"ราชาแห่งความยืดหยุ่น" ในหมู่โลหะผสมทองแดง - โลหะผสมทองแดงเบริลเลียม
เบริลเลียมเป็นโลหะที่มีความอ่อนไหวซึ่งเป็นข้อกังวลอย่างมากต่อมหาอำนาจทางการทหารที่สำคัญในโลก หลังจากการพัฒนาอย่างอิสระมากว่า 50 ปี อุตสาหกรรมเบริลเลียมในประเทศของฉันโดยพื้นฐานแล้วได้ก่อให้เกิดระบบอุตสาหกรรมที่สมบูรณ์ ในอุตสาหกรรมเบริลเลียม เบริลเลียมโลหะถูกใช้น้อยที่สุดแต่สำคัญที่สุด มีการใช้งานที่สำคัญในด้านการป้องกันประเทศ การบินและอวกาศ และพลังงานนิวเคลียร์เชิงกลยุทธ์ เป็นทรัพยากรเชิงกลยุทธ์และสำคัญที่เกี่ยวข้องกับความมั่นคงของชาติ มีการใช้งานและส่วนแบ่งการตลาดมากที่สุด ปริมาณรวมที่ใหญ่ที่สุดคือโลหะผสมทองแดงเบริลเลียมซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอุตสาหกรรม สหรัฐอเมริกากำหนดมาตรการคว่ำบาตรเบริลเลียมบริสุทธิ์และเบริลเลียม-ทองแดงมาสเตอร์อัลลอยด์จากประเทศจีน โลหะผสมทองแดงเบริลเลียมเป็นวัสดุยืดหยุ่นโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กซึ่งมีคุณสมบัติครอบคลุมดีเยี่ยม มันถูกเรียกว่า "ราชาแห่งความยืดหยุ่น" และมีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ทนต่อการกัดกร่อน การนำไฟฟ้าสูง การนำความร้อนสูง ทนต่อความเมื่อยล้า ทนต่อการกัดกร่อน และความยืดหยุ่น มีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม เช่น ฮิสเทรีซีสขนาดเล็ก ไม่เป็นแม่เหล็ก และไม่มีประกายไฟระหว่างการกระแทก ดังนั้นการใช้งานหลักของเบริลเลียมคือโลหะผสมทองแดงเบริลเลียม ประมาณว่า 65% ของเบริลเลียมในตลาดมีอยู่ในรูปของโลหะผสมทองแดงเบริลเลียม
1. ภาพรวมของอุตสาหกรรมเบริลเลียมต่างประเทศ
ปัจจุบัน มีเพียงสหรัฐอเมริกา คาซัคสถาน และจีนเท่านั้นที่มีระบบอุตสาหกรรมเบริลเลียมที่สมบูรณ์ในระดับอุตสาหกรรม ตั้งแต่การขุดแร่เบริลเลียม การสกัดโลหะ ไปจนถึงการแปรรูปโลหะเบริลเลียมและโลหะผสม ขนาดของอุตสาหกรรมเบริลเลียมในสหรัฐอเมริกานั้นใหญ่ที่สุดในโลก ซึ่งแสดงถึงระดับเทคโนโลยีการผลิตเบริลเลียมของโลก มีข้อได้เปรียบอย่างแน่นอนในอุตสาหกรรมเบริลเลียมของโลก และอยู่ในตำแหน่งผู้นำและโดดเด่น สหรัฐอเมริกาควบคุมการค้าอุตสาหกรรมเบริลเลียมทั่วโลกโดยการจัดหาวัตถุดิบเบริลเลียม วัสดุกึ่งแปรรูป และผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายให้กับผู้ผลิตผลิตภัณฑ์เบริลเลียมหลายรายในโลก รวมถึงสหรัฐอเมริกาและต่างประเทศ ญี่ปุ่นถูกจำกัดด้วยการขาดแคลนทรัพยากรแร่เบริลเลียม และไม่มีศักยภาพในห่วงโซ่อุตสาหกรรมเต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตาม มีเทคโนโลยีขั้นสูงในการประมวลผลขั้นทุติยภูมิ และมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมเบริลเลียมทั่วโลก
