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)和質量上看,金剛石需要經歷低品質的微粉,到高品質、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品,規(guī)格比較齊全,少數(shù)產品在國際市場上具有一定的競爭力,多數(shù)產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,其生產金剛石及工具的經驗超過三十年,發(fā)展迅猛,在DIY市場以及高端市場占據(jù)了一定地位,并且逐步向專業(yè)性的市場進軍。在日本、韓國的生產企業(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。但是,多數(shù)企業(yè)生產的大部分產品都是質次價低,雖然工具數(shù)量不少,都是低端產品。一起優(yōu)質產品的數(shù)量和體量還不足以和國外抗衡。
中國金剛石工具的現(xiàn)狀分析
現(xiàn)階段在國內已經形成了以北京地區(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品,但產量不大,難以滿足國內外市場需求。這些企業(yè)數(shù)量有限,可以代表國內的最高水平,但難以代表行業(yè)總體水平。多數(shù)企業(yè)存在質量和效益的問題,生產經營成本上升和創(chuàng)新能力不足。部分企業(yè)“去產能”任務更加繁重,落后的生產能力并沒有大規(guī)模淘汰,金剛石工具生產企業(yè)的發(fā)展難以滿足國內外市場多樣化的需求。目前很多新興產業(yè)所用高檔產品需要大力開發(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,通用產品利潤低,專用產品利潤高,要想做好專用產品,實現(xiàn)個性化及定制化服務,必須熟知用戶生產工藝,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。盡管近年來我國產品專用化程度有所提高,但任務依舊很重,這也是行業(yè)產品轉型升級的必由之路。
?。?)完善產品質量標準,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)產品標準制修訂的序幕。經過三十多年的發(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,超硬材料產品應用領域不斷拓展,超硬材料產品規(guī)格越來越多,很多產品無標準可循,加之我國生產企業(yè)眾多,直接導致了市售產品的規(guī)格混亂,不同廠家產品的通用性差。另外隨著金剛石產品的品種越來越多,對我們的檢驗檢測能力提出更高的要求。湖北省已經建立國家金剛石工具質量監(jiān)督檢驗中心,逐步填補國內權威金剛石檢測的空白。
中國四大金剛石工具研造中心的發(fā)展現(xiàn)狀
中國金剛石刀具第一鎮(zhèn)——湖北鄂州燕磯鎮(zhèn)
30幾年發(fā)展,曾經的鄂州燕磯鎮(zhèn)金剛石刀具由興盛轉衰,隨著鄂州市市政府有關部門的引導和創(chuàng)業(yè)者的艱苦卓絕的努力,讓凋零了十年的燕磯鎮(zhèn)金剛石刀具行業(yè)又慢慢成長起來。
近年來,掌握了眾多刀具核心生產技術的燕磯人,開始在全國各地投資辦廠,在山東萊州、福建水頭、廣東云浮等石材生產基地形成了三個“燕磯刀具鎮(zhèn)”。行業(yè)有關專家稱,現(xiàn)在燕磯鎮(zhèn)的金剛石刀具處于國際刀具的前沿水平,燕磯刀具已經出口日本、韓國、俄羅斯、意大利和東南亞多國,出口創(chuàng)匯達千萬美元以上。未來,燕磯鎮(zhèn)企業(yè)將帶著燕磯刀具品牌更深入的走向國際市場。
中國金剛石工具生產基地之一——福建泉州
眾所周知,福建擁有全國最大的石材加工基地,正是由于石材產業(yè)的興盛發(fā)展,帶動了關聯(lián)產業(yè)金剛石工具的快速發(fā)展,已經有100多家金剛石工具企業(yè)的生產基地在這里,擁有相對獨立完整的產業(yè)鏈,發(fā)展成為國內金剛石工具主要生產基地之一。
但是,一直以來,這里的金剛石企業(yè)人才流失大,創(chuàng)新型人才較為缺乏,技術革新慢,生產規(guī)模小,產業(yè)基礎不夠強大,這些問題是目前制約基地產業(yè)發(fā)展的主要原因。
中國鋸片之鄉(xiāng)——江蘇鎮(zhèn)江市丹陽
從上世紀80年代起,鎮(zhèn)江丹陽就開始發(fā)展五金工具出口產業(yè),以后巷為主的整個丹陽市年產麻花鉆近30億支,金剛石鋸片6000多萬張,發(fā)展為亞洲最大的金剛石鋸片、鉆頭生產基地。
丹陽五金工具產業(yè)的龍頭企業(yè)天工集團和飛達集團,實力雄厚,帶領當?shù)匚褰鹦袠I(yè)穩(wěn)健發(fā)展,但是,發(fā)展中仍存在產品技術含量不高,利潤薄弱的問題有待解決。
領軍企業(yè)帶領下的突飛猛進——河北石家莊市
