超硬材料網

       1963年，中國科學家成功合成了我國第一顆人造金剛石，前后用了兩年多時間，圓了國內外眾多人的百年夢想，走完了工業發達國家用了10多年才走完的路程。
       作為一種新材料，以金剛石為代表的超硬材料在航空航天、國防軍工、光伏及電子信息等國民經濟建設中得到了廣泛的應用，引領著我國高端制造業的發展。
       近年來，中國已經成為了世界工廠，國內人造金剛石產量也迅速增長。數據顯示，我國人造金剛石產量已占世界總產量的90％以上，成為名副其實的超硬材料生產制造大國。

       但“大國”不等于“強國”，我國超硬材料在高端產業的應用上仍存在短板。可喜的是，這種局面在以北京安泰鋼研超硬材料制品有限責任公司（以下簡稱“安泰超硬”）等為代表的企業的努力下，正在不斷被打破。

近日，記者專訪了業內資深專家、安泰超硬總工程師/副總經理劉一波。

“說實話，作為行業內一員，肯定由衷期盼超硬材料行業可以發展得更好。”劉一波剛從鄭州參加完專業會議回到北京，風塵仆仆。但在講起超硬材料時，語調仍是不自覺上揚。

在他的回憶下，安泰超硬與我國超硬材料行業的發展畫卷，徐徐展開。

△ 右一為劉一波

       從“進口”向“出口”轉變

       作為切削用金剛石工具，金剛石鋸片具有成本低、效率高等特點，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、汽車及國防工業等各個領域。

       在上世紀80年代早期，中國的金剛石工具產業才剛剛起步。當時，劉一波正在武漢工業大學（現武漢理工大學）求學。

       “那會兒，金剛石還不是一個專業，更談不上超硬材料了。”那個年代，洋品牌的金剛石單晶、刀頭、機體、機具一統天下，且產品價格非常昂貴，中國的金剛石工具主要依賴進口。

       為了擺脫國外企業壟斷的局面，中國鋼研科技集團（原鋼鐵研究總院）于 1993 年創建北京安泰鋼研超硬材料制品有限責任公司。經過不懈的攻關，率先在國內開發出冷壓燒結金剛石鋸片、熱壓燒結金剛石鋸片、激光焊接金剛石鋸片、金剛石繩鋸等重大工藝。

       更振奮人心的是，安泰超硬開發的粉末觸媒合成材料全套技術，為中國的人造金剛石產業做出了巨大貢獻。

       在技術開發進程中，作為技術核心骨干乃至主導人的劉一波創新性地提出了金剛石工具設計“三個五”原則：金剛石品級、濃度、粒度、外形與處理、分布的五要素；工具胎體的耐磨性、把持性、燒結性、焊接性、成形性五特性；金剛石工具制造工藝、結構設計、質量可控制性、生產效率、設計成本五要素。雖然他自己沒有提及，但這對安泰超硬和國內各行業金剛石工具的設計、研究開發都具備良好的指導意義。

       發展至今，安泰超硬擁有金剛石刀頭、金剛石鋸片、金剛石工程鉆、金剛石磨輪、釬焊金剛石工具和精密超硬砂輪等系列產品，共計 3000 余種產品，產品均擁有自主知識產權，年產各類超硬材料工具 1000 萬件以上，產品 80%以上出口美國和歐盟地區，占我國同類產品出口量的 20%左右，是國內最大的金剛石工具出口基地之一。

       “在質量穩定性、可靠性和技術工藝方面，安泰超硬的產品已達到國際先進水平，得到了歐美、日本等國外主流用戶以及國內同行的認可，逐漸成為超硬材料的引領者。”如今擔任安泰超硬總工程師/副總經理的劉一波頗為欣慰。

       而在安泰超硬等企業的不懈努力下，目前，中國已經成為全球最大的超硬材料基地，產量占全球90%以上。中國的超硬材料行業形成了規模化，產品除滿足國內市場需求外，憑借性價比優勢“揚帆”海外市場。

       用創新點亮前行“明燈”

       世界經濟發展的全球化趨勢早已成為定局。

       蕓蕓企業，只有不斷提升創新能力、掌握關鍵核心技術，才能拔尖冒頭。

       作為一家有科研院所歷史背景的科技型公司，安泰超硬一直堅持“四新”（新工藝、新技術、新產品、新應用）作為公司的產品開發核心，并通過技術的牽引獲得市場競爭優勢。劉一波表示，安泰超硬的研發人員通常會根據市場需求，通過深入的技術研究，研發出具有市場競爭力的產品。

