云南省有色金屬涂層材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策建議

宋鵬，尚朝秋，黃太紅，馮晶，陳衛(wèi)杰

（1.昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院；2.云南省科學(xué)技術(shù)廳資源配置與管理處）

云南省有色金屬資源豐富，高附加值有色金屬材料產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)化能力亟待開發(fā)。將云南省有色金屬資源優(yōu)勢變成有色金屬材料產(chǎn)品的強勢，高效推進云南省八大支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)打造世界一流“綠色三張牌”的目標(biāo)，迫切需要將有色金屬材料領(lǐng)域不斷延伸，其中有色金屬涂層材料及其技術(shù)將為云南省有色金屬新材料產(chǎn)業(yè)和綠色再制造行業(yè)提供更為廣闊的市場空間和內(nèi)生動力。

一、云南省發(fā)展先進涂層材料產(chǎn)業(yè)的重要性

（一）新興技術(shù)：涂層材料技術(shù)是綠色制造的前沿技術(shù)之一

目前我國涂層材料技術(shù)與設(shè)備研發(fā)正處于快速發(fā)展時期，是促進有色金屬產(chǎn)業(yè)的快速升級和形成行業(yè)增長熱點的前沿關(guān)鍵技術(shù)之一。國外一些先進涂層材料企業(yè)利用技術(shù)優(yōu)勢，快速向中國轉(zhuǎn)移和發(fā)展，比如高品質(zhì)有色金屬粉末關(guān)鍵制備技術(shù)，從技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)方面控制中國市場。隨著國際形勢的變化，加快研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的涂層粉末材料、噴涂裝備和相關(guān)技術(shù)已迫在眉睫。

鑒于目前的國際局勢，國內(nèi)多個企業(yè)（包括航空航天以及國防軍工等）已經(jīng)出現(xiàn)對有色金屬材料（如金屬粉末）制造商可能停止供貨的擔(dān)憂，一些企業(yè)表達了要自主研發(fā)品質(zhì)達到或優(yōu)于目前國際市場現(xiàn)有金屬粉末產(chǎn)品并在國內(nèi)生產(chǎn)的愿望，同時可以輻射帶動冶金等多個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級，支撐增材制造等新興行業(yè)的發(fā)展。

（二）培育產(chǎn)業(yè)：涂層材料產(chǎn)業(yè)是創(chuàng)新驅(qū)動的“朝陽行業(yè)”

有色金屬涂層材料可以延伸傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，較好地克服傳統(tǒng)有色金屬產(chǎn)品以粗放型初級產(chǎn)品開拓市場的老路。同時，涂層材料還可以擴大工程制造應(yīng)用領(lǐng)域的材料選擇范圍，也是支撐再制造產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)。云南省多家大中型機械（如云內(nèi)動力的內(nèi)燃機耐磨涂層）、冶金（云南鋁業(yè)的鋁電解用電極）、能源企業(yè)（華能瀾滄江的抗沖蝕轉(zhuǎn)子）等對涂層材料有迫切需求，涂層材料也是云南企業(yè)開拓新興市場的重要技術(shù)支撐點，具有極高的市場潛力。

以抗新冠病毒的銅涂層為例，昆明理工大學(xué)掌握關(guān)鍵知識產(chǎn)權(quán)，如果打通產(chǎn)學(xué)研鏈條，積極利用“揭榜制”等科技制度，結(jié)合云南省豐富的銅資源，可以快速形成具有競爭力的快速滅活新冠病毒的醫(yī)療器具和公共衛(wèi)生、交通等相關(guān)產(chǎn)品，從而形成醫(yī)用有色金屬材料“朝陽”行業(yè)。

（三）企業(yè)升級：涂層技術(shù)是提升制造業(yè)競爭力的重要保障

涂層技術(shù)可以提升關(guān)鍵零部件的性能以及裝備壽命，也被廣泛用于冶金焊接、機械制造和表面工程等領(lǐng)域。涂層材料可以突破原有材料的性能，使關(guān)鍵部件具有更高的力學(xué)、物理、化學(xué)等性能，從而提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力。

云南省涉及貴金屬、鈦、銅、鋁、錫、鎳、鋅、銦等有色金屬企業(yè)，研發(fā)有色金屬涂層材料新產(chǎn)品，抓住材料供貨渠道市場變化、國家補短板和“卡脖子”材料重新布局的機遇（如貴金屬抗氧化涂層、鈦合金防火涂層、鋁鋅防腐涂層等），研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)、性能和質(zhì)量接近或超過國際水平的商業(yè)有色金屬產(chǎn)品，是企業(yè)提高競爭力的有利時機，輻射云南省內(nèi)多家有色金屬單位和龍頭企業(yè)。

