转化机理（共4篇）
转化机理 篇1
自“金融中心”概念被Kindleberger (1974) 提出并被理论界所熟知, 相关的理论探讨与政策建议一直是研究的热点[1]。特别是在当前阶段, 加快构建区域金融中心、国家金融中心, 乃至国际金融中心的口号被广泛提及。大量研究从定性或定量角度, 全面分析了金融集聚为金融中心带来的成本与信息等优势, 但对特定地域范围的资源“容量”问题的深入探究不够。在金融资源不断集聚的过程中, 当资源密度超过其阈值时, 过度的资源无法被充分利用, 达不到资本追求最高回报的目的, 从而导致流动的方向出现逆转, 由原来的金融集聚逐渐转化为金融扩散。本文的研究目的就是要在现有研究成果的基础上, 进一步探讨金融资源从集聚到扩散的过程、动因及其机理。
一、 文献综述
目前, 研究金融集聚现象的理论已比较成熟, 相关研究也很丰富。Powell (1915) 在其著作《货币市场的演进》中, 详细描述了伦敦相互独立的银行集聚而形成一个金融系统的过程, 同时运用了许多生理学上的类比, 包括“自然选择”和“适者生存”等, 这是最早对金融集聚相关理论的阐述。此后, 学术界对金融集聚的研究主要集中在两个方面, 一是有关金融集聚动因的探讨;二是关于金融集聚对区域经济增长促进作用的研究。
在金融集聚动因的研究方面, 规模经济是最早提出的, 也是被绝大多数学者所认可的影响金融集聚的重要因素。Kindleberger (1974) 认为金融集聚是在“一个进化的和耗费时间的过程”中创造的, 规模经济使得银行和其他金融机构选择一个特定的区位。Economists Advisory Group (1984) 指出金融中心虽发展缓慢, 但是一旦建立就显示出生存的巨大能量。这部分是因为习惯的力量、顾客的忠诚或者简单的惯性, 但大多是源于建立金融中心所享有的各种规模经济。国内学者如潘英丽 (2003) 、金学军 (2004) 、刘军 (2007) 、杨再斌 (2006) 、黄解宇 (2011) 等, 也认为金融集聚的规模经济效应是金融机构集聚的直接原因。除规模经济之外, 影响金融集聚形成的因素还包括信息不对称、资本溢出以及各种经济、社会因素等方面。Porteous (1995) 认为塑造和发展金融产业中心的背后力量大致可以用信息外在性、信息腹地、路径依赖和不对称信息来解释。
国内外学术界对金融扩散的研究相对较少, 有少量的研究证实了金融扩散现象的存在, 如Hutchinson (1991) 、王朝阳 (2008) 论证了一些跨国金融机构总部的扩散现象, 并且越是在金融资源集中的区域, 其金融扩散表现得愈明显 (如伦敦) 。周游 (2000) 认为金融扩散是不依人的意志为转移的客观规律, 主要源于中心城市自身结构的优化、科技进步的推动、规模效益的消失、土地价格的上涨以及生活费用的攀升等因素, 同时总结出金融集聚与扩散遵循着三条基本规律 (增强律、衰减律、指向律) 。闫彦明 (2006) 提出金融资源集聚、扩散虽是同时进行, 但两个方向上流动的要素的禀赋却是不同的:集聚性资源大多是优质、高端、具有成长潜力和竞争力的产业前沿的要素, 而扩散性的资源往往是一些处于成熟期向衰退期转化过程中的要素, 表现为资源的“溢出”。因此, 金融资源集聚、扩散的结果通常就形成了核心区域、附属区域、边缘区域等梯队形的结构。
在金融集聚与金融扩散的相互作用方面, 一些研究的结果发现金融扩散不能作为金融集聚的对立面, 更为恰当的是作为其辅助面。金融扩散不仅不会削弱金融中心的竞争优势, 反而能引致金融资源在一定地区更好地良性流动。张世晓 (2010) 运用耗散结构理论分析区域金融集聚的系统特征, 发现金融聚集区域能够充分利用系统的耗散结构特征, 不断向良性方向演化。王修华 (2009) 从金融地理学的研究角度将金融资源空间分布归纳为三个层次, 发现金融资源空间分布是一个金融集聚与扩散的过程;金融资源空间分布的相互作用是金融效率的空间调整和提高的过程, 也是金融功能的空间深化和完善的过程。
二、 金融扩散的内涵与形成动因
(一) 金融扩散的内涵
作为金融集聚发展到一定阶段的产物, 金融扩散与金融集聚密切相关。因此, 对金融扩散的定义从金融集聚这一视角引入。从流向上看, 金融资源的流动呈现集中与扩散两个相反的方向。金融集聚是指金融资源通过与地域条件协调、配置、组合的时空动态变化, 金融产业成长、发展, 进而在一定地域空间生成金融地域密集系统的过程。金融扩散则是指与上述相反的过程, 即由于市场过度拥挤、成本增大, 金融资源逐渐从中心区域向外围地区流动、扩散, 从而使得中心区域金融资源密度减少, 与外围区域达到一种相对平衡状态的过程。
(二) 金融扩散的形成动因
金融资源本质始终是趋利的, 在金融集聚阶段与金融扩散阶段都是如此。在金融集聚阶段, 金融中心提供的资源回报率远高于外围地区, 引致金融资源由外围地区向金融中心流动;而渐渐地, 金融中心因资本大量集聚, 原有的高回报率优势不复存在, 取而代之的便是外围地区的低成本、高收益优势, 于是金融资源的流动由集中状态变为扩散状态。因此, 金融集聚与扩散是两个中心区域和外围地区之间优劣势的转化, 金融集聚和扩散形成方面存在很多共有的因素。
1. 成本效应。在金融集聚过程中, 特别是初期阶段, 金融中心因规模经济的存在, 其成本优势非常明显。经济实体不仅仅存在内部生产规模扩大带来的内部规模经济, 更因各种金融资源在地理区位上的集中促进了各种实体经济要素与金融要素的同向流动, 带来了外部规模经济, 引起经济总量的快速增长。
随着金融资源在金融中心的过度集聚, 大量金融资源追逐相对稀少且在短时间内无法随之相应增加的地理空间与实体基础设施, 必然会带来金融中心过度竞争、租金增加以及成本攀升的局面。与此相比, 外围地区拥有大量闲置的土地以及人力资本, 能够吸引大型金融机构入驻, 降低了产品的单位成本, 使得原来在金融中心存在的优势逐渐转移到外围地区。外围地区虽不如中心地区靠近信息源, 但因与金融中心相距不是特别远以及信息在金融机构间的传递成本逐渐降低, 外围地区的劣势逐渐被弱化, 优势逐渐凸显。
随着金融中心竞争的愈加激烈, 外围地位的成本优势愈发得到重视, 企业大量聚集在外围地区重新引发了外围地区的规模经济效益;同时, 更多的企业选择将公司的分布在金融中心与外围地区达到一种均衡, 即在金融中心设立公司的销售分部以追求中心区域存在的信息优势与强劲需求, 但将公司总部设立在外围地区谋求外围地区带来的低成本优势。随着大批金融机构的集中和发展, 专门化的配套服务行业也将得到迅速的发展, 包括律师事务所、会计事务所、投资咨询公司、信用评级机构、资产评估公司、金融专业技术培训机构等。因此, 外围地区逐渐得到发展, 金融资源不再单一地向中心地区流动, 实现了金融资源由中心向外围地区的净流动。
2. 收益效应。与金融集聚相同, 金融扩散的初期阶段, 率先入驻的企业与金融中介机构得到的收益率比较高。一方面是因为资源相对丰富带来的低成本优势;另一方面便是在初期阶段, 金融机构以及企业间的竞争比较松散, 商品的定价策略灵活。金融集聚阶段的后期, 金融中心吸引了大量同质的金融机构与企业入驻, 为了赢得最大份额的市场占有量, 各企业不惜利用各种营销策略吸引客户, 从而拉平了所有企业的平均利润率, 整个金融市场近乎变成了完全竞争市场。而此时外围地区金融资源发展比较落后, 金融资源相对稀缺, 金融产品可以说是卖方市场。此时进驻的产品供应者可以采取灵活的定价策略, 甚至可以追求超额收益。最先入驻的企业可以率先抢占市场, 在外围地区竞争不激烈的时候吸引大量顾客, 从而在以后的竞争中占据优势;同时, 金融中心区域金融产业与实体经济的繁荣, 必然来金融制度的完善、监管力度的加强以及相关法律法规的颁布。金融监管一方面促使整个金融体系的运作更加有序、完善;另一方面, 由于现有制度不够完善, 多头监管、空白监管以及末端监管的现象仍然存在, 阻碍了金融行业的发展。外围地区的金融监管氛围较为宽松, 可以鼓励各种金融创新产品的发行, 给金融机构带来了难以衡量的优势。
3.信息溢出效应。金融集聚在吸引各类机构实体集中的同时, 促进了金融信息在地里位置上的大量聚集, 提高了金融主体对信息的认知水平。金融产业作为一种高资本投入的产业, 技术发展水平在其中占据至关重要的作用。外围地区在地理因素方面与金融中心相似, 距离很近, 从而可以充分享受到金融中心的信息优势, 弥补其在金融以及经济发展的不足, 构成对金融机构以及企业特有的吸引力。
