一、超硬材料微粉發展簡史

       1、金剛石微粉的研制

       人造金剛石的研制成功及小批量投產，為我國人造金剛石微粉的研制和發展提供了原料來源。為滿足國民經濟發展的需要，三磨所王文標等于1966年4月至1968年6月在文化大革命的過程中完成了“研究與制定人造金剛石微粉的制造工藝”，隨后即轉入了中間試驗，為我國第一個金剛石專業生產廠－第六砂輪廠微粉車間的建造及全國十幾個廠的推廣試生產（如第二砂輪廠、上海砂輪廠、武漢軍區712廠、北京鉆探工具廠、長沙礦冶研究院等）和超硬材料微粉的工業化生產提供了成套工藝參數，為以后行業微粉的大發展在技術上奠定了基礎。

       2、柘城金剛石微粉的發展

       20世紀80年代初，柘城縣國營拉絲模廠建立了第一個金剛石微粉生產車間，1986年前后柘城縣又建立了第一個民營企業－泰風金剛石微粉廠。1988年機械電子部機床工具工業局和中國磨料磨具工業公司，根據中共中央、國務院“關于加強職工教育工作的決定”和機械部（86）教函字199號文件，關于《七五》開展工人中級技術培訓的目標要求，由中國磨料磨具工業公司組織編寫并出版了一套“磨料磨具工人中級技術理論培訓教材”，包括由院興國編著的《超硬材料提純分選檢測工藝學》等全套書共九本170萬字。隨后柘城地區金剛石微粉就是以“超硬材料提純分選檢測工藝學”為藍本，像雨后春筍般一下涌現出數十家民營金剛石微粉廠。

       20世紀90年代初，隨著國防、機械、光學工業迅速發展的需要和金剛石生產的大發展，為金剛石微粉生產提供了充足的原料來源，促使金剛石微粉超常規發展，使柘城地區金剛石微粉生產廠猛增到100多家，涌現出了像泰風金剛石微粉廠、柘城縣金鑫磨料磨具有限公司、柘城縣新源超硬材料制品有限公司、柘城縣金日金剛石磨料磨具有限公司、柘城縣華鑫超硬磨料磨具有限公司、河南省惠豐金剛石有限公司等具有規模的生產企業。這些企業當時年產量在200-1000萬克拉的金剛石微粉廠也為數不多，而年產金剛石微粉在100-200萬克拉的小廠不少。這些企業的產品以內銷為主，通過外貿公司出口銷售為輔。

       歸納起來：90年代柘城地區金剛石微粉生產是廠多規模小、生產條件差、生產工藝落后、技術力量薄弱、管理水平差、質量控制手段落后，很難保證產品質量，亟待整頓提高。但是，這些都為柘城金剛石微粉產業的發展奠定了基礎，是21世紀已建立起的現代化金剛石微粉企業的雛形。

       3、立方氮化硼微粉的研制

       三磨所在進行人造金剛石中間試驗的過程中，在3MN兩面砧超高壓高溫裝置上，以HBN為原料、金屬鎂為溶劑開展了CBN合成工藝的試驗研究，于1966年11月成功的獲得了第一顆立方氮化硼，隨后轉入了中間試驗，為CBN微粉的研制提供了原料。

       三磨所院興國于1978年2月至1979年12月完成了“CBN微粉的制造工藝及應用研究”，為促進黑色金屬與有色金屬機械加工中研磨拋光技術的進步，奠定了良好的物質基礎，是我國超硬材料的又一新進展，也為第六砂輪廠、河南富耐克超硬材料有限公司、鄭州中南杰特超硬材料有限公司等CBN微粉的生產及應用提供了整套工藝參數。

       4、爆轟法合成納米金剛石

       1963年前蘇聯用混合炸藥采用爆轟法合成了超分散金剛石（簡稱UDD）——納米金剛石，1984年前蘇聯開始了納米金剛石工業化生產及應用研究。1988年美國和德國報道了關于采用爆轟法合成UDD的試驗及UDD的性能數據。

