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郑州华晶金刚石股份有限公司

王明智:发掘新市场 研究新技术

关键词 王明智 , 燕山大学|2016-05-30 10:17:46|来源 中国超硬材料网
摘要 2016年5月20日,中国超硬材料协会五届三次常务理事(扩大)会议在武汉市纽宾凯国际酒店隆重举行。会议中,燕山大学王明智教授作《发掘新市场研究新技术》演讲报告。本次报告结合国内外经...
  2016年5月20日,中国超硬材料协会五届三次常务理事(扩大)会议在武汉市纽宾凯国际酒店隆重举行。会议中,燕山大学王明智教授作《发掘新市场 研究新技术》演讲报告。

  本次报告结合国内外经济形势,当前行业发展存在的问题,国家对于中国未来发展的各项战略规划及策略,以市场需求为导向,从超硬材料工具生产的技术创新为切入点,讨论了行业发展的技术创新与国家战略规划的结合问题。认为需多多了解发展大势,从中寻找商机,是企业发展的方向性问题。紧紧盯住十大领域,五项重点工程,根据企业自身的需要及特点,以创新为动力驱动发展,更好的掌握企业发展之路,创新产品,做大做强。

  1.前言:工欲善其事,必先利其器!
  金刚石工具作为一种利器,已问世130多年了!
  20世纪60年代随着人造金刚石工业的发展,金刚石工具得到了更广泛的应用。我国金刚石工具的大发展时期是在1985年之后。从生产企业发展的过程来看,中国大多数企业都是在改革开放的年代,从个体发展,积累资金,逐渐形成规模,通过兼并重组,不断壮大成长。现在,超硬材料行业相关的上市公司已有10余家,最近的广东奔朗新材料有限公司成功地在三版市场挂牌。并不是说上市是证明企业成功与否的唯一标准,而是说明企业整体水平迈上了一个新台阶。下面结合国内外未来发展趋势,就超硬材料工具的市场及新技术、新工艺等热点问题及未来的发展做一浅析。

