项目简介

碳化硅，在人们的印象中就是砂轮砂纸用的颗粒，它是用石英砂+焦炭在用电厂多余的电能加热下烧结成的，是储能的一种方式。我国的年产量为300-500万吨/年，主要用于研磨行业。但是，生产过程中过细的碳化硅（小于10微米）约占5-10%，约有15-25万吨，在普通行业没有很好的用途，恰恰成为碳化硅烧结最好的原材料。成型的碳化硅又称为“精密陶瓷或特种陶瓷”，碳化硅烧结有三种方式：

1、反应烧结：大量硅、炭与碳化硅分体压制烧结而成，优点是工艺简单，尺寸稳定，缺点是制中存在游离硅和游离碳较多5-10%，耐高温和耐化学腐蚀性较差，微观力学性能不稳定；

2、重结晶烧结：主要用于加热体的生产，高性的硅炭棒还是外国公司的天下，技术关键是粉体的制备，制品的密度越高，使用寿命越长，价格相差一倍以上。

3、常压烧结碳化硅陶瓷材料，由于其具有：耐磨、耐腐蚀、高硬度、低密度以及较高的高温强度等，因而发展很快，近十多年来在国计民生的各个领域中得到迅速普及，应用领域日趋扩大。在航空航天、核工业、石油工业、化学工业、轻纺工业、食品工业等需要在高温、高速、耐腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦等特殊环境下，作为一种新型 陶瓷材料其不可或缺的替代作用正在被人们逐渐认识。

除以上的优点之外，常压烧结碳化硅陶瓷材料由于在使用中， 游离硅和游离碳含量极少，在精细化工行业里，在要求高清洁度、超纯净 流体输送中，对环境和产品的纯净度提供了非常关键的保护作用，随着人们环保意识的增强，常压烧结碳化硅陶瓷材料必将在化工领域全行业最终替代反应烧结碳化硅制品。

一、碳化硅市场与技术分析

碳化硅由于优越的性能，应用广泛。用途主要可分为：

1密封件：常压烧结碳化硅陶瓷的耐化学腐蚀性好、强度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系数小，抗氧化、高温蠕变小、热稳定性好，因而是制造密封环的理想材料。由于材料基体组织致密，游离硅、游离碳含量极少，在高纯、超净、精细化工等领域中得到日益广泛的应用。工件表面的超精密加工，使其在组合配对时，摩擦系数比氧化铝陶瓷和硬质合金小，因而具有较高的PV值，特别适合于在输送强酸、强碱及腐蚀性液体的工况中使用。常压烧结碳化硅制品，具有密度高〔3.10g/cm3-3.20 g/cm3〕、硬度高〔HRA94〕，可多品种、成批量生产各种形状复杂的机械密封环，如平环、单面台阶环、多级台阶环等。 目前国内生产厂家主要有:上海德宝密封件有限公司、宁波伏尔肯密封件有限公司、郑州华硕精密陶瓷有限公司、浙江东新、潍柴动力（汽车水密封，年产1300万件左右）等，产值基本在0.1-1.0亿元/年。

   常压烧结碳化硅产品的国外主要厂家圣戈班，目前产值大约10亿美元，日本ACC公司、日立集团、京都陶瓷、昭和电工，产值1000亿日元，主要应用领域：产业机械领域（机械密封件、轴承等），钢铁领域，其它领域（半导体用，工业炉用）。

    2窑具：碳化硅窑具代替现有的莫来石、氧化铝等普通窑具，重量轻，强度高，节能降耗，成品率更高。能耗可以从目前的窑具：制品=57：43提高至24：76。以Imerys为主三大公司产值达到100亿欧元/年。而我国的陶瓷行业还没有应用，是一个巨大的潜在市场，潜在的市场规模与欧美相当。

    国内碳化硅陶瓷窑具多集中在潍坊地区。以华美、金鸿、致达、兆泰、仁和为主，而且全都是做反应SiC窑具，年总产值约3亿元，目前全国没有厂家做无压碳化硅窑具。我国的陶瓷行业还没有大规模应用，碳化硅窑具是一个巨大的潜在市场。

