沒有金剛鉆,不攬瓷器活。金剛石是自然(ran)界硬度最高的物質,素(su)有“工業(ye)(ye)牙齒”之稱,而(er)高品質的金(jin)剛石可(ke)用來(lai)制(zhi)作鉆石。在人(ren)造金(jin)剛石技術尚未成熟前,天然(ran)金(jin)剛石身(shen)價不(bu)菲,鉆石更是奇貨(huo)可(ke)居。然(ran)而(er),多年來(lai)河南人(ren)造金(jin)剛石產(chan)業(ye)(ye)持續迭代升級,讓(rang)全球“鉆石自由(you)”不(bu)再遙不(bu)可(ke)及。
世界人造金(jin)剛石(shi)看河南
人造(zao)金剛石(shi)業內流傳(chuan)著(zhu)這(zhe)樣一(yi)種說(shuo)法:“世界金剛石(shi)看中(zhong)國(guo),中(zhong)國(guo)金剛石(shi)看河南”。
此言不虛。來自中國機床工具工業(ye)協會超硬材料(liao)分會的(de)數據顯示:目前我(wo)國(guo)人(ren)造金剛石(shi)產量(liang)占全球總產量(liang)的(de)95%,而河南(nan)人(ren)造金剛石(shi)產量(liang)占全國(guo)的(de)80%。
在商丘市柘城縣(xian)力量鉆石(301071)股(gu)份有限公司(si)的車間(jian)(jian)里,一(yi)排排六面頂壓(ya)機正安靜運行,而(er)其內部溫度(du)高達(da)1600℃,猶如一(yi)座座小(xiao)火(huo)山,放置其間(jian)(jian)的石墨柱在歷經兩三周(zhou)的高溫高壓(ya)后(hou),可“孕育(yu)”出1克(ke)拉以(yi)上的高純度(du)鉆石原石。
金(jin)剛石(shi)(shi)是(shi)一種由(you)碳元素組成的(de)(de)(de)礦物(wu),是(shi)石(shi)(shi)墨的(de)(de)(de)同素異形(xing)體,也是(shi)常見的(de)(de)(de)鉆石(shi)(shi)的(de)(de)(de)原身。石(shi)(shi)墨可以在高溫、高壓下形(xing)成人(ren)造金(jin)剛石(shi)(shi)。人(ren)造金(jin)剛石(shi)(shi)具(ju)有與(yu)天然金(jin)剛石(shi)(shi)相同的(de)(de)(de)超硬(ying)、耐(nai)磨、抗腐蝕等優良性能(neng),屬于(yu)高效、高精(jing)、半永久性、環保型先進(jin)無機非金(jin)屬材(cai)(cai)料,是(shi)生產用(yong)于(yu)對(dui)高硬(ying)脆、難加工(gong)(gong)材(cai)(cai)料進(jin)行鋸、切、磨、鉆等加工(gong)(gong)工(gong)(gong)具(ju)的(de)(de)(de)核心耗(hao)材(cai)(cai),使(shi)得(de)在精(jing)密切削刀具(ju)、耐(nai)磨器件、半導體及電子器件、低磁探測(ce)、光學(xue)(xue)窗口、聲學(xue)(xue)應用(yong)、生物(wu)醫學(xue)(xue)、珠寶首飾等方(fang)面(mian)得(de)到(dao)廣泛應用(yong),享有“材(cai)(cai)料之王”的(de)(de)(de)美譽。
“人造(zao)鉆(zhan)(zhan)石(shi)與天(tian)然(ran)鉆(zhan)(zhan)石(shi)相比,就像(xiang)‘河里的冰(bing)’和‘冰(bing)箱里的冰(bing)’,幾乎沒有(you)差別。”力量鉆(zhan)(zhan)石(shi)相關(guan)負責(ze)人介紹,公(gong)司當前最(zui)大可以生產(chan)出(chu)數十克拉的人造(zao)鉆(zhan)(zhan)石(shi)原石(shi)。
“柘(zhe)城(cheng)有著(zhu)‘鉆石之都’的美譽,以前主(zhu)要生(sheng)產機(ji)械加工(gong)用金剛(gang)石,現在通過技術創新,構建了微粉、單(dan)晶、鉆石等(deng)金剛(gang)石制品(pin)全鏈(lian)條(tiao),產品(pin)附加值呈幾何級(ji)增(zeng)長。”柘(zhe)城(cheng)縣高新區管(guan)委(wei)會(hui)主(zhu)任孫若梅告訴(su)記者(zhe),高新區已入駐金剛(gang)石超(chao)硬材(cai)料(liao)及相(xiang)關(guan)配(pei)套企(qi)業110余家(jia),培育鉆石毛坯及加工(gong)銷售鉆石400萬克拉,微粉產量和(he)出口量分別占全國市場(chang)份額的70%和(he)50%。
商丘市只是河(he)南(nan)(nan)人造金(jin)(jin)剛(gang)石產能的富(fu)集地(di)(di)之一,鄭州(zhou)、許昌、南(nan)(nan)陽等(deng)地(di)(di)市也(ye)是人造金(jin)(jin)剛(gang)石及其制品的重要產地(di)(di),分布著(zhu)中南(nan)(nan)鉆石、黃(huang)河(he)旋風(600172)、四(si)方達(300179)、鄭州(zhou)華晶等(deng)多(duo)(duo)家行業龍頭和上市公司,而(er)規模相(xiang)對較小(xiao)的企(qi)業更(geng)多(duo)(duo)。“企(qi)查查”檢索顯示,河(he)南(nan)(nan)名稱包含“金(jin)(jin)剛(gang)石”的企(qi)業高達499家。
