无压烧结碳化硅陶瓷
  • 揭秘这家企业如何用“小微粉”助推金刚石大发展又精准发力培育钻石新风口
来源:爱体育app    发布时间:2024-09-19 19:28:56
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  最近,培育钻石这个赛道意想不到地火了。一颗天然钻石的形成,需要自然的力量与漫长的时间。在地壳岩层深处的碳单质,经过长时间高温高压形成矿物,还要被火山爆发等熔岩活动带到浅层地表,被勘探、采挖后再细细打磨设计,才能出现在消费的人面前。经过广告商的包装,钻石慢慢的变成为人们心目中爱情的象征。

  人工培育钻石则是从实验室里“长”出来的,以天然钻石或石墨粉为原料,在人工模拟的钻石生长环境中,通过特定技术实现生长。这样的一个过程通常只需数周时间,成品品质毫不逊色,甚至更好。

  目前,中国在培育钻石领域已处于世界领先水平。以往在珠宝领域,国产品牌话语权不高。培育钻石这一新兴行业,让国产品牌看到了新机遇。从原料生产到加工切割再到下游销售,产业链逐渐完善,国产培育钻石也出现在慢慢的变多的消费者视野中。多个方面数据显示,中国人造金刚石年产能占全球的50%以上,而中国人造金刚石90%以上的产能,在河南。

  这座河南内陆小县城,不仅完成可观的钻石产量,还在一年之内,诞生了两家钻石行业的上市公司。

  柘城有着“国家超硬材料及制品高新技术产业化基地”的美誉,现有超硬材料及相关配套企业100余家。主要使用在于工业的人造金刚石产业及其扩展而来的超硬材料产业,正是柘城发展珠宝级培育钻石产业的底气。2022年7月,柘城惠丰钻石科技股份有限公司在北交所主板挂牌上市。这是继2021年9月河南力量钻石股份有限公司在深交所创业板上市后,柘城一年内诞生的第二家钻石行业上市公司。

  惠丰钻石是一家专门干人造金刚石单晶及粉体的研发、生产和销售的高新技术企业,基本的产品包括培育钻石、金刚石微粉和金刚石破碎整形料,已发展成为国内领先的金刚石微粉产品供应商。作为国内金刚石行业领军企业,该公司曾参与“超硬磨料人造金刚石微粉”国家标准的起草,2019年11月被省工业和信息化厅授予“河南省智能工厂”称号,2020年12月被工信部授予专精特新重点“小巨人”称号,2021年11月公司“人造单晶金刚石微粉”被工信部确定为第六批制造业单项冠军产品,2022年1月被省科技厅授予河南省“瞪羚”企业荣誉称号。2022年7月18日,公司在北交所上市,成为“北交所金刚石微粉第一股”。

  “一颗金刚石从单晶到微粉的加工需要经历破碎、整形、提纯等多道复杂工序。惠丰钻石率先在业内采购40部离心式分选机,离心力分选能实现更精细的微粉层级,按照传统模式,生产几十万克拉微粉要消耗几个月时间,现在几天就能完成,在提升工作效率上具有划时代的意义。”惠丰钻石相关负责人说。

  金刚石微粉属于国家重点发展新材料中的先进无机非金属材料,按粒度大小不同可分为金刚石微粉和金刚石破碎整形料。在超硬材料产业链中处于中间环节,上游是单晶,下游是工具。惠丰钻石持续改进生产的基本工艺,拥有金刚石破碎、整形、泡沫化金刚石微粉及纳米金刚石制备等核心技术。截至目前,惠丰钻石拥有6项发明专利、150余项国家实用新型专利,其金刚石微粉系列新产品大多数都用在制作金刚石线锯、研磨抛光液等超硬钻探工具、超硬切削刀具、超硬固结磨具及其他制品,终端大范围的应用于清洁能源、半导体等行业。产品还出口美国、日本、韩国等国家和地区。

  据介绍,泡沫化金刚石微粉制备技术以金属粉末为腐蚀剂,将金刚石微粉与金属粉末混合均匀后,置于保护性气氛中,在高温下焙烧,提纯处理后得到泡沫化金刚石微粉。通过增大金刚石微粉的比表面积和增加磨粒切削刃数,提高磨粒磨具的常规使用的寿命及加工效率,实现硬脆材料的高效精密加工,有效解决金刚石微粉与结合剂结合不牢及在磨削抛光过程中过早脱落等问题,这项技术填补了国内空白并达到国际先进水平。

