推動我國超硬材料制品向高端發(fā)展（上）①

呂 智，鄭 超，林 峰，王進保，謝志剛

（1.國家特種礦物材料工程技術(shù)研究中心；廣西 桂林541004；2.中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西 桂林541004）

1 我國超硬材料制品發(fā)展現(xiàn)狀

歷經(jīng)改革開放30年的快速發(fā)展，我國超硬材料行業(yè)取得了舉世矚目的成就，人造金剛石和立方氮化硼的產(chǎn)量連續(xù)取得突破。據(jù)有關(guān)資料顯示，2011年我國人造金剛石產(chǎn)量達到124億克拉，占世界人造金剛石產(chǎn)量的80%以上，立方氮化硼產(chǎn)量達到3.43億克拉，占世界產(chǎn)量的60%以上。隨著人造金剛石和立方氮化硼產(chǎn)量的不斷擴張，我國自主創(chuàng)新的超硬材料制品與設(shè)備也獲得了飛速發(fā)展，毋庸置疑，我國已經(jīng)成為世界超硬材料制品生產(chǎn)大國，在很大程度上改變了世界超硬材料產(chǎn)業(yè)的格局，成為世界超硬材料產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)力量之一。

但是，我國超硬材料制品生產(chǎn)的起步較晚，基礎(chǔ)較差，雖然有很大進步，但仍有許多不足。大部分超硬材料制品水平與世界一流產(chǎn)品比較，差距仍較大，產(chǎn)品使用性能低、外觀差、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題依然存在，這導(dǎo)致我國超硬材料制品在高端專業(yè)市場競爭中落后于歐美等發(fā)達國家。以至于每年出口大量超硬材料制品（如砂輪）的價值遠遠低于少量進口高端產(chǎn)品的價值。

然而，隨著國內(nèi)技術(shù)的不斷積累和創(chuàng)新，少數(shù)超硬材料制品性能得到顯著提升，有的接近甚至超過國外同類產(chǎn)品。如國內(nèi)特邦公司研發(fā)的金剛石繩鋸，2011年憑著優(yōu)良的性能和優(yōu)秀的性價比，擊敗歐洲知名品牌，中標新西蘭一項國際工程。創(chuàng)源公司2012年生產(chǎn)的新的專利產(chǎn)品金剛石玻璃磨邊輪，采用創(chuàng)新的等形磨耗、頻振式加工技術(shù)，解決了行業(yè)內(nèi)久而未決的多項難題，綜合性能（表面粗糙度、崩邊、抗變形，鋒利度，壽命）成倍提高，達到國際先進水平。創(chuàng)源公司生產(chǎn)的燒結(jié)打孔鉆頭幾年來一直處于國際領(lǐng)先水平，2年多來先后6次漲價，迫使意大利知名玻璃加工設(shè)備和工具制造企業(yè)—BAVALANNI公司前來洽談合作，西班牙一個老牌生產(chǎn)企業(yè)也正式洽談將生產(chǎn)項目轉(zhuǎn)移到該公司。

新材料產(chǎn)業(yè)將成為21世紀初發(fā)展最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。國家“十二五”規(guī)劃中把“節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、新材料和新能源汽車”七大產(chǎn)業(yè)列為新階段轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，而在新材料產(chǎn)業(yè)項下列入了超硬材料及制品。因此，國家將在產(chǎn)業(yè)政策方面向超硬材料及制品產(chǎn)業(yè)傾斜，同時超硬材料及制品在其它六項戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中將發(fā)揮不可或缺的重要作用，“十二五”期間將是我國超硬材料及制品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期。

2 國內(nèi)超硬材料制品已具備高端化的條件

經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)超硬材料行業(yè)已取得顯著進步。無論是超硬材料制品的科研技術(shù)能力，還是實體生產(chǎn)能力，都已經(jīng)具備向高端產(chǎn)品發(fā)展的條件。近年來，我國諸多國家級、省市級超硬材料工程技術(shù)研究中心、重點實驗室與產(chǎn)業(yè)化基地的建設(shè)，有效地提升了我國超硬材料制品企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。國內(nèi)少數(shù)企業(yè)可以生產(chǎn)出世界一流的超硬材料制品，在國際市場中已具備一定的競爭優(yōu)勢。