數量(liang)龐大的企(qi)業(ye)每(mei)年釋放出巨大產量(liang)。“據不完全統計,河南每(mei)年產出工(gong)業(ye)級人造金剛石(shi)(shi)約120億克拉(la),鉆石(shi)(shi)原石(shi)(shi)超(chao)過600萬克拉(la),其中(zhong)相當一部分出口到(dao)印度等地(di)切割(ge)加工(gong),然后發往歐洲、北(bei)美等區域。”中(zhong)國(guo)機床工(gong)具工(gong)業(ye)協會超(chao)硬(ying)材料(liao)分會秘書長孫兆達介紹。
60年從(cong)一顆鉆拓展出一條鏈(lian)
在鄭州磨料磨具磨削研(yan)究所有限公司(si)(以下簡稱“三(san)磨(mo)所”)的草坪上,厚重(zhong)的巖(yan)石基座(zuo)上矗立著一件(jian)金燦燦的球形裝(zhuang)備,這是一臺(tai)見證了我國超硬(ying)材料工業發展的“功勛(xun)壓機”。
“1963年(nian),我(wo)們在北京研制出中(zhong)國(guo)第(di)一顆人(ren)造(zao)金剛(gang)石,后來(lai)在濟南打造(zao)出這臺頂(ding)壓(ya)機。”王光祖今年(nian)90歲,是中(zhong)國(guo)第(di)一顆人(ren)造(zao)金剛(gang)石研制者之(zhi)一。
王光(guang)祖回憶(yi),因為金剛石(shi)中試(shi)基地(di)設在鄭州,三磨所(suo)具(ju)備良好的超硬材(cai)料量產基礎,所(suo)以這臺頂壓機自然而然就落戶在了三磨所(suo)。
三(san)磨所(suo)成立(li)于1958年,現隸屬于世界五百強的中(zhong)國機械工業集團(tuan)有限公司,在業內(nei)有中(zhong)國超(chao)硬材料(liao)“黃埔軍校”的美譽(yu),據說全國一(yi)半以上(shang)的超(chao)硬材料(liao)研發(fa)創(chuang)業人員均出(chu)自這(zhe)里。
人(ren)造(zao)金(jin)(jin)剛(gang)石在三磨(mo)所實現工業(ye)(ye)量產后,中國人(ren)造(zao)金(jin)(jin)剛(gang)石產業(ye)(ye)不斷(duan)發(fa)生(sheng)“裂變(bian)”,生(sheng)產企(qi)業(ye)(ye)從三磨(mo)所輻射全國。經過數年的發(fa)展(zhan),生(sheng)產工藝不斷(duan)進(jin)步,產業(ye)(ye)鏈(lian)條持續拓展(zhan),從一(yi)顆金(jin)(jin)剛(gang)石衍生(sheng)出一(yi)條完(wan)整(zheng)的產業(ye)(ye)鏈(lian)。
“人造金剛石原石、微粉(fen)、線鋸、鉆石、頂壓(ya)機(ji),從設備到產品,河南企業(ye)不僅(jin)打通了產業(ye)鏈,而且一些行業(ye)龍頭在細(xi)分(fen)領(ling)域幾乎做(zuo)到了極致。”一名業(ye)內資深人士介紹,當(dang)前(qian)正(zheng)在向(xiang)高(gao)端領(ling)域加快延(yan)伸。
記者走訪了解到,一些龍頭企業正加快布局前沿研究,黃河旋風用于半導體碳化硅切割的金(jin)剛(gang)石線鋸躋身國際一(yi)流,培育鉆石合成技(ji)術國內領先(xian);中南(nan)鉆石致力于金(jin)剛(gang)石半導體新材料研究,已制(zhi)備出大尺寸超(chao)高純金(jin)剛(gang)石半導體晶(jing)片和(he)金(jin)剛(gang)石多晶(jing)散熱(re)薄膜。
鉆石(shi)(shi)在人造金剛石(shi)(shi)領域(yu)的利潤率相(xiang)當(dang)可觀(guan),不少廠商正擴大(da)產能(neng)和(he)布局寶石(shi)(shi)加工。柘城縣已經(jing)引入三(san)家鉆石(shi)(shi)首(shou)飾(shi)加工企業。去年國慶節期間,三(san)磨所高端培育鉆石(shi)(shi)品牌DEINO黛(dai)諾開(kai)啟線(xian)上(shang)銷(xiao)售。
創(chuang)新引領塑(su)造產業新優(you)勢
在國(guo)內廠商加快布(bu)局人造(zao)鉆石產(chan)業(ye)(ye)的(de)同時(shi),來(lai)自海外的(de)競爭不斷加劇。印度是我(wo)國(guo)培(pei)(pei)育鉆石的(de)重要出口國(guo),當前正大力扶持培(pei)(pei)育鉆石產(chan)業(ye)(ye),打通生產(chan)、加工、銷(xiao)售的(de)全產(chan)業(ye)(ye)鏈。