American Materion Corporation (เดิมชื่อ Brush Wellman) เป็นผู้ผลิตครบวงจรเพียงรายเดียวในโลกที่สามารถผลิตผลิตภัณฑ์เบริลเลียมทั้งหมดได้ มีบริษัทย่อยหลักสองแห่ง บริษัทในเครือแห่งหนึ่งผลิตโลหะผสมเบริลเลียม แผ่นโลหะผสมทองแดงเบริลเลียม แถบ สายไฟ ท่อ แท่ง ฯลฯ ในเขตอุตสาหกรรม ส่วนอีกประเภทมุ่งเน้นไปที่การใช้งานที่มีความแม่นยำสูง เช่น การป้องกันประเทศ และการผลิตรวมถึงเกรดความบริสุทธิ์ของนิวเคลียร์ เกรดโครงสร้าง และเกรดเครื่องมือ และวัสดุเบริลเลียมเกรดออปติคอล รวมถึงโลหะผสมเบริลเลียม-อลูมิเนียมมูลค่าสูงที่ใช้ในการใช้งานด้านการบินและอวกาศ Nippon NGK Corporation เป็นผู้ผลิตทองแดงเบริลเลียมรายใหญ่อันดับสองของโลก ซึ่งเดิมชื่อ NGK Metal Corporation เริ่มผลิตโลหะผสมทองแดงเบริลเลียมในปี พ.ศ. 2501 และเป็นบริษัทในเครือที่ Nippon Insulator Co., Ltd. (Nippon Gaishi) ถือหุ้นทั้งหมด ในปี 1986 บริษัท Nippon Insulator Co., Ltd. ได้ซื้อแผนกทองแดงเบริลเลียมของ American Cabot Company และเปลี่ยนชื่อเป็น NGK Corporation ทำให้เกิดสถานการณ์ที่จะแข่งขันกับ American Materion Company ในด้านทองแดงเบริลเลียม Gengko Metals เป็นผู้นำเข้าเบริลเลียมออกไซด์รายใหญ่ที่สุดของโลก (แหล่งนำเข้าหลักคือ Materion Corporation ของสหรัฐอเมริกาและโรงงาน Urba Metallurgical ของคาซัคสถาน) กำลังการผลิตปัจจุบันของ NGK ต่อปีอยู่ที่ประมาณมากกว่า 6,{8}} ตันของทองแดงเบริลเลียม โรงงานโลหะวิทยา Ulba เป็นโรงงานถลุงและแปรรูปเบริลเลียมเพียงแห่งเดียวในอดีตสหภาพโซเวียต และปัจจุบันเป็นของคาซัคสถาน ก่อนการล่มสลายของสหภาพโซเวียต การผลิตเบริลเลียมที่โรงงานโลหะวิทยา Ulba เป็นความลับอย่างยิ่งและแทบไม่มีใครรู้เรื่องนี้เลย ในปีที่ 2000 โรงงานโลหะวิทยา Urba ได้รับเงินลงทุน 25 ล้านดอลลาร์สหรัฐจากบริษัท Materion ในอเมริกา Materion ให้การสนับสนุนเงินทุนสำหรับการผลิตเบริลเลียมในช่วงสองปีแรกของโรงงานโลหะวิทยา Urba ปรับปรุงอุปกรณ์ และจัดหาเทคโนโลยีใหม่ๆ เป็นการตอบแทน Urba Metallurgical Plant จัดจำหน่ายผลิตภัณฑ์เบริลเลียมให้กับ Materion โดยเฉพาะ โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยแท่งโลหะเบริลเลียมและทองแดงมาสเตอร์อัลลอยด์เบริลเลียม (มีจำหน่ายจนถึงปี 2012) ในปี พ.