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金刚石俗称金刚石钻头。 就是所谓的钻石的真实身份。 是由碳组成的矿物,是由自然界单质元素组成的粒子物质,是碳同素异形体(金刚石、石墨烯、富勒烯、碳纳米管、蓝晶石等)。
研究表明,钻石是目前地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质,钻石并非只产于地球,天体坠落的陨石中也有钻石的生成状态相。
钻石的用途非常广泛,例如工艺品和工业中的切割工具。
石墨在高温、高压下能够形成人造金刚石,也是珍贵的宝石。 中国也有制造钻石的技术。 请注意,石墨和金刚石的物理性质完全不同。
第一种分为人造钻石和天然钻石,天然钻石是珠宝饰品,例如钻石戒指,项
以连锁等装饰品为主,该市场店铺广阔,也用于工具制造。 人造金刚石粒子小,所以首要使用
砂轮、钻头、锯齿等金刚石工具广泛应用于工业制造、建筑领域、矿产资源
石油开采、高科技微细工具的制造等。 制造金刚石工具的原材料中含有铁、铜、镍、锌、锡
等各种金属粉末、石蜡、石墨等其他材料,以及生产金刚石制品的各种设备、人造黄金
刚石设备的原材料等
人造金刚石是通过超高压高温或其他人工方法,使非金刚石结构的碳相变转化而成的金
刚石 与天然金刚石相比,具有生产价格低、应用效果好的优点。 非金属材料和其他硬度
大理石、花岗岩、耐火材料、玻璃、陶瓷、混凝土等脆性材料加工工业的迅速发展,导致了锯齿、钻头
头用金刚石的质量要求越来越高,诉求越来越大,目前世界工业用金刚石的85%以上已经被人
用钻石代替。
1生产状况
目前,世界上生产人造钻石的国家之首是美国、南非、爱尔兰、瑞典、英国、德国、俄罗斯、乌克兰、亚美尼亚、日本、中国、罗马尼亚、波兰、捷克、。 世界人造钻石产量为7~10亿克拉,其中年产量在1亿克拉以上的国家有美国、英国、俄罗斯等。 我国人造金刚石年产量在2亿克拉以上,居世界首位。 人造金刚石产量年增长率为8%~15%。
美国格氏公司、英国德贝尔公司和德国winter公司是目前世界上生产人造金刚石的三大集团,垄断着世界人造金刚石的生产技术和成本市场,代表着世界人造金刚石的迅速发展方向。
ge企业在1955年首先推出了人工合成金刚石的工业做法,曾一度在单晶技术方面处于领先地位,但目前与其他两家企业相比,该企业的结晶技术更先进,年产量达到1.65亿克拉,所用的预应力数量通常在38~38亿克拉之间。
德培企业于1987年合成了世界最大的宝石级单晶( 11.14克拉)和工业级单晶)重14.20克拉),1992年又创造了合成重39.40克拉的工业级单晶钻石的世界纪录。 首先推出sda系列锯齿级人造金刚石,sda系列现已成为国际通行的锯齿级人造金刚石分级标准。 德培企业设在南非、爱尔兰、瑞典的工厂,均使用100mn级压力机生产,高压模具腔的内径为φ 110mm,使用sda工艺时,合成一次产量300克拉,其中sda级产品可达60%,使用mda工艺生产时,一次产量可达500克拉。
winter企业年轻时最从事金刚石工具的制造。 为了使人造金刚石和金刚石工具成为一个完美的系列产品,1974年在德国政府和北大西洋公约组织的资助下开始开发人造金刚石的生产技术。 同时,凭借其独特的技术和设备,其生产的钻石在质量上优于其他两大企业。 例如,成品杂质含量为2‰ ~3‰ 一次产量达到800克拉,处于世界领先水平。
我国于1963年成功研制出第一颗人造金刚石,1966年投入工业化生产,年产量仅为1万克拉。 经过30多年的快速发展,目前全国共有人造金刚石生产公司600多家,年产量达到2亿克拉以上,从产量来看,我国已成为世界人造金刚石生产大国。 我国的人造金刚石设备基本上是自己设计制造的,目前首要的是六面顶压机。 6和时间; 6mn的压力机在20世纪80年代中期之前被引进,现在大部分(约400台)面临淘汰。 目前主力设备为6×; 8mn的压力机目前在几个工厂中为6×; 12mn的压力机,这将成为今后新的压力机的最佳机型。 20世纪80年代中后期引进了约20台压力机,多为25mn以下的双面压力机,引进50mn压力机的不仅只有个别厂家,还有几台,很多还需要进一步消化吸收原材料、主要备件国产化等问题。 国产双面压力机也在迅速发展,25mn的压力机已经投入生产。 60MN双面冲压在北京人工晶体研究所科技人员的不懈努力下,已经取得了划时代的进展。 