锡的新型工业应用领域
2007 年全球锡用量猛增到历史高位,超过37万吨,主要推动因素是中国的快速工业化、全球消费电子业的兴旺以及快速过渡的无铅焊料应用。但是在经历了十年的强劲增长后,未来的需求趋势已变得愈加难辨。短期内,主要的不确定性是金融市场和全球经济的前景。长期而言,技术更新带来的是重大威胁和机遇。总的来说,未来十年内技术更新可能在焊料和镀锡板两个锡的主要应用领域内最终产生净负面影响。
焊料行业的主要威胁是小型化和替代组装技术,而镀锡板将继续受到镀层减薄化趋势的影响。在其它领域--锡化工产品、能源相关技术和铁合金的应用方面可能出现净增加局面。新能源技术可能为锡在诸如锂离子电池、电子玻璃涂层和燃料催化剂领域内提供最大的新兴市场。
纵观所有领域,技术更新对锡消费产生的影响是正面的,对未来5-10 年全球锡消费量带来净增加额1.5 万吨/年或4-5%增长率。国际锡研究协会密切关注锡的新应用领域的发展,并且参与了多个研究和开发项目,以拓展锡的未来需求。
锂离子电池
锂离子电池的全球市场有望在未来十年内飞速发展,倘若能够成功用于电动车,其发展速度将更加惹人瞩目。
锡所面临的机遇主要源于阳极材料,其中锡基复合体系的容量要显著高于传统的石墨阳极。
包括索尼、3M和三菱公司在内的锂离子电池主要生产商,旗下的商务电池目前均采用锡基阳极材料。在未来5年内,每年的新增锡用量可望达到17,000吨并非无稽之谈。
当前研究表明:锡还可以用于阴极材料(包括锂钴氧化物或锂锰氧化物等常规阶段均可使用锡)以及电解质自身(锡可用于锂离子复合电解质体系),但是上述领域的研究仍处于初期阶段,预计短期内不会带来额外的锡消费需求。
不锈钢
2011年1月,新日本制铁公司(Nippon Steel)宣布最新开发出了NSSC FW系列锡基不锈钢。日本最大的不锈钢生产商Sumikin不锈钢公司作为合作伙伴也参与了产品研发。该产品荣获了2010年度日经卓越产品服务奖。
此项技术采用极少量锡,用以替代FW1和 FW2钢种中所含的全部镍和部分铬含量(锡含量分别为0.11%及0.13%)。据称其抗腐蚀性能可与现有产品媲美,且成型性能更佳。从成本波动及可持续性角度而言,减少镍铬用量是该行业的理想目标所在。
新日本制铁公司声称:该新型钢种“最可能与占据不锈钢市场一半份额的两个主要钢种并驾齐驱”。鉴于2010年的不锈钢市场总量为3050万吨,这就相当于每年新增锡用量约15,000吨。
此项新技术有待进行全面评估,随后才能针对上述预测的时间表及可能性得出清晰结论。
例如与中国主要生产商相比,日本所占的不锈钢市场份额较小。此外还存在其他具有竞争力的无镍不锈钢技术。尽管如此,这对于锡而言仍不失为一次良机,并有望对未来市场造成重大影响。
燃料催化剂
作为低技术含量的节油产品,以锡合金球为基础的燃料催化剂已经问世超过25年,同时还可以大幅削减有毒废气的排放。目前,全球至少有10家生产商涉足该领域,产品主要销往汽车及海运行业。
然而,针对此项技术的广泛质疑已严重阻碍了其市场拓展。ITRI正积极着手开展该领域的相关工作:确定该技术的性能优越性;以及阐明此类催化剂对燃料的作用机理。
尽管目前锡在该领域的使用量每年只有数十吨,但是ITRI的研究成果,以及产品重新设计所带来的催化效能提升,将有助于将锡消费量提高到每年5,000-10,000吨。
刹车片
刹车片是掺杂了多种材质的复杂混合物,可在获取最佳制动性能的同时,避免出现老化、震鸣声等其他诸多问题。硫化锑(Sb2S3)作为固体润滑剂已广泛用于摩擦材料领域(例如:刹车片),但是对于产业工人安全健康的关切,外加高速公路污染的相关环保问题,促使人们寻求更安全、无毒的替代品。
硫化锡专利产品上市已有一段时间,虽然该产品的高额成本(至少为锑产品的3倍)在一定程度上限制了其应用。尽管如此,据称欧盟每年的二硫化锡用量(SnS2)至少为750-1,500吨(相当于每年锡用量500-1,000吨)。
最近,ITRI和英国多家工业合作伙伴携手研发了一种新型锡专利技术,该技术现已由西班牙摩擦材料添加剂供应商--RIMSA金属技术公司冠以“ENVIRO-LUBE”上午商标予以制造销售。该种产品可提供优异性能,而价格与硫化锑价格相当。欧洲和日本正在进行工业化试验,预计取代全球硫化锑市场的总量将为每年锡用量6500吨。
新型阻燃剂应用领域
纺织品
虽然总体而言锡基阻燃剂(主要为锡酸锌)在聚合物中的使用量日益递增,但是其在纤维及纺织品中的用量却微乎其微。如同其他基质一样,三氧化锑+溴系的阻燃剂应用广泛,但是有关其毒性的担忧以及当前高涨的锑价,却迫使其承受着越来越大的压力。ITRI采用水胶锡处理的初期工作表明:在阻燃纤维、地毯以及纺织品应用领域,无毒锡体系可享有广阔的市场前景。
