“没有金刚钻,别揽瓷器活。”金刚石,这个自然界中最硬的物质,被誉为“工业牙齿”,而高端的金刚石更是钻石的原材料。在人造金刚石技术尚未成熟之前,天然金刚石价格昂贵,钻石更是稀有珍品。
然而,中原大地的河南,正在悄悄书写一场有关钻石的传奇故事。从一粒砂到一条链,经过多年的持续升级,河南的人造金刚石产业正引领全球走向“钻石自由”。而在郑州磨料磨具磨削研究所的草坪上,一台金灿灿的球形装备静静矗立在厚重的岩石基座上,这便是我国超硬材料工业发展的“功勋压机”。
河南:世界人造金刚石的心脏
金刚石是一种由碳元素组成的矿物,是石墨的同素异形体,也是常见的钻石的原身。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。人造金刚石具有与天然金刚石相同的超硬、耐磨、抗腐蚀等优良性能,属于高效、高精、环保型先进无机非金属材料,是生产用于对高硬脆、难加工材料进行锯、切、磨、钻等加工工具的核心耗材,使得在精密切削刀具、耐磨器件、半导体及电子器件、低磁探测、光学窗口、声学应用、生物医学、珠宝首饰等方面得到广泛应用。
在人造金刚石行业中,有这样一句话:“世界金刚石看中国,中国金刚石看河南”。数据显示,截至2024年,我国人造金刚石产量已占据全球总产量的95%以上,而河南的产量更是占据了全国的80%以上。
河南省商丘市的柘城县有着“钻石之都”的美誉。这个县城大大小小的钻石生产车间里,一排排六面顶压机正在默默运行。在1600℃的高温高压下,石墨柱经过两三周的“孕育”,就能产出1克拉以上的高纯度钻石原石。
以前主要生产机械加工用金刚石,现在通过技术创新,构建了微粉、单晶、钻石等金刚石制品全链条,产品附加值呈几何级增长。仅柘城县高新区一个区已入驻金刚石超硬材料及相关配套企业110余家,培育钻石毛坯及加工销售钻石400万克拉,微粉产量和出口量分别占全国市场份额的70%和50%。
而商丘市只是河南人造金刚石产能的聚集地之一,郑州、许昌、南阳等地也是人造金刚石及其制品的重要产地,孕育了中南钻石、黄河旋风、四方达、郑州华晶等多家行业龙头和上市公司。企查查最新数据显示,河南名称包含“金刚石”的企业数量已超过500家。
从一粒砂到一条链:60年的传奇历程
谈到河南金刚石产业的起步和发展,郑州磨料磨具磨削研究所(三磨所)是一个无法回避的话题。在三磨所的草坪上,一台金灿灿的球形装备矗立在厚重的岩石基座上,这是我国超硬材料工业发展的“功勋压机”。
1963年,中国一颗人造金刚石在北京研制成功,随后在济南打造出这台顶压机。王光祖,90多岁的中国一颗人造金刚石研制者之一,回忆起那段历史仍历历在目。因为金刚石中试基地设在郑州,三磨所具备良好的超硬材料量产基础,所以这台顶压机便落户在了这里。
自人造金刚石在三磨所实现工业量产后,中国人造金刚石产业便如雨后春笋般蓬勃发展。经过数十年的工艺进步和产业链条拓展,从一颗金刚石衍生出了一条完整的产业链。河南企业不仅打通了从设备到产品的全产业链条,而且一些行业龙头在细分领域几乎做到了无暇,正加速向高端领域延伸。
创新引领:应对全球竞争的新挑战
在国内厂商加速布局人造钻石产业的同时,海外的竞争也在加剧。印度作为我国培育钻石的重要出口国,正大力扶持培育钻石产业,并计划将培育钻石产值的全球占比从目前的水平提高至2025年的更高比例。
然而,中国金刚石产业面临的挑战远不止于此。尽管我国金刚石产业链最完整、产量大,但在功能性金刚石领域的研究上仍面临重大挑战。金刚石在航空航天、新一代半导体等技术领域具有很好的应用潜力,但对金刚石的纯度、尺寸、制备和加工工艺提出了更高要求。
为保持金刚石领域的优势地位,河南省在《河南省“十四五”制造业高质量发展规划》中明确提出,要巩固人造金刚石优势,大力发展宝石级金刚石、高导热高透光率多晶金刚石等,加快金刚石聚晶、高端刀具等高端制品的研发制造,打造全球超硬材料产业基地。
河南,这个曾经的金刚石生产小作坊,如今已成长为全球人造金刚石的心脏。从一粒微小的砂石到一条璀璨的产业链,河南人造金刚石的故事仍在继续。
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