超硬材料網(wǎng)

       一、超硬材料微粉發(fā)展簡史

       1、金剛石微粉的研制

       人造金剛石的研制成功及小批量投產(chǎn)，為我國人造金剛石微粉的研制和發(fā)展提供了原料來源。為滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，三磨所王文標(biāo)等于1966年4月至1968年6月在文化大革命的過程中完成了“研究與制定人造金剛石微粉的制造工藝”，隨后即轉(zhuǎn)入了中間試驗(yàn)，為我國第一個(gè)金剛石專業(yè)生產(chǎn)廠－第六砂輪廠微粉車間的建造及全國十幾個(gè)廠的推廣試生產(chǎn)（如第二砂輪廠、上海砂輪廠、武漢軍區(qū)712廠、北京鉆探工具廠、長沙礦冶研究院等）和超硬材料微粉的工業(yè)化生產(chǎn)提供了成套工藝參數(shù)，為以后行業(yè)微粉的大發(fā)展在技術(shù)上奠定了基礎(chǔ)。

       2、柘城金剛石微粉的發(fā)展

       20世紀(jì)80年代初，柘城縣國營拉絲模廠建立了第一個(gè)金剛石微粉生產(chǎn)車間，1986年前后柘城縣又建立了第一個(gè)民營企業(yè)－泰風(fēng)金剛石微粉廠。1988年機(jī)械電子部機(jī)床工具工業(yè)局和中國磨料磨具工業(yè)公司，根據(jù)中共中央、國務(wù)院“關(guān)于加強(qiáng)職工教育工作的決定”和機(jī)械部（86）教函字199號文件，關(guān)于《七五》開展工人中級技術(shù)培訓(xùn)的目標(biāo)要求，由中國磨料磨具工業(yè)公司組織編寫并出版了一套“磨料磨具工人中級技術(shù)理論培訓(xùn)教材”，包括由院興國編著的《超硬材料提純分選檢測工藝學(xué)》等全套書共九本170萬字。隨后柘城地區(qū)金剛石微粉就是以“超硬材料提純分選檢測工藝學(xué)”為藍(lán)本，像雨后春筍般一下涌現(xiàn)出數(shù)十家民營金剛石微粉廠。

       20世紀(jì)90年代初，隨著國防、機(jī)械、光學(xué)工業(yè)迅速發(fā)展的需要和金剛石生產(chǎn)的大發(fā)展，為金剛石微粉生產(chǎn)提供了充足的原料來源，促使金剛石微粉超常規(guī)發(fā)展，使柘城地區(qū)金剛石微粉生產(chǎn)廠猛增到100多家，涌現(xiàn)出了像泰風(fēng)金剛石微粉廠、柘城縣金鑫磨料磨具有限公司、柘城縣新源超硬材料制品有限公司、柘城縣金日金剛石磨料磨具有限公司、柘城縣華鑫超硬磨料磨具有限公司、河南省惠豐金剛石有限公司等具有規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)。這些企業(yè)當(dāng)時(shí)年產(chǎn)量在200-1000萬克拉的金剛石微粉廠也為數(shù)不多，而年產(chǎn)金剛石微粉在100-200萬克拉的小廠不少。這些企業(yè)的產(chǎn)品以內(nèi)銷為主，通過外貿(mào)公司出口銷售為輔。

       歸納起來：90年代柘城地區(qū)金剛石微粉生產(chǎn)是廠多規(guī)模小、生產(chǎn)條件差、生產(chǎn)工藝落后、技術(shù)力量薄弱、管理水平差、質(zhì)量控制手段落后，很難保證產(chǎn)品質(zhì)量，亟待整頓提高。但是，這些都為柘城金剛石微粉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，是21世紀(jì)已建立起的現(xiàn)代化金剛石微粉企業(yè)的雛形。

       3、立方氮化硼微粉的研制

       三磨所在進(jìn)行人造金剛石中間試驗(yàn)的過程中，在3MN兩面砧超高壓高溫裝置上，以HBN為原料、金屬鎂為溶劑開展了CBN合成工藝的試驗(yàn)研究，于1966年11月成功的獲得了第一顆立方氮化硼，隨后轉(zhuǎn)入了中間試驗(yàn)，為CBN微粉的研制提供了原料。

       三磨所院興國于1978年2月至1979年12月完成了“CBN微粉的制造工藝及應(yīng)用研究”，為促進(jìn)黑色金屬與有色金屬機(jī)械加工中研磨拋光技術(shù)的進(jìn)步，奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，是我國超硬材料的又一新進(jìn)展，也為第六砂輪廠、河南富耐克超硬材料有限公司、鄭州中南杰特超硬材料有限公司等CBN微粉的生產(chǎn)及應(yīng)用提供了整套工藝參數(shù)。

       4、爆轟法合成納米金剛石

       1963年前蘇聯(lián)用混合炸藥采用爆轟法合成了超分散金剛石（簡稱UDD）——納米金剛石，1984年前蘇聯(lián)開始了納米金剛石工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用研究。1988年美國和德國報(bào)道了關(guān)于采用爆轟法合成UDD的試驗(yàn)及UDD的性能數(shù)據(jù)。