钢材涂料
钢结构现行采用的耐火漆具有以下几种缺陷:干燥时间长;须反复喷涂才能获取适当的防护效果;机械性能及耐候性能均较差。ITRI一直致力于研发第2代锡基无毒发泡型防火涂料,此类涂料更便于喷涂,可更快捷地覆盖更大面积,可提高黏着强度,并具有快速干燥特性。实验室测试表明:此种新型涂料的性能优于当前最新产品,不久还将通过全面的工业测试对其进行评估。
新生产方式
尽管锡酸锌阻燃剂拥有众多技术优势,但是其现有的市场份额仍较为有限,这主要是由于此类锡添加剂与三氧化锑等比较起来成本偏高。有趣的是,锡酸锌与三氧化锑所含的金属成本颇为相近,该等添加剂的价格差主要反映了加工工艺及现有产量的差异。鉴于此,ITRI正在着手开发锡酸锌粉末的低成本制造工艺,以期大幅降低其市场售价,继而比三氧化锑及其他大批量阻燃剂更具市场竞争力。
动物保健品
锡化合物(二价)用于人类及动物保健品的历史记录相当悠久,虽然该领域的实际锡用量一度非常有限,而且应用领域主要集中在牙科行业(参见下文)。
然而,近期围绕锡锌协同抗菌效果的研制开发,已经极大地拓展了市场前景。ITRI正在与美国Visions Marketing公司共同研发一套动物保健品配方,用于防治牛科动物、马科动物、犬科动物以及其他动物界的皮肤病。此类配方包括液态氟化锡(二价)及硫酸锌,现已申请了专利,并被冠以“Accelerator”商标在美国上市销售。
很难在初期阶段对潜在锡用量进行估测,但是仅就美国而言,每年锡用量达到500-1,000吨较为切合实际。未来包括人类保健品在内的研制开发,已经列入了考虑范畴。同时,ITRI拟在未来数年内继续密切跟进此项技术。
颜料
氧化锡(四价)自古以来就作为乳浊剂应用于陶瓷釉料及玻化搪瓷。尽管锆石等廉价乳浊剂发挥了很大程度的替代作用,但是氧化锡作为瓷砖和陶器制作所需的一种主要彩色颜料成分,依旧保持着陶瓷行业的庞大市场份额。
历史悠久的锡基颜料包括:锡锑蓝及锡锑灰色料、锡铬粉及锡铬紫色料、锡钴蓝色料(还广泛用作绘画颜料),以及古代釉上彩“凯细欧紫”,该色料含有在水合氧化锡晶格中胶态分散的金属金色纳米颗粒。
从锡消费量的角度而言,其可被视为一个成熟稳定的市场,而近期的研制开发则包括一系列深黄橙锡锌钛颜料的商业化运作(洛克伍德颜料的“Solaplex”系列),此类颜料可用作铅/镉颜料的无毒替代品,应用领域涉及圬工漆、船舶漆、路标以及各类塑胶材料的颜料。
无铅轴承
汽车轴承所使用的铅正在被锡取替。
铅青铜白合金轴承数十年来一直用于汽车及其他领域,但是铅正在被该市场日渐淘汰。
欧洲主要汽车零配件供应商Federal Mogul、Miba及ECKA公司推出了新型无铅轴承,其锡含量目前最高可达12%。
热电
锡与其他元素结合并加热时,能够发挥多种神奇功效。目前正在研发可将热量转化为电能的新型材料。其他含锡材料可具有磁性并能移动。该技术可搜集利用废热进行循环发电(例如:汽车尾气)。
一种此类材料是基于镍钴锰锡的新型合金,其磁性能够随着温度的变化而改变,既可无磁性也可具备强磁性。另外一种在该领域极具前景的锡基材料是含掺杂剂的碲化锡--倘若热电效应足够强大,那么应用领域将涉及发电、制冷以及光子传感装置。
太阳能电池
锡在下一代太阳能电池材料的竞赛中领先。今天的太阳能电池使用昂贵和稀有的元素,比如镓。而更多的“资源丰富”的材料正在被考虑。锌黄锡,包含30%的锡,是第一个在IBM的研究实验室中通过10%效能障碍的材料。
太阳能电池技术(经常也被称为光伏电池)正在快速发展,并且被认为是新能源技术优先发展的领域。传统的大块的硅材料将会被光电材料薄膜取代,这种新技术预期会在未来几年主导太阳能电池市场。
锡氧化物已经在透明导电顶层有适量的应用(当前技术广泛采用)。主要用在铟-锡氧化物(ITO)导电膜中,但是可能会逐渐的被掺杂氧化锡的氟取代。
如果被IBM测量的10%的效能能够得到进一步增加,用在光吸收层中的碲化镉和铜-铟-镓-硒,可能被含锡30%的锌黄锡(铜-锌-硫化锡)替代。
免责声明:上文仅代表作者或发布者观点,与本站无关。本站并无义务对其原创性及内容加以证实。对本文全部或者部分内容(文字或图片)的真实性、完整性本站不作任何保证或承诺,请读者参考时自行核实相关内容。本站制作、转载、同意会员发布上述内容仅出于传递更多信息之目的,但不表明本站认可、同意或赞同其观点。上述内容仅供参考,不构成投资决策之建议;投资者据此操作,风险自担。如对上述内容有任何异议,请联系相关作者或与本站站长联系,本站将尽可能协助处理有关事宜。谢谢访问与合作! 中钨在线采集制作.
|