發布日期:2017/06/22 瀏覽次數: 2567
6月2日,從河南省科技廳傳來的一則消息在中國金城靈寶市銅產業界引起了一場不小“震動”:金源朝輝銅業有限公司首次申報的“石墨烯用壓延銅箔生產關鍵技術研究與應用”被成功確認為省級科學技術成果。
石墨烯又稱“黑金”,是目前厚度最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,被預言會“掀起一場顛覆性的新技術新產業革命”。那么,年輕的金源朝輝公司是如何敢為人先,一舉攻克“石墨烯用壓延銅箔”生產核心關鍵技術,使其正式成為該公司產品家族“新成員”的呢?
敏銳:點滴信息搶商機
組建于2011年的金源朝輝銅業公司,是目前河南省唯一一家集研發、生產、銷售高精度壓延銅箔的高新技術企業。歷經七年發展,已成長為可生產厚度6-100μm、最大寬幅660mm的壓延銅箔系列產品的銅箔“黑馬”企業,如今正憑借系列高品質的硬態、軟態光箔及紅化、灰化和黑化表面處理箔等產品闊步走向市場。特別是在石墨烯用壓延銅箔生產研發中,朝輝人深刻體會到了搶抓機遇、敢為人先的重要性。
2014年5月,一個偶然的機會,“石墨烯薄膜”首次進入朝輝公司視線,而這種新型材料與壓延銅箔之間微妙的關系,更是引起了公司領導和技術人員的極大興趣。信息就是商機,通過查閱大量資料,他們把“石墨烯薄膜”這一產業的來龍去脈摸了個清楚。簡單地說,石墨烯薄膜制備,就是采用化學氣相沉積法(CVD),使用含碳有機氣體為原料在壓延銅箔表面進行氣相沉積制得石墨烯薄膜,這是目前生產石墨烯薄膜最有效的方法。用朝輝公司董事長武明偉的話說,石墨烯薄膜與壓延銅箔就是“香菇和菌袋”的關系,目前壓延銅箔被業界公認是成本最低、品質最好的石墨烯薄膜生產基材,石墨烯薄膜的透光度和平整度與壓延銅箔質量息息相關。
通過技術人員進一步的市場走訪和了解,石墨烯薄膜神秘的面紗被一層層揭開。這種被稱為“黑金”的石墨烯薄膜是目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的新型納米材料,將廣泛應用于ITO透明導電膜、散熱膜、精密光柵位移傳感器、電纜導體、新能源電池、移動設備、柔性手機屏幕、航空航天等領域,被喻為可能“徹底改變21世紀”的新材料之王。更讓人振奮的是,國家“十三五”規劃中100個重大項目第38項也明確指出“大力發展形狀記憶合金、自修復材料等智能材料,石墨烯、超材料等納米功能材料等高端材料”。這難道不是一個巨大的商機嗎?
更讓技術人員摩拳擦掌的是,國內石墨烯薄膜制備正處于實驗室研究和產品試驗的過度階段,而試驗所需原材料——壓延銅箔全部由日本進口,價格比朝輝公司2015年所售壓延銅箔的最高價還高出一倍之多。這意味著一旦石墨烯薄膜制備技術和工業化生產裝備得以攻克,一個巨大的市場空間將由此形成。
“要在最短時間內攻克石墨烯用壓延銅箔技術難關,搶占市場機遇”,這是在“攻堅克難”動員會上,朝輝公司領導對全體技術人員下達的命令。隨即,以技術副總工李榮平為主帥的“石墨烯用壓延銅箔技術攻關小組”應勢成立。
破冰:合力闖關“啃硬骨”
要想打破日本的市場壟斷,談何容易。但身在江湖,絕佳的市場機遇絕不能輕言放過。目標明確后,朝輝公司主動出擊,借智借力,在與鄭州大學等科研機構建立“產學研”合作平臺的同時,迅速與致力于石墨烯薄膜材料規模化生產和產品開發的重慶墨希科技有限公司取得聯系,聯手踏上了崎嶇異常的攻堅之路。
“提高銅箔表面質量,減少針孔缺陷和油污殘留”,是技術人員面對的首個技術難題。對此,李榮平帶領的技術團隊與鄭大研發團隊進行了無數次的探討和研究分析,最終確定了一整套解決方案并逐一實施。對微米級的銅箔來說,灰塵就是“天敵”,為杜絕灰塵造成針孔、凹點等缺陷,他們首先在現有生產設備上設計了專用防塵排氣裝置。其次,為降低箔面殘油量,他們想方設法,調整了軋制過程中軋制油噴油壓力和刮油板間隙,降低箔面軋制油含量,又對脫脂工藝SRV(蒸餾再生技術)進行優化改進,提高了脫脂劑純度,使殘油量由6mg/㎡降到2mg/㎡以下,同時有效降低了脫脂劑消耗。然而,改進工藝生產出的銅箔送往重慶墨希科技有限公司后,等來的結果卻讓人喜憂參半:針孔和油污殘留已經完全達標,但軋制紋路影響了石墨烯的均勻生長,透光率不達標!