以機械再制造產(chǎn)業(yè)為例。在資源和能源相對緊缺的今天，再制造產(chǎn)業(yè)是真正的“綠水青山”“金山銀山”類型行業(yè)。目前，云南企業(yè)對再制造領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)需求強烈，特別是內(nèi)燃機、機床、冶金、礦山等關(guān)鍵零部件和裝備維修行業(yè)。

(四）戰(zhàn)略機遇：涂層材料是切入國內(nèi)大循環(huán)的關(guān)鍵技術(shù)和機遇

單一依靠普通基體材料已經(jīng)難以滿足產(chǎn)業(yè)需求，涂層材料是保障零部件惡劣服役環(huán)境正常運行的關(guān)鍵技術(shù)之一。關(guān)鍵機械部件和設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)是國內(nèi)補短板和“卡脖子”技術(shù)的重要攻關(guān)對象，在“國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)”相互促進的政策下，云南省需要充分利用有色金屬涂層材料技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)布局，充分利用有色金屬資源稟賦，抓住機會在國內(nèi)大循環(huán)中找到切入點，同時提高相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)水平，提升云南在全國有色行業(yè)的地位。

以云南水利水電為例。水電能源產(chǎn)業(yè)已經(jīng)是云南省第一大支柱產(chǎn)業(yè)，但是水利水電關(guān)鍵裝備主要依賴國內(nèi)企業(yè)和國外進口，有色金屬耐磨和防腐涂層是保障水利水電部件性能和壽命的關(guān)鍵，裝備領(lǐng)域雖然不是云南省強項，但通過涂層材料的發(fā)展，可以切入到相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)與制造過程中，提升云南水利發(fā)電設(shè)備的性價比和維護水平，進一步提升水電設(shè)備可靠性，降低水電運營成本，培育水利水電裝備企業(yè)，鞏固云南水電在全國電力系統(tǒng)的地位，進一步輻射和提升水電鋁硅等行業(yè)優(yōu)勢。

二、云南省涂層材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）發(fā)展優(yōu)勢

一是有豐富的有色金屬原料。涂層材料產(chǎn)業(yè)的主要原材料是有色金屬資源，如鋁、鋅、銦、銅、錫及稀貴金屬，多種原料的產(chǎn)量云南省都位列世界前列。有色金屬涂層產(chǎn)業(yè)可以延伸有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展高附加值粉末材料及涂層技術(shù)。中高端有色金屬涂層制品的應(yīng)用推廣將形成特色的高精尖技術(shù)、高競爭力產(chǎn)品。

二是有理念先進的研究平臺。在省委省政府的領(lǐng)導(dǎo)與支持下，云南省已開展了一些基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，以材料基因工程為代表的材料和涂層數(shù)據(jù)庫建設(shè)將加速涂層的更新?lián)Q代與技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。以昆明理工大學(xué)為主的“金屬先進凝固成形及裝備技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室”“復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室”“云南省高校先進涂層重點實驗室”，昆明貴金屬所建設(shè)的“稀貴金屬綜合利用新技術(shù)國家重點實驗室”、中鋁集團（云南）公司建設(shè)的“共伴生有色金屬資源加壓濕法冶金技術(shù)國家重點實驗室”，均具有較好的有色金屬研究基礎(chǔ)，形成了全國最大的有色金屬研發(fā)基地之一。但有色金屬涂層應(yīng)用的綜合研發(fā)平臺尚顯不足，在加強有色金屬強勢領(lǐng)先地位上尚需進一步布局。

三是有梯隊齊全的人才團隊。云南省大力引進高端人才，依托從歐美國家以及知名企業(yè)引進的國家和省級涂層專業(yè)人才均已全職在云南省工作，已初步形成一支具有較好研究和開發(fā)能力的學(xué)術(shù)與技術(shù)團隊，有能力保障云南省涂層材料產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步上升，在國內(nèi)形成有色金屬特色的涂層產(chǎn)業(yè)制高點。

四是有獨具特色的涂層材料與技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計，云南省以有色金屬材料為基礎(chǔ)的涂層技術(shù)相關(guān)國家發(fā)明專利121項，國際發(fā)明專利8項，主要知識產(chǎn)權(quán)國有歐、美、日、澳等，建立了比較完整的獨有知識產(chǎn)權(quán)體系，為涂層產(chǎn)業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場壁壘提供了有力保障。

在上述優(yōu)勢基礎(chǔ)上，開創(chuàng)了具有特色的熱防護涂層材料、高性能合金粉體材料、耐磨涂層、耐腐蝕涂層等材料體系，發(fā)展了獨特的涂層制造技術(shù)和涂層考核裝備技術(shù)；在有色冶金和化工領(lǐng)域提供了耐腐蝕長壽命等“補短板”配件；在機械工程、交通工程、海洋工程、礦山工程等領(lǐng)域提供了革命性的涂層材料和技術(shù)，有力地保障了相關(guān)企業(yè)的高效生產(chǎn)，提升了行業(yè)整體競爭力。

