浅淡碳化硅简介及产业发展分析.doc

毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：浅淡碳化硅简介及产业发展分析 姓 名： 编 号： 平顶山工业职业技术学院2010 年 06 月 5 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 专业班级 任 务 下 达 日 期 2010 年 3 月 1 日设计（论文）开始日期 2010 年 3 月 6 日设计（论文）完成日期 2010 年 6 月 1 日设计（论文）题目： A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 系（部）主 任 2010 年 6 月 5 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录自动化与信息工程 系专业，学生于 2010年 6月 10 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 专业 年级 毕业设计（论文）题目： 浅淡碳化硅简介及产业发展分析 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）前言平顶山煤业(集团)易成碳化硅制品有限公司始建于1992年，系中国工业企业500强(排名第139位)的平顶山煤业(集团)有限责任公司下属全资子公司。企业总部位于河南省平顶山市建设路东段高新技术开发区，交通便利，地理位置优越，是以生产碳化硅精细微粉为主的高新技术企业，拥有国内最先进的碳化硅精细微粉生产线，年产碳化硅精细微粉25000吨，是中国最大的碳化硅精细微粉生产企业。产品质量严格按照日本工业标准(JIS)、欧洲标准(FEPA)、美国标准(ANSI)或客户特殊要求组织生产，产品远销美、日、俄及东南亚等多个国家和地区，在国内外市场上享有较高声誉。企业拥有员工650人，其中：大中专毕业生327人，专业技术人员137人(高级职称12人，中级职称67人)。多年来，遵循“让想干事的人有机会，让能干事的人有岗位，让干成事的人有地位”的用人理念，实现了人力资源的优化配置，形成了一支有知识、有技术、有活力的员工队伍。企业是中国磨料磨具行业协会副理事长单位，于2001年通过了ISO9001：2000国际质量管理体系认证；2002年被河南省商检局认定为“一类出口产品管理单位”；2005年中心实验室被河南省进出口检验检疫局认证为“出口产品注册检验实验室”，企业被河南省科学技术厅认定为“高新技术企业”。2007年分别获“中国高新技术产业优秀企业”、“中国碳化硅十强企业”，“易成”品牌获“中国高新技术产业优秀品牌”等荣誉称号。产品亦曾先后获得 “国家级新产品”和河南省“新产品新技术一等奖”、河南省“优质产品奖”等多项荣誉称号。 平煤集团易成碳化硅公司拥有国内最先进碳化硅精细微粉生产线的、中国最大的碳化硅精细微粉生产企业平顶山煤业(集团)易成碳化硅制品有限公司，于2008年11月22-23日，在公司举办了“构建卓越的企业文化”培训活动，平煤集团易成碳化硅公司的全体中、高层管理人员参加了此次企业文化培训活动，曾为大庆油田、海尔集团、中国空间技术研究院等企业文化建设的标杆性单位提供过企业文化咨询、培训服务的企业文化专家、精细管理工程创始人、中国十大企业管理咨询大师、中国十大培训师刘先明应邀主讲，经过两天的“实战型+实效型”、“体验式+互动式”企业文化培训，平煤集团易成碳化硅公司全体中、高层管理人员，对企业文化的理论知识与创建方法又有了更新、更高、更全面的认识，对构建富有平煤集团易成碳化硅公司特色的企业文化增添了信心，对平煤集团易成碳化硅公司继续依靠企业文化建设、促进平煤集团易成碳化硅公司朝着更高目标发展，也倍增了信心。由于碳化硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础材料。