2.1 金剛石繩鋸

近年來，國內(nèi)石材荒料緊缺，由于大力開發(fā)新礦山，為繩鋸技術(shù)的快速發(fā)展和市場推廣贏得契機，國內(nèi)部分金剛石繩鋸切割效率已達到國外產(chǎn)品的80%以上，切割壽命也達到國外產(chǎn)品的85%～90%。國內(nèi)異型及石材礦山開采繩鋸已全部取代進口，鋼混繩鋸處于與歐洲品牌同臺競技的格局，并在全球廣泛銷售。據(jù)粗略估計，2012全國繩鋸產(chǎn)量估計將超過80萬米，其中有接近50%的產(chǎn)品出口。連續(xù)數(shù)年繩鋸產(chǎn)品的長盛不衰，致使幾家品質(zhì)穩(wěn)定，銷路好的公司均在擴大產(chǎn)量，日產(chǎn)串珠4～6萬粒的至少有3～4家，南方各地還有更多的制品廠家也在投入金剛石繩鋸的生產(chǎn)。此外，各種型號的繩鋸機今年出口將接近800臺，這是我國超硬材料制品行業(yè)歷史上出口最多的一種設(shè)備。該設(shè)備性能先進，質(zhì)量穩(wěn)定，價位適中，極具市場競爭力?？梢哉J為，國產(chǎn)金剛石繩鋸和繩鋸機在國際市場上的暢銷，證明了中國不僅鞏固了在低端市場的地位，而且正在向中高檔市場進軍，并占領(lǐng)了一定的國際市場份額，金剛石繩鋸是我國目前極具競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品之一。圖1為國產(chǎn)金剛石繩鋸，圖2為金剛石繩鋸機使用示意圖。

圖1 國產(chǎn)金剛石繩鋸Fig.1 The domestic diamond wire saw

圖2 金剛石繩鋸使用示意圖Fig.2 The using schematic diagram of diamond wire saw

2.2 超高速超硬材料磨具

近年來，國內(nèi)高速精密加工超硬材料磨具制備技術(shù)取得重大進展，產(chǎn)品質(zhì)量與國外同類產(chǎn)品相近的不斷涌現(xiàn)。鄭州磨料磨具磨削研究所引領(lǐng)行業(yè)在研制汽車工業(yè)和光伏電子行業(yè)使用的高速精密超硬材料砂輪和高精度超薄超硬材料切割砂輪等高端產(chǎn)品方面取得可喜成績，改變了過去此類產(chǎn)品依賴進口的局面。尤其是陶瓷超硬材料砂輪（圖3）以其優(yōu)越的性能而獲得更快發(fā)展，當前已被CNC磨床廣泛應(yīng)用，其磨削線速度已提高到150～200m／s，每年都要大量進口陶瓷cBN砂輪的狀況正在逐漸改變，不少企業(yè)能提供與進口砂輪相當?shù)母呔苌拜?。此外，高強度低熔點的微晶玻璃結(jié)合劑cBN砂輪也已獲得突破，性能接近進口砂輪水平，可用于高速精密磨削加工。

圖3 三磨所陶瓷結(jié)合劑cBN砂輪Fig.3 The vitrified bond cBN grinding wheel made by Zhengzhou Research Institute for Abrasives and Grinding

