云南省有色金属涂层材料产业发展现状及对策建议

　　宋鹏1，尚朝秋2，黄太红1，冯晶1，陈卫杰1

　　(1.昆明理工大学材料科学与工程学院;2.云南省科学技术厅资源配置与管理处)

　　云南省有色金属资源丰富，高附加值有色金属材料产品和产业化能力亟待开发。将云南省有色金属资源优势变成有色金属材料产品的强势，高效推进云南省八大支柱产业发展，实现打造世界一流“绿色三张牌”的目标，迫切需要将有色金属材料领域不断延伸，其中有色金属涂层材料及其技术将为云南省有色金属新材料产业和绿色再制造行业提供更为广阔的市场空间和内生动力。

　　一、云南省发展先进涂层材料产业的重要性

　　(一)新兴技术：涂层材料技术是绿色制造的前沿技术之一

　　目前我国涂层材料技术与设备研发正处于快速发展时期，是促进有色金属产业的快速升级和形成行业增长热点的前沿关键技术之一。国外一些先进涂层材料企业利用技术优势，快速向中国转移和发展，比如高品质有色金属粉末关键制备技术，从技术和知识产权方面控制中国市场。随着国际形势的变化，加快研制具有自主知识产权的涂层粉末材料、喷涂装备和相关技术已迫在眉睫。

　　鉴于目前的国际局势，国内多个企业(包括航空航天以及国防军工等)已经出现对有色金属材料(如金属粉末)制造商可能停止供货的担忧，一些企业表达了要自主研发品质达到或优于目前国际市场现有金属粉末产品并在国内生产的愿望，同时可以辐射带动冶金等多个传统产业的升级，支撑增材制造等新兴行业的发展。

　　(二)培育产业：涂层材料产业是创新驱动的“朝阳行业”

　　有色金属涂层材料可以延伸传统产业链，较好地克服传统有色金属产品以粗放型初级产品开拓市场的老路。同时，涂层材料还可以扩大工程制造应用领域的材料选择范围，也是支撑再制造产业的重要技术。云南省多家大中型机械(如云内动力的内燃机耐磨涂层)、冶金(云南铝业的铝电解用电极)、能源企业(华能澜沧江的抗冲蚀转子)等对涂层材料有迫切需求，涂层材料也是云南企业开拓新兴市场的重要技术支撑点，具有极高的市场潜力。

　　以抗新冠病毒的铜涂层为例，昆明理工大学掌握关键知识产权，如果打通产学研链条，积极利用“揭榜制”等科技制度，结合云南省丰富的铜资源，可以快速形成具有竞争力的快速灭活新冠病毒的医疗器具和公共卫生、交通等相关产品，从而形成医用有色金属材料“朝阳”行业。

　　(三)企业升级：涂层技术是提升制造业竞争力的重要保障

　　涂层技术可以提升关键零部件的性能以及装备寿命，也被广泛用于冶金焊接、机械制造和表面工程等领域。涂层材料可以突破原有材料的性能，使关键部件具有更高的力学、物理、化学等性能，从而提高企业产品竞争力。

　　云南省涉及贵金属、钛、铜、铝、锡、镍、锌、铟等有色金属企业，研发有色金属涂层材料新产品，抓住材料供货渠道市场变化、国家补短板和“卡脖子”材料重新布局的机遇(如贵金属抗氧化涂层、钛合金防火涂层、铝锌防腐涂层等)，研制具有自主知识产权、性能和质量接近或超过国际水平的商业有色金属产品，是企业提高竞争力的有利时机，辐射云南省内多家有色金属单位和龙头企业。

　　以机械再制造产业为例。在资源和能源相对紧缺的今天，再制造产业是真正的“绿水青山”“金山银山”类型行业。目前，云南企业对再制造领域相关技术需求强烈，特别是内燃机、机床、冶金、矿山等关键零部件和装备维修行业。

　　(四)战略机遇：涂层材料是切入国内大循环的关键技术和机遇

　　单一依靠普通基体材料已经难以满足产业需求，涂层材料是保障零部件恶劣服役环境正常运行的关键技术之一。关键机械部件和设备的研发生产是国内补短板和“卡脖子”技术的重要攻关对象，在“国内大循环为主体、国内国际双循环”相互促进的政策下，云南省需要充分利用有色金属涂层材料技术进行产业布局，充分利用有色金属资源禀赋，抓住机会在国内大循环中找到切入点，同时提高相关产品的技术水平，提升云南在全国有色行业的地位。