       我國于20世紀90年代初開始采用爆轟法合成納米金剛石的研究，中科院蘭州化學物理研究所于1993年成功制備出納米金剛石。此后，北京理工大學、第二炮兵工程學院、西北核技術研究所等都先后開展了納米金剛石的合成及應用開發。在2001年至2007年間，在甘肅、陜西、深圳、河南等先后建起年產量在1000萬～2000萬克拉的納米金剛石生產線。

       目前，在規模生產和拓寬應用研究的企業有北京國瑞升、深圳市金剛源、河源中聯納米等。四川久納新材料有限公司是我國首家采用瞬態超高壓、高溫爆炸合成金剛石微晶多晶體的公司，已批量生產出0-0.2μm至8-16μm共14種粒度的產品供應國內外市場。

       為了促使我國納米金剛石產業能更快更好的發展，若能把材料、制品與應用的各路大軍組織起來，解決納米金剛石生產和應用中的瓶頸問題，它必將導致該領域產生更大的飛躍，此舉攸關重大。因此可以說納米材料，當然也包括納米金剛石將成為21世紀材料科學領域中的一顆大放異彩的明星。

       二、金剛石微粉發展現狀

       顆粒大小包括幾個層次：納米1-100nm、亞微米0.03-1μm、微粒1-10μm、細粒10-100μm、粗粒0.1-1mm等等。金剛石微粉就其粒度而言屬于80μm以細的粉體。

       納米顆粒與亞微米顆粒與粗粒粉體相比，其比表面積和比表面能明顯增大，因此在生產過程中顆粒相互之間的作用力大大增加。由此可見，金剛石微粉的生產過程存在一定的難度，這不僅僅是顆粒細化和粒度分級的過程，同時還伴隨著晶體結構和表面物理、化學性質等變化。所以說金剛石微粉的生產工藝是一個涉及機械、粉體工程、力學、物理、化學、礦物加工、現代儀器與測試技術等多學科的工程技術問題。

       金剛石微粉生產中常采用的生產工藝是：

       金剛石原料→粉碎→整形→酸處理→水洗→超聲波分散處理→粒度分級→單號粒度酸堿處理→烘干→粒度檢查→稱重、包裝、入庫。

       從上述生產流程來看，金剛石微粉是一種勞動密集型的生產方式，需耗費大量的人工勞動和時間，而且生產效率很低。為滿足國內外客戶對不同產品使用的要求，從54-80μm至0-0.1μm要分級出18或24種規格，所以生產周期較長。

       進入21世紀，尤其是近10年以來，微粉之鄉——柘城微粉行業受到縣委縣政府高度重視。積極響應河南中原經濟區建設的發展戰略，按照縣政府的統一規劃，柘城縣金剛石微粉廠紛紛走出家庭作坊式生產，連排集群入駐縣高新技術開發區，建起一座座標準化廠房，增添了設備、改進工藝進行金剛石微粉規模化生產。

       改革開放帶來了我國經濟的騰飛，也給超硬材料微粉的發展帶來了勃勃生機。全國金剛石生產的大型企業集中在河南，由于超硬材料原料充足，超硬材料微粉的規模化生產企業也集中在河南。其中黃河旋風、豫星華晶微鉆、中南杰特、富耐克、飛孟金剛石、亞龍超硬材料、聯合磨料磨具等為主的企業在2011年生產的金剛石微粉年產量約6億克拉，加上河南柘城地區金剛石微粉年產量4億克拉左右，共10億克拉；而我國南方（如湖南凱特、長沙金晶、深圳市納鎂金剛石等）和北方（如北京國瑞升、北京新世紀北極星、天津乾宇超硬科技等）微粉企業的年產量約2.5億克拉，河南省金剛石微粉年產量約占全國金剛石微粉總量的80%。所以河南無愧于金剛石微粉生產大省，隨著國內外市場的擴大，產能提升的需要，在金剛石微粉生產工藝、品種、質量等方面我們應該抓住機遇，增強信心，統籌當前與長遠，更加注重拓寬增長空間，更加注重提高增長質量。

       參考資料：

       1、《中國超硬材料工業五十年》

       2、鄭州千磨官網

       3、磨料磨具網

       4、超硬材料綜合網