2.3 金剛石玻璃加工工具

近年來，國內(nèi)金剛石玻璃加工工具制備技術(shù)取得突破性進展，質(zhì)量與國外同類產(chǎn)品相當甚至更好。桂林創(chuàng)源公司經(jīng)多年努力，精心生產(chǎn)的金剛石玻璃磨邊輪（圖4）的性能達到了國際先進水平，生產(chǎn)的金剛石玻璃打孔鉆頭（圖5）的性能亦達到了國際領(lǐng)先水平，且性價比更高。該公司已成為國內(nèi)太陽能鍍膜玻璃和液晶玻璃加工的主要供應(yīng)商之一，產(chǎn)品遠銷歐美發(fā)達國家，在國外產(chǎn)品連年下調(diào)價格的背景下，該公司的幾種精優(yōu)產(chǎn)品卻逐年提高售價，并影響國外同類產(chǎn)品的價格體系，顯示其已具備具有在國際市場定價的話語權(quán)。目前，在該公司產(chǎn)品售價高于國外同類產(chǎn)品的情況下，國外多家知名公司仍要求貼牌銷售！

圖4 創(chuàng)源公司生產(chǎn)的玻璃磨輪Fig.4 The grinding wheels for glasses made by Guilin Champion Union Diamond Co.，Ltd.

圖5 創(chuàng)源公司生產(chǎn)的玻璃打孔鉆Fig.5 The perforating drill bits for glasses made by Guilin Champion Union Diamond Co.，Ltd.

2.4 中高檔大功率激光鋸片出口強勁

近十余年來，國內(nèi)高端金剛石鋸片產(chǎn)品發(fā)展比較快，變進口為出口的趨勢明顯，激光大理石鋸片、激光混凝土鋸片、陶瓷鋸片等已經(jīng)可以大量出口，占領(lǐng)了相當比例的國外市場份額。在該領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)普遍加強了技術(shù)基礎(chǔ)研究和試驗工作，根據(jù)被加工對象的多樣性和加工難度的提高，有針對性地大量應(yīng)用各種新技術(shù)，如：增加胎體對超硬材料把持力技術(shù)、改善胎體性能技術(shù)、改善磨粒分布技術(shù)，等等。有些企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)從提高絕對性能、質(zhì)量穩(wěn)定性等方面著手，通過進行配方研究、結(jié)構(gòu)研究、原料研究、工藝研究等提高產(chǎn)品的絕對性能，精細控制生產(chǎn)工藝解決產(chǎn)品穩(wěn)定性，使產(chǎn)品性能和質(zhì)量的穩(wěn)定性得到大幅度提高，滿足了國外市場的要求。桂林特邦公司以上述方式開發(fā)的大功率混凝土鋸片批量出口美國，售價比國內(nèi)一些廠家產(chǎn)品高出一倍，但仍獲得客商認可。該公司新近研發(fā)的一種激光磨地鋸片 （diamand grooving）（這類產(chǎn)品國外普遍用于高速公路、機場路面的開槽），鋸片齒寬2.6～3.8mm，一組164～197片，長約1200mm，組裝在一種專用車的一根大軸上（圖7所示）因要對路面進行連續(xù)的切槽施工，所以對鋸片的同軸度要求非常高，經(jīng)兩輪試制，該公司產(chǎn)品即得到用戶認可并投入批量生產(chǎn)。

圖6 激光磨地鋸片F(xiàn)ig.6 Laser welding blade used for grinding ground

圖7 激光磨地鋸片組裝圖Fig.7 Assembly drawing of laser welding blade used for grinding ground

上述幾項產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀說明我國的超硬材料制品企業(yè)完全有能力自主創(chuàng)新研制和發(fā)展高檔超硬材料制品，從而逐步取代進口產(chǎn)品，實現(xiàn)精密高檔產(chǎn)品的國產(chǎn)化。

（下期續(xù)完）

［1］呂智，鄭超，等.中國超硬材料制品技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.超硬材料工程，2012（2）.

［2］呂智，謝志剛.在新形勢下超硬材料制品企業(yè)如何打造國際競爭力［C］.2012超硬材料行業(yè)高層論壇.

［3］劉金昌.‘十一五’我國超硬材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展盤點［J／OL］.中國超硬材料網(wǎng)，專題資訊，2012.

［4］陳金龍.超硬材料行業(yè)研究報告［R］.和君數(shù)據(jù)庫，2012.