石家莊市金剛石工具整體以國內市場為主,國外市場為輔,出口的金剛石工具主要是鋸片,產品主要是工程薄壁鉆頭、燒結磨盤、建筑裝潢類小鋸片等。博深工具有限公司、富世華冀凱金剛石工具有限公司、小蜜蜂工具集團有限公司三家公司年產值億元以上。
根據(jù)機床工具工業(yè)協(xié)會超硬材料分會預計,石家莊金剛石鋸片在國外市場容量已經達到250億元人民幣,但是,就目前市場而言,國內金剛石工具出口的前景依然十分廣闊。
我國金剛石工具誘人的發(fā)展前景
城鎮(zhèn)差距就是潛力,國內未來幾十年最大的發(fā)展?jié)摿υ诔擎?zhèn)化。
建材市場的發(fā)展是金剛石工具發(fā)展的強大動力
眾所周知,房地產是拉動經濟發(fā)展的引擎,也是拉動金剛石行業(yè)發(fā)展的引擎,建材及建筑需要金剛石工具作為支撐,其實歸根到底基礎設施的建設依然離不開金剛石工具。據(jù)數(shù)據(jù)顯示,至少未來五年中房地產及基礎設施建設仍會繼續(xù)拉動金剛石工具行業(yè)的發(fā)展。石材、地板磚等建材與房地產緊密相關,與金剛石緊密相關,可以說沒有金剛石工具行業(yè)的發(fā)展就沒有現(xiàn)代的石材與地板磚工業(yè)。
機械加工領域的發(fā)展是金剛石工具發(fā)展的強大動力
“中國制造2025”其實基礎就是制造業(yè),金剛石工具作為制造業(yè)的利器,無疑是發(fā)展的基石。機床工具、汽車、拖拉機、家電、航空航天、軍工等是超硬材料精密切削、磨削工具的主要應用領域,集成電路、清潔能源、光伏、半導體、LED等領域是金剛石工具新興的應用領域,而且發(fā)展?jié)摿薮蟆?br/>
礦產勘探及鐵路建設是金剛石工具發(fā)展的強大動力
勘探和開發(fā)石油天然氣資源不僅關系國民經濟的發(fā)展,還關系國家的能源安全。當今世界不僅對陸上資源勘探開發(fā)持續(xù)深入,已經向3000~6000m 的深層要油,而且將目光瞄向了更廣闊的海洋。迅速發(fā)展的石油天然氣勘探開發(fā),加上煤炭、鋼鐵、有色金屬、非金屬等礦產資源的勘探開發(fā),為金剛石鉆具等帶來新的發(fā)展契機,也提出更高的要求。此外中國的鐵路建設全球第一,截至2017年底,中國高鐵運營里程達2.5萬公里,占世界高鐵總里程的70%以上,2020年要達到3萬公里,鐵路網規(guī)模達到15萬公里,實現(xiàn)“八縱八橫”,覆蓋 80%以上的大城市。這些均為金剛石勘探采掘類工具提供了誘人的廣闊發(fā)展前景。
前景誘人,千里之行該如何始于足下,請繼續(xù)看:
?。?)加大金剛石工具產業(yè)投資力度,狠抓新產品的開發(fā)和新技術、新工藝的推廣,促進技術團隊與生產企業(yè)的精誠合作,扶持一部分技術咨詢及服務單位。提高金剛石工具產業(yè)整體技術水平和市場競爭力,不斷拓寬金剛石應用領域,以品種、質量求生存,以科技進步求發(fā)展。
?。?)近幾年來,機械、寶石、醫(yī)療器械、木材、玻璃鋼、石材工藝品、精密陶瓷和復合材料的加工領域對金剛石工具的需求量逐年增加。目前,這些產品國內還是要依賴進口,要加快開發(fā),彌補空白,以替代進口。
附亟待開發(fā)與提高的產品:石油鉆探用 PDC鉆頭、石材拋磨用金剛石磨塊、工程薄壁鉆頭、金剛石研磨油石、金剛石薄膜涂層工具、金剛石滾輪、橡膠結合劑金剛石塑 性工具、PCD金剛石刀具、金剛石唱針、噴嘴、金剛石散熱片及三極管等。
需要提升或強化的技術:真空焊接技術、電火花燒結技術、金剛石均布技術、金剛石鍍銥技術及金屬化粘結技術、激光焊接工藝等。
?。?)加強企業(yè)內部管理,不斷完善生產工藝, 走集團化或聯(lián)合企業(yè)的道路,組建龍頭企業(yè),依托廣大的技術研發(fā)團隊,引導創(chuàng)造民族品牌,積極參與國際競爭。
?。?)加快權威性的檢測機構的建設,逐步建立各省市的檢測檢驗中心,對標歐美及日韓的標準,嚴格把控產品質量。同時實行生產許可證制度。金剛石工具不僅有使用性能的要求,還有安全性能的要求。實行生產許可證制度是強化金剛石工具生產企業(yè)的責任,淘汰技術低、管理差的企業(yè)的一種強制性措施。有利于提高產品質量,有利于增加國際市場份額,有利于提高經濟效益,有利于實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。
(5)提高金剛石工具行業(yè)的總體技術水平,必須從優(yōu)質的材料、先進的工藝和裝備抓起。主要材料方面,中國金剛石的質量提高很快,已經能夠滿足金剛石工具生產的需要。還需提高金剛石工具胎體采用預合金粉的水平,增強胎體對金剛石的把持力,使金剛石的功能得到充分發(fā)揮;進一步推廣金剛石有序排列(多層、均布)技術,將目前金剛石工具品質推向頂級;冷壓鋸片的裝備上要推行自動脫模技術,既能提高成品率,又能提高工效,還可保障安全生產。
(6)合理分工,組織規(guī)?;a,提高國際競爭能力。目前中國金剛石工具行業(yè)基本上處于無序競爭的狀態(tài)。企業(yè)規(guī)模大小不一,技術水平參差不齊,合作較少,價格戰(zhàn)及內耗嚴重。需要重新組合,形成群體力量,鼓勵那些技術水平高、實力強的企業(yè)做大做強,淘汰那些技術水平低、規(guī)模小、實力差的企業(yè),真正實現(xiàn)節(jié)能減排,環(huán)保生產