同時，云南省已經(jīng)通過省重點研發(fā)計劃，進行了相關(guān)技術(shù)開發(fā)。通過對內(nèi)燃機高附加值部分（如汽車發(fā)動機缸體及曲軸）的再制造，產(chǎn)品節(jié)省成本50%，節(jié)能60%，節(jié)材70%，為內(nèi)燃機的再制造奠定了一定基礎(chǔ)，且通過再制造避免重復(fù)冶金過程生產(chǎn)關(guān)鍵零部件，從而降低污染，提高了產(chǎn)品附加值。昆明理工大學(xué)初步利用人才優(yōu)勢和先進技術(shù)優(yōu)勢，協(xié)助提高了大型燃氣渦輪發(fā)動機的高溫葉片、汽車用高密度發(fā)動機、鋁電解用非碳導(dǎo)電陶瓷電極、鐵路養(yǎng)護機械的重要耐磨部件等的使用性能，延長了有色金屬深加工行業(yè)的工具或部件、農(nóng)用機械的高端產(chǎn)品以及機床等關(guān)鍵部件的運行壽命。

（二）存在的問題

一是基礎(chǔ)研發(fā)平臺不統(tǒng)一，共性技術(shù)研發(fā)不強。缺乏涂層材料行業(yè)專門的共性技術(shù)研發(fā)平臺，基礎(chǔ)理論和共性技術(shù)研發(fā)處于缺位狀態(tài)，缺乏良好的資源配置機制和持續(xù)有效投入，無法長期在技術(shù)源頭上支撐自主創(chuàng)新。

例如，云南是有色金屬大省，鋁、鈦、鋅、銅、鎳等是涂層材料的重要基礎(chǔ)元素，但一直沒有形成相關(guān)涂層材料的數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)體系，嚴(yán)重制約了有色金屬深加工和高端機械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另外，涂層材料急需的材料設(shè)計、研究、生產(chǎn)和考核體系不健全，涂層材料制備技術(shù)和性能考核設(shè)備嚴(yán)重缺乏，難以保障高端涂層材料產(chǎn)業(yè)鏈的持續(xù)創(chuàng)新。

二是原始創(chuàng)新能力不足，缺乏交叉融合研發(fā)。我國涂層材料領(lǐng)域原始創(chuàng)新能力不足，缺乏不同學(xué)科和行業(yè)之間的深層次交叉原創(chuàng)研究。單一有色金屬學(xué)科或行業(yè)低效率重復(fù)研發(fā)多、交叉創(chuàng)新研發(fā)少、跟蹤仿制生產(chǎn)多，企業(yè)多集中于高污染原材料生產(chǎn)，普遍存在關(guān)鍵涂層材料技術(shù)自給率低、核心知識產(chǎn)權(quán)少、核心裝備和技術(shù)靠引進等問題。

例如，有色金屬靶材是涂層材料領(lǐng)域的高附加值原材料，高品質(zhì)的鈦、銅、鋁、錫以及系列稀貴金屬靶材仍然大量依賴進口，云南一直沒有形成系統(tǒng)的有色金屬靶材研發(fā)和生產(chǎn)鏈條，同時靶材本身也可以用涂層技術(shù)生產(chǎn)。另外，涂層材料領(lǐng)域研發(fā)涉及材料、冶金、機械、信息等多學(xué)科的交叉融合，學(xué)科和行業(yè)交流壁壘嚴(yán)重，難以保障快速高效出現(xiàn)理論和技術(shù)創(chuàng)新。

三是相關(guān)保障機制落后于時代發(fā)展，有色金屬高端產(chǎn)業(yè)分散。涂層材料領(lǐng)域的關(guān)鍵研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在“老辦法管新事物”的現(xiàn)象，創(chuàng)新產(chǎn)品進入市場困難。目前，云南省在有色金屬產(chǎn)業(yè)布局和高附加值產(chǎn)品選擇上，仍然是被動接受多、主動出擊少，以原有市場格局為主多、培育新興市場熱點少。對有色金屬的開發(fā)尚未形成以點帶線、以線帶面的多種有色金屬開發(fā)新局面和聯(lián)動效應(yīng)，同時缺乏“大項目、大平臺、大團隊”的資金支持，難以在國內(nèi)和國際競爭中形成人才、技術(shù)、產(chǎn)品等研發(fā)優(yōu)勢。

