我国人造金刚石工业发展正进入黄金时期

发布时间:2008-06-03 00:00:00   编辑:石材网

1954年美国GE公司研制成功了世界上第一颗人造金刚石。1963年12月6日,我国第一颗人造金刚石研制成功。1969年,我国第一个人造金刚石及其制品专业化生产厂——第六砂轮厂建成投产。至此,我国逐步形成了6×6兆牛顿(MN)六面顶设备为特色的人造金刚石工业体系。30多年来,我国人造金刚石的产量逐年增加,特别是进入90年代后,呈直线上升趋势,发展势头强劲。

人造金刚石的应用领域十分广泛,几乎涉及国计民生的各个领域,小到家庭装修,大到微电子及航空航天等高技术领域,用量最大的石材工业离开人造金刚石及其工具就极难发展。金刚石在光学玻璃冷加工、地质钻探、陶瓷、汽车零件等机械加工、金属拉丝等方面引起了革命性的工艺改革,使加工效率、精度几十倍甚至上百倍提高。目前,国产人造金刚石及制品基本能满足国内各个工业部门的需求,为整个国民经济发展作出了不可磨灭的巨大贡献。

行业现状

目前,世界工业用金刚石产量约15亿克拉(含部分天然金刚石、立方氮化硼)。我国人造金刚石产量已达10亿克拉,占世界总产量的60%以上,堪称生产人造金刚石第一大国,金刚石制品产量也堪称大国。但无论是国产金刚石还是其制品,质量均属中低档,与发达国家质量水平差别较大。按我国标准,DMD级高档金刚石成品国内基本无产品供应。

中非人工晶体研究院用两面顶压机生产的金刚石明显优于国内普通六面顶压机生产的金刚石,属中高档产品,其产量只有国内总产量的0.7%。此外,保定八达稳德金刚石有限公司利用引进两面顶压机和进口原材料所生产的金刚石亦属中高档产品,但今年才正式投产,产量所占总量比例也很小。

我国人造金刚石产品的品位在逐年提高,这说明行业整体技术水平有了明显上升。这得益于近年来对6×12MN以上的大型压机的研制开发。这种迅猛的发展令人有喜有优,喜的是大压机大腔体能够促进金刚石质量的提高,忧的是这种超常规发展(近3年来新装6×12MN以上压机总数已超过800台,加上原有6×8MN及以下压机4000台,总数接近5000台),使中低档产品严重过剩,市场混乱。

从技术角度看,国内以六面顶压机、片状触媒与石墨及工艺技术生产金刚石为主,其产量占总量的98%左右,以国产两面顶压机、片状触媒与石墨和以引进两面顶压机、粉状触媒与石墨生产中高档金刚石为辅,其产量占总量的1%~2%。利用粉状触媒与石墨在六面顶压机上生产中高档金刚石的研究已取得阶段性成果并在逐步推广应用。从行业企业构成角度看,民营、集体、中外合资、国有企业均有,属多种经济成分构成,民营、集体企业占绝大多数,国有企业较少,中外合资企业更少。目前统计到的国内金刚石生产的企业总数为248家(不含诸多个体企业),遍及全国各地,河南、安徽、湖南、河北等省大型生产企业较多。

主要问题

37年来,中国金刚石工业蓬勃发展,形成了独具特色的完整的工业体系,但也存在不少问题,归纳起来主要有以下几个方面。

1.产品质量低、品牌意识差、高档产品少

国内高档金刚石只有中非人工晶体研究院、保定八达稳德金刚石公司能生产,但产量很低,大量的靠进口。可以说,高档金刚石市场基本被进口货所垄断。 [Page] 
从品种牌号方面看,按照金刚石的用途来分,英国Debeers公司共有44个牌号,美国GE公司共有25个牌号;我国则只有11个牌号,且最高档的DMD级没有商业化的产品。牌号少而不细,影响了金刚石制品的研制开发和质量水平的提高。此外,国内人造金刚石市场绝大多数仍以单颗粒抗压强度即多少公斤来论价,根本不关心品牌。