近年来，世界半导体集成电路产业和太阳能光伏产业的迅猛发展，尤其是受太阳能电池产业发展的驱动，多晶硅市场得以迅速增长。而碳化硅市场供需不平衡问题的日益突出，也引起了全世界的广泛关注。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。随着信息技术和太阳能产业的飞速发展，全球对碳化硅的需求增长迅猛，市场供不应求。近年来，全球太阳能电池产量快速增加，直接拉动了碳化硅需求的迅猛增长。全球碳化硅由供过于求转向供不应求。受此影响，作为太阳能电池主要原料的碳化硅价格快速上涨目录第一章：前言1第二章：碳化硅概述41.1.1碳化硅的定义41.1.2分类及各自特点41.1.3产品基本性能及适用范围51.1.4产品作用5第三章：产品应用领域及品质规格62.1.1产品应用领域62.1.2碳化硅的产地、输出国别及品质规格 7第四章：国内外市场情况7第五章：碳化硅未来发展趋势104.1.1线切割刃料碳化硅微粉国际市场分析104.1.2高级抛光行业用碳化硅微粉国际市场分析104.1.3精细陶瓷行业用碳化硅微粉国际市场分析10第六章：总结11第七章：参考文献12.第二章：碳化硅概述1.1.1碳化硅的定义碳化硅是一种人工合成的碳化物，分子式为SiC。通常是由二氧化硅和碳在通电后2000以上的高温下形成的。由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点，被用于各种耐磨、耐蚀和耐高温的机械零部件，是一种新型的工程陶瓷新材料。主要组成是以石英砂、石油焦和优质硅石为原料。 碳化硅初级产品是硅化硅块，从色泽上划分主要有绿色和黑色两大类型。在行业中其代表符号分别是GC和C.硅化硅以其高硬度，适当的自锐性，易于加工成不同的粒度，由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有于高级耐火材料等领域的主要原料。例如：以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长使用寿命12倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。低品级碳化硅（含SiC约85）是极好的脱氧剂，用它可加快炼钢速度，并便于控制化学成分，提高钢的质量。此外，碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。1.1.2分类及各自特点目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.203.25，显微硬度为28403320kg/mm2。其中：黑碳化硅是以石英砂,石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。 常用的碳化硅磨料有两种不同的晶体，一种是黑碳化硅,含SiC约98.5，其韧性高于绿碳化硅，大多用于加工抗张强度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等。另一种是绿碳化硅,含SiC99以上，自锐性好，大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具。此外还有立方碳化硅，它是以特殊工艺制取的黄绿色晶体，用以制作的磨具适于轴承的超精加工，可使表面粗糙度从Ra320.16微米一次加工到Ra0.040.02微米。1.1.3产品基本性能及适用范围基本性能： 低密度、高强度； 耐高温；导热率高、高热膨胀系数较小，耐火 较强的耐磨性能和抗摩擦性；亲水性好、远红外辐射性好 对于温度骤然变化时，具有较好的稳定性； 优良的抗化学腐蚀性（耐酸碱性）和抗氧化性； 较低的热膨胀系数和较高的热传导性能(好于钢铁)； 电阻率在10-21012V.cm之间，电导率随温度升高而增加。 