"מלך האלסטיות" בין סגסוגות הנחושת - סגסוגת נחושת בריליום
בריליום היא מתכת רגישה שמדאיגה מאוד את המעצמות הצבאיות הגדולות בעולם. לאחר יותר מ-50 שנה של פיתוח עצמאי, תעשיית הבריליום של ארצי יצרה בעצם מערכת תעשייתית שלמה. בתעשיית הבריליום נעשה שימוש הכי פחות במתכת בריליום אך היא החשובה ביותר. יש לו יישומי מפתח בתחומי ההגנה הלאומית, התעופה והחלל ואנרגיה גרעינית אסטרטגית. זהו משאב אסטרטגי וקריטי הקשור לביטחון לאומי; יש לו את השימוש ונתח השוק הגדולים ביותר. הכמות הכוללת הגדולה ביותר היא סגסוגת נחושת בריליום, שנמצאת בשימוש נרחב בתחומי תעשייה. ארצות הברית מטילה אמברגו על בריליום טהור וסגסוגות מאסטר של בריליום-נחושת מסין. סגסוגת נחושת בריליום היא חומר אלסטי מסגסוגת לא ברזלית עם תכונות מקיפות מצוינות. הוא נקרא "מלך הגמישות" והוא בעל חוזק גבוה, קשיות גבוהה, עמידות בפני קורוזיה, מוליכות חשמלית גבוהה, מוליכות תרמית גבוהה, עמידות בפני עייפות, עמידות בפני קורוזיה וגמישות. יש לו תכונות מצוינות כגון היסטרזיס קטן, לא מגנטי, וללא ניצוצות במהלך הפגיעה. לכן, היישום העיקרי של בריליום הוא סגסוגת נחושת בריליום. ההערכה היא כי 65% מהבריליום בשוק קיים בצורה של סגסוגת נחושת בריליום.
1. סקירה של תעשיית הבריליום הזרה
נכון לעכשיו, רק לארצות הברית, קזחסטן וסין יש מערכות תעשייתיות שלמות של בריליום בקנה מידה תעשייתי מכריית עפרות בריליום, מתכות מיצוי ועד לעיבוד מתכת בריליום וסגסוגת. קנה המידה של תעשיית הבריליום בארצות הברית הוא הגדול בעולם, המייצג את רמת הטכנולוגיה של ייצור הבריליום בעולם. יש לה יתרון מוחלט בתעשיית הבריליום בעולם והיא בעמדה מובילה ודומיננטית. ארצות הברית שולטת בסחר העולמי בתעשיית הבריליום על ידי אספקת חומרי גלם של בריליום, חומרים מעובדים למחצה ומוצרים סופיים ליצרני מוצרי בריליום רבים בעולם, כולל ארה"ב ומחוצה לה. יפן מוגבלת על ידי המחסור במשאבי עפרות בריליום ואין לה יכולות שרשרת תעשייתיות מלאות. עם זאת, יש לה טכנולוגיה מתקדמת בעיבוד משני והיא ממלאת תפקיד חשוב בתעשיית הבריליום העולמית.
