人造金剛石作為一種性能優(yōu)異的超硬材料,其用途不可估量。從合成方法上來看,其經(jīng)歷了高溫高壓法,爆轟法以及化學氣相沉積法,根本原理是提供類似地殼中高溫高壓類的環(huán)境,以達到合成的目的。從材料形態(tài)和質(zhì)量上看,金剛石需要經(jīng)歷低品質(zhì)的微粉,到高品質(zhì)、完美結構的納米尺寸和寶石級尺寸,單晶和多晶共同發(fā)展,最后還有各種摻雜以滿足功能性需求,簡單來說朝著微觀和宏觀雙向發(fā)展,最終實現(xiàn)功能化。從應用上看,金剛石需要從傳統(tǒng)的工具(主要是依靠高硬度和高耐磨)到高端工具(精密工具),再到功能類器件,才能更大的發(fā)揮其真正的價值。目前金剛石的應用恐怕還很難脫離工具的范疇,具體如下。
金剛石工具主要包括磨具、切割工具、鉆探工具、修整工具等,廣泛應用于地質(zhì)勘探、石材、機械軸承、半導體、藍寶石、復合材料、汽車及國防工業(yè)等各個領域。目前我國金剛石工具已形成系列化產(chǎn)品,規(guī)格比較齊全,少數(shù)產(chǎn)品在國際市場上具有一定的競爭力,多數(shù)產(chǎn)品性能及性價比有待提高,競爭力較低。
全球金剛石工具的現(xiàn)狀分析
目前全球金剛石市場可以分為三個基本的類型,第一種類型是歐美國家,主要包括美國以及歐洲等工藝先進的國家,他們在金剛石工具制造方面具有超過四十年的經(jīng)驗,實力雄厚,技術領先,銷售體系完善,很大程度上對市場形成了壟斷的趨勢。歐美國家一些代表性的金剛石工具制造集團,諸如Husqvarna 等,每年的營業(yè)額均超過三億美元。
第二種類型是以日韓為主,其生產(chǎn)金剛石及工具的經(jīng)驗超過三十年,發(fā)展迅猛,在DIY市場以及高端市場占據(jù)了一定地位,并且逐步向?qū)I(yè)性的市場進軍。在日本、韓國的生產(chǎn)企業(yè)之中,相關的工藝技術主要有熱壓燒結以及激光焊接工藝等,代表單位如日本旭金剛石工業(yè)株式會社,每年的產(chǎn)值可以超過兩億美元。
第三種類型則是以中國為主的制造企業(yè),中國部分金剛石工具具備很高的質(zhì)量水平,國外一些金剛石工具的品牌也委托中國的企業(yè)生產(chǎn)。但是,多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的大部分產(chǎn)品都是質(zhì)次價低,雖然工具數(shù)量不少,都是低端產(chǎn)品。一起優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的數(shù)量和體量還不足以和國外抗衡。
現(xiàn)階段在國內(nèi)已經(jīng)形成了以北京地區(qū)、石家莊地區(qū),以丹陽為主的長江三角洲地區(qū),福建水頭、廈門、山東沿海地區(qū)、廣東佛山為主的珠三角地區(qū)等主要的金剛石工具出口基地;另外以鄭州為中心的中原地區(qū)和湖北鄂州地區(qū)的金剛石工具發(fā)展也很快。
金剛石工具發(fā)展中存在的問題和不足
(1)生產(chǎn)企業(yè)自主創(chuàng)新能力不強
行業(yè)的具體情況是:注重自主創(chuàng)新的標桿企業(yè)均能開發(fā)一些國際化的高端產(chǎn)品,但產(chǎn)量不大,難以滿足國內(nèi)外市場需求。這些企業(yè)數(shù)量有限,可以代表國內(nèi)的最高水平,但難以代表行業(yè)總體水平。多數(shù)企業(yè)存在質(zhì)量和效益的問題,生產(chǎn)經(jīng)營成本上升和創(chuàng)新能力不足。部分企業(yè)“去產(chǎn)能”任務更加繁重,落后的生產(chǎn)能力并沒有大規(guī)模淘汰,金剛石工具生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展難以滿足國內(nèi)外市場多樣化的需求。目前很多新興產(chǎn)業(yè)所用高檔產(chǎn)品需要大力開發(fā),進一步拓寬超硬材料各類制品的應用,這對企業(yè)的研發(fā)能力和創(chuàng)新能力是個大考驗。
(2)生產(chǎn)技術需進一步提高,走專業(yè)化道路
多數(shù)金剛石企業(yè)因為資金等問題不能及時完成技術更新,未能添置新型設備儀器。若想開發(fā)出一流產(chǎn)品,沒有先進的技術和設備是很難完成的。對原材料的檢測、生產(chǎn)工藝過程的嚴格控制等方面仍需不斷改進。眾所周知,通用產(chǎn)品利潤低,專用產(chǎn)品利潤高,要想做好專用產(chǎn)品,實現(xiàn)個性化及定制化服務,必須熟知用戶生產(chǎn)工藝,要能成為應用的指導專家,這一點不是一般性企業(yè)或單個團隊可以快速實現(xiàn)的。盡管近年來我國產(chǎn)品專用化程度有所提高,但任務依舊很重,這也是行業(yè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級的必由之路。
(3)完善產(chǎn)品質(zhì)量標準,特別要提高檢驗檢測能力
金剛石行業(yè)自1973年開始進行標準研究并提出草案,1979年第一個行業(yè)標準《人造金剛石》誕生,開啟了行業(yè)產(chǎn)品標準制修訂的序幕。經(jīng)過三十多年的發(fā)展,目前我國涉及超硬材料及其制品的現(xiàn)行國家與行業(yè)標準已達41項,為規(guī)范行業(yè)產(chǎn)品和推動行業(yè)發(fā)展起了巨大作用。但隨著我國工業(yè)化的發(fā)展,超硬材料行業(yè)不斷進步,超硬材料產(chǎn)品應用領域不斷拓展,超硬材料產(chǎn)品規(guī)格越來越多,很多產(chǎn)品無標準可循,加之我國生產(chǎn)企業(yè)眾多,直接導致了市售產(chǎn)品的規(guī)格混亂,不同廠家產(chǎn)品的通用性差。另外隨著金剛石產(chǎn)品的品種越來越多,對我們的檢驗檢測能力提出更高的要求。湖北省已經(jīng)建立國家金剛石工具質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心,逐步填補國內(nèi)權威金剛石檢測的空白。