适用范围： 固定的和可移动的涡轮组件； 密封件、轴承、泵的叶片；球阀组件； 耐火材料行业及冶金行业耐火材料用，如制窑具用耐火材料等； 热交换器，如电气热元件等； 半导体薄片加工设备，如晶体切割用线状锯、半导体片的抛光盘等； 由于碳化硅具有较高的硬度和颗粒易碎的特点，在研磨中作为研磨剂使用，可制作各种用途的精密磨具，作为磨削材料应用于木材和金属行业中； 其它用途：避雷器阀片、造纸机器的耐磨元件、化学加工行业中部分密封件，高温非氧化物陶瓷的主要原材料等。 1.1.4产品作用(1)作为磨料，可用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。 (2)作为冶金脱氧剂和耐高温材料。 碳化硅主要有四大应用领域,即: 功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化硅粗料已能大量供应, 不能算高新技术产品,而技术含量极高 的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济。 (3)高纯度的单晶，可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。碳化硅是典型的多晶型化合物，按大类来分，有-碳化硅和-碳化硅两种。-碳化硅做为磨料有黑、绿两种品种。-碳化硅是制备碳化硅类陶瓷的主要原料。 (4) 冶金、机械、化工、建材、轻工、电子。磨料可作为冶金工业的净化剂、脱氧剂和改良剂。在机械加工方面可作为合成硬质合金刀具；加工后的硅碳板可作为耐火材料用于陶瓷烧制的棚板。通过精加工后生产的微粉，可用于高科技电子元器件和远红外线辐射材料的涂料。高纯度精微粉可供国防工业航空航天器皿的涂层。对国际国内各经济领域的用途十分广阔。 碳化硅半导体能应对“极端环境”。据称，碳化硅晶片甚至可以经受住金星或太阳附近的热度。前期的研究表明，即使在560摄氏度的高温中，碳化硅晶片在没有冷却装置的情况下仍能正常运作。碳化硅晶片在通讯领域具有广阔的运用前景，能让高清晰电视发射器提供更清晰的信号和图像；也可以用在喷气和汽车引擎中，监测电机运转。同时，它还可运用于太空探索领域，帮助核动力飞船执行更繁杂的任务。法国物理学家预言，在芯片制造领域，碳化硅取代硅已为时不远。第二章：产品应用领域及品质规格2.1.1产品应用领域1.硅微粉在橡胶制品中的应用 活性硅微粉(经偶联剂处理)填充于天然橡胶、顺丁橡胶等胶料中，粉体易于分散，混炼工艺性能好，压延和压出性良，并能提高硫化胶的硫化速度，对橡胶还有增进粘性的功效，尤其是超细级硅微粉，取代部分白炭黑填于胶料中，对于提高制品的物性指标和降低生产成本均有很好作用。-2um达60-70%的硅微粉用于出口级药用氯化丁基橡胶瓶塞和用于电工绝缘胶鞋中效果甚佳。 硅微粉在仿皮革制作中作为填充料，其制品的强度、伸长率、柔性等各项技术指标均优于轻质碳酸钙、活性碳酸钙、活性叶蜡石等无机材料作填充剂制作的产品。 硅微粉代替精制陶土、轻质碳酸征等粉体材料应用于蓄电池胶壳，填充我量可达65%左右，且工艺性能良好。所获胶壳制品，具有外表平整光滑，硬度大，耐酸蚀，耐电压，热变形和抗冲击等物理机械性能均达到或超过JB3076-82技术指标。 2.硅微粉在塑料制品中的应用 活性硅微粉是聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯等制品理想的增强剂，不仅有较大的填充量，而且抗张强度好。制成母粒，用于聚氯乙烯地板砖中，可提高产品耐磨性。 硅微粉应用于烯烃树脂薄膜其粉体分散均匀，成膜性好，力学性能强，较用PCC做填充料生产的塑膜，阻隔红外线透过率降低10%以上，对农用棚膜应用推广极为在举国。也可用于电线电缆外包皮等领域。 3.硅微粉在熔制仪器玻璃和玻纤中的应用 由于硅微粉颗粒细小，纯度高，在制玻生产中易熔化、时间短，制品如硼硅仪器玻璃、钠征仪器玻璃、中性器皿等产品的理化性能和外观质量均达到相应标准，与此同时，生产中节能效果特别显著。 再则，依据硅微粉具有粒度细且均匀，比表面积大的特点，用于玻纤直接拉丝新工艺，大大的提高了玻纤配合料的均化程度和加快炉内的玻化速度。