不得不承认, 虽然外围地区在某些方面与金融中心相比存在优势, 但总体来看仍有很多不足, 而信息与技术在地理区位上的溢出可以在一定程度上淡化这种差距。根据新兴金融地理学理论, 大部分信息的本质都是“非标准化”的, 即所谓的默示信息。默示信息的距离传递具有歧义性和边际成本递增的特点, 因而物理距离是金融交易的影响因素, 物理距离近, 则信息不对称性所造成的空间效应就小, 风险就小;反之, 物理距离远, 信息不对称性就大, 则风险就大。金融中心往往就是信息源所在地, 外围地区虽不享有地处信息源的好处, 但因非常接近信息源, 可以认为有效信息在传播过程的耗损是很小的, 几乎可以忽略不计。虽然信息由金融中心传递到外围地区需要一定的成本, 但外围地区固有的成本优势更为显著, 因而外围地区对金融资源的所有者来说具有非常大的吸引力。
三、 金融集聚向扩散转化的演变过程与机理
(一) 金融集聚向扩散转化的演变过程
依据产业发展理论, 对应产业发展的四个阶段——投入期、成长期、成熟期与衰退期, 金融集聚的形成状态可分为四个阶段——初始成长阶段、金融集聚阶段、金融扩散阶段以及金融稳定阶段。在不同的金融发展阶段, 金融资源的集中与扩散两个过程同时进行, 但支配金融资源流动的主导力量在不同阶段中却在发生变化。
1.在初始成长阶段, 金融资源在不同的地区处于一种均匀分布的稀缺状态, 不存在金融中心与外围地区的区分, 并且金融资源的流动在不同的地区之间是均衡的。
2.在金融集聚阶段, 金融中心吸收了外围地区的大部分金融资源, 绝大部分是优质资源, 呈现一种外围地区供给金融中心、金融中心资源密度增速不断加大、外围地区金融资源密度增速减少、甚至负增长的一种状态。
3.随着金融集聚的发展, 金融中心资源的过度集中不可避免地引起了市场拥挤, 此时金融资源密度超过该地区的阈值, 进入金融扩散阶段。随着金融资源扩散逐渐占据了主导作用, 金融中心的资源密度增速逐渐变缓, 金融资源呈梯形逐渐由金融中心域向外围地区扩散, 外围地区因金融中心资源的溢出而得到极大的发展。
4.在最后的金融稳定阶段, 金融资源在金融中心以及外围地区实现了平衡的交换, 也就是说既有金融资源由金融中心流向外围地区, 又有金融资源由外围地区流向金融中心, 且两个方向的资源流动在质与量上大致相等。因此, 在金融稳定阶段, 金融集聚或金融扩散作用大体均衡, 金融中心的金融资源密度呈现一种近似于稳定的状态 (见图1) 。
(二) 金融集聚与扩散的转化规律
由于金融集聚与扩散的转化是在多种动因的作用下实现的, 包括成本、收益以及信息等方面, 但各种因素并不是单独发挥作用, 而是在一定的规律下相互影响、共同作用的。通过对金融集聚与扩散转化过程中各种动因及其变化的分析, 可以将转化的原因归结为三条转化律:密度规律、引力规律和辐射规律。
1. 密度规律。密度规律指的是当金融中心区域聚集了大量的、超过其承载能力的金融资源时, 中心区域的金融资源密度过大引致部分资源向周围低密度地区扩散, 其实质是一种分散力。
在金融资源不断向金融中心集聚的初始阶段, 相对于外围地区, 金融中心的资源量激增、密度不断加大。总体上看, 由于规模经济以及信息溢出效应带来的正向作用, 集聚对于资源所有者来说仍是有利的。它使得金融市场的参与者充分享受到规模经济带来的成本以及信息优势, 并不断吸引其他参与者参与其中。但是, 再大的城市也有一定的地域范围以及容量峰值, 随着金融集聚程度的增大, 过多的资源拥挤在有限的空间, 势必带来一些反作用。
这就类比于达尔文进化论中“自然选择”的原理, 生物都存在过度繁殖的倾向, 当生物繁殖过度超过自然界所能承受的范围时, 生物个体之间的“生存斗争”将使得具有优势的个体生存下来, 而处于劣势的个体则被淘汰。将此原理利用到金融集聚与扩散的转化过程中, 由于信息的传递具有一定时滞性以及人们的认识并不总是那样准确, 在金融资源密度超过了金融中心所能负载的最大值时, 更多的企业只是看到了其中的优势, 却并未意识到伴随着资源集聚所引起的负面效应, 如信息成本的增加, 昂贵的办公楼租金, 人才供给过度导致竞争过度等。当金融集聚程度增大到一定阈值时, 集聚带来的效益不但不能补偿“生存斗争”带来的损失, 还可能因机构之间的过度竞争弱化了其本身存在的巨大优势。此时, 金融集聚的负面效应超过了正面效益, 资源由原来的集聚状态逐渐转化为扩散状态。
此外, 在金融扩散的初始阶段, 由中心区域向周围区域扩散的往往是在优胜劣汰的斗争中最先被“边缘化”的资源。随着金融扩散的进行, 金融中心内部资源结构进一步优化, 部分优质、高端、具有成长潜力和竞争力的产业前沿的要素也将从金融中心迁移出来, 追求外围地区低成本带来的优势。因此, 金融资源扩散的结果通常加强了金融资源在金融中心与外围地区之间的资源平衡。
2. 引力规律。正如物理学中阐述的万有引力规律, 两个城市之间同样存在着所谓的“引力”规律。引力规律主要用来描述各种金融资源与生产要素, 在不同城市之间的流动方向以及流动速度。可以自由流动的各种金融资源和生产要素, 其本质就是趋利的, 也就是说金融资源流动的原因便是两个区域间资本的报酬率差别。在金融集聚阶段, 相比于外围地区, 金融中心往往因为资源存量带来的规模经济和信息溢出优势, 在同等新资本投入的条件下产生较大的投资回报率, 吸引资源所有者将大部分、甚至是原本投资在外围地区的资源集中投放在金融中心。结合密度规律, 在初始阶段金融资源密度较小时, 资源的边际产出比较大, 因而资本流动几乎无限制, 而且流动速度快。但是, 随着金融集聚的程度加大, 资源的边际产出趋向于零, 甚至转化为负值, 金融资源密度过大引起的负面效应凸显。金融中心在投资收益上的优势不再明显, 资本流动的速度随之变缓。当外围地区资本报酬与金融中心相等, 或者大于金融金融中心时, 资本的所有者将考虑改变新资本投向, 从而引起金融资源的扩散。
3. 辐射规律。在金融集聚与经济增长的相关研究中, 金融辐射被广泛提及, 而对金融辐射的理解不尽相同。但是, 只要金融资源在一定区域内存在, 便会产生一系列经济效应:它通过自身的发展以及和其它产业的前向及后向关联, 促进该地区金融业和其它产业结构的调整, 同时对周边地区金融和经济发展起到促进作用, 这一系列效应统称为金融辐射效应。因此, 金融辐射贯穿于金融集聚与扩散的整个过程之中。即有金融资源存在的地方就必定存在对周围区域的金融辐射, 只不过辐射作用有正副作用之分。所以, 金融集聚也可以视为金融中心对外围地区的辐射副作用远远大于正作用。
在金融集聚初期, 依赖于金融资源的规模效益, 金融中心从外围地区吸取资源, 金融中心对外部地区产生了一种强大的金融辐射副作用, 金融中心的实力得到不断增强, 外围地区的状况或许有少许进步, 或许出现经济衰退。但是, 随着金融中心集聚程度的增加, 密度规律与引力规律发生作用, 金融中心不再对自由流动的金融资源具有强大的吸引力, 此时副作用逐渐减弱、正作用渐渐发挥作用。在金融扩散阶段, 金融中心对外围地区正向的辐射作用将带动外围地区的金融和经济发展。从这个角度看, 金融集聚到金融扩散的转化过程体现了一种金融辐射力强度以及方向上的转化。
三、总结
通过对金融资源流动的动因研究, 本文发现虽然金融集聚在初始阶段给金融中心的资源所有者带来了巨大的优势, 但因金融资源容量的有限性, 金融集聚现象是不可持续的。也就是说金融资源不可能无限制地向某一个区域流动, 在达到一定阈值时金融资源需要向周围地区扩散, 从而引发了金融扩散现象。从资源流动的角度看, 不论是金融集聚还是扩散, 都是金融资源趋利性引发资源流动而呈现的一种资源分布状态;同时, 金融扩散是金融资源在金融中心外围一定区域内的集聚, 因而在一定程度上具有相似性。从金融集聚的视角对金融扩散进行研究, 可以发现在外围地区提供的低成本、高收益以及信息优势等作用下, 各因素相互交叉、共同作用, 达到了金融集聚逐渐向扩散转化, 最终实现金融资源在区域间稳定分布的状态。
参考文献
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[9]周游, 张敏.经济中心城市的集聚与扩散规律研究[J].南京师范大学学报 (社会科学版) , 2000 (4) :16-22.
