陶瓷技术.docx
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陶瓷技术
一、立项背景
1、项目立项在经济发展中的地位和作用
新材料的研发和产业化是每个国家的重要发展战略。
三十多年来，发达国家对陶瓷新材料的研究发展迅速，因其无与伦比的特性，在电子、汽车、航空航天，能源开发等方向得以飞速发展，高品质、高性能的高纯新型陶瓷应运而生。
在贵重金属的精密铸造领域，国内目前都是进口日本、美国、意大利、德国的生产设备及其精密铸造材料，其中最重要的一项材料就是高抗热震性结构陶瓷，因为贵重金属熔点很高，如铂金（Pt）的熔点为1768℃，并且需要用中频加热方式瞬间从常温升到熔点温度，这样就要求熔金接触的结构陶瓷需要具备高抗热震性、抗氧化性、绝缘性、耐腐蚀、耐热冲击强度以及反应惰性等特性。
而该熔金结构陶瓷形状各异，价格昂贵，一般只能用10次左右，属于易损件，国外厂商严格控制该项技术外流，到目前为止，国内未见有生产。
我公司采用具有自主知识产权的“高抗热震性高纯SiO2结构陶瓷”生产工艺技术已处于国内领先地位，经过再创新工艺技术，现已能制造出SiO2含量≥99.9%的新产品，国外的研究技术为等静压技术，采用复合SiO2技术，投资大，工艺技术复杂、成本高，产品成本仅是国外产品的1∕4。
并且该工艺技术先进、节能、高效、环保、生产周期短、投资少。
项目的产业化化实施，填补了贵州省在太阳能级多晶硅的生产、技术及产业化实施方面的空白，必将带动硅材料产业链的发展，最终将形成贵重金属制造、电子技术、医疗材料等相关配套设施的产业化集群，极大的带动地方经济快速发展。
2、国内、外产品生产及技术现状
1）国、内外生产状况
国外同类研究始于1975年左右，三十多年的时间里，主要成就是通过等静压和注射成型的生产工艺生产，但成本高、一次性投资大。
目前美国的克尔公司、日本的上田精密株式会社、意大利的希思公司在这一领域有明显优势，三家公司占据了全球80%以上的市场。
据资料显示，克尔公司高纯SiO2陶瓷业务已占其总销售额的60％；希思公司高纯SiO2陶瓷销售额占其总销售额的80％－90％；日本上田公司及德国拉斯夫公司都将高抗热震性高纯SiO2陶瓷作为重点，有明显的上升之势。
由于国外厂商严格控制该项技术外流，形成技术封锁，本项目产品迄今为止，未见国内有生产、开工报道。
2）产品生产技术
现在国外采用的贵重金属及其合金的精密铸造的工艺技术均掌握在美国、日本、意大利、德国手中。
国内所需结构陶瓷作为配件及耗材都要依靠进口，主要引进的是SiO2含量75%的混合型结构陶瓷和SiO2含量在85%-95%之间，其平均价格在60美元/件左右。
由于国外对技术的封锁，我们至今不知道国外采用什么工艺技术来制造SiO2混合结构陶瓷，相关报道专利和技术资料甚少。
目前，国外技术研究认为只有复合的SiO2陶瓷才有良好的抗热震性、抗压强度、耐高温和化学惰性，并且容易成型，易于烧结。
传统的热压铸工艺中，脱蜡温度要求在900℃-1000℃条件下，脱蜡48小时，但这样工艺耗能大，生产率低，坯料收缩率大。
高抗热震性高纯SiO2陶瓷项目技术是在经过了中试基础上总结开发，创新而确定的，取得的技术参数准确、工艺路线合理，设备条件不苛刻。
项目经过中试生产出16个批次的200多件样品，经六家以上的用户上机测试和使用，均合符用户要求并获得较高评价。
本项目通过对16个批次的所有技术参数进行了分析、对比和整理，成品合格率达到95%以上，其技术稳定性高、误差率低，工艺技术参数和产品技术性能的可控性高、准确率高、可靠性高。
整个生产流程都可以用标准化数据控制，控制技术成熟可靠，表明项目技术是相当成熟的。
3、项目技术创新水平及产业化程度
（1）通过科学技术部查新中心查新，查新结论为：
