1、單晶材料
(1)單晶材料及其主要產(chǎn)品概述
單晶材料(包括人造金剛石及立方氮化硼)具有硬度高、耐磨和熱傳導性能好、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)異性能,廣泛應用于機械加工、石材加工、地質(zhì)鉆探、電子、建筑、航空航天、新材料加工、汽車等領域。作為最重要的單晶材料,人造金剛石具有廣闊的應用發(fā)展前景,西方發(fā)達國家甚至將其作為一種戰(zhàn)略資源。人造金剛石的合成設備和工藝是衡量一個國家基礎產(chǎn)業(yè)水平的重要指標。近年來隨著世界經(jīng)濟的逐步復蘇,世界主要工業(yè)國家的經(jīng)濟增長明顯增速,對工業(yè)金剛石的需求量也逐漸增加。
(2)全球及中國單晶材料發(fā)展現(xiàn)狀
我國人造金剛石行業(yè)經(jīng)過四十多年的發(fā)展,從無到有,從小到大,從技術到規(guī)模均取得了長足的進步,人造金剛石及各類制品不僅滿足了國民經(jīng)濟各個領域的發(fā)展要求,并且出口到世界各地,為國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了杰出貢獻。人造金剛石誕生之初,由于生產(chǎn)成本過高使其應用受到極大的限制。經(jīng)過40 多年的發(fā)展,隨著人造金剛石的生產(chǎn)技術和生產(chǎn)工藝日趨成熟,人造金剛石的生產(chǎn)成本大幅下降,人造金剛石在各個領域的需求不斷增加,我國的人造金剛石行業(yè)也得以迅猛發(fā)展。由于人造金剛石具有眾多優(yōu)異性能,隨著人造金剛石品級的不斷提高,應用范圍也將越來越廣泛,在未來可預期的較長時期內(nèi)仍將保持較高的增長速度。根據(jù)行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)分析未來幾年我國人造金剛石的市場需求量仍可以保持在年均復合增長 15%以上。
(3)人造金剛石在新興行業(yè)領域內(nèi)的應用有望進一步拓展
隨著人造金剛石品級的不斷提升,其優(yōu)良的性能有望在高新技術領域得到更廣泛的應用,如可用于航空儀表軸承、雷達波導管、光學器件、高能煙速器等精密儀器的加工;可用于單晶硅、多晶硅 0.1-0.2mm 厚度片的切割、磨削、衛(wèi)星太陽能電池板等高效精密加工;可用于計算機芯片等大規(guī)模集成電路的微細精密切割、開槽、背面減薄、納米金剛石拋光等加工;高純大單晶金剛石也可以制作用于動力壓縮試驗的高強度光學窗、非常環(huán)境中某些裝置的窗孔及研究核聚變能源的構件等等。
世界發(fā)達國家無不把包括人造金剛石在內(nèi)的超硬材料及制品作為發(fā)展重點,超硬材料及制品的研究與應用水平在某種程度上代表著一個國家的科技發(fā)展水平。
2、聚晶材料
(1)聚晶材料及其主要產(chǎn)品概述
1977 年 GE 公司成功開發(fā) PCD 和 PCBN,標志著人類對超硬材料的應用進入新階段。隨著聚晶材料技術研發(fā)的深入,其材料性能不斷提高,適用范圍也日益擴大到了工業(yè)加工生產(chǎn)的許多領域。目前聚晶材料主要用于制造地質(zhì)礦產(chǎn)鉆探工具的切削齒、高品級拉絲模的模坯和各類工業(yè)用刀具刀頭,由此對應形成的聚晶材料中間制品主要包括如石油/天然氣鉆頭用 PCD 復合片等高端鉆探級復合片(以下簡稱“石油用復合片”)、煤田/礦山工具用 PCD 復合片等中低端鉆探級復合片(以下簡稱“礦山用復合片”)、PCD 高品級拉絲模坯(以下簡稱“PCD 拉絲模坯”)和 PCD/PCBN 刀具用復合片(以下簡稱“刀具用復合片”)。
?、?石油用復合片
