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高磁感非晶纳米晶软磁合金转化记事(五):苦斗困境现曙光

  2017年伊始,新型非晶纳米晶带材中试实验就在创业团队自己研发、设计和制造的恒压力制带机组上展开,争取三个月内实现Bs达1.7T以上的新型带材批量化生产。

  定下目标简单,但要真正实现量产谈何容易。新型非晶纳米晶合金的成分与传统商业化合金相差较大,从原料到成型的带材,经热处理再到性能合格的产品,需要确定几十个工艺参数,并且要确定这些工艺参数的最佳组合。

  中试一开始就遇到了一个大难题:因为新型合金与传统合金的成分存在差异,已经在传统非晶纳米晶带材生产线上成熟使用的坩埚、内包、喷嘴等一系列耐火材料,竟然与新型合金液发生化学反应,这是个致命的问题。耐火材料与合金液发生反应后生成未知的杂质,污染了合金液,并造成合金成分偏差。带着这个难题,门贺和郭海奔赴全国各地,考察耐火材料供应商,寻找合适的耐火材料,捧回耐火材料样品进行耐火材料实验,再将实验结果反馈给制造商,供其调整耐火材料配方和制造工艺。就这样,与耐火材料供应商们经过一轮又一轮“样品实验-调整配方和工艺-样品实验”循环后,适用于新型合金和新型制带机组的坩埚、内包、塞杆和喷嘴等零部件相继被开发出来。

  终于可以开展新型合金制带实验了。接下来就是通过喷带实验逐步改善带材质量、确定制备工艺参数。此时又面临了一个新的问题,新型合金似乎与制带机“八字不合”,同一个制带工人采用同一套制备参数喷出不同批次的带材,性能有好有坏;相同喷带温度下制备出的带材性能也是时好时坏。这让制备工艺参数的调整迷失了方向。这段时间,不仅是车间的工程师和工人陷入了迷茫和抑郁,就连门贺、郭海和霍利山也突感压力倍增。但作为公司的创始人和领航人,他们要做的是顶住压力,带领团队找出问题,解决问题。

  这段时间,三个人经常在一起讨论技术问题,一讨论就不知不觉到第二天凌晨。从设备的稳定性到耐火材料的质量,从测量元件的精准度到原材料的品质,任何可能的问题源头都不放过,并对其进行逐个排查。终于,通过细致的原材料检验,他们发现问题出在核心原材料Fe-P合金上。Fe-P合金实测的磷元素含量与供应商提供的数据差别较大,而且不同合金块中磷元素含量的差别也比较大,杂质也明显超标,这是工业化生产中最为忌讳的。但因为磷元素并不是金属行业内的常规添加元素,所以国内高品质的Fe-P合金很少。而国外的高品质Fe-P合金也主要是供实验室研究用的高价原材料,不可能用来工业化生产。在试用了国内多家工业级Fe-P合金原料,发现带材质量并未获得明显改善后,门贺和郭海决定暂停Bs高于1.7T的新型带材批量化制备研究,转而进行Bs为1.65T但不含磷元素的新型合金的带材制备。

  Bs达到1.65T的这款非晶纳米晶合金,虽然饱和磁感强度只是略超日立金属新一代非晶合金HB1的1.64T,但因不含磷其原材料成本更低,对带材制备工艺的要求也低于含磷合金,只要带材损耗低于HB1,就应具有足够大的市场。前期已经被含磷合金折磨“透”了的毕普拉斯团队,在制备不含磷合金的带材时显然轻松了不少。经过两三个月的时间,就将配套的耐火材料和整套制备工艺参数基本确定。

  尽管说是被含磷合金折磨“透”,其实开发含磷合金带材稳定制备工艺过程中,不仅全方位熟悉了整套制带设备,还逐渐形成了行之有效的研发管理模式和多方位、全流程的带材品质管控体系。“虽然当时是为了稳定含磷合金带材的性能而被迫建立的这一套品质管控流程,但现在看来,这是现代工业生产体系所必备的。从一开始就建立规范的研发模式和品质管控体系,对于毕普拉斯日后新型带材研发和产品质量控制,影响深远,很大程度上加快了我们新型产品的研发和批量化生产的进度。”带头人门贺始终强调从一开始就要将工作和流程规范化的重要性。

  新型带材能稳定生产,带材向下游应用的推广和下游产品开发步入正轨。凭借新型非晶纳米晶合金带材在市场上的性能优势,毕普拉斯逐步在非晶纳米晶合金行业崭露头角。2017年先后与国内高端非晶纳米晶器件制造企业,佛山中研非晶公司和中天科技集团下属中天电气公司,在战略合作方面达成共识,进入上市公司原材料供应链。在拓展非晶纳米晶带材的应用方面,毕普拉斯与高速电主轴制造企业联合,利用新型高Bs带材制造电机定子铁芯,成功开发出超高速高效电主轴电机,电机最高转速达到9万转/分,效率比同规格硅钢电主轴高出10%以上。这款超高速高效电机作为中科院代表性的创新成果,参加了2017年全国双创活动周上海主会场的展览。

  资本市场方面,毕普拉斯也获得多方认可。在宁波市股权投资与创业投资行业协会主办的“2017寻找宁波最具投资价值企业”活动中,成立不到2年的毕普拉斯成功跻身最具投资价值企业20强,吸引了众多投资公司和金融机构的投资意向。

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