Le "roi de l'élasticité" parmi les alliages de cuivre - alliage de cuivre-béryllium
Le béryllium est un métal sensible qui préoccupe beaucoup les grandes puissances militaires du monde. Après plus de 50 ans de développement indépendant, l'industrie chinoise du béryllium a essentiellement formé un système industriel complet. Dans l’industrie du béryllium, le métal béryllium est le moins utilisé mais le plus important. Il a des applications clés dans les domaines de la défense nationale, de l’aérospatiale et de l’énergie nucléaire stratégique. Il s'agit d'une ressource stratégique et critique liée à la sécurité nationale ; il a la plus grande utilisation et la plus grande part de marché. La plus grande quantité totale est l’alliage de cuivre-béryllium, largement utilisé dans les domaines industriels. Les États-Unis imposent un embargo sur le béryllium pur et les alliages maîtres béryllium-cuivre en provenance de Chine. L'alliage de cuivre-béryllium est un matériau élastique en alliage non ferreux doté d'excellentes propriétés complètes. Il est appelé le « roi de l'élasticité » et possède une résistance élevée, une dureté élevée, une résistance à la corrosion, une conductivité électrique élevée, une conductivité thermique élevée, une résistance à la fatigue, une résistance à la corrosion et une élasticité. Il possède d'excellentes propriétés telles qu'une faible hystérésis, non magnétique et aucune étincelle lors de l'impact. Par conséquent, la principale application du béryllium est l’alliage de cuivre-béryllium. On estime que 65 % du béryllium disponible sur le marché existe sous forme d’alliage de cuivre-béryllium.
1. Aperçu de l'industrie étrangère du béryllium
Actuellement, seuls les États-Unis, le Kazakhstan et la Chine disposent de systèmes industriels complets pour le béryllium à l’échelle industrielle, depuis l’extraction du minerai de béryllium, la métallurgie d’extraction jusqu’au traitement du béryllium métal et de ses alliages. L'industrie du béryllium aux États-Unis est la plus grande au monde, ce qui représente le niveau technologique mondial de production de béryllium. Elle dispose d'un avantage absolu dans l'industrie mondiale du béryllium et occupe une position de leader et dominante. Les États-Unis contrôlent le commerce mondial de l’industrie du béryllium en fournissant des matières premières, des matériaux semi-transformés et des produits finis en béryllium à de nombreux fabricants de produits en béryllium dans le monde, y compris aux États-Unis et à l’étranger. Le Japon est limité par le manque de ressources en minerai de béryllium et ne dispose pas de capacités de chaîne industrielle complètes. Cependant, elle dispose d'une technologie avancée en matière de transformation secondaire et joue un rôle important dans l'industrie mondiale du béryllium.
American Materion Corporation (anciennement Brush Wellman) est le seul fabricant intégré complet au monde capable de fabriquer tous les produits en béryllium. Il existe deux filiales principales. Une filiale produit des plaques, des bandes, des fils, des tubes, des tiges, etc. en alliage de béryllium, en alliage de béryllium et de cuivre dans le domaine industriel ; l'autre se concentre sur les applications de haute précision telles que la défense nationale, et sa production comprend des qualités de pureté nucléaire, de qualité structurelle et de qualité instrument. et des matériaux en béryllium de qualité optique, ainsi que des alliages béryllium-aluminium de grande valeur utilisés dans les applications aérospatiales. Nippon NGK Corporation est le deuxième plus grand fabricant mondial de cuivre au béryllium, anciennement connu sous le nom de NGK Metal Corporation. Elle a commencé à produire des alliages de cuivre-béryllium en 1958 et est une filiale en propriété exclusive de Nippon Insulator Co., Ltd. (Nippon Gaishi). En 1986, Nippon Insulator Co., Ltd. a acheté la division cuivre-béryllium de l'American Cabot Company et a changé son nom pour NGK Corporation, créant ainsi une situation pour concurrencer l'American Materion Company dans le domaine du cuivre-béryllium. Gengko Metals est le plus grand importateur mondial d'oxyde de béryllium (les principales sources d'importation sont Materion Corporation des États-Unis et l'usine métallurgique Urba du Kazakhstan). La capacité de production annuelle actuelle de NGK est estimée à plus de 6,000 tonnes de cuivre-béryllium. L'usine métallurgique d'Ulba était la seule usine de fusion et de transformation de béryllium de l'ex-Union soviétique et appartient désormais au Kazakhstan. Avant l’effondrement de l’Union soviétique, la production de béryllium à l’usine métallurgique d’Ulba était hautement confidentielle et on en savait peu. En 2000, l'usine métallurgique d'Urba a reçu un investissement de 25 millions de dollars américains de la société américaine Materion. Materion a financé la production de béryllium au cours des deux premières années de l'usine métallurgique d'Urba, a modernisé ses équipements et a fourni de nouvelles technologies en retour. L'usine métallurgique d'Urba fournit exclusivement des produits en béryllium à Materion, notamment des lingots métalliques de béryllium et un alliage maître de béryllium et de cuivre (disponibles jusqu'en 2012). En 2005, l'usine métallurgique d'Urba a réalisé ce plan d'investissement quinquennal. La capacité de production annuelle de l'usine métallurgique d'Urba est de 170-190 tonnes de produits en béryllium, et la capacité de production annuelle d'alliage maître en cuivre et béryllium est de 3,000 tonnes. La capacité de production annuelle de produits atteint 1 000 tonnes. L'usine métallurgique d'Urba a investi et créé une filiale en propriété exclusive à Shanghai, en Chine : Urba Metallurgical Products (Shanghai) Co., Ltd., qui est responsable de l'importation, de l'exportation, de la réexportation et de la vente des produits en béryllium de l'entreprise à Shanghai. Chine, Asie de l'Est, Asie du Sud-Est et autres régions. Après des années de développement, Wuzhong Metallurgical Products (Shanghai) Co., Ltd. est devenu l'un des plus importants fournisseurs d'alliages maîtres en cuivre-béryllium en Chine, en Asie de l'Est et en Asie du Sud-Est. En Chine continentale, il occupait plus de 70 % des parts de marché à son apogée.
