(fā)展該項(xiàng)產(chǎn)品,例如與韓國現(xiàn)代集團(tuán)、及美國通用汽車組建合資企業(yè),生產(chǎn)汽車用蜂窩陶瓷載體均獲得成功。
4 研究與開發(fā)
研究與開發(fā)的重要性相信目前沒有人會(huì)懷疑,但如何組織好研究與開發(fā),確是一門學(xué)問,組織得好,事半功倍,成果累累,相反,只會(huì)是浪費(fèi)資源或?yàn)樗俗骷抟律?。通常生產(chǎn)型公司的研發(fā)一般是圍繞自己的主導(dǎo)產(chǎn)品,根據(jù)客戶的要求和市場(chǎng)導(dǎo)向進(jìn)行相關(guān)的產(chǎn)品開發(fā),有實(shí)力的公司還會(huì)組織專業(yè)的研發(fā)人員進(jìn)行前瞻性產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備。這次考察的RHI耐火材料美國公司和日本名古屋工業(yè)技術(shù)研究所公司在研發(fā)方面各具特色,他們的研發(fā)方式值得我們參考。 RHI耐火材料美國公司的研發(fā)注重自己的行業(yè)特點(diǎn),針對(duì)性專門解決應(yīng)用領(lǐng)域的難題,該公司是由奧地利RHI公司控股的大型耐火材料公司,在美國的年銷售額為24億美元,其中用于鋼鐵行業(yè)占45%,用于玻璃、水泥、有色金屬共有占55%。該公司設(shè)在美國匹茲堡的研究開發(fā)中心的主要業(yè)務(wù)是為鋼鐵、玻璃、有色金屬、水泥等行業(yè)在工業(yè)化應(yīng)用中遇到的各種問題進(jìn)行研究和分析。
該中心的研發(fā)依托公司的主營行業(yè),直接面對(duì)生產(chǎn)和市場(chǎng),是一種服務(wù)型的研發(fā)。它的存在和發(fā)展依賴于它的服務(wù)能力和先進(jìn)的裝備手段,該中心擁有非常完善的理化檢測(cè)設(shè)備及各種實(shí)驗(yàn)窯爐。理化檢測(cè)設(shè)備有:X-射線衍射儀,光譜儀,掃描電鏡,熱分析,常溫、高溫強(qiáng)度儀及高溫蠕變測(cè)試裝置。窯爐有各種實(shí)驗(yàn)的小型電窯和中試用的梭式窯。該中心對(duì)原料的管理上給我們留下深刻的印象就是在該中心幾乎儲(chǔ)備了世界上所有國家的礦物原材料樣品,其中有中國的高鋁礬土、鎂砂等。出于何種戰(zhàn)略目的不是很清楚,但對(duì)原料資源的這種管理方式對(duì)我們很有啟發(fā)。
日本名古屋工業(yè)技術(shù)研究所是國家級(jí)的研發(fā)機(jī)構(gòu),它的研發(fā)很大程度上帶有試驗(yàn)性和前瞻性,參觀該所使我們了解到目前日本在特種陶瓷研究的動(dòng)向。該所是日本通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)研究院下屬的15個(gè)國家級(jí)研究所之一,現(xiàn)有研究人員220人,另有后勤人員50人,其科研經(jīng)費(fèi)主要由政府資助。
該所重點(diǎn)研究方向:具有協(xié)同結(jié)構(gòu)的陶瓷材料;具有納米晶粒的超級(jí)金屬,具有清潔環(huán)境減少污染的陶瓷材料;生物陶瓷;具有超塑性的陶瓷;電子工業(yè)應(yīng)用的氧化物陶瓷;與能源相關(guān)的陶瓷;輕質(zhì)材料等。在生物陶瓷方面,該所研究開發(fā)的重點(diǎn)方向之一是人工合成陶瓷關(guān)節(jié)材料,由于陶瓷與人類的骨頭組織具有一定的親和性,與金屬人工關(guān)節(jié)相比,陶瓷人工關(guān)節(jié)具有更大的市場(chǎng)前景。為解決陶瓷材料的脆性問題,該所開發(fā)出陶瓷與鈦合金的復(fù)合技術(shù),通過技術(shù)處理,在鈦合金內(nèi)植入羥基磷灰石陶瓷,實(shí)現(xiàn)二種材料的復(fù)合,其工業(yè)化實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行之中。
環(huán)境陶瓷的研究是目前特種陶瓷研究的一個(gè)主要方向,該所正在開發(fā)的另一種新型材料是通過多孔結(jié)構(gòu)及表面物理性能的調(diào)整,可實(shí)現(xiàn)空氣濕度的調(diào)控,作為一種智能建筑材料,有可能在未來的所謂智能房屋中得到應(yīng)用。
另一技術(shù)是利用一種合成陶瓷粉料,用于化工行業(yè)中酸氣的排除,通過反應(yīng)塔,該粉料與廢氣中鹽酸反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物可以回收再利用,這項(xiàng)環(huán)保技術(shù)正在中試。
5 結(jié)語
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,特種陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,目前,特種陶瓷新的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷地開發(fā),對(duì)特種陶瓷感興趣的人越來越多,但是由于特種陶瓷行業(yè)的特殊性,特種陶瓷市場(chǎng)的發(fā)展依然不夠。所以如何選擇成熟的特種陶瓷產(chǎn)品,并將這一產(chǎn)品成功切入到它的應(yīng)用領(lǐng)域仍然是企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)需要解決的首要問題。總之,特種陶瓷的發(fā)展,前途無量,任重而道遠(yuǎn)。