2.制品发展缓慢

国内消耗金刚石最多的石材加工用锯片,多数是靠加大低品位金刚石的配料密度来制作的,而且有金刚石品位越选越低,甚至加入部分碳化硅粉末强化硬度的趋势,由引引起了设备易损、石材荒料浪费、加工效率低、电耗大,更重要的是用这种锯片加工的石材质量差,不仅卖不上价格,而使国内的高档建筑不得不用进口板材来装修。同时,国内高精度的组锯用锯片、高精度石材加工用的其他工具,基本用进口产品。

目前,机械加工特别是轿车加工用超硬磨具依赖进口的局面尚未有效扭转,只在辅助工序,如刃磨等采用国产产品。其中原因一是国产磨具水平偏低;二是未建立完善的磨削试验基地,新开发的产品多在生产现场试验摸索磨削参数,多数制造企业缺乏高精度制品生产设备(线),虽有少数厂家购置、引进了先进生产设备,但总的应用面较窄,多数设备只能满足一般产品需求。国内较大部分金刚石制品生产企业资金短缺,基本上靠生产中低档产品艰难度日。

制品发展缓慢的另一个原因是制品开发的力度远没有金刚石单晶的开发力度大,资金投入的也少,信息交流也不够。

3.无序竞争,市场混乱

近两三年行业新增6×12MN以上的大压机总台数在800台以上,引起中低档金刚石产量过剩、价格严重滑坡,在连续几年下滑的基础上,今年又比去年下降20%,引起恶性竞争,多年来现款现货的交易方式被打破,赊销之风又露端倪。金刚石通用制品如锯片、砂轮、电镀工具等价格也是逐年下降,竞争亦非常激烈。

4.技术力量弱、技术开发条件差

由于研究开发经费少,发展前景好的创新型中长期研究项目难以开展,科研人员流失严重,行业科技力量愈现薄弱,创新减少。

我国金刚石工具发展现状及存在的问题

1、发展现状

金刚石工具广泛应用于地质勘探、石材、机械、汽车及国防工业等各个领域,机械加工用的磨具、地质钻头及石材锯切工具的制造工艺水平已有很大提高。产品已形成系列化、标准化,品种规格齐全,产品质量稳定,部分产品在国际市场上具有一定的竞争力。

金刚石单晶绝大多数是用来制作各种金刚石工具,其种类很多。我国生产的金刚石锯切工具品种规格齐全,质量稳定。据统计,近几年来金刚石钻探工具的市场需求量约为12~15万支,基本上可满足市场需求;随着建筑业的发展和家用空调的普及,用于管线安装和空调整机安装及旧楼改造,施工用金刚石薄壁工程钻头需求量也在日益增加,用于石油、煤田勘探的PDC钻头的需求量也相应增加,我国所生产的金刚石复合片在质量上还不过关,有待于进一步研究改进,不断提高产品质量,改变目前PDC钻头依赖进口的局面。 在机械加工中,金刚石砂轮、PCD工具刀具、珩磨油石、修整滚轮、拉丝模等都得到广泛应用:树脂结合剂金刚石砂轮用量很大,年产量约为100万片以上;金刚石聚晶拉丝模的性能优于天然金刚石模和硬质合金模,因此在拉丝行业中应用很多,尤其是CVD金刚石拉丝模的出现,为控制15mm以下的线材提供了可靠的拉丝工具。PCD刀具是主要用于有色金属与非金属材料的加工,据报道,PCD刀具在汽车、摩托车、家用电器、木材加工及通用机械等行业中的需求量逐年增加,据统计,至1997年的需求量已达26000把,尤其是在木材加工,PCD刀具的潜在市场很大,有待我们进一步开发。金刚石修整滚轮是一种技术含量很高的高科技产品,1997年我国金刚石滚轮的用量为3000支,预计今年的需求量可望达到4500支。[Page]

