超硬材料必须通过开发制品才能实现它的价值。回顾我国超硬制品不断开拓的轨道,无不与社会需求密切相关,正如硬质合金刀片磨加工的需要,促进了我国磨料级人造金刚石的诞生,钻探工程的需要促进了高强度金刚石的研制过程,石油钻探开发的需要促进了聚晶金刚石的发展。石材工业、建筑工业的蓬勃发展,激起了我国金刚石工业发展的中兴,致使金刚石锯片需要剧增,从而导致了金刚石业的超常规发展。可见社会需求是金刚石业高速发展的巨大推动力。金刚石业经过前些年低水平盲目的发展,再加之石材、建筑业的滑坡,低品位金刚石供大于求、致使超硬材料行业有陷入举步维艰、前途渺茫的境地之感,为什么会出现这种明显的反差呢?一个很重要的原因是我国超硬材料及其应用的开发速度远远落后于超硬材料的发展速度,不断开发金刚石制品品种,开拓金刚石应用的新领域,金刚石进一步发展是大有希望的,这里我们将引用一些国外应用实例做思考的线索,从而达到增强信心的目的。
在工业发达国家,金刚石薄壁钻一问世,就因其极强的实用性和超凡的加工效率,迅速地在建筑施工中被普遍采用,从安装各种管道拓展到安装地脚螺栓、阳台栏杆、楼梯扶手打孔等。最近日本、美国、德国、意大利国家的金刚石工具制造商,先后投入较大资金研究烧结、激光焊接金刚石薄壁工程钻头。
金刚石工具在木材加工业中的开发应用始于80年代初,1992年,金刚石工具在这一领域中的年产值在3000~4000万美元之间,年增长率为15%~20%。从地域上看,欧洲市场发育最成熟,产值占2/3。
意大利金属世界公司自80年代初开始就制PCD木工工具,产品有金刚石圆锯片,各种刀具和钻头等。1991年该公司推出的Ø5mmPCD木工麻花钻头,是PCD第一次成功地用木工钻头,也是金刚石在木工工具制造技术方面的最新进展。
从原材料看,我国木材短缺而且浪费严重,资料表明我国木材的综合利用率还不到60%,国家“八五”计划纲要和国务院“关于当前产业政策要点的决定”已经把木材加工业列为重点支持的产业。
我国木材工业今后发展的重点在于提高成材质量、合格率和出材率,发展深加工、制材工业中的精细加工,如以锯代刨等技术对木工工具提出了高精度、高耐磨性和标准化、通用化的要求。据统计,目前我国已引进自动生产线360余条,而这些生产线的工具材质多为硬质合金,在这种情况下,我国超硬材料行业应重视金刚石在这一应用领域应用的潜在市场。
平板玻璃包括窗玻璃、汽车玻璃、镜玻璃、增强玻璃等。平板玻璃中80%以上都是建筑工业和汽车工业,如做建筑贴面、幕墙、全玻璃门、镜子、浴室墙及汽车挡风玻璃。所有这些玻璃制品都必须经过磨边加工,以降低玻璃的锋利程度,有的则需要经过加工成镜面,并达到精密尺寸,以获得良好而视觉效果。目前国外平板玻璃的加工除抛光工序外,已普遍用金刚石磨具,其特点是加工效率高、产品质量好,有利于实现大规模自动化生产。
利用超硬材料做磨料制作涂附磨具产品。这是当今超硬材料和涂附磨具扩大应用领域的新技术、经济增长点,是涂附磨具适应现代化精密加工发展方向的必然结果,主要产品有超硬材料研磨抛光带,粒度从500um到0.025um,用不同颜色区别不同粒度。在国外发达国家如日本、美国已投放市场,国内汽车行业已进口该类磨具,应引起关注。
采用金刚石砂轮是高科技发展的必然趋势。采用金刚石砂轮的一个重要原因,是工程材料的发展,尤其是被叫做“空间时代”的陶瓷、金属陶瓷和超硬合金等材料的发展,这些材料大多是超硬和耐磨的材料,只有用金刚石磨具才能磨削。
英国最近制成的巨型“防滑纹切割机”则是在车轴上装有360个金刚石锯片所组成的大滚轮,共7000多克拉金刚石,一次可加工1.8米宽的路面,切割速度为每班1.6公里。由此可见,国外由磨削加工扩展到原本不属磨削加工的建筑施工领域。
随着科学技术的进步,人们对加工精度的要求日益提高,开发精密、超精密加工工具材料也就越加迫切。金刚石刀具较为合适精密和超精密加工,因此备受重视。目前,国外金刚石刀具用于生产取得了明显的经济效益和社会效益,而我国的生产应用相对较少。
总之,超硬材料应用前景是美好的,诱人的。超硬材料能否找到自身拓展的新领域对于超硬材料可持续发展意义重大。