    根据调研和分析，国际碳化硅窑具市场在向无压及反应烧结发展，无压烧结碳化硅适用烧结温度高于1200℃的氧化铝等高等陶瓷；反应烧结碳化硅适用烧结温度低于1200℃的卫生、生活陶瓷，我国这方面的技术采用压制成型，上万吨的陶瓷压机投资大，成型效率、烧制成型率都很低。

    针对这种情况， 经过几年的研究，已经在粉体制备、配料、成型技术有了巨大的进展，特别是这两年研发出来的简化凝胶成型法（SGC法），600*800mm的大板及复杂件的成型技术日趋完善，短期内可达到大规模化生产的水平。

3.化工及环保行业防腐：

随着精细化工产品的飞速发展，特别是国际标 准I S O14000在精 细化工行业的进一步贯彻执行，对杜绝跑、冒 、滴 、漏，对化工行业环境保护，尤其是对腐蚀性液体的输送提出了更高的要求，追求零泄漏已成为化工行业环境保护的主要目标。采用常压烧结碳化硅陶瓷材料密封环代替通用的机械密封、填料密封等动密封，因而泄漏更小、可靠性更高、使用寿命更长。

   主要用途有换热器薄壁管（上硅所易成）、微型反应器（道康宁公司）、各种防腐阀门、连接件、密封件等。标准是外径14毫米，壁厚1.5毫米，长4000毫米，用于酸碱腐蚀严重的化工、冶金、纺织等领域。直接应用于地热、石化、冶金、轻工、食品、医药等行业，通过热交换器对工业生产产生的废液废气中的多余热量进行回收利用，以达到节能降耗、降低成本、保护环境的目的。此外，碳化硅热交换器在甲烷重整、乙烯工程、硫-碘制氢等大型工程中也具有非常重要的应用，市场前景非常广阔。与传统的金属热交换管、聚四氟乙烯热交换管相比，碳化硅陶瓷热交换管在耐强酸碱腐蚀、耐高温、热交换效率等方面具有特别的优势，而且使用寿命大幅提高，对于工业生产的连续正常运行具有重要意义。

    国际生产厂家：美国的Coorstek及Blash Precision Ceramics，英国的Morgan，德国FCT。Coorstek，Morgan及FCT都是年营业额超过10亿美元的公司。

    国内生产厂家：浙江东新等密封件厂家也生产部分化工用制品。

    我们在大口径连接件、密封件的制备方面已经技术成熟。防腐阀门的制备也积累了丰富的经验，薄壁管的成型与烧结技术也有了深入的研究。微型反应器具备了试制样品的技术储备。我们在磁力泵组件，长管，长棒上有长年的生产及供货经验。目前产品多销往欧美。耐蚀耐磨喷嘴的成型技术正在逐步完善中。

 4过滤材料：碳化硅过滤材料由于其耐高温、耐腐蚀，在各种液体、气体的过滤方面有巨大的优势和用途。主要用于高温、腐蚀性的气尘分离、固液分离，比如煤化工行业的烟气过滤器，污水的处理、海水淡化等。

在我国环境日益恶化的今天，市场需求已经非常迫切。圣戈班全球技术领先，国内中材高新等企业已经展开这方面的技术储备（收购相关企业）。购买碳化硅过滤件组装过滤器的企业越来越多。因此，这方面的市场将会很快爆发。

国际生产厂家：法国的圣戈班及德国的Atech。

国内生产厂家：山东中材高新生产氧化铝过滤器，另有多家小公司生产地表水（河流，湖泊水）过滤器。

本技术的开发可以作为公司中期发展目标。

5衬底：分为多晶和单晶，以单晶为主，主要是利用碳化硅的高导热性（导热系数130W/m*K左右），代替目前的硅片作为半导体行业的沉底。附加值高，但是市场开发受多方面的影响，启动需要一定的时间。