转化机理 篇2
组织内外部环境的快速变化对组织提出了严峻的挑战,只有能够快速响应并满足顾客需要的组织才能够在日益激烈的竞争中立于不败之地。Quinn和Anderson[1]等人认为实现组织竞争优势的关键资源已经由传统的资源转变为知识,这决定了组织必须密切关注诸如市场定位、组织学习、顾客忠诚、品牌战略等组织软资产[2],而智力资本作为组织知识的来源日益成为理论界研究的热点。
尽管已经有一些学者对智力资本与组织绩效的关系进行了实证研究,但大多数的研究都是以智力资本的构成为自变量,而较少研究人力资本、关系资本和结构资本各维度之间以及智力资本与组织绩效之间的作用关系[3]。由于智力资本具有很强的组织依赖性和路径依赖性,其各构成要素是有机合成的统一整体,不是简单的相加关系,因而无法将智力资本的整体价值分拆为各自独立的智力资本元素的价值。基于此,本文以推动组织内部创新为切入点,基于协同学的原理,分析了智力资本如何影响组织创新进而作用于组织绩效,并寻找到了智力资本转化的有效途径。
一、理论回顾
(一) 智力资本转化理论综述
1. 智力资本。
大多数关于智力资本的研究都认为,智力资本是与价值和无形性相联系的一种资源。智力资本概念的提出者John Kenneth Calbraith[4]将其定义为“一种知识性活动,是一种动态的资本,而不是固定形式,是导致组织的账面价值与市场价值差别的原因所在”。他强调了知识和技能的使用,指出智力资本是一种“活动”,这一观点暗示了各种关系和流程在个人知识转化为产品和服务过程中的作用。为了全面清晰地描述智力资本,欧美研究者倾向于对智力资本的构成进行识别,并通过一套指标体系来分析,由此导致了各式各样的智力资本构成模型和复杂的指标体系。总结他们的研究成果,可以得到一个目前为多数学者接受的智力资本分类模型,即智力资本由人力资本、结构资本和关系资本三要素构成(Sveiby,1997; Roosetal,1997; Stewart, 1997; Edvinsson and Malone, 1997; Edvinsson and Stenfeh, 1999; Bontis, 2000)。其中人力资本反映组织团队和人的竞争力,结构资本与组织的流程竞争力和R&D活动有关,关系活动则与顾客和供应商等利益相关者的关系层面的竞争力相关,Bontis(1999)用智力资本概念图清晰描绘出智力资本的构成。
2. 现有的智力资本转化理论回顾。
智力资本转化,有的学者称之为“智力资本开发”,是指在系统全面地分析企业所处的外部环境和自身条件的基础上,在正确确定企业当前和今后一段时间的发展战略目标之后,通过有效发挥企业已有智力资本、不断创造并增殖新的智力资本,从而为企业创造价值、实现可持续发展提供源源不断的内在驱动力。在企业所在网络范围内实施的一系列系统的动态的战略管理活动,是企业无形资产向有形成果转化的动态过程。
智力资本已经由存量的概念发展成为增量的概念,这里的“增量”意味着智力资本的开发和转化的动态变化,即如何增加智力资本,如何利用智力资本创造企业价值、提升组织绩效并创建企业的竞争优势。有关转化方面的研究正在兴起,但是相关的文献资料并不多。Reihnardt[5]认为,人力资本、结构资本和关系资本之间的相互作用可以产生财务成本,随着时间的推移,这会成为市场认可的权益,进而影响公司的市场价值。Sullivan[6]将智力资本和企业价值联系起来,认为不同类型的智力资本会产出不同类型的价值,且每一种价值都需要通过进行不同的活动才能够实现。Hennie Daniels和Henk Noordhuis(2005)认为,智力资本可以促进企业形成最佳实践,由此提高企业的创新能力,提高顾客满意度;Scott A. Snell和Sung-Choon Kang(2008)认为,智力资本和企业业务流程相关,可以降低企业运营成本,提升企业利润。李平[7]构建了一个智力资本开发的价值转化模型,并分析了智力资本开发的价值转化机理,他认为,智力资本通过转化为核心产品和竞争位势来实现价值的转化。耿燕[8]认为组织的价值创造主要来自组织的内部流程和顾客的满意度,由此构建了一条智力资本
(二) 协同学的基本原理
协同学理论是自组织理论体系的主要部分之一,协同学由哈肯于20世纪70年代创立,在整个自组织方法论中处于一个动力学方法论的地位。哈肯认为协同学研究系统从无序到有序转变的规律和特征,是一门跨越自然科学和社会科学的横断科学,它研究系统中子系统之间怎样合作以产生宏观尺度上的空间结构、时间结构或功能结构即“自组织”,既处理确定问题又处理随机过程。“协同作用”是协同学与协同理论的基本概念,协同理念最简单的表达公式就是2+2>4。它不是把对象分解还原为各部分之和,而是立足于各部分之间的相互作用,认为系统的行为并不是其子系统行为的叠加,由子系统的相互作用、调节和组织起来的系统宏观性质和行为,就是它的各子系统的协同合作效应。
二、基于协同原理的智力资本转化
(一) 智力资本协同
尽管智力资本三维会各自影响组织绩效,但一般而言,组织绩效并不是智力资本三维孤立作用的结果,而是三者互动、协同作用的产物。智力资本三维协同是一项复杂的系统工程,它强调从企业的整体出发进行系统思考,在准确理解影响智力资本协同的因素的基础上,制定出科学合理的策略,从而推动智力资本的共享、转移、转化以及结构优化,并最终实现组织创新能力的提升,进而建立组织的竞争优势。
Edvinsson、Onge和Petrash[9]提出了最早的智力资本价值创造的三叶草模型,在该模型中,他们认为智力资本三要素交叉的空间是价值。三要素相互联系得越紧密,企业的价值空间就越大,则为企业创造的价值就越大。协同学原理很好地支持了该模型。由于人是组织活动的主体,智力资本三维度在相互作用的过程中很有可能由于利益问题产生矛盾和冲突,从而使组织处于效率低下或者不稳定状态。只有智力资本三维内部以及三维之间的协同配合才能解决利益占有上的矛盾,满足各要素的利益需求,并共同引导组织绩效的提升,达到多赢的效果。
(二) 智力资本转化的概念模型
创新能力是企业为探索、获取、掌握、应用知识而积累的技能和经验,是企业内部蕴含的所有与创新知识相关的知识的总和。当前,人类社会已经进入知识经济时代,市场竞争日趋呈现出明显的国际化趋势。市场竞争归根到底是企业创新能力的竞争,企业创新能力的提升是企业从根本上提升核心竞争力、战胜竞争对手的重要前提和保证,而智力资本作为组织创新的载体无疑要发挥至关重要的作用。Edvinson和Sullivin[10]指出企业应在三个方面加强智力资本管理:一是促成企业人力资本的创新活动,这种创新转化为知识资产后,即成为企业的财产,而得到法律保护后则成为知识产权;二是结构性的经营资本与创新结合,促成创新的商品化,使其走向市场;三是提高企业利用和增值其他企业的知识产权的能力。他们的观点为人们寻求组织创新指明了方向。
《经济学人》(The Economist)信息部的一项网上调查和深度访谈的结果显示,高级管理人员把占很大比重的时间用于了解客户的需要。技术方面的投资将用于收集客户的信息,根据客户的需要量身定制产品,并不断地检测客户满意度[11]。从长远来看,获得超长发展的将是创新者而不是仿效者。仿效的回报没有任何吸引力。在一个产业中处于第二或者第三层次的地位不足以推动企业的发展,只有产业的领头羊才能创造并获得特殊的价值。玩弄追逐策略的竞争者最终将丧失一切优势。