  2.看清市场,把握机会
  对于投资者来说,认清大势很重要,如果一不小心看错形势行情便容易掉进投资黑洞。投资者如果能有未来的眼光,看清未来大势,提前布局,便能一本万利。我们行业的企业家,早已不是守在家门口的小摊小贩了,常常要面对国内外、全世界!但国内外、全世界未来发展的大势到底是什么呢?
  ⑴. “十三五”规划
  国家领导人对“十三五”的重要讲话,为“十三五”规划了大方向。据报道,钢铁、有色金属、机器人、信息通信、生物医药、软件和大数据等多个行业的“十三五”规划已编制。制造业及其相关关键技术、新材料等是必不可少的内容之一。是国家工业是否发达的标志!将建设良好生态环境,上升到“人民生活质量的增长点、展现我国良好形象的发力点”的高度。
  据报道,环保部相关负责人曾表示,“未来10年是环境与经济的‘两难’期,但也是环保大有作为期。”我国大规模污染治理从“九五”淮河治污和“两控区”二氧化硫治理开始,历经多年持续治污,未来再经过10年的统筹部署、积极应对、有所作为,应能取得明显成效。
  ⑵.中国制造2025
  视制造业为立国之本、强国之基,将振兴制造业的战线延伸,也就是2025年。其根本目标在于改变中国制造业“大而不强”的局面,通过10年的努力,使中国迈入制造强国行列,为到2045年将中国建成具有全球引领和影响力的制造强国奠定坚实基础。一股以“智能制造”为核心驱动的变革力量正在本土酝酿,一大波投资机会也会随之而来。是金刚石工业发展的契机!
  信息化与工业化的融合是推动“中国制造2025”的核心。行动纲领也提出,要推动互联网+制造业,通过互联网制造业的融合,引领制造业向“数字化、网络化、智能化”转型升级,推动物联网+工业,云计算+工业,移动互联网+工业,网络众包+工业等模式,通过互联网与工业的聚合裂变,实现工业大国向工业强国的迈进。
  重点发展十大领域和实施五项重点工程。十大领域分别为:新一代信息通信技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械、农业机械装备;五项重点工程包括:国家制造业创新中心建设、智能制造、工业强基、绿色制造、高端装备创新。
  ⑶.创新浪潮的冲击
  新技术正在改造和重构经济与商业。这股新技术浪潮包括移动互联网、大数据、O2O、工业4.0、新能源、新材料、生物技术、环保节能、航天、军工等等。在新技术浪潮的冲击下,一系列传统行业和商业模式面临着全新竞争、彻底改造甚至全面颠覆。比如说如果淘宝和京东会成功,那么百货商场和传统的商业就会倒下;如果微信成功了,那么三大运营商就只能走向管道化;如果阿里和腾讯金融能成功,那么有些银行就没戏了;如果余额宝能够成功,那么传统基金就会有大问题;移动支付出来了,传统信用卡就会被取消掉……
  所以在新技术浪潮的冲击下,商业社会正在狼烟四起、改朝换代。亚马逊就是一个代表性的缩影,这个例子能使我们更深刻地理解创新对商业意味着什么。亚马逊的业务轨迹是这样的:早年它卖书成功后,有了流量和客户,这时候它就开始卖百货。然后它超前投资了平台功能,首先是数据,记录消费行为,然后是物流,最后是云计算。随后它提供了出色的KDP(Kindle和出版服务)。去年在移动购物上,亚马逊也遥遥领先。亚马逊,颠覆了书店和出版业,干掉了零售百货业,冲击了物流业,挑战了云计算的始祖IBM,领先了移动互联网,开启了无人机配送方式。为什么亚马逊能这么牛?一切都是因为新技术、新经济理念和新商业模式。
  ⑷. “一带一路”
  备受关注的“一带一路”规划已经开始。如果说14年前加入WTO是上一轮中国经济全球化的起点,那么“一带一路”则是引领中国未来10年的开放大战略。“一带一路”作为长期战略,预计第一阶段的基础设施重大工程建设将给建筑、铁路设备、电力设备、通信设备带来订单增加,第二阶段的贸易自由化、产业合作将给交运行业带来人与物的流量增加、给能源资源勘探开发带来长期合作机会、给水电、核电、风能等清洁能源带来投资机会。作为最基本、也是最好用的超硬材料工具同样具有好机会。
  ⑸. “亚投行”
  亚洲基础设施投资银行(AIIB)不仅夯实经济增长动力引擎的基础设施建设,还提高亚洲资本的利用效率及对区域发展的贡献水平。基础设施投资是经济增长的基础,在各类商业投资中潜力巨大,增长带动力强。亚投行成立后的第一个目标就是投入“丝绸之路经济带”的建设,其中一项就是从北京到巴格达的铁路建设。铁路建设离不开超硬材料!
  对于这些中国正在迎来的大势,投资者们最好要积极打破自己原有的观念,顺“势”而为。莫要等造富的洪潮过后,才知自己已被淘汰。