2. Aperçu de l'industrie chinoise du béryllium
Après des décennies de développement, l'industrie chinoise du béryllium a formé un système industriel complet allant de l'extraction et de la métallurgie du minerai au traitement du béryllium et de ses alliages. Les principaux produits du marché actuellement distribués dans la chaîne industrielle du béryllium comprennent : les composés du béryllium, le béryllium métallique, les alliages de béryllium, les céramiques d'oxyde de béryllium et les matériaux composites à base de béryllium métallique. Les grandes entreprises comprennent des entreprises publiques telles que Oriental Tantalum et Minmetals Beryllium, ainsi que des entreprises privées plus petites. En 2018, la Chine a produit 50 tonnes de béryllium pur. Les États-Unis ont interdit le béryllium métallique et l’alliage maître béryllium-cuivre en provenance de Chine. Le métal béryllium est le moins utilisé mais le plus important dans la chaîne industrielle. Le béryllium métallique est principalement utilisé dans les domaines de la défense nationale, de l'aérospatiale et des ressources stratégiques. L’application la plus critique en matière de défense nationale concerne les missiles nucléaires stratégiques. En outre, il comprend également des pièces de châssis et des pièces structurelles de satellite, des miroirs de satellite, des tuyères de fusée, des gyroscopes et des composants de navigation et de contrôle d'armes, des emballages électroniques, des systèmes de communication de données et des miroirs laser haute puissance ; Le béryllium métallique de qualité nucléaire est également utilisé dans les réacteurs de recherche/expérimentation nucléaires de fission et de fusion. L’alliage de cuivre-béryllium est l’alliage de cuivre-béryllium le plus utilisé dans la chaîne industrielle. Selon les statistiques, plus de 80 % de l'hydroxyde de béryllium est utilisé pour produire un alliage maître de cuivre-béryllium (teneur en béryllium 4 %). L'alliage maître est dilué avec du cuivre pur pour produire des alliages béryllium-cuivre avec divers composants avec une teneur en béryllium de 0,1 à 2 %, y compris divers types de profilés en alliage béryllium-cuivre (tiges, bandes, plaques, fils et tuyaux). Entreprises de finition Ces profils sont utilisés pour traiter des composants utilisés dans l'électronique grand public et d'autres domaines industriels. La production d’alliage béryllium-cuivre est généralement divisée en deux parties : l’amont et l’aval. L'amont est l'extraction, l'extraction et la fusion du minerai en alliage maître béryllium-cuivre contenant du béryllium (la teneur en béryllium est généralement de 4 %) ; l'aval est l'utilisation d'un alliage maître béryllium-cuivre comme additif, ajoutant du cuivre. Il est ensuite fondu et transformé en profilés en alliage de béryllium-cuivre (tubes, bandes, tiges, fils, plaques, etc.). Chaque produit en alliage sera subdivisé en différentes qualités en raison de mauvaises performances.
3. Résumé
Sur le marché des alliages maîtres en cuivre-béryllium, la capacité de production est concentrée dans quelques entreprises, les États-Unis occupant une position dominante. Le seuil technique pour la production d’alliage de cuivre-béryllium est relativement élevé et l’ensemble de l’industrie est relativement concentré. Chaque marque ou catégorie subdivisée ne compte que quelques fournisseurs, ou un seul super fabricant. En raison de la rareté des ressources et du leadership technologique, Materion des États-Unis occupe une position de leader. L'usine métallurgique japonaise NGK et l'usine métallurgique Urbajin du Kazakhstan disposent également de solides capacités. Les entreprises nationales sont globalement à la traîne. Sur le marché des profilés en alliage de béryllium et de cuivre, les produits nationaux sont concentrés dans le domaine moyen à bas de gamme, et il existe une demande de substitution et un espace de prix importants sur le marché moyen à haut de gamme. Qu'il s'agisse d'alliages maîtres en cuivre-béryllium ou de profilés en alliage de cuivre-béryllium, les entreprises nationales sont encore en phase de rattrapage. Leurs produits se situent principalement sur le marché moyen et bas de gamme, et le prix est souvent la moitié, voire inférieur, à celui des produits américains et japonais. La raison est encore limitée par la stabilité de la technologie et du processus de fusion. D'une part, cela signifie que lorsque les coûts de production et de fabrication nationaux sont faibles, si certaines technologies de fusion du cuivre-béryllium sont maîtrisées ou intégrées, le produit devrait entrer sur le marché de milieu de gamme avec un avantage de prix. Le béryllium de haute pureté (99,99 %) et l’alliage maître béryllium-cuivre sont des matières premières clés que les États-Unis interdisent d’exporter vers la Chine.