石油用復合片是采用超高壓高溫合成工藝(合成壓力一般在 6.5GPa 左右,合成溫度一般在 1,450 攝氏度以上)及精細化后處理工藝(如火花放電處理及表面蝕刻處理等)制成的高端鉆探級復合片。石油用復合片具有很高強度、硬度、耐磨性、抗沖擊性以及良好的自銳性,這些優(yōu)良特性使其能夠應用在石油、天然氣勘探和開采行業(yè)。石油用復合片可按照鉆探地層和鉆探機械不同將符合特定要求進行加工后作為石油/天然氣鉆頭的切削齒固定在鉆頭上,是制造上述鉆頭的核心部件。最初石油用復合片主要用于制造在軟到中硬地層以及具有一定研磨性的中等抗壓強度地層取芯或全面鉆進的鉆頭,在高抗壓強度、致密膠結的研磨性沙巖、燧石和花崗巖中使用效果不好。但近幾年隨著石油用復合片質(zhì)量的改進和鉆頭設計、制造水平的提高,其在硬夾層和硬地層鉆進中的應用已取得重大突破。我國自上世紀 80 年代初開始引進石油復合片制造的鉆頭,目前在國內(nèi)各大油田中已得到廣泛推廣和應用。除應用于石油/天然氣開采領域外,石油復合片生產(chǎn)工藝還可用于制造錐形復合片等其他高端鉆探級復合片,應用于煤炭挖掘、礦山開采及公路修補中對鉆進效果要求較高的特定細分領域。
?、?礦山用復合片
礦山用復合片是采用高壓高溫合成工藝(合成壓力一般不超過 6GPa,合成溫度一般不超過 1,450 攝氏度)制成的中低端鉆探級復合片。相比石油用復合片等高端鉆探級復合片,應用于煤田/礦山一般開采作業(yè)的PCD 復合片性能要求略低。這主要是由于除特定領域外,煤田礦山等一般作業(yè)地層較淺,地質(zhì)情況不像石油、天然氣開采作業(yè)的地質(zhì)情況那么惡劣,對于鉆頭的使用壽命和耐磨性能要求相對較低,下游客戶對于鉆頭的價格敏感度更高。除工業(yè)領域外,礦山用復合片的應用現(xiàn)已逐漸滲透至國民生活各個領域,如在城市建筑施工領域,將礦山用復合片焊接到打樁鉆頭及風炮鉆頭,可大幅提高施工效率;而在交通領域,礦山用復合片則可用于制造修建橋墩用的取芯鉆頭。
?、?PCD 拉絲模坯
拉絲模是各種金屬線材生產(chǎn)廠家(如電線電纜廠、鋼絲廠、焊條焊絲廠等)拉制線材的一種非常重要的易消耗性模具。拉絲模的適用范圍十分廣泛,主要用于拉拔棒材、線材、絲材、管材等直線型難加工物體,適用于鋼鐵、銅、鎢、鉬等金屬和合金材料的拉拔加工。由于拉絲模的成本約占拉絲費用的 1/2 以上,降低拉絲模成本、提高其使用壽命是金屬線材生產(chǎn)單位迫切需要解決的問題(來源:中國數(shù)控機床網(wǎng))。PCD 拉絲模坯是生產(chǎn)高品級拉絲模的主要材料,PCD 拉絲模用于拉制銅、鋁、不銹鋼及各種合金線材,其使用壽命為硬質(zhì)合金拉絲模的 100-300 倍,且所拉線材的尺寸均勻,光潔度高,產(chǎn)出量高。
?、?刀具用復合片
刀具用復合片主要用于生產(chǎn)加工除鐵系金屬以外的有色金屬及合金、非金屬材料的超硬刀具,由于 PCD 的化學成分是碳元素,切削鐵等黑色金屬時在高溫情況下容易發(fā)生化學反應,影響生產(chǎn)效果和使用壽命,因此生產(chǎn)加工黑色金屬材料的超硬刀具主要采用 PCBN 刀具用復合片。使用刀具用復合片制造的超硬刀具不但硬度、耐磨性大大優(yōu)于傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具,而且在進行硬態(tài)切削時,可取得較好的工件表面光潔度,實現(xiàn)以車代磨。
(2)全球及中國聚晶材料發(fā)展現(xiàn)狀
目前全球中高端聚晶材料主要由美日等國的企業(yè)壟斷生產(chǎn),大部分中高端市場份額由 DI 公司、ES 公司、美國合成、日本住友、韓國日進等國際領先的大型集團公司所控制。我國超硬材料及制品行業(yè)自上世紀七十年代以來實現(xiàn)了迅猛發(fā)展,已經(jīng)成為了世界超硬材料第一制造大國,但單晶材料生產(chǎn)比例較大,聚晶材料生產(chǎn)規(guī)模較小,特別中高端聚晶材料市場一直由外國企業(yè)所控制,例如高品級的大尺寸刀具用復合片、用于硬地層的石油用復合片等等,我國企業(yè)在產(chǎn)量和質(zhì)量上均與國外著名企業(yè)有明顯差距,大部分產(chǎn)品需要進口。
