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金刚石的工业价值(人工合成金刚石行业现状)

金刚石的工业价值(人工合成金刚石行业现状) 中国人造金刚石产业的现状与发展

据统计,中国合成钻石产量已达12亿克拉,占世界总产量的60%以上,是合成钻石的最大生产国。相关数据显示,2000年,中国仅石材加工就消耗了3亿克拉钻石;据不完全调查,2001年国内石材加工消耗钻石超过7.5亿克拉。可以说,中国也是钻石产品生产大国。但无论是钻石还是其制品,其质量都是中低档,与发达国家相比差距较大。目前国内基本没有DMD级高档金刚石的产品供应。近年来我国人造金刚石的产品构成比例如表1所示(不包括引进双面顶尖技术的厂家)。需要指出的是,北京人工晶体研究所用双面压制机生产的金刚石在质量上是有优势的,属于中高档产品,但其产量仅占国内总产量的0.45%(以2000年43家公司计算,如果总产量为12亿克拉,则仅占0.38%)。保定八达合成材料有限公司采用进口双面压制机和进口原料生产的金刚石属于中高档产品,2000年正式投产,产量占总量的比例很小。表1从1996年到2000年按人造金刚石产品的年比率RVD(%) MBD(%) SMD(%)计算的企业数量(1996年28.90 55.36 15.74 25)。1997 33.41 56.11 10.48 18 1998 27.16 60.19 12.65 20 1999 31.09 45.2 123.79 27 2000 33.10 45.66 21.34 43从表1中不难看出,我国人造金刚石的产品和档次在逐年增加,这说明行业的整体技术水平有了明显的提高。这也得益于近年来研发的6×12MN高度的压机和φ30mm腔体的合成技术。目前已经发展到探索高度为6×31MN,直径为50 mm的腔体,这种快速发展的态势让人百感交集。可喜的是大压机腔可以促进金刚石质量的提高,但令人担忧的是这种超常规的发展(近三年新增1000多台6×12MN压机,加上原有的4000台6×8MN及以下压机,合计约5000台)导致中低档产品严重过剩。目前,我国金刚石主要由六面顶压机、片状触媒和石墨生产,其产量约占总产量的98%。国产双面压机、片状触媒、石墨和进口双面压机、粉状触媒、石墨生产的中高档金刚石产量占总产量的1% ~ 2%。利用粉状触媒和石墨在六角顶压机上生产中高档金刚石的研究取得了阶段性成果,正在逐步推广应用。个别厂家已经开始批量生产。六面顶压机大单晶研究取得可喜成果:合成时间30小时以上,单晶尺寸达到4mm(优质单晶达到3mm)。从工业企业的构成来看,私营企业、集体企业、中外合资企业和国有企业都属于多种经济成分,私营和集体企业占绝大多数,国有企业较少,中外合资企业较少。目前统计的企业总数为248家,遍布全国(个别小企业无法统计)。从工业企业改制重组的情况来看,一些小企业由于资金、技术等条件的限制和大中型企业的快速扩张而举步维艰,也有一批小企业倒闭后被大中型企业联合重组和收购设备的中小企业。总的趋势是逐步形成钻石生产密集区,如河南、安徽、湖南、河北、浙江、江苏、北京等省市。从表2中也可以看出这一点:2000年,排名前10位的人造金刚石生产企业分别是河南3家、安徽3家、湖南2家、河北1家、浙江1家,总产量为8.69亿克拉,占全国总量的72.4%。这种趋势是业界所希望的。只有规模化、集团化才能提高抗风险能力,有利于市场竞争和资源节约。只有这样,才有利于产品质量的提高和技术进步。大企业要承担“由大变强”的重任,要注重引领和引导行业提高产品质量。自身发展要避免盲目性,否则会给行业带来不良后果。人造钻石产品企业没有重组是正常的。钻石制品企业要专业化、去中心化,这才是行业需要的。因为产品种类繁多,涉及不同的学科和工业领域,很多品种都有剂量限制。小规模和专业化有利于形成产品特色,提高产品质量。【下一步】表2 2000年人造金刚石产量前10名企业(百万克拉)第一名企业名称产量1河南黄河实业集团有限公司460.00 2安徽宏晶新材料股份有限公司100。93河南中南机械厂62.49 4安徽亚珠集团股份有限公司56.50 5金瑞新材料科技有限公司5.006安徽长江超硬材料(集团)有限公司40.00 7湖南泰山机械厂29.35 8洛阳高辛祁鸣超硬材料有限公司27.35 9三河燕郊精日钻石业已限18.46 10宁波田桓钻石业有限公司16.00合计869.05 2目前存在的问题中国'但也存在一些问题,主要表现在以下几个方面:(1)产品质量低,品牌产品少。高档产品主要依赖进口表3国内外金刚石样品性能对比*金刚石粒度静压强度TI TTI国产六角顶样品40/ 0 512kg 23% 5%国产双面顶样品40/50 12kg 65% 50%德比尔斯样品40/ 5SAD55+68% 56% Ge样品40/50 MBS-940 68% 58%表3国内外金刚石性能对比。表中国内外样品均属于中档产品。从表中可以看出,反映金刚石使用指标的主要参数TTI(1100℃)与国内六面顶压机生产的相差甚远,而国内双面顶压机生产的与国外同行生产的相差10%左右。数据显示,当国内外的钻石样品都是高档产品时,TTI指数差大致和这张表一样,甚至更大。