  “培育钻石是通过人工模拟天然钻石生长环境而培育出来的钻石,是从实验室里生长的。”郑州磨料磨具磨削研究所有限公司(简称三磨所)功能金刚石负责人吴晓磊说。“从材料的角度来讲,培育钻石与天然钻石没有一点区别,都是纯碳构成的晶体,物理、化学和光学性质都一致,区别就在于形成过程不同。”吴晓磊说。

  打个比方,如果说天然钻石是自然条件下结成的冰块,那么人工钻石就是在冰箱里冻成的冰块。“两者也无法通过肉眼或简单设备鉴别,必须借助精密仪器。”吴晓磊表示。

  据了解,培育钻石不同于仿钻。仿钻产品最重要的包含锆石(立方氧化锆)和莫桑钻(碳化硅)等,外观与钻石相似,但属性区别较大。而培育钻石各项属性与天然钻石几乎完全一致。从化学成分看,培育钻石与天然钻石均为纯碳结晶体。同时,培育钻石与天然钻石在折射率、相对密度、硬度和透光性等多项核心物理属性一致。

  2018年7月,美国联邦贸易委员会(FTC)将培育钻石列入钻石大类。此后,创立了钻石鉴定4C标准的美国珠宝学院(GIA),鉴定培育钻石采用了天然钻石的分级语言;比利时钻石高阶层会议(HRD)对培育钻石也使用了天然钻石的分级语言。技术进步带来的成本降低,被认为是培育钻石产业高质量发展更关键的因素。

  培育钻石业内人士告诉中国新闻周刊,现在一克拉培育钻石的制造成本大概在3000多元,但在2018年之前,成本要高出数倍。“国内培育钻石品牌主要是采用高温高压法,中国几乎垄断全球这项技术的生产。”上述业内人士表示。

  普通人眼里亮闪闪的钻石,其实在工业领域还有着广泛用途。钻石的原石金刚石,是工业生产里的超硬材料,被称为“工业牙齿”。航空航天、国防军工、光伏、电子信息等行业里,加工打磨各种高难材料不能离开这颗坚硬的“牙齿”。

  2022年,中国金刚石产量超160亿克拉,占全球产量九成以上。国内培育钻石起步较晚但发展迅速,这与在金刚石等超硬材料领域的深厚积累分不开。新中国成立初期,百废待兴,“工业牙齿”却完全依赖进口。为了突破国外封锁,当时第一机械工业部设立代号为“121”的攻关课题组,向三磨所等机构下达了研究人造金刚石的命令。

  历经1000多个昼夜的奋战,1963年12月6日夜,研究团队发现合成棒中有闪闪发亮的晶体出现,用这种晶体刻划玻璃时,能听到清脆的吱吱声,成了!

  这是中国金刚石产业的起点。第一颗人造金刚石的合成,就像一粒种子,在郑州生根发芽,又在河南各地开枝散叶。今天,河南已成为中国超硬材料研究开发中心和技术人才辐射源,拥有200多家超硬材料及其制品生产企业,形成了包含原辅材料、工业金刚石、金刚石单晶、培育钻石制品等产品的完整产业链。

  在培育钻石行业高景气的背景下,惠丰钻石也瞄准这一赛道,着力发展CVD培育钻石板块,通过MPCVD通用设备与工艺系数改进相融合方式来进行培育钻石研发与生产。

  柘城2021年惠丰钻石的人造单晶金刚石微粉被工信部确定为制造业单项冠军产品。

  去年8月,惠丰钻石也成功研发出培育钻石,目前已实现多规格高品级培育钻石毛坯的批量生产,并全部销往海外市场。“工业用金刚石出厂价1克拉只有几毛钱,而作为消费品的钻石原坯可以卖到几百元,丰富了公司产品线,与工业用金刚石产品形成互补,对于提升公司纯收入能力有重要意义。”惠丰钻石副总经理韩敬贺表示。

  培育钻石行业迅猛发展,许多以传统工业金刚石为基本的产品的公司开始提升培育钻石产能,可能挤压工业金刚石产量,导致工业金刚石供不应求,价格持续上涨,因此,培育钻石的发展除了丰富超硬材料产品之外,还能更加进一步推动整个超硬材料产业的进步,培育钻石与超硬材料产业可以相互促进。