例如，在推動八大支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展和打造“綠色三張牌”等政策背景下，云南省正在快速推進鈦產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展，是全國唯一具有完整鈦產(chǎn)業(yè)鏈的省份。目前，云南探明鈦儲量達5600萬噸，位居全國第二，但尚沒有形成鈦合金高端粉末及鈦涂層材料的相關(guān)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)商，其它有色金屬情況與鈦類似。

三、對策建議

云南省科研資源豐富，其中昆明理工大學(xué)多年來形成的地質(zhì)、采礦、選礦、冶金、材料、制造、能源等大有色學(xué)科體系，有力地支持了云南省經(jīng)濟社會發(fā)展。近年來，學(xué)校相關(guān)科研團隊一直致力于先進涂層技術(shù)方面的創(chuàng)新研發(fā)，尤其在有色和稀貴金屬材料涂層綠色制造方面，進行了系統(tǒng)而深入的研究，目前已儲備了多項關(guān)鍵核心涂層材料和技術(shù)，亟待形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)和市場競爭力。落實習(xí)近平總書記提出的軍民融合戰(zhàn)略，深度挖掘云南省有色金屬涂層材料產(chǎn)業(yè)市場，加強西南地區(qū)專業(yè)涂層研發(fā)平臺建設(shè)，培育涂層材料相關(guān)企業(yè)?；凇耙粠б宦贰钡膰椅髂蠘蝾^堡和自貿(mào)區(qū)優(yōu)勢，立足全國，拓展南亞、東南亞市場，逐步形成世界范圍內(nèi)的云南有色金屬涂層特色研發(fā)基地和產(chǎn)業(yè)鏈條。對本地區(qū)有色金屬冶煉、化工、機械、交通等行業(yè)不僅提供高精尖新技術(shù)保障，同時提供就業(yè)崗位，助力云南省新材料產(chǎn)業(yè)鏈升級，為此，提出以下工作建議。

（一）推動先進涂層材料技術(shù)創(chuàng)新平臺建設(shè)

建議由昆明理工大學(xué)牽頭，聯(lián)合云南相關(guān)鋁、鈦、銅、錫以及其它有色和云南機械、電力、化工等先進涂層原材料和能源的龍頭企業(yè)，瞄準(zhǔn)云南省全力打造世界一流綠色能源牌戰(zhàn)略需求，匯聚科技創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)資源，籌建云南省有色金屬（涂層）材料創(chuàng)新中心。按照“產(chǎn)學(xué)研用”的規(guī)章制度進行管理與考核，推動綠色能源戰(zhàn)略與綠色先進涂層制造業(yè)深度融合，為云南省先進有色及稀貴金屬涂層材料產(chǎn)業(yè)鏈提供技術(shù)支持與保障，確保云南省在特色領(lǐng)域內(nèi)具有全球范圍領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢，服務(wù)云南省綠色能源產(chǎn)業(yè)。

（二）推進先進技術(shù)交叉研究和行業(yè)融合發(fā)展

推進以耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等為代表的先進涂層材料技術(shù)交叉研究。多年來，云南省已在等離子束、激光束等技術(shù)為代表的綠色再制造領(lǐng)域具備了堅實的研究基礎(chǔ)，積累了豐富的研發(fā)經(jīng)驗。建議由昆明理工大學(xué)負責(zé)組建有色金屬（涂層）材料應(yīng)用與服務(wù)評價平臺，推進先進涂層材料技術(shù)交叉研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，帶動與先進涂層直接相關(guān)的有色金屬粉末材料、再制造工程、智能制造工程等前沿技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。促進省內(nèi)材料、冶金、機械、能源等學(xué)科交叉融合，形成多學(xué)科工程科技的協(xié)同發(fā)展，并以此為推動措施，逐步實現(xiàn)科技強省的遠景目標(biāo)。

（三）提升有色金屬深加工的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢

建議沿襲國家（省）實驗室的管理與運行機制，“十四五”期間每年投入6000萬元，五年累計投入3.0億元，進一步推動有色金屬涂層的團隊人才建設(shè)、平臺建設(shè)、硬件改造、重點研發(fā)項目執(zhí)行以及成果轉(zhuǎn)化等。形成本領(lǐng)域全球領(lǐng)先的有色（涂層）材料知識產(chǎn)權(quán)保護體系，助推完成《云南省加快構(gòu)建現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系新聞發(fā)布會綱要》（2020年4月8日）提出的對應(yīng)目標(biāo)：到2025年，新材料產(chǎn)業(yè)主營業(yè)務(wù)收入達到1200億元；2030年將在2025年的基礎(chǔ)上翻一番，達到2400億元；到2035年，將云南省建設(shè)成為國內(nèi)重要、國際知名的新材料產(chǎn)業(yè)基地。