(3)聚晶材料市場容量及供求狀況分析
聚晶材料由于在下游領域應用面極廣,使用中消耗量較大,因此擁有巨大的市場容量;另一方面作為一種性能更優(yōu)越的新型材料,聚晶材料對傳統(tǒng)材料的替代效應明顯,因而聚晶材料擁有廣闊的潛在市場空間。
?、?鉆探級復合片
鉆探級復合片產(chǎn)品按生產(chǎn)工藝的不同可劃分為高端鉆探級復合片(如石油用復合片及錐形復合片等)以及中低端鉆探級復合片(如礦山用復合片等)。鉆探級復合片產(chǎn)品應用領域極廣,且存在大量交叉應用情況(如石油用復合片可應用于煤田/礦山開采中對鉆進效果要求較高的特定細分領域,而礦山用復合片亦可應用于地質(zhì)環(huán)境較好的石油開采作業(yè)中),因此下文僅就鉆探級復合片最具代表性的兩個應用市場進行分析:
a. 石油開采市場
石油開采市場中復合片的需求量主要由下游石油鉆頭市場需求量決定,而石油鉆頭需求量主要由石油市場需求和石油開采企業(yè)采油計劃決定。雖然受到經(jīng)濟危機影響2008 年國際石油價格大幅下調(diào),但世界經(jīng)濟發(fā)展對于石油供給的較強依賴性并未發(fā)生實質(zhì)性改變,因此,未來幾十年內(nèi)市場對于石油及石油鉆頭需求仍將保持旺盛。根據(jù)《河南省超硬材料及制品區(qū)域特色高技術產(chǎn)業(yè)鏈總體方案》,2006 年我國石油地質(zhì)鉆頭消耗量達到 30 億元,假設按照石油產(chǎn)量與消耗的石油地質(zhì)鉆頭量成正比的邏輯推算,2009 年我國石油地質(zhì)鉆頭消耗量約為 30.95 億元(受金融危機影響,2009 年我國原油產(chǎn)量僅較 2006 年增長 3.17%,數(shù)據(jù)來源:國家統(tǒng)計局)。石油地質(zhì)鉆頭生產(chǎn)成本中 30%-40%為原材料成本(數(shù)據(jù)來源:國信證券江鉆股份深度報告),按照石油地質(zhì)鉆頭 30%的生產(chǎn)成本由復合片構成,扣除鉆頭行業(yè) 38%的工業(yè)毛利率計算(取江鉆股份 2007 年至 2009 年鉆頭系列產(chǎn)品毛利率的算術平均值的整數(shù)值),我國 2009 年石油開采市場中復合片的需求量約為 5.76億元??紤]到復合片需求量的增長與鉆頭行業(yè)的增長密切相關,按鉆頭行業(yè)未來三年(取江鉆股份 2010 至 2012 收入增長預測數(shù)據(jù),Wind 資訊)的增長率計算,則到 2012 年,我國石油開采市場中復合片的需求量將達到 8.22 億元。根據(jù)美國《油氣雜志》2009 年 12 月 21 日發(fā)布的全球石油產(chǎn)量和油氣儲量年終統(tǒng)計及中國國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù),中國 2009 年石油產(chǎn)量占全球石油產(chǎn)量的比例僅為 5.36%,以石油產(chǎn)量與消耗的石油鉆頭量成正比的邏輯推算,2009 年全球石油鉆頭市場規(guī)模約為 577 億元,復合片市場容量為 107 億元,市場開拓空間巨大。
b. 礦山開采市場
2009 年我國原煤產(chǎn)量為 29.65 億噸,同比增加 3.43 億噸,同比增長 13.08%;2010 年一季度我國原煤產(chǎn)量為 7.5 億噸,同比增加 1.48 億噸,同比增長 24.58%(數(shù)據(jù)來源:Wind 資訊)。作為全世界第一大煤炭生產(chǎn)國,我國煤炭開采行業(yè)市場容量巨大。根據(jù)煤炭工業(yè)協(xié)會預估,十一五期間僅新建煤礦投資衍生的設備商機就達770 億元,若考慮設備更新以及機械化率的提升,整體設備商機將近千億元(數(shù)據(jù)來源:凱基證券山河智能研究報告),由此帶來的對復合片需求量也相當驚人。