2、存在的问题

尽管我国生产的各种金刚石工具在各行业得到广泛应用,并取得显著的经济效益,但其技术水平与国外同类产品相比还有一定的差距,主要表现在:

(1)整个金刚石工具产业缺乏统一管理和宏观调控。由于盲目发展,整个金刚石工具生产布局出现散而乱、遍地开花的局面,工具销售市场产品质量不稳定,竞争无序,价格混乱。

(2)由于金刚石单晶生产与金刚石工具生产的发展不协调,使得我国金刚石工具的发展滞后于金刚石单晶的生产增长速度,造成金刚石积压和滞销,影响和制约了我国金刚石工业的持续发展,使金刚石生产企业经济效益严重滑坡。

(3)金刚石工具应用领域较窄,产品品种单一,质量不稳定,有的产品技术质量标准较混乱,没有统一的产品质量检测、监督的管理规范和标准。

(4)金刚石工具生产装备和整体技术水平比较落后,一些较先进的新技术、新工艺推广应用较慢。

(5)生产企业规模普遍偏小,生产不集中,工艺技术差,缺乏市场竞争力,经济效益不高。

(6)金刚石工具生产以及新产品开发、工艺技术研究等方面的资金投入不足。

(7)在金刚石工具使用过程中,基体材料使用率低,钢材浪费严重;使用过程中非正常磨损、脱落、残留的金刚石较多,使金刚石实际利用率较低,金刚石材料浪费较多。

3、确保我国金刚石产业稳定持续发展的措施

(1)大力发展金刚石工具产业,狠抓新产品、新工艺的开发,拓宽金刚石应用领域,加快我国金刚石产业的发展,提高经济效益和整体技术水平。具体做法是:

①加大金刚石工具产业投资力度,扩大金刚石工具的生产规模,适当引进国外较先进的生产设备和检测仪器,加强我国金刚石工具产业的整体实力。金刚石产业的发展应坚持金刚石单晶与金刚石工具同步协调发展的原则,不要只顾单晶的发展而忽略金刚石工具的发展,只有金刚石工具的发展,才能带动和促进金刚石单晶的生产及整个金刚石工业的发展和进步。从国内金刚石工具生产企业来看,年销售收入超过1000万元的金刚石工具生产企业很少,这表明在金刚石工具方面的投入不足,从而阻碍和影响我国金刚石工业集团化生产的进程以至整个金刚石工业的发展,为提高我国金刚石工具生产的整体技术水平,必须加强现有设备的改造,扩大金刚石工具生产企业的规模,适当引进国外自动化程度较高的生产线和专利技术。[Page]

②狠抓新产品的开发和新技术、新工艺的推广,不断拓宽金刚石应用领域,提高金刚石工具产业整体技术水平和市场竞争力,以品种、质量求生存,以科技进步求发展。

为满足国内外金刚石工具市场的需要,必须加快新产品的开发,提高产品质量,增加品种,提高产量。近几年来,机械、宝石、医疗器械、木材、玻璃钢、石材工艺品、陶瓷和复合非金属硬脆材料的加工领域对金刚石工具的需求量逐年增加,目前,这些产品国内还是依赖进口,因此必须尽快开发出高质量的各种系列的金刚石工具,以替代进口。目前,亟待开发的产品有:石油钻探用PDC钻头、石材抛磨用金刚石磨块、工程薄壁钻头、金刚石珩磨油石、金刚石薄膜涂层工具、金刚石滚轮、橡胶结合剂金刚石塑性工具、PCD金刚石刀具、金刚石唱针、喷咀、金刚石散热片及三极管等产品。为保证其产品质量,必须加快新技术、新工艺的推广,如真空焊接技术、电火花烧结技术、金刚石均布技术、金刚石镀铱技术及金属化粘结技术、激光焊接工艺等。

③加强企业内部管理,不断完善生产工艺,降低生产成本,提高经济效益。

④加强金刚石工具产业的经营管理,规范国内市场,拓宽国际市场,推动国内金刚石工具的发展,加速我国金刚石工具的品种系列及标准与国际接轨,做到有序地进入国际市场,不断扩大出口创汇。

