摘要 2016年5月20日,中國超硬材料協會五屆三次常務理事(擴大)會議在武漢市紐賓凱國際酒店隆重舉行。會議中,燕山大學王明智教授作《發掘新市場研究新技術》演講報告。本次報告結合國內外經...
2016年5月20日,中國超硬材料協會五屆三次常務理事(擴大)會議在武漢市紐賓凱國際酒店隆重舉行。會議中,燕山大學王明智教授作《發掘新市場 研究新技術》演講報告。


1.前言:工欲善其事,必先利其器!
金剛石工具作為一種利器,已問世130多年了!
20世紀60年代隨著人造金剛石工業的發展,金剛石工具得到了更廣泛的應用。我國金剛石工具的大發展時期是在1985年之后。從生產企業發展的過程來看,中國大多數企業都是在改革開放的年代,從個體發展,積累資金,逐漸形成規模,通過兼并重組,不斷壯大成長?,F在,超硬材料行業相關的上市公司已有10余家,最近的廣東奔朗新材料有限公司成功地在三版市場掛牌。并不是說上市是證明企業成功與否的唯一標準,而是說明企業整體水平邁上了一個新臺階。下面結合國內外未來發展趨勢,就超硬材料工具的市場及新技術、新工藝等熱點問題及未來的發展做一淺析。
2.看清市場,把握機會
對于投資者來說,認清大勢很重要,如果一不小心看錯形勢行情便容易掉進投資黑洞。投資者如果能有未來的眼光,看清未來大勢,提前布局,便能一本萬利。我們行業的企業家,早已不是守在家門口的小攤小販了,常常要面對國內外、全世界!但國內外、全世界未來發展的大勢到底是什么呢?
⑴. “十三五”規劃
國家領導人對“十三五”的重要講話,為“十三五”規劃了大方向。據報道,鋼鐵、有色金屬、機器人、信息通信、生物醫藥、軟件和大數據等多個行業的“十三五”規劃已編制。制造業及其相關關鍵技術、新材料等是必不可少的內容之一。是國家工業是否發達的標志!將建設良好生態環境,上升到“人民生活質量的增長點、展現我國良好形象的發力點”的高度。
據報道,環保部相關負責人曾表示,“未來10年是環境與經濟的‘兩難’期,但也是環保大有作為期。”我國大規模污染治理從“九五”淮河治污和“兩控區”二氧化硫治理開始,歷經多年持續治污,未來再經過10年的統籌部署、積極應對、有所作為,應能取得明顯成效。
⑵.中國制造2025
視制造業為立國之本、強國之基,將振興制造業的戰線延伸,也就是2025年。其根本目標在于改變中國制造業“大而不強”的局面,通過10年的努力,使中國邁入制造強國行列,為到2045年將中國建成具有全球引領和影響力的制造強國奠定堅實基礎。一股以“智能制造”為核心驅動的變革力量正在本土醞釀,一大波投資機會也會隨之而來。是金剛石工業發展的契機!
信息化與工業化的融合是推動“中國制造2025”的核心。行動綱領也提出,要推動互聯網+制造業,通過互聯網制造業的融合,引領制造業向“數字化、網絡化、智能化”轉型升級,推動物聯網+工業,云計算+工業,移動互聯網+工業,網絡眾包+工業等模式,通過互聯網與工業的聚合裂變,實現工業大國向工業強國的邁進。
重點發展十大領域和實施五項重點工程。十大領域分別為:新一代信息通信技術產業、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、軌道交通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械、農業機械裝備;五項重點工程包括:國家制造業創新中心建設、智能制造、工業強基、綠色制造、高端裝備創新。
?、?創新浪潮的沖擊
新技術正在改造和重構經濟與商業。這股新技術浪潮包括移動互聯網、大數據、O2O、工業4.0、新能源、新材料、生物技術、環保節能、航天、軍工等等。在新技術浪潮的沖擊下,一系列傳統行業和商業模式面臨著全新競爭、徹底改造甚至全面顛覆。比如說如果淘寶和京東會成功,那么百貨商場和傳統的商業就會倒下;如果微信成功了,那么三大運營商就只能走向管道化;如果阿里和騰訊金融能成功,那么有些銀行就沒戲了;如果余額寶能夠成功,那么傳統基金就會有大問題;移動支付出來了,傳統信用卡就會被取消掉……
