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，使非金剛石結構的碳發(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用于超硬材料切割工具、光學窗口和半導體上的散熱片等，而人造金剛石的用量也已成為衡量一個國家工業(yè)是否發(fā)達的重要標志。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)已構建完全，生產(chǎn)規(guī)模正不斷擴大?，F(xiàn)階段，人造金剛石已經(jīng)成功應用于我國的光學玻璃冷加工、地質(zhì)鉆探、陶瓷及汽車零件加工、金屬拉絲、拋光涂層等多個行業(yè)領域，關于人造金剛石的應用現(xiàn)狀與未來發(fā)展也成為了我國理論界的一個研究熱點。
　　1 我國人造金剛石工業(yè)的起源、發(fā)展及現(xiàn)狀
　　1969年，我國首個人造金剛石及其制品生產(chǎn)廠投產(chǎn)，標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、應用、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2.4億元。2011年，我國人造金剛石年產(chǎn)量已近100億克拉?，F(xiàn)階段，中南鉆石、黃河旋風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)被正式列為重點扶持行業(yè)。
　　近年來，隨著建材、地質(zhì)、機電、汽車等行業(yè)的市場投資不斷擴大，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目在我國的不斷推進，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、片狀觸媒與石墨生產(chǎn)的低檔金剛石；而以兩面頂壓機、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的使用。目前，北京人工晶體研究院和保定八達合成材料有限公司開展了利用兩面頂壓機生產(chǎn)人造金剛石的實踐，相關企業(yè)應借鑒其成功經(jīng)驗來增加自身生產(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)時間的要求十分精確，對操作技術和實驗條件的要求較為復雜。由于相關技術問題所限，我國大顆粒單晶金剛石的合成研究還處于實驗階段，未能向工業(yè)化進一步推進。目前，日本、英國等國家已經(jīng)成功地實現(xiàn)了大顆粒單晶金剛石合成工業(yè)化。我國的研究者應與掌握核心技術的實驗室開展交流，對實驗設備的設計、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)律等開展進一步的研究，從而不斷探尋發(fā)展我國金剛石合成技術的可行之路。
　　2.3 性能指標體系及行業(yè)品牌意識仍需加強
　　與發(fā)達國家的產(chǎn)品相比，我國人造金剛石還存在著性能指標不夠完整、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，我國機床工具工業(yè)協(xié)會組織了人造金剛石優(yōu)秀品牌推薦活動，并在《金剛石與磨料磨具工程》、《石材》、《中國機床工具報》等刊物上對獲選的15個產(chǎn)品進行了宣傳，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)展的幾個方向
　　3.1 不斷完善相關配套試驗基地的建設
　　隨著人造金剛石制品在現(xiàn)代工業(yè)應用中的不斷推廣，對于其性能的檢測也成為工業(yè)生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)。由于我國尚未建設完善的檢測基地，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，未來我國應建立系統(tǒng)、規(guī)范、完善、全面的人造金剛石試驗檢測基地，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一步加大，這項舉措不僅可以加快國內(nèi)產(chǎn)品的開發(fā)步伐，還可以提升相關產(chǎn)品在國際市場的競爭力。
　　3.2 不斷促進產(chǎn)品質(zhì)量標準與國際接軌
　　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)達國家。造成這一結果的原因不只是我國的相關產(chǎn)品品質(zhì)較差，還有一個重要的原因就是我國現(xiàn)行的產(chǎn)品質(zhì)量標準沒有和國際接軌。因此，當我國的產(chǎn)品進入國際市場之后，將受到來自發(fā)達國家的巨大沖擊，從而使我國被迫地去占領中低端市場。為了改變這一現(xiàn)狀，我國應盡快出臺與國際接軌的人造金剛石檢測、分選技術及產(chǎn)品質(zhì)量標準，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)，未來的幾十年中應向規(guī)?；涂萍蓟粩嗤七M。大型化國產(chǎn)兩面頂壓機將逐漸在我國生產(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技術支撐的企業(yè)將退出激烈的市場競爭。我國金剛石產(chǎn)品行業(yè)整體應向高品級、高質(zhì)量、高標準、高精度的方向大力邁進，從而滿足國際市場中石材、玻璃、陶瓷、機械等行業(yè)的大量需求。
　　結論與展望
　　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)達國家相比較，還存在著產(chǎn)品質(zhì)量偏低、質(zhì)量標準落后、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)，對當前存在問題的解決方法進行了詳細闡述，并總結出我國人造金剛石工業(yè)未來發(fā)展的幾個方向。文章認為：大力發(fā)展大顆粒人造金剛石單晶合成技術、持續(xù)提升行業(yè)品牌意識、不斷完善相關配套試驗基地的建設、促進產(chǎn)品質(zhì)量標準與國際接軌配套、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?？梢灶A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行業(yè)將實現(xiàn)由大轉強的遠大理想。