American Materion Corporation (לשעבר Brush Wellman) הוא היצרן המשולב המקיף היחיד בעולם שיכול לייצר את כל מוצרי הבריליום. ישנן שתי חברות בנות עיקריות. חברת בת אחת מייצרת סגסוגת בריליום, לוחות סגסוגת בריליום נחושת, רצועות, חוטים, צינורות, מוטות וכו' בתחום התעשייה; השני מתמקד ביישומים בעלי דיוק גבוה כגון הגנה לאומית, וייצורו כולל דרגת טוהר גרעיני, דרגת מבנה ודרגת מכשיר. וחומרי בריליום בדרגה אופטית, כמו גם סגסוגות בריליום-אלומיניום בעלות ערך גבוה המשמשות ביישומי תעופה וחלל. Nippon NGK Corporation היא יצרנית נחושת הבריליום השנייה בגודלה בעולם, הידועה בעבר בשם NGK Metal Corporation. היא החלה לייצר סגסוגת נחושת בריליום בשנת 1958 והיא חברה בת בבעלות מלאה של Nippon Insulator Co., Ltd. (Nippon Gaishi). בשנת 1986 רכשה חברת Nippon Insulator Co., Ltd את חטיבת נחושת הבריליום של חברת קאבוט האמריקאית ושינתה את שמה ל-NGK Corporation, וכך נוצרה מצב להתחרות בחברת Materion האמריקאית בתחום נחושת הבריליום. Gengko Metals היא היבואנית הגדולה בעולם של תחמוצת בריליום (מקורות היבוא העיקריים הם Materion Corporation מארצות הברית ו-Urba Metallurgical Plant of Kazakhstan). כושר הייצור השנתי הנוכחי של NGK מוערך ביותר מ-6,000 טונות של נחושת בריליום. המפעל המטלורגי של אולבה היה מפעל ההתכה והעיבוד היחיד של בריליום בברית המועצות לשעבר וכיום שייך לקזחסטן. לפני קריסת ברית המועצות, ייצור הבריליום במפעל המתכות אולבה היה חסוי ביותר ומעט היה ידוע על כך. ב-2000, המפעל המטלורגי של Urba קיבל השקעה של 25 מיליון דולר מהחברה האמריקאית Materion. Materion סיפקה מימון לייצור בריליום בשנתיים הראשונות של המפעל המתכות אורבה, עדכנה את הציוד שלו וסיפקה כמה טכנולוגיות חדשות בתמורה. Urba Metallurgical Plant מספקת באופן בלעדי מוצרי בריליום למטריון, בעיקר כולל מטילי בריליום מתכת וסגסוגת אב נחושת בריליום (זמין עד 2012). בשנת 2005 השלים המפעל המתכתי אורבה את תוכנית ההשקעה לחמש שנים. כושר הייצור השנתי של המפעל המטלורגי של Urba הוא 170-190 טון של מוצרי בריליום, וכושר הייצור השנתי של סגסוגת אב נחושת בריליום היא 3,000 טון. כושר הייצור השנתי של המוצרים מגיע ל-1,000 טון. Urba Metallurgical Plant השקיע והקים חברה בת בבעלות מלאה בשנחאי, סין: Urba Metallurgical Products (Shanghai) Co., Ltd., אשר אחראית על היבוא, הייצוא, הייצוא מחדש והמכירה של מוצרי הבריליום של החברה. סין, מזרח אסיה, דרום מזרח אסיה ואזורים אחרים. לאחר שנים של פיתוח, Wuzhong Metallurgical Products (Shanghai) Co., Ltd הפכה לאחת מספקיות הסגסוגות הראשיות של בריליום נחושת בסין, מזרח אסיה ודרום מזרח אסיה. ביבשת סין היא תפסה יותר מ-70% מנתח השוק בשיאה.