所以在新技術浪潮的沖擊下,商業社會正在狼煙四起、改朝換代。亞馬遜就是一個代表性的縮影,這個例子能使我們更深刻地理解創新對商業意味著什么。亞馬遜的業務軌跡是這樣的:早年它賣書成功后,有了流量和客戶,這時候它就開始賣百貨。然后它超前投資了平臺功能,首先是數據,記錄消費行為,然后是物流,最后是云計算。隨后它提供了出色的KDP(Kindle和出版服務)。去年在移動購物上,亞馬遜也遙遙領先。亞馬遜,顛覆了書店和出版業,干掉了零售百貨業,沖擊了物流業,挑戰了云計算的始祖IBM,領先了移動互聯網,開啟了無人機配送方式。為什么亞馬遜能這么牛?一切都是因為新技術、新經濟理念和新商業模式。
⑷. “一帶一路”
備受關注的“一帶一路”規劃已經開始。如果說14年前加入WTO是上一輪中國經濟全球化的起點,那么“一帶一路”則是引領中國未來10年的開放大戰略。“一帶一路”作為長期戰略,預計第一階段的基礎設施重大工程建設將給建筑、鐵路設備、電力設備、通信設備帶來訂單增加,第二階段的貿易自由化、產業合作將給交運行業帶來人與物的流量增加、給能源資源勘探開發帶來長期合作機會、給水電、核電、風能等清潔能源帶來投資機會。作為最基本、也是最好用的超硬材料工具同樣具有好機會。
?、? “亞投行”
亞洲基礎設施投資銀行(AIIB)不僅夯實經濟增長動力引擎的基礎設施建設,還提高亞洲資本的利用效率及對區域發展的貢獻水平?;A設施投資是經濟增長的基礎,在各類商業投資中潛力巨大,增長帶動力強。亞投行成立后的第一個目標就是投入“絲綢之路經濟帶”的建設,其中一項就是從北京到巴格達的鐵路建設。鐵路建設離不開超硬材料!
對于這些中國正在迎來的大勢,投資者們最好要積極打破自己原有的觀念,順“勢”而為。莫要等造富的洪潮過后,才知自己已被淘汰。
3.瞄準產品,技術創新
2014-2015,對于超硬材料行業來說,是極其難熬的兩年。很多企業業績下滑,甚至虧損,大家都在默默忍耐。大家都明白,市場具有一定的規律性,總是在起伏中前進。但是,這次低谷的時間似乎很長,直到現在,也不能說已經走出來了。其原因是因為本次調整不僅僅是平常的市場起伏問題,而是與世界大格局的變化、特別是新技術的發展密切相關!用一句通俗的話,就是“洗牌”。就是調整位置,或者淘汰。與大格局的新技術相對應的就是本領域的新技術問題。如果你在大格局方面適應了大潮流,在本領域方面又有所創新,那你在洗牌過程中就會占據重要位置,否則就難免被淘汰。特別值得一提的是,中國經濟的“L”形走勢,這是新常態,增長速度要從高速轉向中高速,發展方式要從規模速度型轉向質量效率型,經濟結構調整要從增量擴能為主轉向調整存量、做優增量并舉,發展動力要從主要依靠資源和低成本勞動力等要素投入轉向創新驅動。
?、?超硬工具制造的共性技術
?、?專用磨料的選用
這個問題,很多生產廠家在很早的時候就注意到了,如元素六。在30年以前,當時的戴比爾斯工業磨料產品目錄就將金剛石、立方氮化硼等磨料,針對不同用途進行了詳細分類,并且在自有刊物上及現在的元素六網站上展示。為了讓客戶信服,還專門提供一些經典的配方以供試驗;現在國內有規模的廠家也將各類磨料進行細分,為用戶提供了方便,也增加了自己的營銷成績;很多廠家都能做用戶的參謀,對磨料的選用提出建議。這方面是很不容易的,要求銷售人員具有較高的專業水準。
?、?結合劑的專用
關于專用結合劑,實際上幾乎每一個廠家都在使用。按照自己長期的經驗,使用經過長期考驗的配方,試圖取得穩定、優異的使用性能。但是,這并不能說是專用。首先,應該是專門為某一項功能而設計和使用的配方,如玻璃磨弧砂輪或混凝土切割鋸片等;這還是不夠,是使用專門的原料,特別是合金粉末方面,主要是在結合劑材料制造廠家,所提供的金屬粉末為某些專用結合劑的基本粉末。金屬預合金粉末即是一種類型,制備方式及產品類別多種多樣,霧化法、化學共沉淀法、電解法等所制備的預合金粉末在行業中都在大量應用,目前消費量最大的是水霧化預合金粉末。主要生產廠家有河南黃河、秦皇島雅豪、北京安泰、有研粉末等。某些廠家還有針對性的開發功能性金屬粉末,如促進燒結的、提高脆性的,如富櫳新材等。還有的廠家上門指導用戶正確使用,把用戶正確使用作為營銷手段,如雅豪公司等。