據(ju)《印(yin)(yin)度(du)時報》等外(wai)媒報道和龍頭企業負責人介紹,印(yin)(yin)度(du)計劃將培育鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)產(chan)值(zhi)的全(quan)球占(zhan)比從目(mu)前的15%提高至2025年的30%,鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)切磨加工(gong)基(ji)地古(gu)吉拉特(te)邦已對轄區內(nei)的培育鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)企業,免除了未來5年的電力稅。去年8月(yue),印(yin)(yin)度(du)國家(jia)銀(yin)行還表(biao)示,開始向培育鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)生產(chan)商提供貸款(kuan),優(you)先(xian)用于培育鉆(zhan)(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)生產(chan)設(she)備的進口。
中國金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)產業(ye)(ye)面臨(lin)的挑(tiao)戰遠不止人(ren)造鉆石(shi)領(ling)域。業(ye)(ye)內人(ren)士(shi)坦承,盡管(guan)中國金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)產業(ye)(ye)鏈(lian)最完整、產量最大(da),但在功能性金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)領(ling)域的尖端研究仍(reng)面臨(lin)重大(da)挑(tiao)戰。
金剛石(shi)除具有優(you)異的(de)力學(xue)性能外,還擁有超(chao)高(gao)的(de)熱(re)導(dao)(dao)率(lv)(lv)、高(gao)載(zai)流子遷移率(lv)(lv)、高(gao)絕(jue)緣性、極佳的(de)光(guang)學(xue)透過性、化(hua)學(xue)穩定性等(deng)眾多熱(re)、光(guang)、聲、電(dian)、化(hua)學(xue)方面(mian)的(de)優(you)異性能,使(shi)得它(ta)在航空航天(tian)、新(xin)一代半導(dao)(dao)體、超(chao)大功率(lv)(lv)器件(jian)等(deng)尖端技術領域具有極佳的(de)應用潛(qian)力。
業內(nei)科研人員介紹,金剛石(shi)材料(liao)的尖端應用對金剛石(shi)的純度、尺寸、制備(bei)(bei)和(he)(he)加(jia)工工藝提(ti)出(chu)(chu)了更高(gao)(gao)要求,高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓法(fa)在某(mou)些方面就暴露出(chu)(chu)了局限性(xing)。而在期望值較(jiao)高(gao)(gao)的CVD法(fa)(化學氣相沉(chen)積(ji))領域,美(mei)日(ri)韓等國的部分(fen)研究(jiu)已經取得了較(jiao)大(da)進展,英國元(yuan)素六、韓國日(ri)進、美(mei)國DI等極(ji)少(shao)數企業具備(bei)(bei)了少(shao)量生產專用品(pin)種和(he)(he)部分(fen)高(gao)(gao)附加(jia)值產品(pin)的能力。
為延續在金剛石領(ling)域的優勢地(di)位,《河(he)南省“十(shi)四五”制(zhi)造(zao)(zao)業高質量發展(zhan)規劃(hua)》提出:“鞏(gong)固人(ren)造(zao)(zao)金剛石優勢,大力發展(zhan)寶石級金剛石、高導熱高透光率多晶(jing)金剛石等,加快金剛石聚(ju)晶(jing)、高端(duan)刀具等高端(duan)制(zhi)品研發制(zhi)造(zao)(zao),加快原(yuan)輔材料(liao)、超硬材料(liao)及制(zhi)品協(xie)同發展(zhan),打造(zao)(zao)全(quan)球超硬材料(liao)產(chan)業基地(di)。”
在不久前河南召開(kai)的超硬(ying)材料(liao)產(chan)(chan)業高質量(liang)發展(zhan)座談會上,河南省委書(shu)記樓陽生強調,超硬(ying)材料(liao)產(chan)(chan)業是河南省的優勢產(chan)(chan)業、潛力產(chan)(chan)業,前景廣闊(kuo)、大有可(ke)為。
要(yao)切實增強(qiang)責任感、使命感、緊迫感,集聚資(zi)源、攥(zuan)指成拳,進一(yi)步(bu)補鏈延鏈強(qiang)鏈,提升產業(ye)鏈現代化水平,推動更多產品進入中高端、成為關鍵環,實現優(you)勢再造、換道(dao)領跑,努(nu)力打造超硬材料(liao)產業(ye)新高地。