       這種以市場為導向的研發思路，像是茫茫大海上的一盞明燈。

△ 安泰超硬管理團隊

       安泰超硬在國內率先實現了超細預合金粉、非晶態合金粉末等應用于金剛石工具的配方設計開發，從而形成具有鋼研特色的安泰超硬專業金剛石工具胎體系列胎體配方，并根據應用領域和切割對象的不同特性，解決了激光焊接過渡層與刀頭配方的匹配，粉末燒結體和鋼基體的結合強度等問題，確保實現了焊接和燒結產品抗彎強度達到 900MPa 以上的國際先進水平，成為從 2004 年起國內唯一一家工具產品通過 OSA 組織（歐盟磨削工具安全組織）認證會員企業。

       目前，安泰超硬擁有500余名員工，50多項專利 ( 其中18項為國家發明專利）；主持和參與制定 8 項國家和行業標準，是超硬材料行業的龍頭企業之一。

       最近幾年，安泰超硬開發新興工業材料（硬脆難加工材料）金剛石工具制備技術，實現了在光伏、LED 和半導體領域晶硅、藍寶石等硬脆材料超精細加工用金剛石套料鉆、超薄切割片、減薄砂輪等產品國產化，全面替代進口，填補國內空白，達到了國際先進水平。

       劉一波表示，安泰超硬將會繼續加大研究超硬材料在工業市場的應用力度，實施相關多元化戰略，以金剛石工具為基礎，拓展、延伸、整合超硬材料產業鏈，為機械加工、半導體、光電行業等新興產業提供精密工具和解決方案，加快我國高端制造領域的產業化步伐。

       “硬拳之路”正當時 

       “拳頭硬”，才是王道。

       誠然，經過三十余年快速發展，中國超硬材料行業邁出了一大步。特別是人造金剛石和立方氮化硼的加工領域，在世界上享有市場上的話語權，產品質量和技術水平已達到世界先進水平。但中國超硬材料產業發展仍然面臨著眾多挑戰。

       第一，低價競爭。隨著國內企業投資規模逐漸增大，由于規模化生產帶來的成本優勢，從而嚴重導致產品價格的下降，并最終壓縮企業的盈利空間。雖然競爭最終會拓寬超硬材料的市場，但激烈的競爭仍會給企業帶來較大的挑戰。

       第二，知識產權薄弱。多數企業的知識產權受到侵犯，嚴重挫傷了超硬材料行業自主創新的動力。隨超硬材料行業市場競爭愈加激烈，知識產權保護意識亟待加強。

       第三，創新能力不足。國內超硬材料設計創新動力不足，產品重復率高，市場同質化現象越來越凸顯，導致市場秩序被打亂，市場競爭陷入惡性循環。

       第四，國際環境變幻莫測。2018年美國發起對中國幾乎所有輸美商品的貿易戰，超硬材料類商品包含其中，對行業發展造成了非常不利的影響。

       劉一波在超硬材料行業行走數十載，同時還擔著中國機床工具協會超硬材料專家委員會委員、中國磨料磨具協會標準委員會副主任兼超硬材料與制品標準委員會主任等職責，常常被憂慮包圍著。

       與眾多行內人意見一致，他也認為，中國超硬材料行業急需加快轉型升級，培育國際高端客戶群，營造好的政策環境，提高創新能力，加強保護自主知識產權，不斷提高自動化智能化制造水平，為客戶提供優質解決方案。

       “與此同時，配套領域要適應行業發展需求，市場競爭秩序要規范，市場營銷、品牌建設等方面也要適應新時代制造業發展的新形勢。只有這樣，我國超硬材料行業才能得到穩定健康的發展。”

       關于金剛石的應用發展和行業未來的走勢，劉一波做出了一番闡述。他認為，在已充分利用超硬材料性能優勢的基礎上，行業可以通過自身創新擴大應用領域，具體如下：

       一是由于金剛石合成技術進步，使得其價格進一步降低，在替代傳統硬質材料（硬質合金和各種磨料）方面體現性價比優勢，將會在應用領域有更多作為，目前在行業已有體現；

       二是寶石級金剛石合成技術的成功，將孕育出一個首飾級市場的發展機會；目前國內已在起步運行；

       三是由于金剛石具有最佳的聲光電熱性能，圍繞功能金剛石開發利用成為行業研發熱點，未來在最高端的電子材料、熱擴散管理材料、窗口材料等方面的應用發展將改變超硬材料行業的格局，行業人士預測目前以金剛石硬度為主的應用將是未來金剛石應用的一個小分支；

       四是目前最成熟的金剛石硬度為主的應用發展趨勢是常規的鋸切鉆進磨削工具，將隨著金剛石價格下降，設備自動化，環保，新產品等因素進一步降價，價格戰還會保持相當長的時間，但專業的工程施工工具、油氣鉆采、數控加工及自動生產線用各類超硬磨具刀具、廣電（單晶硅、藍寶石等）精細精密加工工具還是美歐日產品為主，國內企業努力進取仍有分享這個高端市場市場的機會。