只有北京人工晶体研究所、保定八达合成材料有限公司、四川易晶金刚石公司等双面压机生产的少量高档金刚石产品供应国内市场,大量依靠进口,预计年进口量约7000万克拉。因此,高档钻石市场基本被进口产品垄断。[下一步]表4显示了九五期间中国海关的钻石出口情况。从表中可以看出,每年钻石的出口量波动很大,这说明中国钻石在国际市场上的地位并不稳固,但在1999年和2000年,钻石分别以278%和163%的增长率迅速占领了国际低档产品市场。从平均出口价格可以看出,我国产品的出口价格基本是逐年下降的,价格偏低。与GE、德比尔斯的钻石相比,价格相差近10倍,足以说明我们国家出口的钻石大部分是低质产品(当然也有一些成本降低、生产过剩导致竞争激烈导致价格下降等因素)。同时也说明“由大变强”任重道远。表4九五期间中国海关钻石出口统计。年出口量(百万克拉)、同比增长率(%)、出口量(万美元)和单价(美元/克拉)1996年51.93 39 476.0 0.08 1997年51 62.83 21 1172.0 0 1998年11.59 82 156.9 0.14 1999年43.80 278 51.6 0.12 2000年115.31 166品牌数量少而不精,影响产品的研发和质量水平。此外,虽然金刚石的冲击韧性测量已经在行业内普及多年,但国内人造金刚石市场绝大多数仍然是基于单颗粒的抗压强度。从20世纪70年代到80年代,即金刚石生产的早期发展阶段,这种方法发挥了积极的作用。现在看来是不准确不完善的。目前,只有少数制造商和一些贸易公司建立了自己的品牌。(2)产品发展缓慢,石材加工用的锯片是最贵的。有些是通过提高低等级金刚石的浓度制成的,金刚石的等级越来越低,有些甚至加入了一些碳化硅(SiC)粉末。这一措施无疑可以降低成本,满足低级加工要求。但可能会造成设备易损、石材浪费、加工效率低、耗电量大,更重要的是加工出来的石材质量差,不仅卖不了价,还会影响信誉。机械加工尤其是汽车加工依赖进口超硬磨具的局面没有得到有效扭转,刃磨等辅助工序仅使用国产产品。第一个原因是国产磨床水平低;二是没有建立完善的磨削试验基地,新开发的产品多在生产现场进行试验,摸索磨削参数;此外,大多数制造企业缺乏高精度产品的生产设备(生产线)。虽然有少数厂家购买和引进了先进的生产设备,但总体上看,其应用范围并不广,大部分设备只能满足一般产品的需求。大多数企业资金匮乏,基本靠生产中低档产品维持。产品开发缓慢的另一个原因是产品的开发力度不如钻石单晶,资金投入少,缺乏信息交流。【下】(3)无序竞争,混乱市场。近年来,该行业新增压机总数超过6×12MN,导致中低档金刚石产量过剩,价格严重下降。在连续几年下降的基础上,今年的降幅比去年下降20%左右,造成恶性竞争。多年来的现货交易模式被打破,一些厂家出现了赊销现象。锯片、砂轮、电锯工具等一般产品的价格。也在逐年下降,竞争非常激烈,导致经营好的企业微利经营,经营不好就会亏损。(4)相当一部分企业技术力量薄弱,技术开发条件差。一些企业,即使是科研院所的优秀技术人员,也不得不专注于为自己的工资和管理费用赚钱,具有良好发展前景的创新型中长期科研项目难以开展;一些有才华的人甚至放弃研发,转向有利可图的贸易,这使得技术力量变弱,创新更加困难。此外,创新资金短缺,难以吸引优秀人才从事这项工作。另一方面,相关材料产业的相对落后也限制了金刚石产业的发展。比如国产和进口双面压力机都不能充分发挥其效益,这与国内很难为该设备提供优质的硬质合金压力机气缸和优质的模具材料有关。虽然相关产业有了很大的发展,但还是难以满足发展需求。(5)企业管理水平低。中国正处于从计划经济向市场经济转型的时期。现代企业管理制度尚未完全完善,计划经济的痕迹依然存在。人、财、物管理随意性大,中小企业人员素质低,国有企业冗员仍然较多,原材料进厂验收手段不完善,管理不严,产品质量难以稳定。3发展趋势我国人造金刚石行业未来将向以下几个方面发展:(1)人造金刚石单晶的生产将进一步向规模化、集约化发展,没有资金和技术支持的小企业经营将更加困难,甚至逐渐破产;(2)钻石行业是热门的高科技行业,有远见的企业家会千方百计吸引更多的高科技人才加入这个行业;(3)尽快完善6×12MN压机生产高档金刚石的技术,进一步加快六面顶压机生产高档金刚石的研究,大幅度提高高档金刚石的产出率;(4)随着大型六面顶压机研究的发展,六面顶压机的极限吨位将在21世纪初确定。(5)21世纪初,我国双面顶技术将有较大发展,国产双面顶压机将逐步形成规模。进口双面顶压机将全部投入商业运行,年轮式模具国产化率将大幅提高并逐步实现国产化,从而明显提高双面顶压机产品的产量;(6)合成高档金刚石原辅材料研究将有新突破;(7)钻石行业标准将在21世纪初与国际接轨,钻石分选和检测技术将大大提高和完善;(8)各种金刚石制品将向高档发展,以满足日益增长的石材、玻璃、陶瓷和机械的高精度加工需求;(9)21世纪初,能够与国际明星企业相抗衡的企业集团将逐步形成;(10)21世纪初,中国钻石工业将实现由大变强的目标。

 
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