所检索范围及时限内，国内未见相关报道。
（见附件中查新报告）
（2）从对比测试美国克尔公司同类产品的技术指标来看，本项目的技术性能达到并略领先国外水平。
（3）客户使用和上机试验反馈意见中可知；其质量性能能充分满足实际应用所需。
（4）2008年项目中试成功，形成年产5000件的生产能力，由于市场需求量大，产能远远不能满足客户需要，2009年公司拟增加投资200万元，建设一条年产能50000件的产业化生产线。
4、项目成果推广及市场前景预测
（1）项目推广的意义
高抗热震性高纯SiO2结构陶瓷是一种精密铸造必须的新材料。
贵重金属的精密铸造和一个国家的工业产业发展紧密相联，从航空航天到贵重金属珠宝首饰，从军事到民用都和国民经济发展息息相关。
本项目研究的精密铸造用高纯SiO2结构陶瓷材料，大大降低了精密铸造的工艺成本，提高了精密铸造产品的质量，有良好的经济效益。
国外精密铸造技术发达，社会适用广泛，对该结构陶瓷和材料的需求量很大，出口创汇能力较强。
本项目的产业化实施符合国家产业结构调整政策，项目利用贵州丰富的硅土自然资源，运用先进技术生产工艺，增加了产品附加值，产品可替代进口，填补国内高抗热震性高纯SiO2陶瓷生产工艺技术空白，具有明显的竞争优势。
随着企业技术进步和产品升级，产业规模将迅速扩大，合格产品不断满足市场需求，企业将逐步建成国内具有一定影响力的硅材料产业基地。
高抗热震性高纯SiO2陶瓷项目通过与高等科研院校共同研发，取得了丰硕成果，其工艺技术及产业化实施水平处于国内领先地位，项目实施中将形成高抗热震性高纯SiO2陶瓷产业示范生产线，形成50000件/年的基础规模，其最终目标是实现100000件/年的产业化关键技术和规模。
（2）、市场需求预测
高抗热震性高纯SiO2陶瓷是贵金属及其合金精密铸造、太阳能单晶硅制备及多晶硅熔炼中所必须的易耗专用精细陶瓷件，目前还未发现有新的产品可以取代它。
随着我国经济的不断发展，人民生活得到了空前的提高，在不断追求时尚和高品质生活理念的带动下，我国首饰珠宝业得到了飞速的发展，首饰珠宝业已成为我国继房地产业、汽车产业之后的第三大新兴产业，中国正成为世界贵金属首饰的加工和消费中心。
2008年我国首饰珠宝业产值超过1000亿元人民币，出口额达到43亿美元，预计2009年产值将达到近2000亿元人民币，出口额将超过80亿美元。
现在，中国广东已成为全世界最大的首饰珠宝加工基地。
2007年广东的铂金饰品生产量占到了全国的60%以上，而所用“高抗热震性高纯SiO2陶瓷”均是从美国、意大利和日本进口。
据美国材料行业协会统计：
2007年全球精密陶瓷需求量为7800万件，且每年呈25%的增长趋势。
在中国，随着贵重金属和太阳能光伏产业的快速发展，高纯SiO2陶瓷的需求量迅速增长。
因此，本项目的实施填补了我国“高抗热震性高纯SiO2陶瓷”领域的空白。
项目产品的开发生产，首先主要是以替代进口为目的，其次才是国外市场的拓展。
本项目产品与国外同类产品经过检测对比，在产品质量、性能及稳定性等方面均达到并略领先于国外同类产品；因生产成本低，产品价格却只有其1/4左右，所以具有高性价比优势。
在市场营销方面，我们拥有自己的专业营销团队，可以直接面对用户，项目产品的运输及营销成本均远远低于竞争对手，同时产品规格齐全，还可为用户量身定做其所需的特异型产品，技术服务方便快捷，加之本项目是国内目前唯一的研发生产厂家，因而具有非常强的市场竞争力。
本项目技术新颖成熟，科技含量高，而工艺技术路线简捷，操作方便快捷，易于自动控制，几乎属于零排放，节能环保，生产成本低，为项目产品规模生产和拓展新用途产品打下了坚实的基础。
3、项目技术创新水平及产业化程度