礦產(chǎn)資源是不可再生資源,是國家的戰(zhàn)略儲備和工業(yè)發(fā)展的重要物資。近年來我國又掀起了新一輪的找礦熱潮,因而鉆探找礦的工作量非常大,導致對礦用鉆頭的需求也將猛增。根據(jù) Financial Mail Innovation 的市場調(diào)研,復合片鉆頭將取代傳統(tǒng)鎢化合物Tungsten carbide)制作的各類鉆頭,而后者在 2006 年的市場容量已經(jīng)達到 150億美元,按照每年增長 5%計算,2009 年復合片鉆頭的已有及潛在市場容量已經(jīng)達到 174 億美元,即約 1,100-1,200 億元人民幣。按照復合片占鉆頭成本的 30%和鉆頭行業(yè) 38%的工業(yè)毛利率計算,扣除全球石油開采市場對復合片約 107 億元的需求量,全球范圍內(nèi)礦山開采市場對復合片的需求量已達到 98 億元。
?、?PCD 拉絲模坯
拉絲模市場受到線材在工業(yè)生產(chǎn)和工程建設中需求量巨大的帶動,市場容量可觀,但由于 PCD 拉絲模坯的生產(chǎn)成本和售價較高,目前僅有部分對拉絲效果、精度要求較高的終端用戶選用 PCD 拉絲模坯,故其市場容量比較有限。根據(jù)《河南省超硬材料及制品區(qū)域特色高技術產(chǎn)業(yè)鏈總體方案》及行業(yè)協(xié)會相關部門統(tǒng)計測算,PCD 拉絲模坯 2010 年的全球市場容量將超過 12 億元人民幣。
③ 刀具用復合片
根據(jù)《河南省超硬材料及制品區(qū)域特色高技術產(chǎn)業(yè)鏈總體方案》,2010 年我國 PCD/PCBN 刀具市場將達到 40 億元,2012 年將達到 90 億元。以刀具用復合片占 PCD 刀具成本 30%、刀具廠 20%的毛利率計算,2010 年我國刀具用復合片市場將達到 9.6 億元,2012 年將達到 21.6 億元。
(4)聚晶材料發(fā)展前景
① 聚晶材料發(fā)展前景較為樂觀
聚晶材料是迄今為止硬度最高的新型復合材料,與硬質(zhì)合金等傳統(tǒng)材料相比具有硬度更高、耐磨性能更好、導熱性能更高、加工性能更好等優(yōu)勢,廣泛應用于機械、冶金、地質(zhì)、石油、煤炭、石材、木材、建筑、汽車、家電等傳統(tǒng)領域,電子信息、航天航空、國防軍工等高技術領域。隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展,在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中出現(xiàn)了強度和硬度更高的產(chǎn)品,必須有更硬、更強的材料來加工這些產(chǎn)品,因此聚晶材料發(fā)展前景較為樂觀。
a. 材料特性突出,生產(chǎn)工藝成熟
聚晶材料屬于特點極其顯著的工業(yè)生產(chǎn)和加工所需的新型材料,功能獨特,硬度極大,難以被其他材料所取代。此外,聚晶材料的生產(chǎn)工藝和流程已經(jīng)較為成熟,我國的技術、裝備水平的發(fā)展已經(jīng)有能力制造相關聚晶材料產(chǎn)品,大規(guī)模生產(chǎn)聚晶材料以滿足下游工業(yè)企業(yè)的使用需求具有較高的必要性和切實的可行性。
b. 下游需求旺盛,市場空間相當可觀
