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我国超硬材料刀具市场发展现状

我国超硬材料刀具市场发展现状   在目前的刀具市场上,占据最大市场份额的刀具材料仍为高速钢和硬质合金,但这些刀具的硬度最高仅为2000~3000HV,若加上粘接物质,其总体硬度则在2000HV以下。对于难加工材料和高速高精加工来说,较低硬度的刀具材料已不能胜任。以金刚石和立方氮化硼刀具为代表的超硬材料刀具则迅速占领这个市场。其中金刚石刀具有极高的硬度和耐磨性,其硬度可达10000HV,是刀具材料中最硬的,热稳定性可达700℃~800℃。而立方氮化硼的硬度仅次于金刚石(可达8000HV~9000HV),并且热稳定性更高(达1250℃~1350℃)。
  
  超硬材料刀具具有加工效率高、使用寿命长和加工质量好等特点,过去主要用于精加工,近几年来由于改进了人造超硬刀具材料的生产工艺,控制了原料纯度和晶粒尺寸,采用了复合材料和热压工艺等,应用范围不断扩大,除适于一般的精加工和半精加工外,还可用于粗加工,在国际上公认为是当代提高生产率最有希望的刀具材料之一。利用超硬材料加工钢、铸铁、有色金属及其合金等零件,切削速度可比硬质合金高一个数量级,刀具寿命可比硬质合金高几十甚至几百倍。同时它的出现,还使传统的工艺概念发生变化,利用超硬刀具常常可直接以车、铣代磨(或抛光),对淬硬零件加工,可用单一工序代替多道工序,大大缩短工艺流程。
  
  金刚石材料刀具具有极高的硬度和耐磨性,能有效地加工铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料等。金刚石俗称“金刚钻儿”,也就是我们常说的钻石。天然金刚石矿藏都是史前就已经形成的,且无生长规律可循。“人造金刚石主要应用于军工业和航空航天业。因为它耐高温、高压,宇航员的头盔膜、航空飞船的隔热板、高铁的轨枕等都需要它。”河南省金刚石及制品工程技术研究中心总工程师、该项目主持人王秦生教授介绍说,人造金刚石还广泛应用于先进制造业和现代加工业,从牙科的修牙镶牙刀、整容医院的磨骨刀,到汽车的轴承、电子元件都用得到它。而人造金刚石镶嵌的大型波纹片,可用来切割巨大的石料和公路水泥,在地质勘探和石油开采中也发挥了重要的作用。
  
  金刚石产业链简介:金刚石产业链自上而下分别为石墨、单晶、微粉、聚晶复合片、金刚石制品。目前,我国50%左右的单晶用于生产锯切工具。根据聚晶制品应用领域的不同,聚晶复合片又分为:石油开采用、矿山开采用、刀具用、拉丝模坯。金刚石制品分为单晶制品(磨具、锯切工具)、聚晶制品(地质钻头、刀具、拉丝模)。下游应用领域介绍:磨具主要应用于电子信息领域IC 芯片加工、汽车领域发动机加工、空调及冰箱压缩机加工、刀具加工等;锯切工具主要应用于石材工业、建筑工业;钻进工具主要应用于矿山、石油开采;刀具主要应用于车床加工。市场空间预测:2011年国内单晶市场需求约为94亿克拉,未来两年增长率11.33%、10.33%;2011年全球石油复合片需求78亿元,未来两年增速12%;矿山复合片92亿元,未来两年增速12%;刀具复合片132亿元,未来两年增速45.33%。
  
  立方氮化硼与聚晶金刚石一样,也是在高温高压下人工合成的,其多晶结构和性能也与金刚石类似,具有很高的硬度,很好的导热性,很小的热膨胀,较小的密度,较低的断裂韧性。此外,立方氮化硼还具有卓越的化学和热稳定性,同铁族元素几乎不发生反应,这一点要优于金刚石。立方氮化硼与金刚石相比,热稳定性更高,对铁族元素化学惰性大,抗粘结能力强,更适于加工各种淬硬钢、热喷涂材料、冷硬铸铁和HRC35以上的钴基和镍基等难切削材料。
  
  在工业发达国家,立方氮化硼刀具已广泛应用于汽车、重型机械等机械加工行业。立方氮化硼刀具适合于高速干切削,可以用2000m/min以上的速度高速加工灰铸铁。立方氮化硼刀具在高速硬切削方面的应用也比较广泛,尤其是精加工汽车发动机上的合金钢零件,如HRC60~65之间的齿轮、轴、轴承,而这些零部件过去是靠磨削来保证尺寸精度和表面质量的。”众所周知,硬质合金刀片主要成分为碳化钨,而钨是一种稀缺资源,尽管我国是富钨的国家,但照目前这种开发和使用程度,碳化钨资源会迅速减少,有专家预测,未来60年后,也许将会枯竭。那么新的超硬材料刀具将会在未来切削领域发挥更大的作用。
  
  它既可用于精加工和半精加工,也可用于背吃刀量达6mm的粗加工。目前世界上立方氮化硼的年耗量大约以10%~15%的速度增长。人造立方氮化硼超硬刀具材料,目前单晶的向粗颗粒、高强度、多功能方向发展。日本无机材料所生产的单晶CBN直径达3mm。De Beers公司生产的PCBN产品,最大直径达101.6mm,然后用激光切割成所需要的任何形状,可加工70HRC的高硬度材料。
  
  超硬材料刀具行业发展概况
  
  如今,超硬材料刀具在切削加工中的优势已经被广大用户所熟知,并得到越来越广泛的认可和应用,市场需求巨大。
  
  从超硬材料本身来看,我国具有明显的资源优势,最近发现瓦房店地区的金刚石以往的勘探钻孔大多只有200-300米,未能有效控制金伯利岩的整体形态,而最近施工的钻孔近1000米,在800多米多处见到厚大金伯利岩体,可探上百万克拉的金刚石资源量。
  
  目前我国金刚石产量占世界总产量的80%以上,立方氮化硼(CBN)产量占世界总产量的60%以上,已经是世界第一大超硬材料生产国,在超硬材料方面中国已迈入世界强国行列,我国超硬材料产业率先成为在国际上有话语权的产业之一。
  
  复合超硬刀具市场目前主要为国外制造商所控制,在2009年,复合超硬刀具材料市场全球占有率前几位的公司为清一色的国外公司,分别是元素六(30%)、DI公司(20%)、日本住友(18%)、韩国日进(9%)、MegaDiamond(4.5%)、TomeiDiamond(4.5%)、Dennistools(4%),几大公司就占据了市场的90%。
  
  在非复合超硬刀具市场中,立方氮化硼整体聚晶刀片已经是我国的强项,富耐克不仅在整体聚晶立方氮化硼刀片(PCBN刀片)技术上有用着先进技术,同时在立方氮化硼超强焊接刀片拥有着先进技术,在我国的超硬刀具行业独树一帜,在焊接聚晶氮化硼刀片综合效益上比国外更有优势。
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