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給模具穿上鉆石“外衣”

關鍵詞納米金剛石|2013-03-28 08:43:06|來源上海商報

摘要運用化學氣相技術法生產出的納米金剛石復合涂層拉拔模具產品不僅可以使模具的使用壽命大幅度提高，還能使生產效率顯著提高、有效節約原材料。上世紀80年代中期，張志明教授被派到日本學習。在...

運用化學氣相技術法生產出的納米金剛石復合涂層拉拔模具產品不僅可以使模具的使用壽命大幅度提高，還能使生產效率顯著提高、有效節約原材料。

上世紀80年代中期，張志明教授被派到日本學習。在日本名古屋大學學期間，張教授了解到了一種名為化學氣相法的技術，張教授思索著，這樣一種技術可以運用到很多行業之中，未來肯定有著廣闊的發展前景。回國后，張教授就在學校里申請了一個相關的科研項目。這位張志明教授便是上海交友鉆石涂層有限公司（以下簡稱“交友鉆石涂層”）的董事長。

鉆研技術不言放棄
5位創始人各出資十余萬創建公司
化學氣相法起源于國家“863”計劃。1986年3月3日，王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允四位老科學家給中共中央寫信，提出要跟蹤世界先進水平，發展我國高技術的建議。鄧小平同志親自批示：此事宜速決斷，不可拖延。為此，中共中央、國務院組織200多位專家，經過三輪極為嚴格的科學和技術論證后，批準了《高技術研究發展計劃（“863”計劃）綱要》。
“863”計劃選擇了7個領域15個主題作為我國高技術研究與開發的重點，新材料領域便是“863”計劃的七個研究領域之一，而金剛石膜的制備和應用就是新材料領域中所研究的一個方面。
為了克服天然金剛石自然資源匱乏以及人造金剛石體積限制等不足，發達國家自上世紀70年代起掀起了研制金剛石膜的熱潮。因此，金剛石膜的制備和應用理所當然就成了863計劃新材料領域的課題之一。
據張志明教授回憶，中國最早是在1987年開始研究化學氣相法的，而日本在這一技術領域較為先進。“早在1987年，上海交通大學就開始從事低壓氣相合成金剛石薄膜的研究工作，在國內較早建立起金剛石薄膜涂層研究基地，承擔了國家"863"計劃新材料領域關于CVD金剛石薄膜的研究工作，研究工作主要集中在金剛石涂層具、模具和耐磨器件等應用方面，取得了較多成果，在理論和工藝技術方面有多項突破。”
“那時，一些大學對這種方法的研究非常熱鬧，覺得這種技術很有用場。但事實上，在實際的生產應用中還有很大的距離。”張志明教授介紹說：“之后，國內也有不少企業在研究這種技術。但到了2000年，剩下研究這種技術的企業已經寥寥無幾了。中國大多數企業還是將高溫高壓法運用到生產上，有數百家之多，但高溫高壓發的質量不一定是最好的。化學氣相法則是近一、二十年才開始引起了大家的重視。”
事實上，起初在研究這項技術上會遇到很多問題，但張志明教授依然決定要繼續堅持下去，要將這一技術運用到生產實踐之中。不然，太辜負了國家。
張教授說，之前，國家在這一方面投入了幾百萬的的科研經費，要知道，在那個時代，幾百萬是非常值錢的，如果不繼續鉆研下去，就太浪費了。
雖然有風險，但在與現任上海交友鉆石涂層有限公司總經理郭松壽商量之后，張志明教授決定要把科研轉化為生產力。最終，張志明、郭松壽等四、五位創始人在商議后，決定每人拿了十幾萬元錢出來成立了現在的交友鉆石涂層。

技術成果產業化
傳統行業中的先進技術
交友鉆石涂層的宗旨是：實現“CVD金剛石涂層”技術成果產業化，以高新技術改造、提升傳統產業，以獨特的技術優勢、靈活的經營模式迅速擴大市場份額，以優質的產品和服務創立著名品牌，爭取經濟效益，以先進、規范的體制治理企業，努力辦成國內最大、國際著名的CVD金剛石涂層技術公司。
交友鉆石涂層所研究的化學氣相法技術主要應用在低碳鋼拉拔行業、鋁塑復合管行業以及電線電纜行業。
據交友鉆石涂層總經理郭松壽介紹：“公司開發的納米金剛石復合涂層拉拔模具產品，已在一百多家電纜和金屬制品生產企業應用，為應用企業帶來了顯著的經濟效益。”
記者在采訪時了解到，交友鉆石涂層開發的納米金剛石復合涂層拉拔模具產品使用壽命大幅度提高。采用納米金剛石復合涂層緊壓模，圓形導體絞線長度從原來的25－30公里提高到300－500公里以上，最高的模具使用壽命可達1000公里，其產量可為普通模具的15－30倍甚至更高。
“采用納米金剛石復合涂層緊壓模，在其全壽命使用周期內可大幅度提高產量，減少了停機檢測、換模的次數，單絲斷線率明顯下降，減少工人勞動強度，生產效率顯著提高，據此統計可為應用企業每年帶來很大的經濟效益。”郭松壽在接受商報記者采訪時介紹到。
另外，采用納米金剛石復合涂層緊壓模電纜截面的穩定性非常好，導體截面長距離（300公里或更長）保持不變，有利于絕緣生產的半導體屏蔽層和絕緣層厚度的穩定控制，對提高電纜的耐壓水平也是大有好處的。
郭松壽回憶道：“當時，公司自己也沒有注意到這一優點。模具能節約材料的這個優點還是公司的一家用戶在使用之后來告訴我們的。”
使用納米金剛石復合涂層緊壓模可以保證絞制緊壓圓導體的截面數百公里不變，完全避免了采用硬質合金緊壓模所產生的截面波動和由此產生的各種原材料的浪費，因而可有效節約原材料（銅、半導體屏蔽料、絕緣材料等），其中以節約銅材最為注目。
據測量導體截面穩定，比原有的硬質合金模具節約銅材1%，再加上可以避免采用硬質合金模具換模時所造成的線芯材料的浪費，因此使用納米金剛石復合涂層緊壓模節約材料費用將產生顯著的經濟效益。
根據據用戶實驗統計，一般金剛石涂層拉絲模拉拔低碳鋼絲的，使用壽命為硬質合金拉絲模的6－10倍以上；在電線電纜行業，金剛石涂層緊壓模的使用壽命是硬質合金模具的15－30倍；拉拔鋁塑復合管的金剛石復合涂層焊接套與定徑套，其使用壽命是氟塑料模具的數百倍以上。

遭遇瓶頸：
如何批量生產是一大瓶頸
雖然有著先進的技術，但是交友鉆石涂層這一路走來，也遇到過不少困難。例如，公司成立的第二年，交友鉆石涂層以外虧損了10萬元。在經過分析探討后，公司發現由于模具的壽命較長，所以公司的銷量也出現了一定的下滑。
此外，一些用戶在使用交友鉆石涂層生產的模具時也遇到過光潔度不夠好、掉銅屑、導電性能變差等問題，公司在本身技術上也暴露出一些問題。
之后，交友鉆石涂層的領導層對用戶所提出、反映的問題一一進行了研究，從技術著手，不斷進行改進，使公司的產品性能越來越好，越來越深得用戶喜愛。
郭松壽總經理坦言，公司目前仍面臨著一些問題需要，例如如何實現批量生產。隨著交友鉆石涂層的客戶、訂單越來越多，公司需要盡快解決這一問題。

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