综上所述,企业必须在理解客户需求的基础上,制定以创造客户价值为目标,以创新发展为导向的企业战略。基于此,本文提出了如图1所示的智力资本转化路径理论框架。
(三) 智力资本转化路径
产品和服务的同质化导致企业陷入剧烈竞争的红海,尽管技术在进步,真正的产品创新的节奏却在放慢;与此同时,对产品和服务创新进行模仿的速度则在加快,由此造成产品淘汰的速度更快。其结果就是新产品很难大幅度盈利并保持盈利状态。由于产品和服务供大于求以及信息技术的发展,使客户变得更加的精明和挑剔,企业寻求使顾客满意变得更加困难。波特(M. Porter)认为一个企业的特色体现在它的价值链如何与买方的价值链相结合。这主要靠企业通过对买方的价值链的影响来为买方创造价值。企业为买方创造竞争优势,或降低买方成本,或提高买方绩效的过程就是价值形成的过程。优秀的企业必须跳出同质化竞争的泥潭,以智力资本三维之间的协同为基础,在产品创新、流程创新以及经营创新上做出不懈地努力,通过产品为顾客提供更多的服务,并致力于降低成本。基于图1的智力资本转化路径理论框架和协同理论,本文提出了三条智力资本转化的有效途径:
1. 人力资本——结构资本——员工激励——员工贡献——组织绩效。智力资本中的人力资本是指企业组织中单个成员所拥有的知识和技能,它存在于个体之中,是个人所受教育、所具有的经验、对工作和生活的态度以及遗传等因素的综合体。首先,人力资本是智力资本的核心因素,实现组织创新需要组织具备丰富的人力资本存量。创新从本质上讲是企业识别和利用机会去开发新产品和新服务,而识别并利用这些机会需要高素质的人力资本来决策、规划、实施和设计,同时,开发新产品和新服务的知识和技能往往为组织成员所拥有,这些员工是组织中新观点和新知识的主要来源。其次,人力资本的专业化知识“可以产生要素自身的递增收益”。再次,由于知识的“溢出效应”,在创新知识的过程中,也使其他追加的生产要素如资本、劳动的收益递增。
人力资本是个体意义上的智力资本,代表组织解决问题的个人能力,其中一般员工的智力资本包括工人的知识、技能、诀窍和单独发展的客户关系,一般管理者的智力资本包括管理者的管理知识和才能、计量和监控能力,企业家人力资本则是企业家所特有的创新精神和竞争意识等。但是,组织的人力资本往往以潜含、未编码的形式附着于员工个人,组织具有较高的人力资本存量并不能保证组织能够取得成功。动态能力理论认为资源和能力的开发并非是一个分析性问题,资源是“粘性的”,企业所拥有的特质资源并非能随意改变和更新,而是依路径演化。因此,组织必须将提高人力资本存量和完善结构资本建设结合起来,构建结构化的人力资本。结构资本是指组织内部所有非人力资本的知识存量,它是由组织所内生的一种组织力,直接反映了组织整合各类资源、发挥系统效率的竞争能力,包括知识产权、组织结构、制度规范、企业文化以及信息系统和管理理念等。Bontis(1998)认为结构资本帮助收集组织的诀窍(know-how)来支形成智力资本,正是结构资本的连接,使智力资本能够在组织水平上衡量,Seleim和Ashour(2004)认为结构资本可以将一个公司的人力资本的创新和能力转换成公司的财富。陈武等(2009)认为结构资本是使人力资本的作用得到充分发挥的基础,是企业员工能够更好的工作所依赖的组织结构条件,也是组织所具有的满足市场需要的能力。
本文提出此路径意味着组织通过其结构资本,协同各种人力资本要素,对组织员工进行激励,通过满足员工的各项需求充分激发员工潜能,提高员工贡献,从而提升组织绩效。“微软公司唯一的资产是人类的想象力”这句话对于任何一个组织都是适用的,组织的一切提升组织价值的创新活动,其行为主体都是组织内的“人”。组织的激励机制影响着智力资本的协同和价值实现,尤其是人力资本。组织实施激励机制的根本目的就在于正确地诱导员工、团队的工作动机,使他们在提升创新能力目标的同时实现自身的需要,增加其满意度,从而使他们的积极性和创造性得到保持和发扬。因此,组织应该本着差别激励的原则,将物质激励同精神激励、环境激励,激励机制同绩效考核相结合,充分发挥各智力资本主体的主观能动作用,形成提升创新能力的合力。
物质激励主要是通过工资、津贴、奖金等物质刺激手段,来调动员工的创新意识和鼓励员工的创新行为。在重视物质激励的同时,也应当重视精神激励,激发出员工创新工作的热情,并使他们对自身职位产生更加强烈的成就感、荣誉感和责任感。每个员工为了在激烈的竞争中生存,都会有发展自己能力的要求,有效的激励机制可为员工平等公正地参与职位竞争、获得晋升机会和较高的职位营造环境创造条件。企业的办公环境、办公设备、内部制度、规章等都属于环境激励的范畴,这些因素都可以影响员工的情绪,对其创新行为产生激励。
此外,对于组织内不同职位的员工,组织还应采取差别化的激励措施。从中长期激励的角度来看,对于企业管理人员的激励应该采取受益权和其贡献相匹配的模式;对于企业的核心技术人员,可以采取智力资本股权化的激励模式,用过剩的处分权抵消其缺失的占有权和使用权;对于企业的核心销售人员,由于他们掌握了企业的客户渠道这类关系资本,所占有的智力资本比普通销售人员要多,因此也可以考虑采取收益权和其贡献相匹配的模式,分享企业的剩余收益;而对于企业的其他各类非核心员工,则不宜采用长期激励的模式,用可观测的财务业绩考核标准作为短期激励,激励效果更明显。激励机制的设计体现了结构资本的质量,激励机制运用的好坏在一定程度上决定了智力资本协同效果。
2. 关系资本——结构资本——外部利益相关者需求满足——外部利益相关者贡献——组织绩效。早期对智力资本进行划分的时候,研究者往往强调顾客的重要性而将其称为顾客资本。随着研究的深入,越来越多的学者认为智力资本还应该包括组织与其他利益相关者的关系,即关系资本(Bontis,1996;knight,1999;Moon;Kym,2006)。
关系资本是组织对其外部环境中的利益相关者的投资、维护和管理能力,反映了一个组织与外部环境中的利益相关者的关系,体现了组织对外部环境关系的掌握和控制能力。从企业组织与外部利益相关者之间的关系来分析,一般可分为三种关系:一是纵向的供应链伙伴关系,包括企业的供应商和客户;二是横向的合作竞争伙伴关系,包括处于同一行业或者不同行业的相关合作伙伴;三是社会价值网,包括企业所处的社区、政府管理部门等。
Martin Christopher早在1992年就指出,人们的关注重点正从以交易为中心转向以关系为中心。企业在进行销售活动时,最关心的是如何与至关重要的那部分客户、经销商、公共机构以及个人建立一定规模的联系。《经济学人》信息部曾就企业的合作伙伴关系进行了一份调查[11],在403名接受调查的管理人员中,有65%的受调查者反映,在过去的3年中,他们的企业对企业外部关系的依赖度有大幅度提高。企业依托外部关系实现企业的经营目标。此外,有差不多比例的管理者预计,在未来的三年中,这种依赖程度还会明显增加。