拉丝的稳定性优于玻璃球拉丝工艺，且具有显著的节能和降低生产成本效果。作为节能矿物原料，硅微粉应用于陶瓷行业中，对于降低烧成温度和提高成品率等亦收到理想效果。 4.硅微粉做抛光洗涤磨料效果好 随着现代化技术的发展，对材料的表面处理亦要求更高更精，而磨我们的应用日趋广泛。硅微粉因其颗粒接近圆形，通过超细、分级制备的超微粉，再经改性处理后，是金属件良好的洗涤磨料，如在洗涤轴承中应用，光洁度可达3.0以上，优于显示器的同类产品。 另外用于半导体行业、精密阀门、硬磁盘、磁头的抛光，汽车抛光剂，均有很好的效果 5.硅微粉在涂料中的应用 利用硅微粉特有的功能性，取代沉淀硫酸钡、滑石粉，用于调合漆、底漆、防犭漆等的配制中(加入量6-15%)不仅起到填充增容作用，而且对于提高油漆细度、流平性能、漆膜硬度，缩短涂料研磨时间和油漆的耐水、防锈、防腐性能及颜料的分散性、漆的储存稳定性等效果均为显著。再则，由硅微粉、水、表面活性剂和水按一定比例配置的熔膜涂料，由于其粘度低，无充挂现象使用方便等特点，成为精密铸中的优质涂料。 用于橱柜饰面，具有优异的装饰效果和耐腐蚀性。 6.硅微粉在电器绝缘封装材料中的应用 电工级硅微粉是一种活性硅微粉，用作电器产品环氧树脂绝缘封填料，不仅可大幅度增加填充量而更重要的是对于降低混合料体系的粘度，改善加工性能，提高混合料对高压电器线圈的渗透性，降低固化物的膨胀系数和固化过程中的收缩率，养活混合料与线圈之间的热张差，提高固化物的热、电、机械性能诸方面起到有益作用。2.1.2产地、输往国别及品质规格 (1)产地：甘肃、青海、宁夏、四川、贵州、湖北丹江口等地。 (2)输往国别：美国、日本、韩国、及某些欧洲国家。 (3)品质规格： 磨料级碳化硅技术条件按GB/T248096。 磨料粒度及其组成按GB/T247783。磨料粒度组成测定方法按GB/T248183。 第三章：国内外市场情况至于硅微粉的行业前景，我们从以下几个方面展望一下： 市场空间 国际方面，目前全世界年需求硅微粉10万吨左右。日本是当今世界生产环氧塑封料产量最大的国家，年需求硅微粉3万吨，全部依靠进口；美国年需求硅微粉2万吨；韩国年需求硅微粉1万吨以上。 国内方面，据有关部门统计，高纯300目1000目普通硅微粉和超细结晶硅微粉每年国内外用量保持在20%35%的增长幅度，随着应用范围的扩大需求量增长将会不断加大。 2001年我国熔融类总用量1.8万吨，其中1.2万吨进口，2004年总用量7.8万吨，其中进口4.8万吨，预计今年总用量将突破10万吨，上半年已进口达2.5万吨。高科技领域硅微粉的年需求量为2万吨以上。据推测，国内对熔融型硅微粉的需求量，2010年可达到15-30万吨；在电子产品方面，对结晶型硅微粉的需求，预计年需求量将超过70万吨；在熔融石英陶瓷方面，国内对硅微粉的年需求量将达3万吨，市场前景广阔。 据了解，我国硅微粉高档产品主要依靠进口。随着中国加入了WTO市场，以及中国IT产业的迅猛发展，电子封装这一产业将逐渐移向中国。专家预言：新的世纪中国将成为世界的封装大国，高纯超细硅微粉等下游产品的市场也将随之扩大。 利润空间 虽同是硅微粉产品，但价格却相差十万八千里，如普通300目硅微粉只有600元/吨，而8000目10000目的超细高纯电子类适用微粉价格却高达100000元/吨，如果再升级至纳米级熔融微细粉吨价更高达200000元/吨以上。 产品上行发展空间 我国有关单位又成功地研发出电子级高纯超细硅微粉。这是一种市场前景诱人的电子材料产品。高纯超细硅微粉是大规模集成电路基板和电子封装材料的主要原料，它与环氧树脂结合可完成芯片或元器件的粘接封固。超细硅微粉在环氧树脂中的掺入比例决定了基板的热膨胀系数。硅微粉所占比例越高，基板的热膨胀系数越小，即越接近硅片的热膨胀系数，从而可避免不均匀膨胀造成的对微米线路的破坏。因此，对硅微粉的纯度、细度和粒度分布均有严格的要求。 企业实例 以上分析可以看出，硅微粉有着诱人的市场前景和广阔的发展空间。