　　以云南水利水电为例。水电能源产业已经是云南省第一大支柱产业，但是水利水电关键装备主要依赖国内企业和国外进口，有色金属耐磨和防腐涂层是保障水利水电部件性能和寿命的关键，装备领域虽然不是云南省强项，但通过涂层材料的发展，可以切入到相关设备生产与制造过程中，提升云南水利发电设备的性价比和维护水平，进一步提升水电设备可靠性，降低水电运营成本，培育水利水电装备企业，巩固云南水电在全国电力系统的地位，进一步辐射和提升水电铝硅等行业优势。

　　二、云南省涂层材料产业发展现状

　　(一)发展优势

　　一是有丰富的有色金属原料。涂层材料产业的主要原材料是有色金属资源，如铝、锌、铟、铜、锡及稀贵金属，多种原料的产量云南省都位列世界前列。有色金属涂层产业可以延伸有色金属产业链，发展高附加值粉末材料及涂层技术。中高端有色金属涂层制品的应用推广将形成特色的高精尖技术、高竞争力产品。

　　二是有理念先进的研究平台。在省委省政府的领导与支持下，云南省已开展了一些基础和应用研究，以材料基因工程为代表的材料和涂层数据库建设将加速涂层的更新换代与技术领先优势。以昆明理工大学为主的“金属先进凝固成形及装备技术国家地方联合工程实验室”“复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室”“云南省高校先进涂层重点实验室”，昆明贵金属所建设的“稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室”、中铝集团(云南)公司建设的“共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术国家重点实验室”，均具有较好的有色金属研究基础，形成了全国最大的有色金属研发基地之一。但有色金属涂层应用的综合研发平台尚显不足，在加强有色金属强势领先地位上尚需进一步布局。

　　三是有梯队齐全的人才团队。云南省大力引进高端人才，依托从欧美国家以及知名企业引进的国家和省级涂层专业人才均已全职在云南省工作，已初步形成一支具有较好研究和开发能力的学术与技术团队，有能力保障云南省涂层材料产业稳步上升，在国内形成有色金属特色的涂层产业制高点。

　　四是有独具特色的涂层材料与技术。据统计，云南省以有色金属材料为基础的涂层技术相关国家发明专利121项，国际发明专利8项，主要知识产权国有欧、美、日、澳等，建立了比较完整的独有知识产权体系，为涂层产业的技术标准和市场壁垒提供了有力保障。

　　在上述优势基础上，开创了具有特色的热防护涂层材料、高性能合金粉体材料、耐磨涂层、耐腐蚀涂层等材料体系，发展了独特的涂层制造技术和涂层考核装备技术;在有色冶金和化工领域提供了耐腐蚀长寿命等“补短板”配件;在机械工程、交通工程、海洋工程、矿山工程等领域提供了革命性的涂层材料和技术，有力地保障了相关企业的高效生产，提升了行业整体竞争力。

　　同时，云南省已经通过省重点研发计划，进行了相关技术开发。通过对内燃机高附加值部分(如汽车发动机缸体及曲轴)的再制造，产品节省成本50%，节能60%，节材70%，为内燃机的再制造奠定了一定基础，且通过再制造避免重复冶金过程生产关键零部件，从而降低污染，提高了产品附加值。昆明理工大学初步利用人才优势和先进技术优势，协助提高了大型燃气涡轮发动机的高温叶片、汽车用高密度发动机、铝电解用非碳导电陶瓷电极、铁路养护机械的重要耐磨部件等的使用性能，延长了有色金属深加工行业的工具或部件、农用机械的高端产品以及机床等关键部件的运行寿命。

　　(二)存在的问题

　　一是基础研发平台不统一，共性技术研发不强。缺乏涂层材料行业专门的共性技术研发平台，基础理论和共性技术研发处于缺位状态，缺乏良好的资源配置机制和持续有效投入，无法长期在技术源头上支撑自主创新。

　　例如，云南是有色金属大省，铝、钛、锌、铜、镍等是涂层材料的重要基础元素，但一直没有形成相关涂层材料的数据库和标准体系，严重制约了有色金属深加工和高端机械制造产业的发展。另外，涂层材料急需的材料设计、研究、生产和考核体系不健全，涂层材料制备技术和性能考核设备严重缺乏，难以保障高端涂层材料产业链的持续创新。

　　二是原始创新能力不足，缺乏交叉融合研发。我国涂层材料领域原始创新能力不足，缺乏不同学科和行业之间的深层次交叉原创研究。单一有色金属学科或行业低效率重复研发多、交叉创新研发少、跟踪仿制生产多，企业多集中于高污染原材料生产，普遍存在关键涂层材料技术自给率低、核心知识产权少、核心装备和技术靠引进等问题。