（1）本项目中的高抗热震性高纯SiO2陶瓷由于化学成份纯洁，杂质含量少，不和接触金属反应，除成型难外，其抗热震等特性更为优越，这是理论和实践上的一次创新。
（2）使用纳米SiO2作为烧结剂不影响整个SiO2化学成份含量的变化，保持了高纯度，且容易烧结成型。
但纳米SiO2在体系中的分散成为困难，在采用LN-66超级分散剂的条件下获得突破，成功将物料混合均匀。
（3）本项目在物料体系中引入纳米SiO2和采用独创的空心脱蜡粉技术后，使脱蜡温度控制在380℃，而脱蜡时间仅为16小时，既节能降耗，又提高了生产率，且坯料不易收缩，这是最大的一个创新。
（4）传统的复合SiO2陶瓷的烧结温度在1250℃-1280℃。
而本项目经过烧结实验得出结论，烧结温度确定在1350℃时得到的产品品质是最优秀的。
（5）本项目工艺技术简单，对设备条件要求不苛刻，技术参数易控制，节能环保、生产成本低。
（6）本项目科技查新：
国内未见相关报道。
二、项目技术创新点及产业化实施途径
1、关键技术及创新点的论述
由于贵重金属（如PT）及其合金的精密铸造采用离心铸造法，加温方式为中频加热，要求陶瓷耐受熔金温度在10-30秒内达到1768℃。
因为是瞬间中频加热，热冲击力巨大，并且要求金属不被氧化，所以需要所用结构陶瓷抗压强度好，陶瓷材料不能和贵重金属及其合金反应等特殊性能。
从国外产品的应用缺陷中，我们通过认真的分析和通过自己的实验找到了产品设计理念上的创新，并在工艺上取得了巨大突破，由此获得了本项目的关键技术和创新点。
⑴关键技术
A、采用不同粒度的高纯SiO2（含量≥99.5%）为原料进行级配，以便本项目产品能获得理想的密度和强度。
再加入粒度在10nm-30nm的SiO25%-10%（含量≥99.5%），先用无水乙醇喷淋，以防止团聚，在无重力粒子混合机中充分混合均匀。
B、将少量LN-66超级分散剂和一定量的石蜡在85℃左右溶解成油相备用。
C、将混合均匀的SiO2粉料缓慢加入到85℃的石蜡油相中，保持搅拌速度在85-115转/分钟。
30分钟内加完SiO2粉料，抽真空并保持温度在85±5℃，保持搅拌速度85转/分钟，搅拌1.5小时。
D、在真空热压铸机中将C中蜡料按规格型号成型，冷却后得到蜡坯。
E、将成形好的蜡坯放入脱蜡炉中，加入空心脱蜡粉作为埋粉，脱蜡温度380℃，脱蜡时间为16小时。
将脱蜡后的产品冷却。
F、将脱蜡后的产品放入烧结用箱式电炉中，程序升温至1350℃，在1350℃时恒温后，经冷却至室温，检验后包装成品。
⑵创新点
A、传统理论认为只有SiO2的复合结构陶瓷才有良好的抗热震性、抗压强度、耐高温和化学惰性，并且容易成型，易于烧结。
然而本项目中高纯的SiO2结构陶瓷由于化学成份纯洁，杂质含量少，除成型困难外，其抗热震等特性更为优秀，这是理论和技术上的一次创新。
B、纳米SiO2作为烧结剂不影响整个SiO2化学成份含量的变化，而容易烧结成型。
但纳米SiO2在体系中分散非常困难，在采用LN-66超级分散剂的条件下获得突破，成功将物料混合均匀。
C、传统的热压铸工艺中，脱蜡温度要求在900℃-1000℃条件下，脱蜡48小时，这样工艺耗能大，生产率低，坯料收缩率大。
本项目制品采用380℃脱蜡，脱蜡时间为16小时，节能降耗，生产率高，坯料不易收缩，这是最大的一个创新。
物料体系中引入纳米SiO2和采用独创的空心活性脱蜡粉而取得了这一结果。
D、传统的复合SiO2陶瓷的烧结温度在1250℃-1280℃。
而本项目经过烧结实验得出结论，本项目的烧结温度确定在1350℃，这样产品的品质是最优秀的。
E、项目工艺技术简单，对设备条件要求不苛刻，技术参数易控制，节能环保、生产成本低。
2、产业化实施途径
（1）项目通过了贵州省科技厅组织的省级成果鉴定（中试），已申请发明专利1项（公开号：