⑤制定全国统一的金刚石工业标准,建立权威性的金刚石工具监测机构,实行产品标准化管理,并对产品质量实行严格的检查、监测。

⑥金刚石工具生产企业应走科、工、贸一体化道路,加快产业集团化进程,参与大市场,不断增加自身的竞争能力,以促进金刚石工具产业的发展和经济效益的提高。

(2)建立健全的金刚石行业管理机构和金刚石及其制品生产、技术⒐芾淼缺曜己凸娣叮忧科笠瞪季值暮旯鄣骺睾途芾怼?br/>(3)搞好金刚石合成用大型超高压装置和自动化程度较高的金刚石工具生产设备的研究和制造,可适当引进国外的一些先进生产线,提高检测技术,以便提高产品质量。

(4)抓紧粉末触媒的研究与应用,不断完善和改进金刚石合成工艺,开发出与市场需求接轨的各种金刚石新品种,提高粗颗粒高强度金刚石的比例和产量,以降低低品级金刚石的积压,提高经济效益。

(5)我国金刚石产业应走集团化或联合企业的道路,组建几个大的企业集团,引导行业发展,创造自己的品牌,积极参与国际竞争。

(6)依靠科技进步,增加科技投入,更新设备,狠抓新技术、新工艺、新产品的研究与推广,提高我国金刚石工业的技术水平。

入世后的影响

我国人造金刚石工业是进入市场较早的新兴产业,以中低档金刚石争得了国际市场较大份额,以出口量占总产量的40%计,年出口量近4亿克拉,不仅是人造金刚石生产大国,也是出口大国。但人造金刚石制品出口较少。专家预测,加入WTO对人造金刚石行业总的来说利多弊少,其主要影响如下:

有利于行业的结构调整和产业升级,有利于充分利用外资、国外先进技术和管理经验及市场资源,从而推动行业技术进步;有利于打破一些国家和地区的贸易壁垒及地区保护,改变依赖转口贸易的局面,利于直接贸易,利于出口市场进一步扩大;有利于促进产品质量标准与国际接轨。[Page]

同时,国外高档金刚石及各种精密高效的金刚石工具制品会大量涌入,对国内的市场产生冲击,一段时间内会对行业特别是制品企业产生不良影响。国内金刚石及制品正在开发或尚未开发的应用领域,可能出现被国外产品垄断的局面。

人造金刚石单晶的生产将进一步朝着规模化、集约化发展,缺乏资金和技术支撑、没有特色的小企业生存将更加困难;金刚石行业属于高技术行业,从业人员的知识水平会有较大提高,更多的高智人才会加入本行业;利用6×12MN以上大压机生产高品级金刚石的工艺将在数年内得以完善,六面顶压机生产高品级金刚石的研发步伐将进一步加快,高品级金刚石的生产比例将大幅度提高。

两面顶技术将会大大发展,国产两面顶压机将逐步实现大型化,引进两面顶压机将全部投入商业运行,年轮式模具将大幅度提高国产化率并逐步实现国产化。

合成商品级金刚石用粉末触媒、粉末石墨及叶腊石等原辅材料的研究将出现重大进展。

金刚石行业标准将在21世纪初叶与国际接轨,金刚石的分选检测技术将会大幅度提高并日趋完善。

金刚石各种制品将向高品级发展,以满足日益提高的石材、玻璃、陶瓷、机械等高精度加工的需求。

金刚石单晶和制品的出口渠道将进一步拓宽,国际市场份额会越来越大。

总之,中国金刚石工业从无到有,从小到大,已成为世人瞩目的行业,为中国的经济建设做出了积极贡献。21世纪初期是金刚石工业由大转强的黄金时期,我们有理由相信中国金刚石工业有能力赶上世界先进水平,实现金刚石强国梦!

(石材网 www.stone365.com)


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