　　例如，有色金属靶材是涂层材料领域的高附加值原材料，高品质的钛、铜、铝、锡以及系列稀贵金属靶材仍然大量依赖进口，云南一直没有形成系统的有色金属靶材研发和生产链条，同时靶材本身也可以用涂层技术生产。另外，涂层材料领域研发涉及材料、冶金、机械、信息等多学科的交叉融合，学科和行业交流壁垒严重，难以保障快速高效出现理论和技术创新。

　　三是相关保障机制落后于时代发展，有色金属高端产业分散。涂层材料领域的关键研发和生产环节存在“老办法管新事物”的现象，创新产品进入市场困难。目前，云南省在有色金属产业布局和高附加值产品选择上，仍然是被动接受多、主动出击少，以原有市场格局为主多、培育新兴市场热点少。对有色金属的开发尚未形成以点带线、以线带面的多种有色金属开发新局面和联动效应，同时缺乏“大项目、大平台、大团队”的资金支持，难以在国内和国际竞争中形成人才、技术、产品等研发优势。

　　例如，在推动八大支柱产业发展和打造“绿色三张牌”等政策背景下，云南省正在快速推进钛产业升级发展，是全国唯一具有完整钛产业链的省份。目前，云南探明钛储量达5600万吨，位居全国第二，但尚没有形成钛合金高端粉末及钛涂层材料的相关产业供应商，其它有色金属情况与钛类似。

　　三、对策建议

　　云南省科研资源丰富，其中昆明理工大学多年来形成的地质、采矿、选矿、冶金、材料、制造、能源等大有色学科体系，有力地支持了云南省经济社会发展。近年来，学校相关科研团队一直致力于先进涂层技术方面的创新研发，尤其在有色和稀贵金属材料涂层绿色制造方面，进行了系统而深入的研究，目前已储备了多项关键核心涂层材料和技术，亟待形成规模化产业和市场竞争力。落实习近平总书记提出的军民融合战略，深度挖掘云南省有色金属涂层材料产业市场，加强西南地区专业涂层研发平台建设，培育涂层材料相关企业。基于“一带一路”的国家西南桥头堡和自贸区优势，立足全国，拓展南亚、东南亚市场，逐步形成世界范围内的云南有色金属涂层特色研发基地和产业链条。对本地区有色金属冶炼、化工、机械、交通等行业不仅提供高精尖新技术保障，同时提供就业岗位，助力云南省新材料产业链升级，为此，提出以下工作建议。

　　(一)推动先进涂层材料技术创新平台建设

　　建议由昆明理工大学牵头，联合云南相关铝、钛、铜、锡以及其它有色和云南机械、电力、化工等先进涂层原材料和能源的龙头企业，瞄准云南省全力打造世界一流绿色能源牌战略需求，汇聚科技创新及产业资源，筹建云南省有色金属(涂层)材料创新中心。按照“产学研用”的规章制度进行管理与考核，推动绿色能源战略与绿色先进涂层制造业深度融合，为云南省先进有色及稀贵金属涂层材料产业链提供技术支持与保障，确保云南省在特色领域内具有全球范围领先的技术优势，服务云南省绿色能源产业。

　　(二)推进先进技术交叉研究和行业融合发展

　　推进以耐磨损、耐腐蚀、耐高温等为代表的先进涂层材料技术交叉研究。多年来，云南省已在等离子束、激光束等技术为代表的绿色再制造领域具备了坚实的研究基础，积累了丰富的研发经验。建议由昆明理工大学负责组建有色金属(涂层)材料应用与服务评价平台，推进先进涂层材料技术交叉研究和产业发展，带动与先进涂层直接相关的有色金属粉末材料、再制造工程、智能制造工程等前沿技术研究和产业发展。促进省内材料、冶金、机械、能源等学科交叉融合，形成多学科工程科技的协同发展，并以此为推动措施，逐步实现科技强省的远景目标。

　　(三)提升有色金属深加工的技术水平和产业优势

　　建议沿袭国家(省)实验室的管理与运行机制，“十四五”期间每年投入6000万元，五年累计投入3.0亿元，进一步推动有色金属涂层的团队人才建设、平台建设、硬件改造、重点研发项目执行以及成果转化等。形成本领域全球领先的有色(涂层)材料知识产权保护体系，助推完成《云南省加快构建现代化产业体系新闻发布会纲要》(2020年4月8日)提出的对应目标：到2025年，新材料产业主营业务收入达到1200亿元;2030年将在2025年的基础上翻一番，达到2400亿元;到2035年，将云南省建设成为国内重要、国际知名的新材料产业基地。

　　利用涂层材料相关技术和成果深度参与到云南有色金属深加工产业集群培育和发展中，衍生企业高技术含量/高收益产品与支持下游产业链，推动军民融合和服务国防等其它行业，综合彰显云南省有色金属行业科技实力与贡献。