CN1724458A），根据项目创新技术工艺自行设计制造了一套结构独特、性能优良、成品率高、制造成本低、节能、降耗、环保及产出产品品质优、质量稳定、操作简便的“高抗热震性高纯二氧化硅结构陶瓷制造设备”，年产量可达到5万件的批量生产。
2、项目的承担单位为本公司一家，自行研发工艺技术，在国家项目“高抗热震性高纯二氧化硅结构陶瓷”验收通过的基础上进行产业化扩大生产，工艺技术、生产装备自行设计制造，项目的产业化实施是完全可以保证的。
3、项目知识产权与成果均属本公司，专项经费自行分配。
三、项目的创新方案
1、产品技术对比
与美国SiO2陶瓷参数对比
项目名称
君江公司产BG1000
美国产BG1000
纯度
SiO2含量99.9%
SiO2含量99.9%
耐火度
1730℃
1730℃
抗热震性
（1300℃－25℃）
水急冷操作耐受
12次
水急冷操作耐受
12次
抗压强度
87MPa
86MPa
价格
70元人民币
60美元
2、项目技术路线工艺流程
1、生产技术路线
高抗热震性高纯SiO2陶瓷以含量≥99.9%的SiO2无机粉末为原料进行级配，通过结构设计和精确的化学计量，以纳米SiO2为烧结剂、LN—66为超级分散剂、石蜡为成型剂，用热压铸工艺成型，在380℃脱蜡，在1350℃进行烧结而成。
2、工艺流程图
3、项目的优势
（1）高抗热震性高纯SiO2陶瓷项目技术是在本公司具有自主知识产权的科技创新项目“高抗热震性高纯二氧化硅结构陶瓷”成果（鉴定证书号：
黔科鉴字〔2005〕第101号）基础上经过理论计算、分析定量、集成创新而确定的。
（2）通过对16个批次实验室产品的所有技术参数进行分析、对比和整理，成品合格率达到98%以上，产品质量稳定、性能优越，工艺技术参数和产品性能技术的控制精准。
整个生产流程采集到了准确的控制参数，操作简便、误差率小，工艺技术成熟可靠。
（3）经过深圳金圣贵重金属公司、深圳新港珠宝有限公司、上海多乐普单晶硅公司等客户上机测试使用，认为达到并略领先于国外同类产品性能，完全可替代进口产品。
同时，本项目还获得了美国用户及其专家威特博伦先生、香港陈义信公司李昌耀先生等专家的肯定。
（4）项目原料使用高纯二氧化硅（SiO2含量≥99.9%）改进了传统工艺中运用复合二氧化硅（SiO2含量≥75-85%）原料方案，由于化学成份纯洁，杂质含量少，不和接触金属反应，其抗热震等特性更为优越，这是理论和实践上的一次创新。
（5）使用纳米SiO2作为烧结剂不影响整个SiO2化学成份含量的变化，保持了高纯度，且容易烧结成型。
（6）传统的热压铸工艺中，脱蜡温度要求在900℃-1000℃条件下，脱蜡48小时，这样工艺耗能大，生产率低，坯料收缩率大。
本项目在物料体系中引入纳米SiO2和采用独创的空心脱蜡粉技术后，使脱蜡温度控制在380℃，而脱蜡时间仅为16小时，既节能降耗，又提高了生产率，且坯料不易收缩，这是最大的一个创新。
（7）本项目工艺技术简单，对设备条件要求不苛刻，技术参数易控制，节能环保、生产成本低。
四、项目的技术、经济指标
1、主要技术指标
技术质量指标对比
项目名称
君江公司产BG1000
美国产BG1000
纯度
SiO2含量99.5
SiO2含量97.2
耐火度
1730℃
1730℃
抗热震性
16次（1100℃——水急冷反复操作）
15次（1100℃——水急冷反复操作）
抗压强度
86MPa
87MPa
价格
70元人民币
60美元
2、经济指标对比
序号
名称
单位
数量
备注
1
一期规模
件/年
50000
2
主要原材料
纯SiO2粉
纳米SiO2
LN-66分散剂
蜡
吨
吨
千克
吨
45
2.5
17.5
10
3
定员
人
26
4
年工作日
天
300
5
总投资
其中：
固定资产投资
流动资金
万元
万元
200
40
6
销售收入
年销售税金