我國政府提出當前經(jīng)濟發(fā)展的策略重點在于要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、提高效益、降低消耗、保護環(huán)境,科學、全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)的發(fā)展,國內(nèi)生產(chǎn)總值 2020 年要比 2000 年翻兩番,國民經(jīng)濟發(fā)展勢頭正猛。嫦娥登月、大飛機制造、西氣東輸、南水北調(diào)、城鎮(zhèn)化建設、促進經(jīng)濟增長的 4 萬億投資計劃等項目的實施也預示著我國宏觀經(jīng)濟和制造業(yè)發(fā)展空間仍然巨大。從用戶行業(yè)的發(fā)展情況看,“十一五”期間,我國原油產(chǎn)量將進入穩(wěn)定增長期, 2009 年中國石油產(chǎn)量已達到 1.89 億噸(中國石油期貨網(wǎng));房地產(chǎn)施工面積從 2005 年到 2009 年幾乎翻了一番,大理石花崗巖板材產(chǎn)量2005 年到 2009 年也幾乎翻了一番,金屬切削機床產(chǎn)量從 2005 年到 2009 年增長了 64.71%,汽車、發(fā)動機、軸承產(chǎn)量分別增長了 1.41、2.51、1.79 倍。聚晶材料終端制品市場的快速穩(wěn)定增長必將為聚晶材料生產(chǎn)帶來更大的發(fā)展機遇和廣闊的市場空間。
c. 對傳統(tǒng)超硬合金材料替代優(yōu)勢明顯,未來發(fā)展前景廣闊
聚晶材料是迄今為止硬度最高的新型復合材料,與硬質(zhì)合金等傳統(tǒng)材料相比具有硬度更高、耐磨性能更好、導熱性能更高、加工性能更好等優(yōu)勢,使其在使用壽命、加工質(zhì)量和加工效率等方面表現(xiàn)優(yōu)異,大大超過傳統(tǒng)硬質(zhì)合金材料。同時,聚晶材料作為硬質(zhì)合金的替代材料,還具有原料豐富、節(jié)約能源、促進加工行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的優(yōu)勢。例如每只拉絲模金剛石聚晶材料可平均節(jié)約 100 只硬質(zhì)合金模,硬質(zhì)合金由戰(zhàn)略資源鈷(Co)、鎢(W)金屬制造,而聚晶材料由普通的石墨轉(zhuǎn)化獲得,聚晶材料的應用可以為國家節(jié)約大量鎢、鈷等戰(zhàn)略資源;PCD拉絲模的摩擦系數(shù)僅為傳統(tǒng)硬質(zhì)合金材料的三分之一,其他相同條件下,PCD拉絲??晒?jié)約能源 60%以上;聚晶材料的使用,使原來硬質(zhì)合金不能加工的制品能夠被加工,而且加工效率高,加工質(zhì)量好,聚晶材料高壽命又減少了加工工具的更換次數(shù),從而能大大促進機械加工、鉆探工業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級。因此雖然聚晶材料在價格上較傳統(tǒng)超硬合金材料更加昂貴,但是隨著聚晶材料價格的進一步降低和下游客戶對聚晶材料性能的認可,聚晶材料未來的發(fā)展空間和潛在市場容量都十分巨大。
?、?我國需重點開拓聚晶材料中高端產(chǎn)品市場
我國聚晶材料生產(chǎn)發(fā)展所需的內(nèi)部物質(zhì)積累和外部市場需求均較為成熟。我國已經(jīng)成為全世界最大的超硬材料生產(chǎn)國,生產(chǎn)聚晶材料所需的原材料如金剛石、合金、鉬杯、鋯杯等供應充足,國家產(chǎn)業(yè)政策大力支持,熟練技術勞動力供應充沛;同時,國民經(jīng)濟和制造業(yè)在快速發(fā)展的過程中具有強烈的產(chǎn)業(yè)結構升級的愿望,聚晶材料對于傳統(tǒng)硬質(zhì)合金材料的替代效應已經(jīng)在機械、冶金、地質(zhì)、石油、煤炭、石材、木材、建筑、電子信息、航天航空、國防軍工、汽車、家電以及其他越來越多的領域體現(xiàn)出來,市場需求旺盛。技術研發(fā)是當前制約行業(yè)開拓高端聚晶材料產(chǎn)品市場的唯一瓶頸,為了擺脫當前國內(nèi)聚晶材料制造商低質(zhì)低價的競爭態(tài)勢,只有通過研發(fā)突破高端聚晶材料技術壁壘,以優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品與國際廠商進行全方位競爭才是國內(nèi)廠商的正確選擇。