关系资本可以为企业带来两种形式的经济租金[12]:一是“合作租金”,是由于关系资本的存在,促进企业之间在关系网络中的合作而产生的租金,它有利于合作网络中的每一个成员;二是“位置租金”,它源于企业在关系网络中的位置,不同位置的企业可以获取不同的位置租金。
政府掌握着公共权利,对企业获取资源起到干预和约束作用,企业与政府的亲密关系可以影响到政府对资源的配置,从而也影响到企业自身的发展;创新是一项复杂的系统工程,它需要资源的多元化而不是局限于企业内部,企业彼此之间加强横向联系有利于获得创新资源并激发和传播创新思维;企业之间的信息不对称和投机行为导致了交易成本,合作双方通过加强沟通和交流可以减少这种行为,从而降低和节省经济交易成本;企业间有效的合作关系可以协同参与主体的行动,降低创新过程中的不确定性和风险。因此,企业不仅可以通过成本领先和产品差异性来提升竞争优势,还可以通过关系资本的经营来构建企业的竞争优势。
本文提出该路径意味着组织应当通过其结构资本建设,将所有的利益相关者统一到一个有机联系的整体中进行考虑和运作,形成强连带关系优势。强连带关系提供了人们彼此相互信任的基础,为组织的持续、健康经营创造良好的外部环境。
3. 人力资本——结构资本——关系资本——智力资本三维协同——内外部利益相关者满足——内外部利益相关者贡献——组织绩效。弓箭是古代战争中的常用兵器,这种兵器要发挥威力必须依靠弓和箭的协作:一方面,箭所能射的距离依靠弓的张力;另一方面,弓的张力只有依靠箭才能彰显。当然,弓箭的威力必须依赖弓箭手的力量和技艺。在智力资本中,人力资本就好比弓箭手,结构资本是弓,关系资本则是箭,弓箭式管理赋予了该路径一个形象的比喻。弓箭手,弓和箭配合的越紧密,箭射出的距离和杀伤力就越大。随着智力资本的不断整合,智力资本在个体、团队和组织之间相互转移,智力资本存量也随之增加,智力资本三维之间协同越来越紧密,结构也得以不断优化,组织创造的价值也就越来越高。
三、案例分析
为了更好地理解智力资本如何转化为企业的有形成果,本文总结了享誉全球的IBM公司在智力资本转化过程中的一些经验。选择IBM的理由在于:IBM所从事的信息技术行业属于高新技术产业,其对组织学习的要求非常高。此外,IBM在20世纪80年代与微软等新兴企业的竞争失利有效地证明了企业丰富的智力资本存量,并不是提升企业价值的充分条件。
IBM是享誉全球的信息技术和业务解决方案公司,IBM在过去的百年里始终以超前的技术、出色的管理和独树一帜的产品领导着全球信息工业的发展,保证了世界范围内几乎所有行业用户对信息处理的全方位需求。但是20世纪80年代到90年代初的IBM在与微软等新兴企业的竞争中失利,甚至一度出现濒临破产的不利局面。1993年郭士纳(Gerstner)执掌IBM后,从产品创新、流程创新和经营创新入手进行了大刀阔斧的改革,至2001年郭士纳退休,IBM实现了从濒临破产到年总收入884亿美元,净盈利77亿美元的巨大转变。
IBM从不缺乏有创意的产品,其雄厚的人力资本存量就是其技术创新的最大后盾。长久的成功麻痹了IBM,直到微软等的出现,IBM的高层才意识到长期以来赖以成功的制度已经不再适用,IBM必须做出改变,但是郭士纳的前任埃克斯对此无能为力。郭士纳一上任,就采用铁腕政策,直击IBM的传统积习:官僚模式、市场冲击力锐减、企业运作成本昂贵、大锅饭,等等。他坚持采用休克疗法,废除了以往僵化陈旧的制度,诸如在员工服饰方面的规定以及不必要的各类会议,打破森严的等级壁垒采用电子邮件与全公司员工沟通,大幅度削减成本,并用自己的行动扭转了IBM人的作风和思维方式。郭士纳对于IBM的制度方面的一系列改革,使得IBM的人力资本得到充分有效的发挥,IBM很快就扭亏为盈。这很好地印证了本文提出的智力资本转化的第一条途径。
郭士纳非常注重IBM的关系资本的建设。他认为IBM必须改变其传统的万事通形象,必须把市场(客户)确定为所有行动和行为的动机。企业的一切行为都必须围绕顾客需求展开,即客户第一,IBM第二,各项业务第三,为此,他要求公司的经理层自上而下地进行了“热情拥抱”计划以了解客户。所谓“热情拥抱”计划,就是要求IBM的高级管理班子的50名高级经理,每个人都必须在三个月内至少拜访公司最大的五个客户中的一个,而高级经理的下属们也要执行“热烈拥抱”计划。计划执行后,每个人还必须递交一份1-2页的书面报告。通过“热情拥抱”计划,郭士纳实现IBM以客户为中心的企业文化转变。
郭士纳改变了IBM传统的经营模式,使其经营重点从硬件制造转向提供服务,事实证明,这也是他对IBM做出的最重要的贡献之一。如今,IBM的全球服务已成为这家公司效益增长最快的部门,并且已经占全公司销售总额的43%。郭士纳推行了联盟和利润分成的合作模式,通过该模式,IBM收缩拳头,出售了相对薄弱的软件业务,与曾经是竞争对手的软件公司携手合作,反而使IBM获得了巨大的收益,在服务器、存储设备和数据库等关键领域都扩大了自己的市场份额。IBM在关系资本建设方面作出的努力有力地印证了本文提出的智力资本转化的第二条途径。
郭士纳对IBM的一系列改革,释放了IBM丰厚的人力资本潜能,以客户为中心,与竞争对手建立战略伙伴关系,发挥了了智力资本的协同效应,从整体上印证了本文提出的智力资本转化的第三条途径。
四、结论与建议
当前,智力资本和知识已经取代土地、劳动力和物质资本成为生产中最重要的因素,企业管理和创造智力资本的能力成为获取竞争优势的主要驱动力[10]。本文基于协同学的原理,指出企业必须以创造顾客价值为目标,集中力量实现技术、流程和经营创新,并提出了三条智力资本转化的有效途径,对我国企业当前的管理实践具有重要意义。
1.企业应着力提高其结构资本存量。智力资本虽然是企业核心竞争力的重要决定因素,但能否真正形成竞争优势还要取决于智力资本要素本身的稀缺性和难以模仿性,而这种稀缺性和难以模仿性则与其结构化程度成正比。结构化反映的是在长期当中一种智力资本要素产权归企业所有的程度,越是结构化的智力资本其培养的时间通常也越长。但是,由于这类智力资本是企业所特有的,竞争对手难以直接照搬和移植,所以能够在较长时间里给企业带来竞争优势。目前,我国许多企业普遍采用“高工资”、“高福利”等方式网罗人才,认为这样就可以提高企业价值,却忽视了组织制度和组织文化建设。事实上,高薪挖来的人才如果没有完善的制度和组织文化等结构资本的支持,其对企业价值的贡献将是暂时的。这也解释了许多能力很强的员工在原公司有卓越的绩效,到了现在的企业则表现平平的现象。
2.企业应从内部的技术创新、流程创新和经营创新入手,致力于顾客价值的提升和成本的降低。企业的赢利性,决定了其必须快速提供满足顾客需求的产品和服务,并通过创新和流程改造进一步削减成本,为产品和服务附加更多的额外价值,占有更大的市场份额。
3.企业应该注重人力资本、结构资本和关系资本的协同发展。“木桶效应”的原理说明单一要素存量的提高不能显著提高企业的价值。企业人力资本和关系资本结构化程度的提高,可以提高企业内外部利益相关者的满意度,从而激发其创造力和贡献,企业的价值也会得到相应的提高。
4.企业还应该在社会责任和自身品牌建设方面做出努力。企业应注意到,最优秀和最成功的员工希望为最佳和最成功的企业工作。有些因素,如企业的社会责任(CSR),其影响力正在员工对雇主的选择中开始凸现,一家企业在职业道德领域内的声誉以及企业的社会责任可能会无形地影响企业作为一家用人单位的吸引力。在一个人才紧俏的劳动力市场中,良好的企业“品牌”可能会产生截然不同的效果。