   主要生产厂家：德国FCT，美国诺顿及POCO，日本的Bridgestone, Hitach等等。

 国内厂家：受技术及投资的制约，国内基本没有上规模的厂家。

 目前受限于磨加工设备，我们在LED承载板上，仅能供应市场毛坯。

6、防弹：

   自从英国人乔巴姆发明陶瓷装甲以来，常压烧结碳化硅陶瓷由于硬度 高、比重小、弹道性能较好、碎裂后可吸收较多能量、价格较低，广泛用于防弹装甲中，如车辆、舰船的防护以及民用保险柜、运钞车的防护中。常压烧结碳化硅陶瓷的弹道性能优于氧化铝陶瓷，综合强度约为氮化硼陶瓷的7 0 — 8 0 ％，但由于价格较低，特别适合用于用量大，且防护装甲不能过厚、过重的场合。常压烧结碳化硅陶瓷具有强度高、韧性好的特点，作为防弹装甲材料，其抗多次打击性能非常好，因而整体的防护效果优于普通的碳化硅陶瓷，用于圆柱状陶瓷 体轻质防护装甲中，其破碎点可达到6.5 吨以上，防护效果明显优于使用普通碳化硅陶瓷的圆柱状陶瓷体的防护装甲。

7、耐高温部件：

   碳化硅作为人造卫星的发射天线，是无可代替的材料，主要是由于其随着温度的变化，膨胀率很低，耐高能辐射，耐高温腐蚀等性能优越。因此，常压烧结碳化硅在航空航天的发动机部件，高速火箭的头锥，都有广泛的应用。

   总之，常压烧结碳化硅在国内刚刚起步，市场潜力巨大，以上海硅酸盐研究所为主体的单位也在实现产业化，受制于人才短缺、工艺复杂程度的影响，进展较慢。这为其他公司的介入创造了机会。

经过近十年的研究，我们主要有以下优势：

（1）次微分制备技术成本更低，性能更稳定，更适合大型器件的烧结。

（2）喷雾造粒技术更先进，适合从小制品到大的制品（直径大于500mm），成品率高。

（3）具有高温炉（烧结温度2200℃）的制造技术。因此我们具备从次微粉到制品全套成熟的常压烧结技术。

（4）碳化硅注射成型技术的研发：对中小型、精密复杂器件的加工具有独特的优势。同时，该技术的研发也可用于各种碳化硅管材的研究。

（5）碳化硅复合材料的研发：碳化硅+石墨自润滑材料、碳化硅+石墨多孔材料、碳化硅多空材料等的研发。

二、经济效益 

工艺流程：

1.粉体细化提纯：10微米到0.5微米，去除杂质；有废水产生。

2.喷雾造粒：制成50-150微米的流动性好的球体；

3.压制：压制成型

4.高温烧结：真空，2200度；

5.抛光处理。

碳化硅微粉市场价格0.5万元/吨（粒径10微米左右，砂轮砂纸厂的废料）；

加工成次微分（国内有的称为纳米粉，粒径500纳米左右）价格2.5-3万元/吨，成本1.2万元/吨，国内市场大约 2000吨；

做成喷雾造粒粉，粒径60-100微米，成本2万元/吨，价格7 -10万元/吨，国内市场 1000-2000吨 ；

做成制品，均价在30-50万元/吨 

三、技术难题

特陶领域的多数专家认为国内特陶产品质量提升不上去，很大程度与特陶粉体的制备水平有关系。“巧妇难为无米之炊”，当然没有好“米”，也烧不出“好饭”出来。烧结陶瓷烧结用碳化硅微粉质量控制：

存在问题

1、技术提升困难

目前该行业的碳化硅微粉生产企业规模普遍偏小，缺乏研发机制，更缺少研发的投入，基本上遵守老的生产工艺，采用老的生产设备，普遍现象是设备陈旧、工艺提升滞后、无技术研发人员，不但如此，各个企业间更缺乏横向的交流，相互保守，希望以此做到技术保密，其实各家的技术水平都是大同小异。所以说在一定程度上阻碍了行业技术水平的提升。

2、缺乏质量控制的检测设备、粉体企业无法与下游企业有效互动

目前碳化硅陶瓷微粉企业基本上只是具有粒度检测的设备，而且多为国产设备，对于检测其它质量指标的检测设备严重困乏，如比表面积、各种微量元素成分分析的仪器。

所以大多只是按照下游需求提供相应的粉体产品，对于高纯超细粉体的概念有理解，但无法进行有效的质量检测和控制，无法提供满足市场需求的高端碳化硅微粉。

另外因为缺乏检测仪器，质量控制被动，没个批次的产品很难保证稳定，但碳化硅陶瓷产品的升级一定是离不开粉体原料的升级，高纯超细碳化硅微粉生产也是行业未来发展方向。

因此，谁掌握了质量控制的手段，谁拥有相应的检测仪器，谁就能成为行业的领军企业。而国外企业由于各个方面的原因，国内采购商基本也是处在弱势地位，出现产品质量问题，也很难与国外供应商形成有效的互动。

