試論我國人造金剛石工業(yè)的現(xiàn)狀與未來

　　人造金剛石是在超高壓高溫的外在環(huán)境中，使非金剛石結(jié)構(gòu)的碳發(fā)生相變而制取的。與天然金剛石相比，它的生產(chǎn)成本相對較低，應(yīng)用效果卻同樣出色，因此近幾十年來持續(xù)受到世界各國的普遍關(guān)注。1954年，美國GE公司首次成功研制出人造金剛石。經(jīng)歷了近六十年的發(fā)展，目前人造金剛石已被應(yīng)用于超硬材料切割工具、光學(xué)窗口和半導(dǎo)體上的散熱片等，而人造金剛石的用量也已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)是否發(fā)達(dá)的重要標(biāo)志。根據(jù)《2011-2012年中國超硬材料制品行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析》相關(guān)內(nèi)容：中國的人造金剛石產(chǎn)量現(xiàn)居世界首位，工業(yè)體系現(xiàn)已構(gòu)建完全，生產(chǎn)規(guī)模正不斷擴(kuò)大。現(xiàn)階段，人造金剛石已經(jīng)成功應(yīng)用于我國的光學(xué)玻璃冷加工、地質(zhì)鉆探、陶瓷及汽車零件加工、金屬拉絲、拋光涂層等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，關(guān)于人造金剛石的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來發(fā)展也成為了我國理論界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　1 我國人造金剛石工業(yè)的起源、發(fā)展及現(xiàn)狀
　　1969年，我國首個(gè)人造金剛石及其制品生產(chǎn)廠投產(chǎn)，標(biāo)志著人造金剛石工業(yè)在我國的起源。經(jīng)歷了近50年的發(fā)展，我國人造金剛石工業(yè)在技術(shù)、應(yīng)用、產(chǎn)量、市場等方面都得到了迅速的發(fā)展。2005年，我國人造金剛石產(chǎn)量首次突破30億克拉。2006年上半年，我國人造金剛石制造業(yè)總產(chǎn)值為7.2億元，行業(yè)利潤達(dá)2.4億元。2011年，我國人造金剛石年產(chǎn)量已近100億克拉。現(xiàn)階段，中南鉆石、黃河旋風(fēng)和豫金剛石三家公司占據(jù)著我國人造金剛石產(chǎn)品市場80%以上的重要份額。在針對2011～2015年制定的《“十二五”新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，人造金剛石行業(yè)被正式列為重點(diǎn)扶持行業(yè)。
　　近年來，隨著建材、地質(zhì)、機(jī)電、汽車等行業(yè)的市場投資不斷擴(kuò)大，對人造金剛石的需求也保持著較快的增長速度。天然氣開發(fā)、石油勘探等大型工程項(xiàng)目在我國的不斷推進(jìn)，也使得人造金剛石工具的發(fā)展不斷加快。此外，光伏用金剛石線的潛在新增市場接近40億/a，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也將為人造金剛石產(chǎn)品帶來巨大市場。
　　2 我國人造金剛石工業(yè)現(xiàn)狀中存在的問題及解決
　　措施
　　2.1 高品質(zhì)的人造金剛石產(chǎn)量相對較低
　　雖然我國人造金剛石的產(chǎn)量位居世界首位，然而與發(fā)達(dá)國家的優(yōu)勢產(chǎn)品相比，還存在著品質(zhì)低、質(zhì)量差等不足之處，難以贏得國際市場的青睞。目前，我國人造金剛石總產(chǎn)量約98%的產(chǎn)品，是以六面頂壓機(jī)、片狀觸媒與石墨生產(chǎn)的低檔金剛石；而以兩面頂壓機(jī)、片（粉）狀觸媒與石墨生產(chǎn)的中高檔金剛石僅為總量的2%左右。由此可見，要大力提升我國人造金剛石的產(chǎn)品品質(zhì)，最直接的措施就是推廣大噸位兩面頂壓機(jī)的使用。目前，北京人工晶體研究院和保定八達(dá)合成材料有限公司開展了利用兩面頂壓機(jī)生產(chǎn)人造金剛石的實(shí)踐，相關(guān)企業(yè)應(yīng)借鑒其成功經(jīng)驗(yàn)來增加自身生產(chǎn)中高檔金剛石的能力。
　　2.2 大顆粒單晶金剛石合成技術(shù)尚待發(fā)展
　　大顆粒單晶金剛石的生長對環(huán)境壓力、外界溫度及持續(xù)時(shí)間的要求十分精確，對操作技術(shù)和實(shí)驗(yàn)條件的要求較為復(fù)雜。由于相關(guān)技術(shù)問題所限，我國大顆粒單晶金剛石的合成研究還處于實(shí)驗(yàn)階段，未能向工業(yè)化進(jìn)一步推進(jìn)。目前，日本、英國等國家已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了大顆粒單晶金剛石合成工業(yè)化。我國的研究者應(yīng)與掌握核心技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室開展交流，對實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)、合成溫度及壓力的調(diào)試、傳壓介質(zhì)及觸媒的選取、金剛石生長規(guī)律等開展進(jìn)一步的研究，從而不斷探尋發(fā)展我國金剛石合成技術(shù)的可行之路。
　　2.3 性能指標(biāo)體系及行業(yè)品牌意識仍需加強(qiáng)