年销售利润
万元
万元
万元
350
83.9
107.2
7
主要经济评价指标
A财务内部收益率
B投资利润率
C投资利税率
D投资回收期
%
%
%
年
33.34
53.6
95.6
1.25
3、技术标准及市场前景
目前本项目产品无相关国家标准和国际统一标准，我们参照美国的同类产品制定本公司企业标准。
本项目建设期为二年，一年内达到4万件产品的生产和销售，第二年达到5万件的生产和销售，第三年进行产业化生产，力争达到50万件的生产和销售。
本项目年销售收入达到350万元，年创利税191.1万元，投资利税率95.6%，财务内部收益率33.34%，投资回收期1.25年，投资少，建设期短，见效快，为较理想的投资项目。
4、主要经济、社会、环境效益
新材料的研发和产业化是每个国家的重要发展战略。
近三十年来，陶瓷新材料的研究在发达国家发展迅速，在电子、航空航天，能源开发等方向得以飞速发展，人们越来越迫切的谋求高功能、高性能的具有各种机械、物理和化学优良性能的新型陶瓷应运而生。
高抗热震性高纯SiO2结构陶瓷是一种精密铸造必须的新材料。
贵重金属的精密铸造和一个国家的工业产业发展紧密相联，从航空航天到贵重金属珠宝首饰，从军事到民用都和国民经济发展息息相关。
本项目研究的精密铸造用高纯SiO2结构陶瓷材料，大大降低了精密铸造的工艺成本，提高了精密铸造产品的质量，有良好的经济效益。
国外精密铸造技术发达，社会适用广泛，对该结构陶瓷和材料的需求量很大，出口创汇能力较强。
高抗热震性高纯SiO2结构陶瓷新材料由于其优良的性价比，随着研究的进一步拓展，将关系到国民经济，社会发展和国家安全，是现代工艺的关键材料，对提高人民生活质量，发展国民经济，保护国家安全等方面有突出作用。
5、实施产业化的地点和规模
试验地点在工厂所在地——遵义市新蒲科教园区中坪，工厂占地70亩，新建1500㎡钢构厂房,实施规模为年产500000件高抗热震性高纯SiO2结构陶瓷。
项目实施中将形成年产5000件产业示范生产线，形成年产50000件的基础规模，其最终目标是实现年产500000件的产业化关键技术和规模。
6、人才队伍建设
君江公司是由有十年以上大企业技术研发经历的工程技术人员创建的，公司管理层人员都有项目研发、攻关、运作、团队建设方面的丰富经验。
公司致力于发展硅材料产业的高技术产业化，人才战略是公司的核心竞争力。
“以人为本、自主创新”是公司的企业理念，所以公司非常重视人才队伍的建设。
一方面是自建研发人才队伍，采取引进有研发经验的专业人才和录用新毕业大学生自行培训，另一方面是积极聘用大学教授，研究院所高级人才作为技术顾问，通过两方面人才队伍的交流互动，形成了公司人才队伍，并运用股权、期权、高薪等多种激励机制鼓励研发人员安心工作、努力工作，最终达到保障公司核心竞争力的目的。
五、项目进度及产业化成果衔接情况
1、本项目从2005年开始实施，在实验室阶段已取得了丰硕成果，完成了实验数据的采集、统计分析和产业化设计方案。
2006年项目中试获得突破性进展，各工艺技术指标更进一步得到完善，达到了国际先进水平，为产业化实施奠定了坚实基础。
2006年6月，公司对多项目自主立项研发，实施产业化工程，现正在自主建设产业化研究平台，已具有年产5000件的生产能力。
2、公司现有项目用地70亩，已建成标准化钢构厂房1500平方米。
2008年底完成5000件/年示范性生产线一条。
3、2009年2月，年产50000件生产线扩建工程投产。
4、2009年3月至2010年12月，新增加投资200万元建成年产50000件生产线一条。
六、项目承担单位状况及产业化条件
1、公司简介
2、需要的条件
1）300m2厂房；
2）200KVA变压器；
3）上2条年产5000件产品生产配套设备。
3、已具备条件