3、无法满足高端需求市场需求

国内生产企业大都依靠低价竞争占领市场，由于销售价格直逼生产成本，企业对于高端产品的研发和生产是心有余而力不足，最终导致国内产品一直在走低端路线，缺乏研发和强力有效的管理机制，导致小企业的成本控制和研发水平严重滞后，这又反过了影响企业的进一步提升，成为相当一部分企业发展的死结。

另外由于企业利润微薄，只能勉强维持，对于企业的环保投资更是保守，企业普遍缺乏长效发展的潜力，形成恶性循环的死结。低价、环保压力成为相当一部分小规模企业两个包袱。

国外解决方案

1、国外企业建立了完善的质量控制体系

国外发达国家的碳化硅陶瓷粉体生产企业普遍建立了完善的质量控制体系，不但拥有全面的质量检测设备，而且产品型号分门别类，根据不同客户的需求建立不同产品质量模型，有效满足下游客户的质量需求。

日本的碳化硅工业在世界上处于领先水平，特别是碳化硅精细陶瓷制品行销世界各国，取得良好的信誉和较好的收益，其实日本企业成绩的取得与他们对于碳化硅粉体产品的质量控制是分不开的，注重对原料的质量的控制，才造就了高质量的陶瓷产品。

2、国外产品普遍追求高端和环保

国外产品除了在产品质量方面严格按照生产工艺和生产流程加工和生产外，还在产品的环保以及质量可追溯性方面注意很多，这些很值得中国企业来学习。 发达国家企业非常注重低碳环保，减少环境污染，提高产品品位从而提高附加值。所以发达国家粉体生产的企业对于低品级的产品基本没有涉足。

我们在碳化硅粉体制备方面具备丰富的经验，如果加上贵公司现代化的质量控制和管理，定能大批量开发各种陶瓷烧结用碳化硅粉体，在满足自己规模化生产的同时，满足国内外的市场需求。    

总之，碳化硅由于其优越的性能，具有广泛的用途，同时由于烧结困难，高品质产品烧结技术还处于发展之中。国内公司一般由于规模偏小，相应的技术力量薄落，很难形成大规模，因此规模效应难以体现，制粉的没能力制件，制件的公司没能力制粉，检测设备没能力投入，形成了恶性循环。国外在这方面解决得也比较好，比如，圣戈班把密封件标准化，形成一定库存，大大缩短了供货时间（陶瓷制品的供货时间一般在一个月左右），市场竞争力非常显著；投入研发粉体，大批量供应市场，利润可观，以此为基础，新产品不断，竞争力。

碳化硅的市场需求一目了然，技术研发，市场规模化正在形成，机遇难得！

四、项目投资于规划发展

1、常用检测设备

加工设备

上述规模的投资，设备大约4000-5000万元，总投资1亿元，厂房（5000-1000平方米）除外，用电2000-3000千瓦；生产规模可达到2-3亿元，纯利润可达1亿元。随着新产品的开发和投入，规模会随着扩大。厂方面积1万平方米，人员200-300人。

2、建立自己的研究队伍

研究队伍的建立，在保障生产的同时，不断开发新产品，申请完成国家、省市级研发课题。

3．生产规划及市场开拓顺序

（1）首先生产机械密封件，在大量出口的同时，扩展国内市场。

（2）加快窑具的研发和生产，该市场潜力巨大。

（3）管材料市场。

（4）粉体一般尽量不外销，做成产品附加值更高，好的粉体是高品质产品的保障。

（5）防弹、航空航天及其他产品领域的开发。

（6）其他品种特种陶瓷的开发。公司发展到一定程度，可以收购其他有一定发展基础的特种陶瓷公司，包括氮化硅、氮化铝、氧化锆、氧化铝以及多元陶瓷。

五、环保

生产过程中用水量为7-8吨/吨粉体，排放的水中含有少量无机离子盐，不产生其他排放性气体和粉尘。