5.企业对智力资本的管理应当是长期的,需要在长期的实践中不断地调整,并不是一次评估或制定一次行动计划就能解决的事情。
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转化机理 篇3
目前, 国内外多用化学法和电沉积法直接在铝及铝合金表面制备稀土转化膜[1,2,3]。这些方法制备的稀土转化膜与铝基体的附着力小, 从而导致膜的耐腐蚀性差。考虑铝阳极氧化膜的多孔结构特点, 利用阳极氧化技术先在铝表面制备铝阳极氧化膜, 再采用电沉积法制备出铝阳极氧化电沉积铈转化膜, 这种铈转化膜有较好的耐蚀性[4]。为了更好地分析膜耐蚀性好的原因, 有必要对铝阳极氧化电沉积铈转化膜的成膜机理进行探讨。因此, 本工作研究铝阳极氧化电沉积铈转化膜的成膜机理, 并且同铝阳极氧化化学沉积铈转化膜的成膜机理进行比较, 为进一步提高铝阳极氧化铈转化膜的性能奠定基础。
1 试 验
1.1 2种铈膜的制备
(1) 化学沉积铈转化膜试样基材为铝箔 (99.9%) , 尺寸为20mm×10 mm×1 mm;基材经碱洗除油、抛光前处理后用于阳极氧化。前处理工艺流程:化学脱脂→去离子水清洗→化学抛光→去离子水清洗→自然风干。脱脂液及工艺:3%～7% NaOH, 2%～4% Na3PO4 , 1%～3% Na2CO3 , 温度45～60 ℃, 时间3～5 min;抛光液及工艺:15%～20% HNO3 , 80%～85% H3PO4 , 温度80～100 ℃, 时间1～3 min。铝在15% H2SO4中阳极氧化, 恒电流密度1.5 A/cm2, 氧化25 min, 氧化溶液温度22～25 ℃。将阳极氧化后的铝箔放入40 ℃含强氧化剂H2O2的Ce2 (SO4) 3溶液:3 g/L Ce2 (SO4) 3, 10 mL/L H2O2 , pH=5.5中进行化学沉积, 成膜时间60 min, 制备铈转化膜。
(2) 阴极电沉积铈转化膜的制备[3]:具有阳极氧化膜的铝箔放在 22～25 ℃, 含强氧化剂H2O2的上述Ce2 (SO4) 3溶液中进行直流电沉积;铝阳极氧化试样为阴极, 铅板为阳极, 电流密度5 mA/cm2, 成膜时间15 min, 制备阴极电沉积铈转化膜。
1.2 性能检测
膜的微观形貌和成分分析, 膜层厚度测定, 膜耐腐蚀性评定, 见参考文献[4]。
2 结果及分析
2.1 膜的微观形貌和成分
铝箔阳极氧化膜[4]、阳极氧化后化学沉积铈转化膜和阳极氧化后阴极电沉积铈转化膜的SEM形貌见图1, 表1是3种膜的EDS表面成分分析结果。
由表1可知, 铝阳极氧化膜经阴极电沉积和化学沉积铈处理后, 膜层中均含有铈, 说明表面已形成了稀土铈转化膜, 且电沉积铈转化膜中的铈为52.10%, 大于化学转化膜铈的质量分数20.39%。从图1可以看出, 电沉积铈转化膜和化学沉积铈转化膜的表面微观形貌与铝阳极氧化膜的多孔结构有较大的差别;阳极氧化膜平均孔径为89 nm, 电沉积铈膜和化学沉积铈膜的平均孔径分别减小为38 nm和32 nm。化学沉积铈后, 有一层结构不规则的胶体膜覆盖在整个铝阳极氧化膜上, 且起伏较大, 铈膜较粗糙;而电沉积铈后整个铝阳极氧化膜上形成了一层光滑、平整的铈转化膜。
2.2 膜层的厚度
铝箔3种膜厚的测量结果见表2。
表2显示出, 2种铈膜的平均厚度均比阳极氧化膜大, 也说明阳极氧化膜上形成了稀土铈转化膜。其中, 电沉积铈转化膜的平均膜厚比化学沉积铈转化膜的大, 可能是2种铈转化膜的形成机理不同所致。
2.3 膜的耐蚀性
根据Stern - Geary公式, 当腐蚀体系被扩散控制时, 由阳极极化曲线斜率和腐蚀电流求出极化电阻。表3是3种膜极化曲线数据处理后的腐蚀参数。由表3可知, 电沉积铈转化膜、化学沉积铈转化膜的极化电阻均比铝阳极氧化膜的大;2种铈转化膜的3个参数则不同。由此可知, 电沉积铈转化膜的耐蚀性比化学沉积铈转化膜的好, 这也进一步说明成膜机理的不同, 其质量也不同。电沉积铈转化膜的质量比化学沉积铈转化膜的好。
3 铈转化膜的形成机理
3.1 化学沉积
在不同pH值下, 铝阳极氧化膜的电位值见图2。溶液pH值的大小影响铝阳极氧化膜多孔层净电荷的正负, 而其净电荷随pH值变化的分布规律又是铝阳极氧化化学沉积铈转化膜形成机理的基础。
直流硫酸铝阳极氧化试样浸入含H2O2的稀土Ce2 (SO4) 3酸性溶液中有以下状况:起初, 阳极氧化膜的表面带正电荷, 溶液中的SO42-被吸附到多孔层的表面而中和阳极氧化膜的表面部分正电荷, 使氧化膜表面的电荷分布发生变化, 从而使氧化膜/溶液界面的pH值升高;随后, 酸性溶液中的H+会使阳极氧化膜的多孔层局部发生化学溶解, 造成氧化膜表面局部的OH-浓度升高, 使表面局部的pH值进一步升高, 当其pH值超过6时, 氧化膜表面局部就会带负电荷而发生如下反应:
H2O2 + 2e=2OH- (1)
此时, 氧化膜表面局部pH值会更高, 同时对溶液中的稀土铈阳离子产生静电吸引;最终, 在pH值超过使Ce (OH) 3析出的临界值后[5,6], 便发生如下反应:
Ce3+ +3OH- = Ce (OH) 3 (2)
同时, 铝阳极氧化膜的溶解速率小于铈氢氧化物沉积速率, 在氧化膜的表面沉积出Ce (OH) 3, 从而形成化学沉积铈转化膜。
3.2 阴极电沉积
阳极氧化试样进行阴极电沉积铈, 其表面能形成含铈转化膜;而未阳极氧化试样表面不能形成铈转化膜。其原因可能是, 铝阳极氧化膜的多孔结构为铈沉积提供了附着的场所。铝阳极氧化膜一般具有半导体的性质, 它可因化学组成的不同分成3部分:靠铝基体一侧的氧化膜化学组成中Al3+过剩, 存在间隙Al3+, 相当于向正常氧化铝中掺杂了施主原子, 形成N型半导体;膜层中间部分为符合化学计量比的膜层主体;多孔层孔底靠溶液的一侧, 则因氧离子过剩相当于掺杂了受主原子而形成P型半导体。因此, 铝基体/阻挡层/溶液界面结构类似N - P结, 有整流特性[7]。阳极氧化时, 由于从铝基体到溶液施加了一个正电场, 阻挡层不能形成电子或空穴导电, 只能以离子导电为主, 即Al3+自铝基体点阵中逸脱, 并越过铝基体/氧化膜界面进入氧化膜, 进而向外迁移或扩散, 而在电解液/氧化膜界面形成的O2-, 以相反的方向迁移或扩散, 在二者相遇处生成氧化铝。因此, 氧化膜不断向铝基体方向生长, 而多孔层的底部不断溶解, 最终形成多孔铝阳极氧化膜。
当铝阳极氧化后阴极电沉积铈转化膜时, 外加了一个从铝基体到溶液的负电场, 利用阳极氧化膜半导体的N - P结的整流特性, 阻挡层导通, 负电荷流向多孔层, 造成负电荷在多孔层顶部的积累, 这为溶液中阳离子在多孔层的放电创造条件, 这是阴极电沉积铈转化膜形成的基础。这一点和化学沉积铈转化膜形成的基础不同。阴极电沉积铈转化膜的成膜机理可能为
阴极极化前:
2Ce3++H2O2+2H2O=2Ce (OH) undefined+2H+ (3)
阴极极化时:
2H++2e=H2, H2O2+2e=2OH- (4)