2. סקירה כללית של תעשיית הבריליום בסין
לאחר עשרות שנים של פיתוח, תעשיית הבריליום בסין יצרה מערכת תעשייתית שלמה מכריית עפרות, מיצוי ומטלורגיה ועד לעיבוד מתכת וסגסוגת בריליום. מוצרי השוק העיקריים המופצים כיום בשרשרת תעשיית הבריליום כוללים: תרכובות בריליום, בריליום מתכת, סגסוגות בריליום, קרמיקה בריליום אוקסיד וחומרים מרוכבים מתכת על בסיס בריליום. המפעלים העיקריים כוללים מפעלים בבעלות המדינה כמו Oriental Tantalum ו-Minmetals Berylium, וכן מיזמים פרטיים קטנים יותר. ב-2018, סין ייצרה 50 טון של בריליום טהור. ארצות הברית אסרה על מתכת בריליום וסגסוגת מאסטר נחושת בריליום מסין. המתכת בריליום היא הפחות בשימוש אך החשובה ביותר בשרשרת התעשייתית. בריליום מתכת משמש בעיקר בתחומי ההגנה הלאומית, תעופה וחלל ומשאבים אסטרטגיים. יישום ההגנה הלאומי הקריטי ביותר הוא בטילים גרעיניים אסטרטגיים. בנוסף, הוא כולל גם חלקי מסגרת וחלקי מבנה של לוויין, מראות לווין, חרירי רקטות, גירוסקופים ורכיבי ניווט ובקרת נשק, אריזה אלקטרונית, מערכות תקשורת נתונים ומראות לייזר בעלות הספק גבוה; בריליום מתכת בדרגה גרעינית משמש גם כורי ביקוע גרעיני והיתוך מחקר/ניסיוני. השימוש הגדול ביותר בשרשרת התעשייתית הוא סגסוגת נחושת בריליום. על פי הסטטיסטיקה, יותר מ-80% מהידרוקסיד בריליום משמש לייצור סגסוגת אב של בריליום נחושת (תכולת בריליום 4%). הסגסוגת הראשית מדוללת בנחושת טהורה לייצור סגסוגות בריליום-נחושת עם רכיבים שונים בעלי תכולת בריליום של 0.1~2%, כולל סוגים שונים של פרופילי סגסוגת בריליום-נחושת (מוטות, רצועות, צלחות, חוטים וצינורות). מפעלי גימור פרופילים אלו משמשים לעיבוד רכיבים המשמשים באלקטרוניקה צריכה ובתחומי תעשייה אחרים. הייצור של סגסוגת בריליום-נחושת מחולק בדרך כלל לשני חלקים: במעלה הזרם ומורד הזרם. במעלה הזרם כריית עפרות, מיצוי והתכה לסגסוגת אב המכילה בריליום-נחושת (תכולת הבריליום היא בדרך כלל 4%); במורד הזרם הוא השימוש בסגסוגת אב של בריליום-נחושת כתוסף, הוספת נחושת. הוא נמס ומעובד לפרופילי סגסוגת נחושת בריליום (צינורות, רצועות, מוטות, חוטים, צלחות וכו'). כל מוצר סגסוגת יחולק לדרגות שונות עקב ביצועים גרועים.
3. סיכום
בשוק סגסוגת הנחושת הראשית של בריליום, כושר הייצור מרוכז בכמה חברות, כאשר ארצות הברית תופסת עמדה דומיננטית. הסף הטכני לייצור סגסוגת נחושת בריליום גבוה יחסית, והתעשייה כולה מרוכזת יחסית. לכל מותג או קטגוריה מחולקים יש רק כמה ספקים, או יצרן-על אחד. בשל מיעוט המשאבים והמנהיגות הטכנולוגית, Materion מארצות הברית תופסת עמדה מובילה. גם למפעל המתכות היפני של NGK ולמפעל Urbajin של קזחסטן יש יכולות חזקות. ארגונים מקומיים נמצאים בפיגור בסך הכל. בשוק פרופילי סגסוגת נחושת בריליום, המוצרים המקומיים מרוכזים בתחום הבינוני עד הקצה הנמוך, ויש ביקוש גדול לתחליפים ומרחב מחירים בשוק הבינוני עד הגבוה. בין אם מדובר בסגסוגת אב של בריליום נחושת או בפרופילי סגסוגת בריליום נחושת, חברות מקומיות עדיין בשלבי ההדבקה. המוצרים שלהם נמצאים בעיקר בשוק הבינוני-נמוך, ולרוב המחיר הוא חצי או אפילו נמוך מזה של מוצרים אמריקאיים ויפנים. הסיבה עדיין מוגבלת על ידי היציבות של טכנולוגיית ההיתוך והתהליך. מצד אחד, זה אומר שכאשר עלויות הייצור והייצור המקומיות נמוכות, אם טכנולוגיית התכת נחושת בריליום מסוימת תשולט או משולבת, המוצר צפוי להיכנס לשוק הביניים עם יתרון מחיר. בריליום בטוהר גבוה (99.99%) וסגסוגת אב של בריליום-נחושת הם חומרי גלם מרכזיים שארצות הברית אוסרת לייצא לסין.