　　與發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品相比，我國人造金剛石還存在著性能指標(biāo)不夠完整、品牌意識不夠深入等問題。在按照用途對人造金剛石產(chǎn)品進(jìn)行的分類中，英國Debeers公司共有44種產(chǎn)品，美國GE公司有25種；而我國則只有11種。性能指標(biāo)體系的不夠完善，使我國金剛石制品在國際市場上得不到重視和認(rèn)可，而國內(nèi)對人造金剛石品牌意識的淡漠也阻礙產(chǎn)品的市場競爭力。2000年，我國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)組織了人造金剛石優(yōu)秀品牌推薦活動(dòng)，并在《金剛石與磨料磨具工程》、《石材》、《中國機(jī)床工具報(bào)》等刊物上對獲選的15個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行了宣傳，從而提升了我國人造金剛石企業(yè)的品牌意識。
　　3 我國人造金剛石工業(yè)未來發(fā)展的幾個(gè)方向
　　3.1 不斷完善相關(guān)配套試驗(yàn)基地的建設(shè)
　　隨著人造金剛石制品在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中的不斷推廣，對于其性能的檢測也成為工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。由于我國尚未建設(shè)完善的檢測基地，因此新開發(fā)的產(chǎn)品只能通過生產(chǎn)測試磨削參數(shù)。為了改變這一現(xiàn)狀，未來我國應(yīng)建立系統(tǒng)、規(guī)范、完善、全面的人造金剛石試驗(yàn)檢測基地，將制品的具體磨削參數(shù)方便、直接地提交給用戶。隨著我國金剛石出口的進(jìn)一步加大，這項(xiàng)舉措不僅可以加快國內(nèi)產(chǎn)品的開發(fā)步伐，還可以提升相關(guān)產(chǎn)品在國際市場的競爭力。
　　3.2 不斷促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌
　　雖然我國的人造金剛石制品已經(jīng)在國際市場中占據(jù)了一席之地，然而市場中的高端產(chǎn)品仍然來自發(fā)達(dá)國家。造成這一結(jié)果的原因不只是我國的相關(guān)產(chǎn)品品質(zhì)較差，還有一個(gè)重要的原因就是我國現(xiàn)行的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)沒有和國際接軌。因此，當(dāng)我國的產(chǎn)品進(jìn)入國際市場之后，將受到來自發(fā)達(dá)國家的巨大沖擊，從而使我國被迫地去占領(lǐng)中低端市場。為了改變這一現(xiàn)狀，我國應(yīng)盡快出臺(tái)與國際接軌的人造金剛石檢測、分選技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而提升產(chǎn)品在國際市場的競爭力和知名度。
　　3.3 不斷提升生產(chǎn)的規(guī)模和產(chǎn)品的品質(zhì) 　　人造金剛石產(chǎn)品的生產(chǎn)屬于高科技新興行業(yè)，未來的幾十年中應(yīng)向規(guī)?；涂萍蓟粩嗤七M(jìn)。大型化國產(chǎn)兩面頂壓機(jī)將逐漸在我國生產(chǎn)企業(yè)中普及，對于高品級人造金剛石原輔合成材料的研究將不斷完善，一些缺乏足夠資金競爭力和先進(jìn)技術(shù)支撐的企業(yè)將退出激烈的市場競爭。我國金剛石產(chǎn)品行業(yè)整體應(yīng)向高品級、高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、高精度的方向大力邁進(jìn)，從而滿足國際市場中石材、玻璃、陶瓷、機(jī)械等行業(yè)的大量需求。
　　結(jié)論與展望
　　人造金剛石是物理特性優(yōu)異的高端合成材料，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。經(jīng)歷了近六十年的發(fā)展，我國的人造金剛石產(chǎn)業(yè)走過了從無到有、從小到大的奮斗歷程，目前人造金剛石年產(chǎn)量已占全球總產(chǎn)量的90%，位居世界第一。然而，我國的人造金剛石與發(fā)達(dá)國家相比較，還存在著產(chǎn)品質(zhì)量偏低、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)落后、品牌意識薄弱等不足之處。
　　本次研究從我國人造金剛石工業(yè)的起源、發(fā)展及現(xiàn)狀出發(fā)，對當(dāng)前存在問題的解決方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并總結(jié)出我國人造金剛石工業(yè)未來發(fā)展的幾個(gè)方向。文章認(rèn)為：大力發(fā)展大顆粒人造金剛石單晶合成技術(shù)、持續(xù)提升行業(yè)品牌意識、不斷完善相關(guān)配套試驗(yàn)基地的建設(shè)、促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌配套、提升生產(chǎn)的規(guī)模和產(chǎn)品的品質(zhì)，是未來我國人造金剛石工業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。可以預(yù)見，隨著我國人造金剛石工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品品質(zhì)的不斷提升，我國人造金剛石相關(guān)行業(yè)將實(shí)現(xiàn)由大轉(zhuǎn)強(qiáng)的遠(yuǎn)大理想。