氧化膜表面附近的H+浓度降低, OH-浓度升高, 当氧化膜表面附近的OH- 浓度增大到一定值时, 溶液中的Ce (OH) undefined将在孔壁的顶部发生电化学还原反应, 此处的阳极氧化膜的化学溶解反应为:
Ce (OH) undefined+OH-+e= Ce (OH) 3 (5)
Al2O3 +2OH-=2AlO-2+H2O (6)
但是, 阳极氧化膜的溶解速率小于铈氢氧化物沉积速率, 从而形成阴极电沉积铈转化膜。
虽然2种铈转化膜形成过程有共同点, 都使氧化膜多孔层表面的OH-浓度变大, pH值升高, pH值最终超过Ce (OH) 3析出所需的临界值, 使铈氢氧化物沉积速率大于阳极氧化膜的溶解速率, 但2种铈转化膜形成的基础不同是主要的。
4 结 论
(1) 铝箔阳极氧化后采用阴极电沉积或化学沉积均能在其氧化膜上形成一层铈转化膜。
(2) 化学沉积铈转化膜是靠阳极氧化膜多孔层的吸附作用, 使阳极氧化膜多孔层表面的电荷分布发生变化, 阳极氧化膜多孔层的净电荷随pH值变化的分布规律是阳极氧化化学沉积铈转化膜形成机理的基础。
(3) 在外加的从铝基体到电解质溶液的负电场作用下, 阳极氧化膜阻挡层导通, 负电荷流向多孔层, 造成多孔层顶部剩余负电荷的积累, 这是阴极电沉积铈转化膜形成的基础。
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转化机理 篇4
与磷化相比,氧化锆转化技术具有环保、节能、操作简便、成本低等优点。国外对其研究主要集中在镁铝合金钛锆系转化膜成膜机理、钛锆系转化膜及转化液成分和工艺条件对转化膜耐蚀性的影响等方面,而国内则鲜有报道[1,2,3,4,5,6]。另外,目前氧化锆转化成膜基体多为镁铝合金,且一般采用溶胶 - 凝胶法成膜,而采用钢铁基体以及浸渍法的氧化锆转化还未见报道。电化学方法快速简便,能提供较多定量和半定量信息,广泛应用于转化膜的表征。特别是电化学阻抗谱(EIS),根据谱的形状能够获得发生腐蚀时膜层表面及基体所对应的腐蚀电化学信息[7]。本工作采用浸渍法在45钢表面制备了氧化锆转化膜,采用极化曲线研究了成膜的两个主要因素(转化液主剂浓度和pH值)对转化膜耐蚀性能的影响,并优化了成膜工艺,采用电位 - 时间曲线研究了NO-3浓度对成膜过程的影响,采用扫描电镜(SEM)、能谱、开路电位和电化学阻抗谱研究了转化膜的形貌、化学成分、成膜过程电位特性以及成膜过程不同阶段的阻抗谱特性,初步探讨了钢铁表面氧化锆转化膜的成膜机理。
1 试 验
1.1 基材前处理
基材为45钢,尺寸为20 mm×20 mm×2 mm,化学成分(质量分数)如下:0.420%～0.500% C,0.170%～0.370% Si,0.500%～0.800% Mn,≤0.035% S,≤0.035% P,≤0.250% Cr,≤0.250% Ni,Fe余量。基材依次用1,3,6号金相砂纸打磨,用乙醇超声清洗10 min,再用去离子水冲洗后化学转化。
1.2 转化膜的制备
基础成膜液主要成分:0.80 g/L Zr4+,1.00 g/L F-,60.00 g/L NO-3。用水将基础成膜液稀释不同倍数,以获得不同Zr4+浓度的转化液,滴加NaOH或HNO3溶液来调节转化液的pH值。控制成膜温度为(35±1) ℃,成膜时间为5 min。成膜后取出试样用去离子水冲洗,冷风吹干、100 ℃干燥10 min后测试。
1.3 测试分析
采用VMP2/Z多通道恒电位仪进行电化学测试。采用三电极体系:试样为工作电极,暴露面积1 cm2;辅助电极为铂电极;参比电极为饱和甘汞电极(SCE)。所测电位均为相对于饱和甘汞电极的电位。
电化学阻抗谱测试:介质为0.35%(NH4)2SO4和0.05%NaCl的混合溶液;室温、不除气下试样浸泡20 min左右,待电位稳定后开始测试;试样的工作电位保持在自腐蚀电位处,扫描频率为1×(10-2～105) Hz,交流激励信号幅值为5 mV;交流阻抗数据由ZsimpWin软件单独处理与解析。
极化曲线测试:介质为0.35%(NH4)2SO4和0.05%NaCl的混合溶液;扫描电位区间相对于开路电位±300 mV,扫速为1 mV/s;利用计算机软件求出自腐蚀电位Ecorr、自腐蚀电流密度Jcorr和极化电阻Rp。
采用QUANTA - 200扫描电子显微镜(SEM)观察转化膜的表面形貌,并用其自带的能谱仪分析转化膜的成分。
2 结果与讨论
2.1 转化液Zr4+浓度和pH值对膜耐蚀性的影响
Zr4+浓度分别为0.08,0.16,0.32,0.64,0.80 g/L时,滴加NaOH或HNO3溶液调整转化液pH值,使每个Zr4+浓度下有4个pH值(2,3,4,5)。测得各Zr4+浓度下不同pH值时试样的极化曲线见图1,拟合得到的电化学参数见表1。
由图1可知:金属基体的极化曲线呈现活性溶解特征,拟合得到其Ecorr=-750.62 mV,Jcorr=97.55 μA/cm2,Rp=267.43 Ω·cm2;经转化处理后试样极化曲线的阳极分支向电流密度减小的方向移动,自腐蚀电流密度减小,极化电阻增大,表明氧化锆转化膜在一定程度上提高了金属基体的耐蚀性能。
根据表1中Rp的大小考察试样耐蚀性,可以得出:Zr4+浓度为0.08,0.16,0.32,0.64,0.80 g/L时的最佳成膜pH值分别为4,4,5,2,2;Zr4+浓度为0.16 g/L,pH值为4时,钢铁表面的氧化锆转化膜的耐蚀性最佳,其Rp为456.71 Ω·cm2,确定此成膜液为最佳成膜液。
Zr4+浓度过高或过低均不利于钢铁表面氧化锆转化膜的形成:Zr4+浓度过低时几乎不成膜;Zr4+浓度过高时F-含量相应增加,而F-对成膜有负面影响[8,9]。
同样,转化液pH值也应该控制在适宜的范围内[10]。转化液pH值过低时,基体表面几乎不能成膜,这可能是因为转化液酸性过强,锆系转化膜的溶解速率大于生长速率,溶解是主要过程,即使基体表面有转化膜生成,也会在酸性环境中溶解。另外,转化液pH值较低时,基体表面微阴极区pH值达不到体系沉积的临界pH值,成膜不完整,甚至造成基体的过度溶解[11]。当转化液pH值过高时,基体表面成膜也不完整,这可能是因为基体表面酸蚀活化反应过慢,成膜过程的第1步受阻,无法在钢铁表面形成转化膜。再者,转化液pH值过高,也可能使基体表面微阴极区OH-含量高,Zr4+沉积速度加快,造成转化膜疏松、易脱落、耐蚀性变差。因此,只有维持转化液pH值在适宜的相对较窄的范围内,才能在钢铁基体表面获得耐蚀性能较优的氧化锆转化膜。
2.2 NO-3浓度对成膜过程的影响
NO-3是成膜液的重要成分,一方面作为阴离子维持整个体系的稳定,另一方面是成膜过程基体酸蚀活化的主要动力。图2为向最佳成膜液中添加不同浓度硝酸钠时成膜过程的电位 - 时间曲线。由图2可知,随着NO-3浓度的增加,电位正移,但酸蚀的电位变化幅度基本一致,这说明NO-3的浓度对成膜过程的影响有限。
2.3 膜层的组织结构
图3为最佳成膜液制得的转化膜的SEM形貌及能谱。