3、超硬材料終端制品
(1)超硬材料終端制品概述
超硬材料終端制品主要分為單晶材料終端制品及聚晶材料終端制品兩大類別。單晶材料終端制品主要包括磨具及鋸切工具;而聚晶材料終端制品主要包括刀具、鉆探工具及拉絲模。
① 單晶材料終端制品
金剛石磨削工具簡稱為磨具,具體產(chǎn)品包括金剛石磨塊、磨輪、磨片等。金剛石磨削工具主要用于各類石材、墻體和建筑地板表面的粗拋、研磨和拋光打磨。金剛石鋸切工具使用對象十分廣泛,具體產(chǎn)品按用途分主要包括石材切割鋸片、光學玻璃切割鋸片、工藝品切割鋸片、耐火材料切割鋸片等。
② 聚晶材料終端制品
超硬刀具具體產(chǎn)品主要包括切削非鐵金屬如鋁、鋁合金、銅、銅合金、鎂鋅合金等的車刀及鏜刀;以及切削非金屬如塑料、硬橡膠、硬質(zhì)碳及其它材料等的銑刀及鉸刀等。
鉆探工具具體產(chǎn)品主要包括石油用鉆頭、地質(zhì)及礦山用鉆頭。
(2)超硬材料終端制品發(fā)展現(xiàn)狀、市場容量及發(fā)展前景
超硬材料終端制品與超硬材料為產(chǎn)業(yè)鏈上下游關系,兩者相互影響,密切相關。本報告在分析超硬材料相關情況時已對超硬材料終端制品發(fā)展狀況、市場容量及發(fā)展前景等方面內(nèi)容進行了說明,此處不再贅述,具體分析請參見本章“二、公司所處行業(yè)的基本情況”之“(四)超硬材料及制品細分行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景”之“1、單晶材料”之“(3)單晶材料市場容量及供求狀況分析”及“2、聚晶材料” 之“(3)聚晶材料市場容量及供求狀況分析”。
4、超硬材料加工用輔料
(1)超硬材料加工用輔料及其主要產(chǎn)品概述超硬材料加工用輔料在廣義上屬于金屬粉末范疇。金屬粉末是指采用物理或化學方法制備的具有特定粒度、形狀及物理化學性能的單質(zhì)(或合金)粉狀金屬固體顆粒。金屬粉末可廣泛應用于粉末冶金制品、噴涂材料、涂料、催化劑等方面,應用領域涉及航空航天、機械、化工、汽車、摩托車、電子、農(nóng)機、超硬材料制品等行業(yè)。超硬材料制品用金屬粉末主要用以制備超硬材料燒結體,固定把持超硬材料磨粒,以形成有效切削、磨削、鉆削制品單元體(或復合體)。超硬材料制品用金屬粉末可分為單質(zhì)粉末以及預合金粉兩大類。單質(zhì)粉末是指采用物理或化學方法所制備的具有單一金屬成分的粉末狀固體顆粒。預合金粉是指采用物理或化學方法所制備的具有兩種及以上金屬組元成分的粉末固體顆粒。目前預合金粉還沒有國家統(tǒng)一的分類標準,根據(jù)實際應用情況,一般將其分為基礎預合金粉與專業(yè)預合金粉?;A預合金粉成分較為簡單,一般為二元或三元合金粉末,通用性強,可作為基礎燒結成分而廣泛應用于各類超硬材料燒結制品。專業(yè)預合金粉是指具有高性價比的三元及以上復雜組合的合金粉末,針對性強,只適用于特定類別的超硬材料制品。
(2)超硬材料制品用金屬粉末發(fā)展現(xiàn)狀
生產(chǎn)裝備及控制工藝的差距,決定了國內(nèi)外超硬材料制品用金屬粉體產(chǎn)品品質(zhì)存在較大差異,從而導致我國超硬材料制品燒結體目前仍主要采用單質(zhì)金屬粉末混配燒結。雖然近年黃河旋風等行業(yè)龍頭企業(yè)持續(xù)不斷推廣預合金粉的應用并取得不錯效果,但我國高端超硬材料制品生產(chǎn)用金屬粉末目前仍主要依賴于進口,每年的消費量以數(shù)億元計。
(3)超硬材料制品用金屬粉末市場容量及供求狀況分析
?、?國際市場
隨著超硬材料制品生產(chǎn)逐步向中國等發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移,發(fā)達國家對超硬材料制品用金屬粉末消費量呈現(xiàn)下降趨勢。2009 年發(fā)達國家超硬材料制品用金屬粉末的消費量在 1 萬噸左右,其中單質(zhì)粉末的消費量約占 40%(主要是羰基鐵粉、鈷、鎳、銅、錫),預合金粉的消費量約占 60%(主要是化學法制備的鐵-鈷/鎳-銅預合金粉與銅錫合金粉)。