那段日子,“紋路”成為朝輝公司生產、技術人員“聞之色變”的詞語。面對石墨烯對壓延銅箔內部致密性如此苛刻的要求,技術人員沒有氣餒和退縮。經過大家多方面的探索,最終通過優化軋制工藝,采用速度張力AGC控制方式在銅箔表面形成有效保護,減少銅箔與軋輥的接觸,大大減弱了軋制紋路,表面粗糙度從0.15μm降至0.07μm。另外,他們還根據鄭大專家的建議,增加了軋輥磨削工序,消除軋輥表面的縱向紋路,防止銅箔表面出現明暗條紋。新樣品品質的不斷改進,引起了墨希科技公司的刮目相看。
試用期間,墨希公司與朝輝公司技術人員在零距離的交流切磋中也碰撞出了靈感的火花。大家同時發現,化學成分原來也對石墨烯的生長有著至關重要的影響,普通的銅箔無法滿足要求,銅材中的雜質特別是氧元素的存在,不僅會產生氧化銅斑點,還會對銅箔表面造成劃傷……面對一次次失敗,一個個考驗,他們無不體會到了高科技產品對母材品質和生產、工藝、技術近乎苛刻的要求。找到了問題,分析了原因,技術人員決心從源頭抓起,多次深入上游供貨企業實地研究銅板帶的生產過程,不厭其煩地與對方技術人員進行研究分析,旨在減少原料雜質含量,將銅含量從99.9%提高到99.99%,穩定銅內氧的含量。說白了,就是不僅要優化朝輝公司自身的生產工藝,還要讓母材供應商“因需而變”,調整、改進生產工藝,其中的難度可想而知。
所幸的是,在技術革新的道路上,從供貨商、生產企業到科研院所研究機構,“攻克難題”成了大家共同的心愿和目標。按照朝輝公司提出的解決方案,供應商積極配合,通過不斷的努力和一次一次的實驗,來料最終達到了要求,銅箔軋制紋路問題迎刃而解。
亮劍:花香引得蝶自來
“該品種壓延銅箔具有較好的高溫穩定性、較好的表面潔凈和較低的表面粗糙度,在1000℃環境下晶粒大小均衡、無粗大晶粒產生,表面微觀平整度度,且均勻性好、透光率高、內部缺陷少等優良特性,已經完全達到日本同等壓延銅箔產品品質!”這是2016年12月,重慶墨烯科技有限公司專家對朝輝新樣品的高度評價。外行人聽來晦澀難懂的專業術語,在朝輝人耳中勝過世間最動聽的語言。800多個日夜,朝輝人不僅用自主研發的新產品完全替代了日本同類產品,而且產品銷售價只是日本同類產品售價的60%,極大地降低了石墨烯薄膜制備成本,有力推進了國內石墨烯產業發展進程,同時進一步擴大了金源朝輝公司產品種類和技術含量,為企業搶占市場、實現長遠發展奠定了良好基礎。
如今,金源朝輝公司石墨烯用壓延銅箔如蓓蕾初綻,芬芳四溢,吸引著眾多國內石墨烯薄膜科研院所和生產廠家的關注。訂貨客戶由最初的1家發展的10余家,銷量也從最開始每月30-50公斤、100-500公斤增加到目前每月10噸左右。伴隨著產品質量的不斷提升,知名度、美譽度越來越高,石墨烯用壓延銅箔生產關鍵技術研究與應用已成為企業的一項關鍵核心技術,朝輝公司也一躍成為國內首家石墨烯用壓延銅箔生產企業。
“下一步,在繼續跟蹤和服務好石墨烯市場發展的同時,我們還要持續發力,‘多條腿走路’,加強與高校產學研合作,以更多過硬的新產品贏得市場,決勝未來。”談及企業發展前景,朝輝公司總經理張宇智信心滿滿。
近年來朝輝公司憑借后發優勢已成為中國電子材料行業協會會員單位和河南省壓延銅箔企業技術中心,月訂單量由2017年初每月10-20噸劇增到現在每月200余噸,產品供不應求,但他們沒有滿足。當前,他們與浙江大學合作開發的“以壓延銅箔為基材的超導熱膜材料、微含量合金箔材”研究與應用已取得了實質性進展,研發成功后將使光箔產品的“身價”提升一倍,朝輝公司有望在新的市場領域一展身手。
“任何一項成果,只要迎來工業化生產,即可給企業帶來根本性的變化,屆時企業將真正步入發展快車道。我們正朝著這個方向不斷奮進,努力打造‘全國壓延銅箔技術產品領航企業’,為靈寶區域建設全國‘銅箔谷’奠定堅實基礎。”作為金源朝輝公司掌舵人、領頭雁,武明偉董事長對企業發展胸有成竹,信心十足。