该压力机的控制技术已经有25mn的压力机、φ 65mm大型缠绕式超高压模具合成了金刚石。 1996年国家批准成立数亿元的中外合资项目保定八达稳定德国际人造金刚石有限企业,全面引进国外先进的生产设备和技术,年产3600万克拉人造金刚石生产线于1997年建成。 经过广大工程技术人员历时一年半的攻关,借鉴国外先进经验,处理了技术引进不到位的问题,生产出了高强度的大粒人造金刚石。 但是,国外的原材料很贵,公司无法承受。 因为那个实现原材料国产化的问题尖锐地摆在公司面前。 该企业提高了技术水平,提高了高质量的金刚石比例和生产率,并国产化了合成金刚石所需的40多种原材料的97.5%,增强了产品在国际国内市场的竞争力。 这条生产线的投产,填补了我国高强度金刚石生产技术的空白,标志着我国大颗粒人造金刚石生产进入世界先进水平。
2市场状况
随着20世纪70年代初人工合成的块状金刚石的出现和20世纪80年代中期膜状金刚石进入市场以及人造金刚石生产价格的大幅下降,人造金刚石消费量急剧增加,目前国际市场对人造金刚石的总诉求超过10亿克拉。 业界排名第一的是石材加工、混凝土切割、机械加工、玻璃加工、地质钻探、石油天然气开采及电子工业加工半导体材料、拉丝模具制作等。
20世纪90年代以前,我国人造金刚石的主要市场是机械、地质、石油、钻井等领域,约占60%~70%。 20世纪90年代以后,石材加工业的迅速发展,带动了人造金刚石工业的迅速发展,石材加工业中使用的人造金刚石数量直线上升,目前其消费量约占全国人造金刚石总产量的70%。
近年来,我国石油、天然气开采持续火热,特别是西部大开发石油开采、西气东输等大型工程项目建设对金刚石工具的诉求强烈。 根据近年来的地质钻探任务量、水力发电、煤化工等统计资料,钻石地质钻头的市场诉求量为15~20万只,估计消耗钻石约350~450万克拉。 石油钻井用pcd钻头国内生产的复合片不能满足诉求,质量不够好,目前需要进口。 因此,石油和天然气开采业是一个很有前景的钻石市场。
2000年我国汽车产量将达到200万辆,到2005年汽车产量将达到350万辆。 但是迄今为止,国家
内部机械加工金刚石刀具不太能满足汽车领域引进的大量自动化生产线的需要,必须从国外进口。
因此,国内机械加工刀具市场是今后可能扩大和占领的市场。
近年来,我国的通信领域、陶瓷领域发展迅速,而且今后的快速发展前景更好。 因此,拉丝膜及
使用钻石工具会大幅增加,潜在市场很大。
目前,我国正在积极开拓人造金刚石的国际市场。 宜昌黑旋风牌金刚石圆锯片基体出口德国初步
达到100万美元,占所有产品的18%~20%; 生产金刚石工具的老字号公司的人工晶体研究所
钻石激光焊接圆锯片出口有望在美国突破1万枚,保定八达温和德钻石有限企业人工金刚
的石油出口达到500万美元,订单还在不断,产品远销美国、日本、欧洲、南亚等国家和地区。
3快速发展趋势
由于人造金刚石在各工业行业应用越来越广泛,人造金刚石市场的整体诉求继续稳定增长,市场价格稳定下降,非金属材料加工和工程建设中使用的工业金刚石所占比例继续居首要地位,锯齿级粗颗粒高强度产品继续为人
根据各工业应用行业不同的采用诉求制定的产品系列和专用产品系列、规格品种更加完善,廉价的中低级人造金刚石磨料和工具产品将在发展中国家迅速发展。
高科技产品层出不穷,工业单晶大粒和纳米级超细粉产品开始进入市场,用单晶大粒人造金刚石制作单一金刚石的工具在工业上取得成功,标志着人造金刚石在工业上全面取代天然金刚石的时代到来。
低压气相沉积( cvd )技术取得了很大进展,金刚石膜作为新的结构材料和功能材料正在进入市场,充分展示了人造金刚石新应用行业广阔的快速发展前景。
静压法和金刚石压机仍然是目前生产人造金刚石最重要的方法和装备,不同类型的合成设备各有所长,压力机大型化是人造金刚石工业迅速发展的必然趋势。
动态法合成人造金刚石已经达到工业化的生产规模,新的合成方法如液相外延法、激光法等已引起人们的普遍关注。
随着世界科学技术的飞速发展,人造金刚石工业全球被少数国家(企业)垄断的时代已经过去,生产布局向多极化方向迅速发展,亚洲将成为新世纪初期人造金刚石工业迅速发展的热点。 进入21世纪,建材、地质、石油天然气、机电、汽车等领域需要大量钻石,人造钻石市场诉求更加旺盛,前景更加辉煌。
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