?、?磨料的表面鍍覆
磨料表面鍍覆是一個老話題,始于30年前。經過30多年的發展,現在鍍覆方法、品種繁多,專門廠家也快速發展,各用戶也受益匪淺。金剛石鍍鈦是應用最廣的方法與品種。自25年前該項技術問世以來,得到全世界的廣泛應用,經過燕山大學轉讓的國外用戶已有數家,應用效果良好。有一些國內外廠家盜取該項技術進行仿冒,但其核心存在一定問題。這個事情從另一個側面也說明了這項技術的價值?,F在,有的用戶說金剛石這么便宜,是否就不要鍍覆了?其實不然。因為磨料表面鍍覆,不僅僅是減少磨料脫落的問題,也包括保護磨料在制造磨具過程中不受損害,對磨料表面的修飾等問題。除此之外,磨料表面鍍鎳、鍍銅等也應用廣泛,隨著新產品的開發,如金剛石絲鋸等,鍍覆批量逐年擴大。最近,又出現一些新品種,如水熱鍍鎳、鍍銅等,其優點是很少粘連。



圖3 表面涂覆SiO2與TiO2 TEM圖

圖4 表面涂覆TiO2 SEM圖

圖5 表面高壓氫涂覆Ni SEM圖
在金剛石鋸切工具中有一定應用,好處是沒有問題的,金剛石均布有序排列激光焊接鋸片刀頭結構,可根據使用條件不同,采用多種粒度,不同濃度與不同行距排布金剛石,鋸切鋒利、耐用,深受用戶歡迎。其實,砂輪也可以采用有序排列,可以用“滾元宵”的方法,將磨料置于“元宵”的核心,外面逐層選擇性的沾附各種成分的結合劑,“元宵”的尺寸基本相同,裝入模具中制造出來,也具有一定的有序排列,現在使用的方法也很多。

圖6 鋸切工具中磨料的有序排列
⑤.柔性加工工具主要包括繩鋸、線鋸及超硬砂帶等。隨著世界各國對資源與環境保護意識的加強,繩鋸的應用日益廣泛,現在除了電鍍、燒結繩鋸之外,還有采用等靜壓燒結方法,在原來的熱壓燒結基礎上進一步提高了繩鋸的質量;現在釬焊繩鋸已經有生產的,使繩鋸的鋸口尺寸減小,即節約了成本,又提高了石材的出材量。金剛石線鋸方面,在硅材料的切割方面已得到廣泛應用,在藍寶石、白寶石加工方面也獲得廣泛應用。由于線鋸細小的切口,使用靈活的特點,可以認為:隨著該項技術的成熟,會有越來越多的應用。超硬材料砂帶是柔性加工工具之一,其關鍵技術是植砂,固砂。這兩個技術可能決定砂帶是否可用及質量好壞。
?、?3D打印技術
3D打印技術剛剛起步,在超硬工具方面也在進行嘗試。特別是一些異形磨具的制造方面,也將大顯身手。3D打印作為一項革命性新型增材制造技術,制約其技術發展的難點仍在于材料。最為成熟與方便的是高分子材料,其次是金屬材料,但金屬基3D打印粉體材料,國內基本依靠進口。困難最大的是陶瓷類材料,現在還是世界性難題。要突破3D打印技術在金屬領域的應用和推廣,研制符合3D打印技術要求的各類金屬基粉末,制粉技術與成套制粉設備是核心。高壓氬氣霧化、同軸射流水-氣聯合霧化、等離子旋轉電極霧化、等離子火炬霧化、無坩堝電極感應熔化氣體霧化等制粉技術及裝備是金屬基3D打印粉體材料發展的關鍵,集制粉系統與3D打印系統于一身的一體化快速增材制造系統也是金屬基3D打印產業未來發展的必然趨勢。其實二十年前本人就提出過平面打印制造金剛石砂紙的問題,只是設想,由于本人知識有限,沒有能夠試驗。
?、?超硬材料制品技術創新
根據相關資料統計(2014年超硬材料行業經濟運行情況簡析),我國近些年關于超硬材料制品方面主要是出口相對初級的制品,如各類金剛石鋸片、普通鉆頭、普通砂輪及磨盤等,價格很低;而附加值很高的超硬刀具毛坯(PDC、PcBN等)、深井石油鉆頭PDC、高精度金剛石修正工具及精密超硬砂輪等卻主要依賴進口。使我國超硬材料行業陷入“大而不強”的窘境,加上國內行業內的無序、惡性競爭,整體經濟環境陷入低谷,利潤大幅下滑,產品競爭乏力,部分企業進退維谷,舉步維艱。為改變這種狀況,生產企業必需強化管理,并且在生產經營方略上徹底改觀,細化產品種類,優選附加值高的產品,技術門檻高的產品,增加產品市場競爭力。
?、?積極開發采用新技術
針對目前國內外的經濟低迷的狀態,很多有實力、目光長遠的廠家則利用這個不利的時間段研究、引進新的技術。這是好事。很多產品會做的精益求精,使質量邁上新臺階。