1）本项目已经通过了实验阶段的各种数据测试，特别是理论上的创新，使其工艺技术路线和国外同类产品相比有明显优势，突破了传统特种陶瓷的工艺技术模式，自主创新了一条节能、高效、环保、低成本的生产路线，生产出的产品经用户上机试用后获得认可。
所以在技术上是有明显优势的。
2）企业负责人及项目负责人均是精细化工及材料专业方面的专家，有在相关行业从业十几年以上的经验，有在大企业集团及外资公司主持项目研发及其产业化方面的管理能力和实施才能，对该项目市场有6年以上的认知和独到的见解。
3）本项目自主创新的工艺技术路线所采用的主要设备均为自行设计，所用原辅材料全部能国产化，有独立的自主知识产权及较强的自主研发优势。
4）产品经过香港、深圳的用户上机测试使用反应较好，已经有定货意向。
5）公司现已完成了项目中试的设计工作，拟需投入资金200万元进行实施，自筹资金140万元已经到位。
需申请技术创新项目无偿资助60万元。
6）公司现有项目用地70亩，正进行生产厂区的基础建设规划，一座先进的现代化厂房目前已建设完工，各项工程的改造及设备的制作、安装、调试工作正按计划进行。
4、项目主要开发人员情况
（1）蓝林生于1968年4月汉族
1989年毕业于上海轻工业高等专科学校精细化工专业，中级职称。
1989年7月参加工作，在遵义安富集团工作12年，曾任技术员、工艺技术科科长、技术处处长、总经理助理、副总经理兼合资公司董事长和总经理。
于2001年至2003年任加拿大嘉德投资（中国）公司总经理。
长期在企业从事技术开发管理工作，先后主持参与过国家“八五”重点攻关项目“混合型烟草香料”项目。
国家重点新产品“聚丙烯丝束”材料项目，一类新药“萘哌地尔”项目,国家高新技术产业化项目“胡椒基丁醚”的工作等。
曾多次荣获科技进步奖、优秀新产品奖。
有较强的创新意识，多年在集团中从事项目投资，技术开发，组织实施等工作，工作能力较强，经验丰富，有较强的项目开发、组织实施、高效管理能力。
（2）聂朝晖汉族生于1968年9月
1995年毕业于广西大学，材料成型及控制专业，研究生学历。
曾先后工作于云南火电投资开发公司，任项目经理。
1998年任香港迪利集团（广州）公司副总经理。
2000年任美国克尔集团中国区技术总监。
2003年任深圳市金多利实业公司总经理。
对贵重金属及其合金的精密铸造技术有相当深的认识、理解，本项目的核心技术均由本人开发，对新材料的研发和生产，以及自动化控制方面表现杰出。
七、项目资金情况
1、投资估算
项目总投资200万元
资产投资估算表
序号
项目
估算价值（万元）
改造工程
设备采购
安装工程
其他费用
总值
1
工程费用
生产项目
7
97.5
15
3
132.5
2
辅助生产设施
19
5
3
2
29
3
公用工程
4
6
3
2
15
4
其他费用
检测费
9.5
9.5
5
培训费
3
3
6
前期准备费
11
11
7
合计
30
118.5
21
30.5
200
2、资金筹措
项目总投资200万元
其中：
自筹资金140万元已经到位。
申请技术创新项目资金无偿投入60万元
3、资金使用计划
（1）资金使用计划
2008年9月前进行项目前期准备和新建厂房等需投资54万元
2009年11月进行设备制作需投资90万元
2010年1月进行电及其它辅助工程改造需投资40万元
2010年1月——2010年9月设备到位及安装等 需投资16万元
2010年10月生产线建成生产
（2）申请技术创新项目资金开支明细表
设备名称
型号
单位
数量
单价（万元）
金额（万元）
箱式电炉1600℃
TTS-1600
台
2
￥8.80
￥17.6
技术升级设备
ZJ-220
台
2
￥9.7
￥19.4
检测费
￥7.2
技术咨询服务
￥8.6
会议费
￥6
培训费
升级会员 