       我國于20世紀(jì)90年代初開始采用爆轟法合成納米金剛石的研究，中科院蘭州化學(xué)物理研究所于1993年成功制備出納米金剛石。此后，北京理工大學(xué)、第二炮兵工程學(xué)院、西北核技術(shù)研究所等都先后開展了納米金剛石的合成及應(yīng)用開發(fā)。在2001年至2007年間，在甘肅、陜西、深圳、河南等先后建起年產(chǎn)量在1000萬～2000萬克拉的納米金剛石生產(chǎn)線。

       目前，在規(guī)模生產(chǎn)和拓寬應(yīng)用研究的企業(yè)有北京國瑞升、深圳市金剛源、河源中聯(lián)納米等。四川久納新材料有限公司是我國首家采用瞬態(tài)超高壓、高溫爆炸合成金剛石微晶多晶體的公司，已批量生產(chǎn)出0-0.2μm至8-16μm共14種粒度的產(chǎn)品供應(yīng)國內(nèi)外市場。

       為了促使我國納米金剛石產(chǎn)業(yè)能更快更好的發(fā)展，若能把材料、制品與應(yīng)用的各路大軍組織起來，解決納米金剛石生產(chǎn)和應(yīng)用中的瓶頸問題，它必將導(dǎo)致該領(lǐng)域產(chǎn)生更大的飛躍，此舉攸關(guān)重大。因此可以說納米材料，當(dāng)然也包括納米金剛石將成為21世紀(jì)材料科學(xué)領(lǐng)域中的一顆大放異彩的明星。

       二、金剛石微粉發(fā)展現(xiàn)狀

       顆粒大小包括幾個(gè)層次：納米1-100nm、亞微米0.03-1μm、微粒1-10μm、細(xì)粒10-100μm、粗粒0.1-1mm等等。金剛石微粉就其粒度而言屬于80μm以細(xì)的粉體。

       納米顆粒與亞微米顆粒與粗粒粉體相比，其比表面積和比表面能明顯增大，因此在生產(chǎn)過程中顆粒相互之間的作用力大大增加。由此可見，金剛石微粉的生產(chǎn)過程存在一定的難度，這不僅僅是顆粒細(xì)化和粒度分級的過程，同時(shí)還伴隨著晶體結(jié)構(gòu)和表面物理、化學(xué)性質(zhì)等變化。所以說金剛石微粉的生產(chǎn)工藝是一個(gè)涉及機(jī)械、粉體工程、力學(xué)、物理、化學(xué)、礦物加工、現(xiàn)代儀器與測試技術(shù)等多學(xué)科的工程技術(shù)問題。

       金剛石微粉生產(chǎn)中常采用的生產(chǎn)工藝是：

       金剛石原料→粉碎→整形→酸處理→水洗→超聲波分散處理→粒度分級→單號粒度酸堿處理→烘干→粒度檢查→稱重、包裝、入庫。

       從上述生產(chǎn)流程來看，金剛石微粉是一種勞動密集型的生產(chǎn)方式，需耗費(fèi)大量的人工勞動和時(shí)間，而且生產(chǎn)效率很低。為滿足國內(nèi)外客戶對不同產(chǎn)品使用的要求，從54-80μm至0-0.1μm要分級出18或24種規(guī)格，所以生產(chǎn)周期較長。

       進(jìn)入21世紀(jì)，尤其是近10年以來，微粉之鄉(xiāng)——柘城微粉行業(yè)受到縣委縣政府高度重視。積極響應(yīng)河南中原經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)的發(fā)展戰(zhàn)略，按照縣政府的統(tǒng)一規(guī)劃，柘城縣金剛石微粉廠紛紛走出家庭作坊式生產(chǎn)，連排集群入駐縣高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，建起一座座標(biāo)準(zhǔn)化廠房，增添了設(shè)備、改進(jìn)工藝進(jìn)行金剛石微粉規(guī)模化生產(chǎn)。

       改革開放帶來了我國經(jīng)濟(jì)的騰飛，也給超硬材料微粉的發(fā)展帶來了勃勃生機(jī)。全國金剛石生產(chǎn)的大型企業(yè)集中在河南，由于超硬材料原料充足，超硬材料微粉的規(guī)模化生產(chǎn)企業(yè)也集中在河南。其中黃河旋風(fēng)、豫星華晶微鉆、中南杰特、富耐克、飛孟金剛石、亞龍超硬材料、聯(lián)合磨料磨具等為主的企業(yè)在2011年生產(chǎn)的金剛石微粉年產(chǎn)量約6億克拉，加上河南柘城地區(qū)金剛石微粉年產(chǎn)量4億克拉左右，共10億克拉；而我國南方（如湖南凱特、長沙金晶、深圳市納鎂金剛石等）和北方（如北京國瑞升、北京新世紀(jì)北極星、天津乾宇超硬科技等）微粉企業(yè)的年產(chǎn)量約2.5億克拉，河南省金剛石微粉年產(chǎn)量約占全國金剛石微粉總量的80%。所以河南無愧于金剛石微粉生產(chǎn)大省，隨著國內(nèi)外市場的擴(kuò)大，產(chǎn)能提升的需要，在金剛石微粉生產(chǎn)工藝、品種、質(zhì)量等方面我們應(yīng)該抓住機(jī)遇，增強(qiáng)信心，統(tǒng)籌當(dāng)前與長遠(yuǎn)，更加注重拓寬增長空間，更加注重提高增長質(zhì)量。

       參考資料：

       1、《中國超硬材料工業(yè)五十年》

       2、鄭州千磨官網(wǎng)

       3、磨料磨具網(wǎng)

       4、超硬材料綜合網(wǎng)