②.尋求高附加值的產品
這個問題很重要。所謂高附加值產品,其實就是技術門檻高的產品,有些產品的相關技術由國外壟斷,因此造成高利潤。要想生產高附加值產品,首先就要攻克技術關。這些產品主要集中在深孔鉆進工具、超硬材料刀具、金剛石修整工具、金剛石拉絲模、超硬材料超精磨具及IT行業專用切磨鉆工具等。
金剛石深孔鉆具離不開高質量的PDC、PCD,國內只有數個廠家在少數品種方面可以與國外產品抗衡,急需在這個方面提高;超硬材料刀具同樣離不開高質量的PDC、PCD及PcBN。現在國內多數廠家可以生產粗中加工的刀具毛坯,少數廠家的少數產品可以接近國外水平。拉絲模也是同樣情況,就不單獨說明。金剛石修整工具方面,已經突破了傳統的燒結法、電鍍法的制造方法,已經出現了釬焊法制造修整工具,質量方面還有待提高;另外,還有多用途的金剛石線鋸,包括各類微切口線鋸,急需高質量的產品。
可工業應用的金剛石大單晶已經達到較高水平,高質量的CVD薄膜、厚膜也應該獲得廣泛應用。
未來的中國制造業將轉變為中國智造,正朝著高效、綠色環保、高精度方向發展,在各個領域,超硬材料都將有更加廣闊的發展前途和發展空間。主要看我們如何尋找,如何使超硬材料刀具符合現代高速、高效、高精度、環保綠色及低成本的要求,符合國家利益及法規,才能實現高附加值。
③.制造裝備的技術創新
制造業最為重要的條件之一,就是制造裝備。中國制造2025,五項重點工程,包括創新中心建設、智能制造、工業強基、綠色制造、高端裝備創新?,F在行業內已經有幾個有規模、專業化的生產廠家,如三磨所,金海威,等等,都根據行業需要,生產了多種類的專用設備,及行業檢測專用儀器。這些很重要。三D打印技術也已經起步,建議行業的設備廠家結合行業產品特點,在三D打印的設備方面做一些工作。
④.充分利用互聯網資源
在前面已經有很大篇幅談過互聯網對營銷方面的影響,相信已經有很多企業將這項工作納入營銷工作的重要手段,也會從中受益。其實,互聯網更大的資源還要包括大數據、云計算等方面。這個方面有很多可以挖掘的東西。最直接的就是數據資源,有條件的企業可以進行嘗試。
4.共享發展的建議
有關共享的問題,一年以前就有此想法。隨著國家科技體制的改革,在各個領域建設了眾多的“聯盟”,國家的目的是引導產學研相關企事業聯合起來,發揮各自的長處,合作互利,挖掘最大的潛能,以最高的效率,發展中國的科技水平,以科技為先導,最大可能地促進生產力的提高。我們的超硬材料協會是超硬材料領域的一個平臺,承擔著政府職能部門與相關企事業聯通的紐帶之重責,實際上也是關乎本領域發展的“大聯盟”,對外代表著中國的超硬材料行業;對內,代表著政府的某些意志;對政府,則代表著廣大的本領域的企業(不論是否會員)。因此,建議協會站在本領域的最高位置,充分了解國家的相關政策,多與政府部門溝通,為超硬材料行業爭取更多的利益;多介紹國內外相關經濟指標走勢及技術的發展狀況,指導企事業單位的發展方向,使本領域的企業家耳聰目明;在這個大信息時代,充分利用信息優勢,進行信息集成,信息共享。建立行業公約,規范檢查行規,使我國的超硬材料行業健康發展!
5.結束語
仔細了解市場是企業家的基本素質,反應更為敏感。中國未來的發展大勢也是世界的發展主流,因此,多多了解發展大勢,從中尋找商機,是關系到企業發展的方向性問題。牢牢跟進“十三五”規劃,充分理解中國制造2025,迎接創新浪潮的沖擊,尋找“一帶一路”的商機,利用好“亞投行”,你的企業就一定能夠成功!請緊緊盯住十大領域:新一代信息通信技術產業、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、軌道交通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械、農業機械裝備;還有五項重點工程:國家制造業創新中心建設、智能制造、工業強基、綠色制造、高端裝備創新。
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