工业金刚石 - 金刚石微粉


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发布时间:2024-04-29 22:59:05

  金刚石微粉具有强度高和耐磨性好的特性,在超硬磨料方面具备较大的优势。 金刚石微粉指粒径细于 54 微米的金刚石颗粒,化学成分为碳,是自然界最坚硬的物质。金刚石微粉是金刚石单晶通过破碎、球磨等加工后形成的微米级或亚微米级超细金刚石粉体。金刚石的强度高,耐磨性好,摩氏硬度为 10,显微硬度 10000kg/mm2,显微硬度比石英高 1000 倍,比刚玉高 150 倍。因此金刚石微粉作为一种超硬磨料,具有别的产品无可比拟的研磨能力。

  金刚石微粉产品处于产业链中游,拥有广泛的下游应用场景。金刚石微粉是下游金刚石工具制造和硬脆材料加工的核心基础材料,产业链由上游原材料供应商、 中游生产制造商以及下游应用领域组成。

  光伏行业发展带动金刚石微粉需求大幅度增长金刚石线锯切割技术大范围的应用于光伏行业,带动对金刚石微粉需求大幅度增长。 金刚石线锯切割技术相较于碳化硅砂浆切割技术具有切割速度快、效率高、成本低、 环境污染少等巨大优势。硅棒和硅棒和硅片切割是硅片生产环节的主要工序,金刚石线锯切割技术可用于硅棒截断、硅锭开方、硅片切割,其技术性能直接影响硅片的质量及光伏组件的制造成本,是光伏企业“降本增效”的核心技术环节。从 2009 年开始,金刚石线锯切割技术被引入到光伏硅材料切割领域,2017 年金刚石线锯切割技术全面取代碳化硅砂浆切割技术大范围的应用于光伏单晶硅、多晶硅材料切割领域,金刚石线锯市场呈现快速增长态势,金刚石微粉市场需求大幅增长。

  消费电子行业的加快速度进行发展带动金刚石微粉需求一直增长对于消费电子行业而言,5G 和物联网等技术的加快速度进行发展需要更为复杂的材料和精细的加工,金刚石微粉及制品可为金属、陶瓷和脆性材料等提供高质量的精密表面处理。电子玻璃是电子产业的关键原材料,主要可分为显示玻璃基板和盖板玻璃。 其中,显示玻璃基板是手机、电视等电子设备中显示面板的重要组成部分,对面板的性能有着直接而显著的影响。电子玻璃市场随电子科技类产品出货量的迅速增加而 不断扩张,随着行业技术迭代升级,对于产品性能和品质的要求逐步的提升,将为金刚石微粉创造广阔的市场空间。

  第三代半导体的加快速度进行发展带动金刚石微粉需求一直增长第三代半导体材料、器件已实现了从研发到规模性量产的成功跨越,并进入产业化加快速度进行发展阶段,在新能源汽车、高速轨道交通、5G 通信、光伏并网、消费类电子等多个重点领域实现了应用突破。第三代半导体目前主流器件形式为碳化硅基-碳化硅外延功率器件、碳化硅基-氮化镓外延射频器件。其中,碳化硅器件更适合高压和高可靠性情景,应用在新能源汽车和工控等领域,氮化镓器件更适合高频情况, 应用在 5G 基站等领域。第三代半导体 碳化硅材料硬度大,在碳化硅晶体切割、 晶片研磨、 晶片抛光等几个生产环节均需使用金刚石微粉或相关这类的产品进行加工。

  矿产资源的开采与勘探带动金刚石微粉及其工具制品需求一直增长经历了长时间的开采,地球上浅部矿产资源正在逐渐枯竭,矿产资源特别是金属矿产资源的开采正不断向地球更深处推进。目前,煤矿的开采深度已达到 1500m,地热的开发已超过 5000m,有色金属矿山的深度已达到 4500m 左右,而油气开采的深度已达约 7500m。未来随着新理论的诞生和现代技术的加快速度进行发展,智能采、装、运等设备被开发和引进,矿产开采将继续向深部 推进。而随着勘探深度和难度的增加,金刚石微粉及其工具制品在采矿过程中高效率、经济性的优势将进一步彰显出来,具有广阔前景。

  机械工业升级带动金刚石微粉需求一直增长新兴加工领域要求有更快的加工速度、更高的加工精度以及更稳定的加工性能。加工对象和加工工艺的变化推动加工工具的一直在改进,催生出一批新型金刚石工具,如金刚石线锯、高精密金刚石砂轮和金刚石超薄划片等,使制造业对高端金刚石工具需求持续不断的增加。 目前汽车发动机活塞、缸体、缸盖、汽车轮毂、变速箱齿轮、壳体、曲轴和凸轮轴等部位已普遍的使用超硬材料来加工。

  目前国内金刚石微粉普遍的使用自动化的分级设备,但不具备粒度在线检测功能,无法达到更加智能化连续生产的目的。随着微粉产业的持续不断的发展,未来全自动化、分选速度快且精度准、劳动成本低的设备将成为行业主流。

  金刚石微粉容易因杂质、受潮、磁性、静电等因素聚成团, 在抛光半导体、光学镜头等精密工件过程中,存在划伤工件的现象,将影响超细金刚石微粉在精密抛光领域的应用。为细化金刚石微粉的结构、提高磨具自锐性,同时大大降低切削损伤,改善表面加工质量,下游市场的不断转变发展方式与经济转型对金刚石微粉的粒度、杂质、形貌、表面性能提出了慢慢的升高的要求。微粉粒度集中、杂质含量小于 50ppm、形貌圆度更好、表面镀覆或功能基团处理等方面是金刚石微粉发展的方向。

  由于金刚石具有生物相容性、无毒性和化学稳定性,在生物医药领域具有广阔的市场空间,纳米金刚石与生物体的兼容性较好,是人造骨、人造关节的表面耐磨涂层的适宜材料,因其不粘连皮肤,可作外科敷料的内层保护膜等,在生物成像、 药物传输、基因治疗、癌症诊断与治疗等生物医学领域受到青睐,发达国家的相关领域每年从中国进口的纳米金刚石快速地增长。未来推进纳米金刚石在生物医药等领域的应用将成为行业高端发展方向。

  我国金刚石微粉行业中规模以上厂家相对较少,包括力量钻石、慧丰钻石、亚龙超硬材料等企业;规模以下、生产技术水平较低的小厂家较多,主要以生产低端微粉为主。而行业内相对高端的下游商品市场容量较大,但分布于世界各地。处于中上游商品市场的金刚石微粉行业集中度不明显,存在许多规模 小、资金实力较弱、产品结构单一、技术上的含金量和附加值较低的企业。这一些企业由于资金实力不足,研发技术能力有限,产品之间的同质化程度相比来说较高,大多通过低价竞争策略来获取市场占有率,市场之间的竞争较为激烈。从全世界看,金刚石微粉生产大多分布在在国内,国外人造金刚石微粉生产公司数较少、产量较低,主要侧重于金刚石微粉作为新型材料在医疗等行业的研究与应用。未来随着下游金刚石工具产品升级和应用领域不断拓展,对金刚石微粉产品性能和品质提出 更高要求,行业集中化趋势不断加强。

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