由图3可知:膜层属于无定形,由无数纳米颗粒组成,膜层紧密附着在钢铁表面,较均匀平整,但有些部位存在微裂纹,故耐蚀性还有待提高;转化膜主要由Zr,Fe,O组成。经含锆溶液处理后钢铁表面有锆的化合物生成,故具有一定的耐蚀性;但由于膜中锆的含量较低,故其耐蚀性还有待提高。
2.4 成膜过程的电化学行为
2.4.1 开路电位
钢铁在最佳成膜液中成膜过程的开路电位曲线见图4。由图4可知:电极电位在浸渍最初的20 s内下降至-0.63 V,随后缓慢上升,在300 s左右时升至-0.56 V,最后处于相对稳定的状态。成膜开始阶段电位迅速下降,可能由两方面原因造成:一是转化液中F-对钢铁的强刻蚀并与铁离子形成稳定的氟铁配位体;二是转化液中的硝酸使金属表面溶解。这一过程具有活化钢铁表面的作用,是钢铁表面锆系转化膜形成的重要步骤。随后电位缓慢上升,膜的生长过程占主导作用,钢铁表面不断沉积锆的氧化物或氢氧化物。300 s以后电位趋于平缓,此后膜的溶解与生长处于动态平衡状态。整个成膜过程开路电位变化与AA6016铝合金Zr/Ti基前处理的电位变化有许多相似之处[12]。
2.4.2 电化学阻抗谱
根据开路电位曲线可以将整个成膜过程划分成基体酸蚀活化、膜快速生长、膜减速生长、膜动态稳定以及膜溶解5个阶段。为了证实这一点,取不同成膜阶段(20,40,120,210,300,500 s)的试样进行电化学阻抗测试,结果见图5。
由图5a可以看出:与基体相比,成膜20 s试样的阻抗谱弧的半径有所减小,转化液中的H+可以去除基体表面自然形成的氧化物薄膜,使基体表面裸露,这与成膜第1阶段相对应,这一过程持续时间很短;40 s的阻抗谱弧的半径比20 s的大,说明基体表面开始有锆系转化膜形成;120 s试样阻抗谱弧的半径较40 s的大很多,转化膜已经处于快速生长阶段;到210 s时,试样阻抗谱弧的半径增加幅度减小,转化膜已经处于慢速生长阶段,基体表面大部分区域为转化膜所覆盖;300 s试样的阻抗谱弧的半弧与210 s的接近,转化膜的生长已经处于动态稳定阶段;继续延长成膜时间至500 s,试样阻抗谱弧的半径较300 s的明显缩小,这说明基体表面转化膜处于溶解阶段,成膜时间过长不利于提高基体耐蚀性能。从图5b也可以看出: f=0.01 Hz下的阻抗模|Z|也表现出类似的特性。初步确定控制成膜时间在300 s左右能够获得耐蚀性能较优的转化膜。
基体和成膜不同时间试样的EIS谱的等效电路见图6。图6a为理论等效电路,Rs为溶液电阻,CPEcoat为膜常相位角,Rcoat为膜反应电阻,CPEdl为腐蚀介质与基体双电层电容,Rst为对应的反应电阻,等效电路中2个时间常数的容抗弧串联能有效描述锆系转化膜和钢铁基体表面原始氧化膜在腐蚀介质中的电化学响应。因实测EIS谱只有1个容抗弧,可以将理论等效电路简化为图6b。在图6b中,Rs为溶液电阻,CPE1可以看作是膜层和双电层的综合电容,R1可以看作是膜层电阻和金属界面反应电阻的综合电阻,反映了钢铁锆系转化膜和表面原始氧化膜的耐蚀性能,W1是韦伯(Warburg)溶液扩散电阻。
利用ZsimpWin软件和简化等效电路对EIS谱进行拟合,结果见表2。钢铁基体在腐蚀介质中没有双层结构,仅有在空气中形成的不完整氧化物膜层。从表2综合电阻R1的变化可以看出:与基体相比,成膜20 s时R1减小,这说明锆化成膜处于酸蚀活化阶段;到120 s时,R1增长很快,达302.3 Ω·cm2,锆系转化处于快速增长阶段;210 s时R1较120 s时的增加不多,锆系转化处于减速增长阶段;300 s时R1与210 s时的差别不大,钢铁表面锆系转化处于动态稳定阶段;500 s时,R1急剧减小,这也说明了延长成膜时间不利于提高锆系转化膜的耐蚀性能。开路电位和EIS谱都表明钢铁表面锆系转化膜成膜过程5阶段划分是合理的,严格控制成膜时间在300 s左右,可以获得耐蚀性较优的锆系转化膜。
2.5 成膜机理
从电化学角度来看,钢铁基体浸入酸性转化液中时H+将基体表面自然形成的氧化物薄膜去除,基体表面裸露,增加了渗碳体(Fe3C)凸现于金属表面的机会,渗碳体的电极电位要高于基体铁(铁素体)的电位。由于基体表面存在电位不等的微阴极区和微阳极区,微阳极区金属铁失去电子(Fe→Fe2++2e),微阴极区质子或溶解氧得到电子(2H++2e→H2,2H2O+O2+4e→4OH-),微阴极区局部pH值不断升高。另一方面,转化液中Zr4+在微阴极区易生成锆的含水氧化物或氢氧化物而沉积(Zr4++3H2O→ZrO2·H2O↓+4H+),由于微阴极区不断有氢气析出,上述各反应不断向右移动,最后不溶性锆的氧化物或氢氧化物首先在微阴极区析出,形成沉淀[11]。由于OH-向阴极区周围扩散,阴极区周围pH值呈逐渐降低的分布趋势,较高pH值区域锆系转化膜沉淀较快、较厚,有形状尺寸不一的微裂纹出现;较低pH值区域锆系转化膜沉淀较慢、较薄,形成一些由细小微粒构成的基膜。而F-可以与铁离子配位,使阳极区的反应得以持续进行。这与镁铝合金表面钛锆系转化膜成膜过程相似,钢铁表面锆系转化膜的成膜过程也类似于碱性阴极成膜,即微阴极区域成膜厚,微阳极区域成膜薄[13]。
微阴极点的存在是基体表面形成连续锆系转化膜的前提和驱动力,由于存在微阴极区和微阳极区,表面不同区域沉积量有所不同,造成表面转化膜的不均匀,阴极区膜厚且有裂纹,在腐蚀介质中易发生腐蚀。铝合金表面锆系转化膜的形成属于碱性阴极成膜过程,锆系转化膜的形成受到阴极区的种类、面积和分布的影响[14]。锆系转化膜首先在阴极区沉淀,一方面阴极区锆系转化膜较厚;另一方面降低了阴极区的活性,减少了阴极区面积,抑制了成膜过程,限制了高质量转化膜的形成,锆系成膜过程是一个自约束过程[15]。
3 结 论
(1)氧化锆转化膜最佳成膜条件为:温度35 ℃,时间5 min,Zr4+浓度0.16 g/L,pH=4。
(2)成膜液中NO-3的浓度对成膜过程的影响有限。
(3)钢铁表面锆系转化膜均匀平整,局部区域存在微裂纹,主要由Zr,Fe,O 3种元素组成,属于无定形膜,由纳米颗粒组成。
(4)钢铁表面氧化锆转化膜成膜过程类似于碱性阴极成膜,锆的氧化物或氢氧化物首先在钢铁基体表面的金属间化合物处形成,然后逐渐覆盖在基体表面。
(5)成膜过程可以划分成基体酸蚀活化、膜快速生长、膜减速生长、膜动态稳定以及膜溶解5个阶段。
(6)控制成膜时间在300 s左右,能够在钢铁表面获得耐蚀性较优的锆系转化膜。
摘要：为发展环境友好型表面膜技术,采用浸渍法在45钢表面制备了具有一定耐蚀性能的氧化锆转化膜。用极化曲线研究了转化液主剂Zr4+浓度和pH值对膜层耐蚀性能的影响,并优化了成膜条件;采用电位-时间曲线研究了NO3-浓度对成膜过程的影响;采用扫描电镜(SEM)、能谱、开路电位和电化学阻抗谱(EIS)研究了转化膜的形貌、化学成分、成膜过程电位特性以及成膜过程不同阶段的阻抗谱特性;初步探讨了钢铁表面氧化锆转化膜的成膜机理。结果表明:35℃成膜5 min,最优的Zr4+浓度及pH值分别为0.16 g/L和4;NO3-浓度对成膜过程的影响有限;转化膜主要由Zr,Fe,O组成,为纳米颗粒组成的无定形膜;成膜过程类似于碱性阴极成膜,可以分为基体酸蚀活化、膜快速生长、膜减速生长、膜动态稳定以及膜溶解5个阶段;成膜时间在300 s左右,锆系转化膜耐蚀性较优。