  3.瞄准产品,技术创新
  2014-2015,对于超硬材料行业来说,是极其难熬的两年。很多企业业绩下滑,甚至亏损,大家都在默默忍耐。大家都明白,市场具有一定的规律性,总是在起伏中前进。但是,这次低谷的时间似乎很长,直到现在,也不能说已经走出来了。其原因是因为本次调整不仅仅是平常的市场起伏问题,而是与世界大格局的变化、特别是新技术的发展密切相关!用一句通俗的话,就是“洗牌”。就是调整位置,或者淘汰。与大格局的新技术相对应的就是本领域的新技术问题。如果你在大格局方面适应了大潮流,在本领域方面又有所创新,那你在洗牌过程中就会占据重要位置,否则就难免被淘汰。特别值得一提的是,中国经济的“L”形走势,这是新常态,增长速度要从高速转向中高速,发展方式要从规模速度型转向质量效率型,经济结构调整要从增量扩能为主转向调整存量、做优增量并举,发展动力要从主要依靠资源和低成本劳动力等要素投入转向创新驱动。
  ⑴.超硬工具制造的共性技术
  ①.专用磨料的选用
  这个问题,很多生产厂家在很早的时候就注意到了,如元素六。在30年以前,当时的戴比尔斯工业磨料产品目录就将金刚石、立方氮化硼等磨料,针对不同用途进行了详细分类,并且在自有刊物上及现在的元素六网站上展示。为了让客户信服,还专门提供一些经典的配方以供试验;现在国内有规模的厂家也将各类磨料进行细分,为用户提供了方便,也增加了自己的营销成绩;很多厂家都能做用户的参谋,对磨料的选用提出建议。这方面是很不容易的,要求销售人员具有较高的专业水准。
  ②.结合剂的专用
  关于专用结合剂,实际上几乎每一个厂家都在使用。按照自己长期的经验,使用经过长期考验的配方,试图取得稳定、优异的使用性能。但是,这并不能说是专用。首先,应该是专门为某一项功能而设计和使用的配方,如玻璃磨弧砂轮或混凝土切割锯片等;这还是不够,是使用专门的原料,特别是合金粉末方面,主要是在结合剂材料制造厂家,所提供的金属粉末为某些专用结合剂的基本粉末。金属预合金粉末即是一种类型,制备方式及产品类别多种多样,雾化法、化学共沉淀法、电解法等所制备的预合金粉末在行业中都在大量应用,目前消费量最大的是水雾化预合金粉末。主要生产厂家有河南黄河、秦皇岛雅豪、北京安泰、有研粉末等。某些厂家还有针对性的开发功能性金属粉末,如促进烧结的、提高脆性的,如富栊新材等。还有的厂家上门指导用户正确使用,把用户正确使用作为营销手段,如雅豪公司等。
  ③.磨料的表面镀覆
  磨料表面镀覆是一个老话题,始于30年前。经过30多年的发展,现在镀覆方法、品种繁多,专门厂家也快速发展,各用户也受益匪浅。金刚石镀钛是应用最广的方法与品种。自25年前该项技术问世以来,得到全世界的广泛应用,经过燕山大学转让的国外用户已有数家,应用效果良好。有一些国内外厂家盗取该项技术进行仿冒,但其核心存在一定问题。这个事情从另一个侧面也说明了这项技术的价值。现在,有的用户说金刚石这么便宜,是否就不要镀覆了?其实不然。因为磨料表面镀覆,不仅仅是减少磨料脱落的问题,也包括保护磨料在制造磨具过程中不受损害,对磨料表面的修饰等问题。除此之外,磨料表面镀镍、镀铜等也应用广泛,随着新产品的开发,如金刚石丝锯等,镀覆批量逐年扩大。最近,又出现一些新品种,如水热镀镍、镀铜等,其优点是很少粘连。

  对于陶瓷磨具,特别是超精磨具,也要重视磨料的表面镀覆(涂覆)。例如,100-200nm磨料,可以涂覆SiO2或TiO2,现在已经有了较为成熟的技术,大幅度提高了磨料的抗氧化性能,以及磨料在陶瓷结合剂中分布的均匀性,对制品的使用效果大有好处。
图3 表面涂覆SiO2与TiO2 TEM图

图4 表面涂覆TiO2 SEM图
  磨料表面镀镍是常用的种类,但是由于化学镀或电镀都受到环保问题的困扰,且镀层粘接牢固度较差,结瘤等问题,常常不能令人满意。采用高压氢还原法,使Ni 原子均匀的沉积在金刚石表面,与现行通用的镀Ni 法比较,高压氢还原对金刚石粉无特定的要求、过程较简单、性能稳定、可以批量生产,且对环境友好无公害。