?、?國內(nèi)市場
由于金屬粉末一般與超硬材料搭配使用,因此金屬粉末的消費量與超硬材料消費量之間有著密切關系。根據(jù)超硬材料行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,目前金屬結合劑類工具占全部超硬材料制品總量的比例約為 85%(數(shù)據(jù)來源:第五屆鄭州國際超硬材料及制品研討會論文集),根據(jù)各類金屬結合劑類工具的生產(chǎn)配方推算,超硬材料及金屬粉末在使用重量配比一般為 1:49。2009 年我國人造金剛石的產(chǎn)量約為 54億克拉(折合 1,080 噸),按上述比例計算,2009 年我國超硬材料制品用金屬粉末的消耗量在 44,000 噸以上。受制于預合金粉生產(chǎn)技術相對滯后及產(chǎn)能擴張緩慢,國內(nèi)超硬材料制品企業(yè)目前主要使用單質(zhì)粉末進行生產(chǎn),單質(zhì)粉末的消費量占全部超硬材料制品用金屬粉末消費量的 90%以上。國內(nèi)市場對于預合金粉的使用剛剛興起,2007 年以前國內(nèi)各類預合金粉(基礎預合金粉及專業(yè)預合金粉)的年消費量不足 1,000 噸,近三年來市場消費量有大幅度增長的趨勢,2009 年國內(nèi)市場預合金粉的消費量已超過 3,000 噸。
(4)超硬材料制品用金屬粉末發(fā)展前景
超硬材料制品性能優(yōu)劣的關鍵在于金屬粉末燒結體對超硬磨粒的把持力及燒結體與磨粒間的磨損適配性。而金屬粉末燒結體的性能主要取決于金屬粉末顆粒間相互作用時的合金化程度。由于單質(zhì)粉末顆粒粗、分散均勻性差,燒結過程中的合金化僅體現(xiàn)在金屬粉末顆粒的界面處,合金化程度非常有限,從而導致粉末燒結體的綜合力學性能較差,對超硬磨粒的把持力和與超硬磨粒間的磨損適配性較差,限制了超硬制品性能的發(fā)揮。預合金粉是將所需多組元成分預先分散組合,實現(xiàn)原子級別的均勻混合,形成多組元成分的均勻集合體,所制備的合金顆粒內(nèi)部合金化充分均勻,其燒結體的合金化程度高,性能均勻穩(wěn)定,對超硬磨粒的把持力亦大大提高;同時預合金粉具有與超硬磨粒間較好的磨損適配性,可大幅提高超硬材料制品的綜合使用性能。預合金粉的應用是提高超硬材料制品的有效途徑,是超硬材料及制品行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。根據(jù)超硬材料行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計預測,未來三年我國人造金剛石產(chǎn)量年均復合增長速度將超過 15%(數(shù)據(jù)來源:中國超硬材料技術發(fā)展論壇論文集),按此比例計算,2012 年我國超硬材料制品用金屬粉末的消耗量可到 68431 噸,市場增長空間廣闊。人造金剛石及金屬粉末消費量預測:(單位:噸)
2010 年2011 年2012 年
人造金剛石1,2421,4281,643
超硬材料制品用金屬粉末51,72959,47668,431
隨著預合金粉生產(chǎn)的本土化,下游超硬材料制品企業(yè)對預合金粉認識將得以逐步提高,且國內(nèi)同類產(chǎn)品較進口產(chǎn)品有價格優(yōu)勢,可以預期國內(nèi)預合金粉市場容量將進一步擴大。單質(zhì)粉末及預合金粉消費量預測
單位:噸 2010/2011/2012年
超硬材料制品用金屬粉末總體消費量51,72959,47668,431
單質(zhì)粉末占比80%60%35%
單質(zhì)粉末消費量41,38335,68623,951
預合金粉占比20%40%65%
預合金粉消費量10,34623,79044,480