随着高新技术的发展，对硅微粉材料的要求越来越高，企业完全可以根据市场的需要，比较少的投入，随时调整产品结构，开发深加工产品，以提高企业的竞争力。但这些都要有一个必不可少的前提-科技创新。只有依靠科技开发出高新产品，才能使市场空间不断拓展并形成良性循环。中国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。目前，我国太阳能产业规模已位居世界第一，是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家和重要的太阳能光伏电池生产国。我国比较成熟太阳能产品有两项：太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统。 目前光伏发电居世界各国前列的是日本、德国和美国。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦，从事太阳能电池生产的企业达到50余家，太阳能电池生产能力达到290万千瓦，太阳能电池年产量达到1188MW，超过日本和欧洲，并已初步建立起从原材料生产到光伏系统建设等多个环节组成的完整产业链，特别是硅材料生产取得了重大进展，突破了年产千吨大关，冲破了太阳能电池原材料生产的瓶颈制约，为我国光伏发电的规模化发展奠定了基础。 中国太阳能热水器产业的发展历程可以追溯到二十世纪七十年代后期。经过多年的发展，中国太阳热水器产业已形成较为完整的产业化体系。从原材料加工、热水器产品制造到营销服务、综合配套协调发展。无论从产值还是保有量都已成为名副其实的太阳能热水器生产和应用大国。2007年，中国太阳能热水器产量的增长速度约为30%，年产量达2340万m2，总保有量约为10800万m2。2007年，太阳能热水器市场销售额约为320亿元人民币，产值亿元人民币以上的企业有20多家。太阳能热水器的出口额增长约为28%，6500万美元左右，产品出口欧洲、美洲、非洲、东南亚等50多个国家和地区。 目前从能源供应安全和清洁利用的角度出发，世界各国正把太阳能的商业化开发和利用作为重要的发展趋势。欧盟、日本和美国把2030年以后能源供应安全的重点放在太阳能等可再生能源方面。预计到2030年太阳能发电将占世界电力供应的10%以上，2050年达到20%以上。大规模的开发和利用使太阳能在整个能源供应中将占有一席之地。 中国可再生能源法的颁布和实施，为太阳能利用产业的发展提供了政策的保障；京都议定书的签定，环保政策的出台和对国际的承诺，给太阳能利用产业带来机遇；西部大开发，为太阳能利用产业提供巨大的国内市场；中国能源战略的调整，使得政府加大对可再生能源发展的支持力度，所有这些都为中国太阳能利用产业的发展带来极大的机会。第四章：碳化硅未来发展趋势碳化硅微粉作为光伏产品中的一个高端产品，在国际市场呈现出良好的需求态势及市场潜力，目前市场主要集中在太阳能晶硅片切割、精细陶瓷、高级抛光等行业。抛光材料主要服务于电子及日用五金行业，精细陶瓷主要服务于电子行业，目前，这些行业发展势头迅猛，所以大大带动了碳化硅微粉的市场需求。目前，国际上碳化硅微粉的产量和品种呈高速发展态势，生产地主要集中在日本、欧洲等发达国家和地区，总产量超过11.2万吨/年，仍无法满足现有的市场需求。中国、澳大利亚等国是主要出口国；美国、英国、法国、加拿大等是主要进口国，中国是主要出口国之一。近几年，国际市场对碳化硅微粉的需求量以15%-25%的速度递增。4.1.1线切割刃料碳化硅微粉国际市场分析太阳能晶硅片切割目前是线切割微粉最大的市场。几年来随着国际光伏产业的逐年提升，线切割微粉也在蓬勃发展。随着光伏产品的结构调整，提升硅晶片的产量，对于光伏的需求结构也在发生很大的变化。光伏的需求比例进一步提高，而碳化硅微粉作为生产晶硅片很重要的一种辅料，市场需求得到了迅速的提升，并将随着光伏技术的进步保持着旺盛的增长势头。4.1.2高级抛光行业用碳化硅微粉国际市场分析高级抛光行业用碳化硅微粉是特种碳化硅产品中一个比较高端的产品。主要