图5 表面高压氢涂覆Ni SEM图
  ④.磨料的有序排列
  在金刚石锯切工具中有一定应用,好处是没有问题的,金刚石均布有序排列激光焊接锯片刀头结构,可根据使用条件不同,采用多种粒度,不同浓度与不同行距排布金刚石,锯切锋利、耐用,深受用户欢迎。其实,砂轮也可以采用有序排列,可以用“滚元宵”的方法,将磨料置于“元宵”的核心,外面逐层选择性的沾附各种成分的结合剂,“元宵”的尺寸基本相同,装入模具中制造出来,也具有一定的有序排列,现在使用的方法也很多。
图6 锯切工具中磨料的有序排列
  ⑤.柔性加工工具
  主要包括绳锯、线锯及超硬砂带等。随着世界各国对资源与环境保护意识的加强,绳锯的应用日益广泛,现在除了电镀、烧结绳锯之外,还有采用等静压烧结方法,在原来的热压烧结基础上进一步提高了绳锯的质量;现在钎焊绳锯已经有生产的,使绳锯的锯口尺寸减小,即节约了成本,又提高了石材的出材量。金刚石线锯方面,在硅材料的切割方面已得到广泛应用,在蓝宝石、白宝石加工方面也获得广泛应用。由于线锯细小的切口,使用灵活的特点,可以认为:随着该项技术的成熟,会有越来越多的应用。超硬材料砂带是柔性加工工具之一,其关键技术是植砂,固砂。这两个技术可能决定砂带是否可用及质量好坏。
  ⑥.3D打印技术
  3D打印技术刚刚起步,在超硬工具方面也在进行尝试。特别是一些异形磨具的制造方面,也将大显身手。3D打印作为一项革命性新型增材制造技术,制约其技术发展的难点仍在于材料。最为成熟与方便的是高分子材料,其次是金属材料,但金属基3D打印粉体材料,国内基本依靠进口。困难最大的是陶瓷类材料,现在还是世界性难题。要突破3D打印技术在金属领域的应用和推广,研制符合3D打印技术要求的各类金属基粉末,制粉技术与成套制粉设备是核心。高压氩气雾化、同轴射流水-气联合雾化、等离子旋转电极雾化、等离子火炬雾化、无坩埚电极感应熔化气体雾化等制粉技术及装备是金属基3D打印粉体材料发展的关键,集制粉系统与3D打印系统于一身的一体化快速增材制造系统也是金属基3D打印产业未来发展的必然趋势。其实二十年前本人就提出过平面打印制造金刚石砂纸的问题,只是设想,由于本人知识有限,没有能够试验。