ศ. 2548 โรงงานโลหะวิทยา Urba ได้เสร็จสิ้นแผนการลงทุนระยะเวลาห้าปีนี้ กำลังการผลิตต่อปีของโรงงานโลหะวิทยา Urba คือ 170-190 ตันของผลิตภัณฑ์เบริลเลียม และกำลังการผลิตต่อปีของทองแดงมาสเตอร์อัลลอยด์เบริลเลียมคือ 3,000 ตัน กำลังการผลิตผลิตภัณฑ์ต่อปีสูงถึง 1,000 ตัน Urba Metallurgical Plant ลงทุนและก่อตั้งบริษัทในเครือในเซี่ยงไฮ้ ประเทศจีน โดยบริษัท Urba Metallurgical Products (Shanghai) Co., Ltd. ซึ่งรับผิดชอบในการนำเข้า ส่งออก ส่งออกซ้ำ และจำหน่ายผลิตภัณฑ์เบริลเลียมของบริษัทใน จีน เอเชียตะวันออก เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และภูมิภาคอื่นๆ หลังจากหลายปีของการพัฒนา Wuzhong Metallurgical Products (Shanghai) Co., Ltd. ได้กลายเป็นหนึ่งในซัพพลายเออร์โลหะผสมหลักทองแดงเบริลเลียมที่สำคัญที่สุดในจีน เอเชียตะวันออก และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ในจีนแผ่นดินใหญ่ มีส่วนแบ่งตลาดมากกว่า 70% ที่จุดสูงสุด
2. ภาพรวมของอุตสาหกรรมเบริลเลียมของจีน
หลังจากหลายทศวรรษของการพัฒนา อุตสาหกรรมเบริลเลียมของจีนได้สร้างระบบอุตสาหกรรมที่สมบูรณ์ ตั้งแต่การขุดแร่ การสกัด และโลหกรรม ไปจนถึงการแปรรูปโลหะเบริลเลียมและโลหะผสม ผลิตภัณฑ์ในตลาดหลักที่จำหน่ายอยู่ในห่วงโซ่อุตสาหกรรมเบริลเลียมในปัจจุบัน ได้แก่ สารประกอบเบริลเลียม เบริลเลียมโลหะ โลหะผสมเบริลเลียม เซรามิกเบริลเลียมออกไซด์ และวัสดุคอมโพสิตที่ทำจากโลหะเบริลเลียม วิสาหกิจหลัก ได้แก่ รัฐวิสาหกิจ เช่น Oriental Tantalum และ Minmetals Beryllium รวมถึงวิสาหกิจเอกชนขนาดเล็ก ในปี 2018 ปี จีนผลิตเบริลเลียมบริสุทธิ์ได้ 50 ตัน สหรัฐอเมริกาได้สั่งห้ามโลหะผสมทองแดงเบริลเลียมและเบริลเลียมทองแดงจากประเทศจีน โลหะเบริลเลียมมีการใช้น้อยที่สุดแต่สำคัญที่สุดในห่วงโซ่อุตสาหกรรม โลหะเบริลเลียมส่วนใหญ่จะใช้ในด้านการป้องกันประเทศ การบินและอวกาศ และทรัพยากรเชิงกลยุทธ์ แนวทางการป้องกันประเทศที่สำคัญที่สุดคือด้านขีปนาวุธนิวเคลียร์ทางยุทธศาสตร์ นอกจากนี้ ยังรวมถึงชิ้นส่วนเฟรมดาวเทียมและชิ้นส่วนโครงสร้าง กระจกดาวเทียม หัวฉีดจรวด ไจโรสโคป ส่วนประกอบระบบนำทางและควบคุมอาวุธ บรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ระบบการสื่อสารข้อมูล และกระจกเลเซอร์กำลังสูง เบริลเลียมโลหะเกรดนิวเคลียร์ยังใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิชชันและเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นเพื่อการวิจัย/ทดลอง การใช้งานที่ใหญ่ที่สุดในห่วงโซ่อุตสาหกรรมคือโลหะผสมทองแดงเบริลเลียม จากสถิติพบว่าเบริลเลียมไฮดรอกไซด์มากกว่า 80% ใช้ในการผลิตโลหะผสมทองแดงต้นแบบเบริลเลียม (ปริมาณเบริลเลียม 4%) โลหะผสมหลักจะถูกเจือจางด้วยทองแดงบริสุทธิ์เพื่อผลิตโลหะผสมเบริลเลียม-ทองแดงที่มีส่วนประกอบต่างๆ โดยมีปริมาณเบริลเลียม 0.1~2% รวมถึงโปรไฟล์โลหะผสมเบริลเลียม-ทองแดงประเภทต่างๆ (แท่ง แถบ แผ่น สายไฟ และท่อ) โรงงานตกแต่งขั้นสุดท้าย โปรไฟล์เหล่านี้ใช้ในการประมวลผลส่วนประกอบที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและสาขาอุตสาหกรรมอื่นๆ โดยทั่วไปการผลิตโลหะผสมเบริลเลียม-ทองแดงจะแบ่งออกเป็นสองส่วน: ต้นน้ำและปลายน้ำ ต้นน้ำคือการขุดแร่ การสกัด และการถลุงเป็นโลหะผสมหลักทองแดงเบริลเลียมที่ประกอบด้วยเบริลเลียม (โดยทั่วไปเนื้อหาเบริลเลียมคือ 4%); ปลายน้ำคือการใช้โลหะผสมทองแดงเบริลเลียมเป็นสารเติมแต่ง โดยเติมทองแดง จากนั้นนำไปถลุงเพิ่มเติมและแปรรูปเป็นโปรไฟล์โลหะผสมทองแดงเบริลเลียม (ท่อ แถบ แท่ง สายไฟ แผ่น ฯลฯ) ผลิตภัณฑ์โลหะผสมแต่ละชนิดจะถูกแบ่งออกเป็นเกรดที่แตกต่างกันเนื่องจากประสิทธิภาพต่ำ
3. สรุป
ในตลาดโลหะผสมทองแดงเบริลเลียม กำลังการผลิตกระจุกตัวอยู่ในบริษัทไม่กี่แห่ง โดยสหรัฐอเมริกาครองตำแหน่งที่โดดเด่น เกณฑ์ทางเทคนิคสำหรับการผลิตโลหะผสมทองแดงเบริลเลียมค่อนข้างสูงและอุตสาหกรรมทั้งหมดค่อนข้างเข้มข้น แต่ละแบรนด์หรือหมวดหมู่ย่อยมีซัพพลายเออร์เพียงไม่กี่รายหรือผู้ผลิตรายใหญ่เพียงรายเดียว เนื่องจากการขาดแคลนทรัพยากรและความเป็นผู้นำทางเทคโนโลยี Materion of the United States จึงครองตำแหน่งผู้นำ NGK ของญี่ปุ่นและโรงงานโลหะวิทยา Urbajin ของคาซัคสถานก็มีความสามารถที่แข็งแกร่งเช่นกัน วิสาหกิจในประเทศยังล้าหลังโดยรวม ในตลาดโปรไฟล์โลหะผสมทองแดงเบริลเลียม ผลิตภัณฑ์ในประเทศกระจุกตัวอยู่ในสาขาระดับกลางถึงระดับล่าง และมีความต้องการทดแทนและพื้นที่ราคาขนาดใหญ่ในตลาดระดับกลางถึงระดับสูง ไม่ว่าจะเป็นโลหะผสมทองแดงเบริลเลียมหรือโปรไฟล์โลหะผสมทองแดงเบริลเลียม บริษัทในประเทศยังคงอยู่ในขั้นตอนการไล่ตาม สินค้าของบริษัทส่วนใหญ่อยู่ในตลาดระดับกลางถึงล่าง และมักจะมีราคาต่ำกว่าสินค้าอเมริกาและญี่ปุ่นถึงครึ่งหนึ่งหรือด้วยซ้ำ เหตุผลยังคงถูกจำกัดด้วยความเสถียรของเทคโนโลยีและกระบวนการถลุงแร่ ในแง่หนึ่ง หมายความว่าเมื่อต้นทุนการผลิตและการผลิตในประเทศต่ำ หากเทคโนโลยีการถลุงทองแดงเบริลเลียมบางอย่างได้รับการควบคุมหรือบูรณาการ ผลิตภัณฑ์นั้นคาดว่าจะเข้าสู่ตลาดระดับกลางด้วยความได้เปรียบด้านราคา เบริลเลียมความบริสุทธิ์สูง (99.99%) และโลหะผสมหลักเบริลเลียม-ทองแดงเป็นวัตถุดิบสำคัญที่สหรัฐอเมริกาสั่งห้ามส่งออกไปยังประเทศจีน