  ⑵.超硬材料制品技术创新
  根据相关资料统计(2014年超硬材料行业经济运行情况简析),我国近些年关于超硬材料制品方面主要是出口相对初级的制品,如各类金刚石锯片、普通钻头、普通砂轮及磨盘等,价格很低;而附加值很高的超硬刀具毛坯(PDC、PcBN等)、深井石油钻头PDC、高精度金刚石修正工具及精密超硬砂轮等却主要依赖进口。使我国超硬材料行业陷入“大而不强”的窘境,加上国内行业内的无序、恶性竞争,整体经济环境陷入低谷,利润大幅下滑,产品竞争乏力,部分企业进退维谷,举步维艰。为改变这种状况,生产企业必需强化管理,并且在生产经营方略上彻底改观,细化产品种类,优选附加值高的产品,技术门槛高的产品,增加产品市场竞争力。
  ①.积极开发采用新技术
  针对目前国内外的经济低迷的状态,很多有实力、目光长远的厂家则利用这个不利的时间段研究、引进新的技术。这是好事。很多产品会做的精益求精,使质量迈上新台阶。
  ②.寻求高附加值的产品
  这个问题很重要。所谓高附加值产品,其实就是技术门槛高的产品,有些产品的相关技术由国外垄断,因此造成高利润。要想生产高附加值产品,首先就要攻克技术关。这些产品主要集中在深孔钻进工具、超硬材料刀具、金刚石修整工具、金刚石拉丝模、超硬材料超精磨具及IT行业专用切磨钻工具等。
  金刚石深孔钻具离不开高质量的PDC、PCD,国内只有数个厂家在少数品种方面可以与国外产品抗衡,急需在这个方面提高;超硬材料刀具同样离不开高质量的PDC、PCD及PcBN。现在国内多数厂家可以生产粗中加工的刀具毛坯,少数厂家的少数产品可以接近国外水平。拉丝模也是同样情况,就不单独说明。金刚石修整工具方面,已经突破了传统的烧结法、电镀法的制造方法,已经出现了钎焊法制造修整工具,质量方面还有待提高;另外,还有多用途的金刚石线锯,包括各类微切口线锯,急需高质量的产品。
  可工业应用的金刚石大单晶已经达到较高水平,高质量的CVD薄膜、厚膜也应该获得广泛应用。
  未来的中国制造业将转变为中国智造,正朝着高效、绿色环保、高精度方向发展,在各个领域,超硬材料都将有更加广阔的发展前途和发展空间。主要看我们如何寻找,如何使超硬材料刀具符合现代高速、高效、高精度、环保绿色及低成本的要求,符合国家利益及法规,才能实现高附加值。
  ③.制造装备的技术创新
  制造业最为重要的条件之一,就是制造装备。中国制造2025,五项重点工程,包括创新中心建设、智能制造、工业强基、绿色制造、高端装备创新。现在行业内已经有几个有规模、专业化的生产厂家,如三磨所,金海威,等等,都根据行业需要,生产了多种类的专用设备,及行业检测专用仪器。这些很重要。三D打印技术也已经起步,建议行业的设备厂家结合行业产品特点,在三D打印的设备方面做一些工作。
  ④.充分利用互联网资源
  在前面已经有很大篇幅谈过互联网对营销方面的影响,相信已经有很多企业将这项工作纳入营销工作的重要手段,也会从中受益。其实,互联网更大的资源还要包括大数据、云计算等方面。这个方面有很多可以挖掘的东西。最直接的就是数据资源,有条件的企业可以进行尝试。

  4.共享发展的建议
  有关共享的问题,一年以前就有此想法。随着国家科技体制的改革,在各个领域建设了众多的“联盟”,国家的目的是引导产学研相关企事业联合起来,发挥各自的长处,合作互利,挖掘最大的潜能,以最高的效率,发展中国的科技水平,以科技为先导,最大可能地促进生产力的提高。我们的超硬材料协会是超硬材料领域的一个平台,承担着政府职能部门与相关企事业联通的纽带之重责,实际上也是关乎本领域发展的“大联盟”,对外代表着中国的超硬材料行业;对内,代表着政府的某些意志;对政府,则代表着广大的本领域的企业(不论是否会员)。因此,建议协会站在本领域的最高位置,充分了解国家的相关政策,多与政府部门沟通,为超硬材料行业争取更多的利益;多介绍国内外相关经济指标走势及技术的发展状况,指导企事业单位的发展方向,使本领域的企业家耳聪目明;在这个大信息时代,充分利用信息优势,进行信息集成,信息共享。建立行业公约,规范检查行规,使我国的超硬材料行业健康发展!

  5.结束语
  仔细了解市场是企业家的基本素质,反应更为敏感。中国未来的发展大势也是世界的发展主流,因此,多多了解发展大势,从中寻找商机,是关系到企业发展的方向性问题。牢牢跟进“十三五”规划,充分理解中国制造2025,迎接创新浪潮的冲击,寻找“一带一路”的商机,利用好“亚投行”,你的企业就一定能够成功!请紧紧盯住十大领域:新一代信息通信技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械、农业机械装备;还有五项重点工程:国家制造业创新中心建设、智能制造、工业强基、绿色制造、高端装备创新。
  (本文为中国超硬材料网特邀稿件,请勿转载。)
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