金剛石工具

金剛石工具是指用金剛石的顆粒或粉末作為主要元素的一類工具產品。這類工具類型包括：切、磨、鑽、銑、拋光。

廣義地講，金剛石研磨膏、滾壓鋸片、冷鑲金剛石拉絲模、冷鑲金剛石刀具、釺焊金剛石複合片刀具等，也都屬於金剛石工具。

基本介紹

• 中文名：金剛石工具
• 外文名：diamond tool
• 工具類型：切、磨、鑽、銑、拋光
• 套用：建築、建材、石油、地質
• 特點：堅硬性
• 學科：機械、冶金

產品發展背景

工具，是人類能力的延伸，是推動社會發展進步的槓桿。在人類發展史上工具起著不可替代的作用，並且隨著高效率、高精度的工作要求，對工具的生產技術要求越來越高。50年前人們在苦苦尋求如何改變硬脆材料加工業艱辛而又效率低下勞動狀態，直到1955 年人造金剛石首次在美國合成成功，為金剛石工具的製造及推廣奠定了基礎，同時也為許多艱難的硬脆非金屬材料加工業帶來了曙光，成為人類史上的一次劃時代的工具革命，其加工效率明顯地高於以往，金剛石工具以其無與倫比的性能優勢，成為當今公認的、唯一有效的硬脆非金屬材料加工工具，比如，只有用金剛石刀具能加工超硬的陶瓷，尚無其他代用品。金剛石砂輪用來磨削硬質合金，比碳化矽耐用一萬倍。用金剛石磨料代替碳化矽磨料加工光學玻璃，生產效率可以提高數倍至數十倍。金剛石聚晶拉絲模比用硬質合金的拉絲模的使用壽命長250 倍。

隨著我國經濟的不斷發展，金剛石工具不僅被廣泛用於民用建築與土木工程、石材加工業、汽車工業、交通工業、地勘與國防工業等領域和其它現代高新技術領域，而且在寶石、醫療器械、木材、玻璃鋼、石材工藝品、陶瓷和複合非金屬硬脆材料等眾多新領域不斷出現，社會對金剛石工具的需求量正在逐年大幅增加。

就產品定位而言，金剛石工具市場大體上分為專業市場和通用市場。專業市場對金剛石工具的要求主要體現在對性能指標要求較高，即針對特定切割設備、特定切割材料，要求金剛石工具必須滿足一定切割效率、切割壽命和加工精度等技術指標。專業金剛石工具就其產量來說僅為金剛石工具產品總量的10%左右，但其市場銷售額卻占金剛石工具市場總額的80%～90%。

20 世紀60 年代，金剛石工具製造業率先在歐美已開發國家實現產業化並迅速發展。70 年代，日本以其相對較低的製造成本贏得競爭優勢，迅速成為金剛石工具製造業的主導者之一。80 年代，韓國替代日本成為金剛石工具產業的後起之秀。90 年代，伴隨著中國製造產業在全球的崛起，中國金剛石工具製造業也開始起步，並逐漸顯示出強大競爭力，經過十多年的發展，中國已有金剛石工具生產廠家上千家，年產值超過百億元，已成為繼韓國之後目前國際金剛石工具市場的主要供應國之一。

隨著中國在金剛石工具製造業上的技術積累與進步，中國金剛石工具企業目前已完全具備製造中高檔金剛石工具的能力，並具有顯著的產品性價比優勢，西方國家以往在中高端專業市場的技術壟斷已經被打破。中國金剛石工具企業進軍中高端市場的趨勢已經顯現。

就產品類型而言，中國金剛石工具企業主要生產：金剛石鋸片、金剛石鑽頭、金剛石碗磨和金剛石刀具、金剛石、金剛石樹脂磨塊等幾類產品。其中，金剛石鋸片是我國金剛石工具企業產量最大的品種。

分類

1、 按結合劑劃分有：樹脂、金屬和陶瓷結合劑金剛石工具三大類。金屬結合劑工藝分為燒結、電鍍和釺焊等幾類。

2、 按用途結構劃分有：

磨具——砂輪、滾輪、滾筒、磨邊輪、磨盤、碗磨、軟磨片等；

鋸切工具——圓鋸片、排鋸、繩鋸、筒鋸、帶鋸、鏈鋸、絲鋸；

鑽探工具——地質冶金鑽頭、油（氣）井鑽頭、工程薄壁鑽頭、石材鑽頭、玻璃鑽頭等；

其它工具——修整工具、刀具、拉絲模等。

與金屬結合劑胎體相比，樹脂、陶瓷結合劑胎體強度較低，不適合做鋸切、鑽探、修整類工具，一般只有磨具類產品。

套用

金剛石具有堅硬性，故製成的工具特別適合加工硬脆材料尤其非金屬材料，如石材、牆地磚、玻璃、陶瓷、混凝土、耐火材料、磁性材料、半導體、寶石等；也可以用於加工有色金屬、合金、木材，如銅、鋁、硬質合金、淬火鋼、鑄鐵、複合耐磨木板等。目前金剛石工具已廣泛套用以建築、建材、石油、地質、冶金、機械、電子、陶瓷、木材、汽車等工業。

金剛石工具用途根據其的不同，主要分為：金剛石磨削工具、金剛石鋸切工具、金剛石刀具、金剛石鑽探工具等幾個大類。

發展

金剛石工具已廣泛套用在建築、建材、石油、地質、冶金、機械、電子、陶瓷、木材、汽車等工業。金剛石工具屬於新興產業，其對傳統工具的替代還有很大的空間。當前，中國，韓國已經成為世界金剛石工具生產基地，歐美已開發國家還保留少量的高端產能。

以美國為例，我國金剛石產品占其進口量的45%左右，算上韓國大約75%左右。由於金剛石工具的進入門檻不高，國內集中度很低。在石材生產基地會有大量小的工具加工企業，往往只做少數幾種類型的產品，盈利能力與規模化企業相比有較大差距，隨著金剛石工具品類的升級及毛利率的回歸，行業有整合的趨勢。

新套用與進展

通過研究與分析金剛石工具的發展與套用表明：鍍覆金剛石工具的套用對金剛石工具的發展有重要意義。

鍍覆金剛石工具的套用與進展金剛石的鍍覆是在金剛石表面鍍覆一層親和性的金屬(Ti、Cr、W、Mo等)，這些親和性金屬鍍層能與金剛石產生化學鍵的強力鍵合，金屬鍍層又能與金屬胎體產生釺焊結合。因此，鍍覆層的綜合作用為與金剛石和胎體形成“化學/冶金結合”。鍍覆技術最早起於上世紀70年代，在上世紀90年代獲得重新認識與發展。其優越性在於鍍覆層與金剛石形成化學鍵合，與周圍的胎體形成釺焊結合，以提高金剛石工具基體與金剛石把持力。使用鍍鈦金剛石，在23%的金剛石濃度下，在代鈷胎體中製成Υ 400鋸片，鋸切花崗岩。與未鍍覆金剛石鋸片相比，在相同壽命條件下，鋸切效率提高50%。金剛石通過不同的金屬鍍覆，再經X射線衍射研究分析表明：金剛石表面形成各種不同的碳化物，而產生新的化學鍵合，如TiC、Cr₃C₂、Cr₇C₃、WC、W₂C、MoC、Mo₂C等，提高了金剛石把持力，金剛石顆粒與胎體金屬形成“化學/冶金結合”，增加金剛石與胎體之間結合強度，並能抵抗對金剛石的氧化與石墨化，提高金剛石工具的使用壽命，完善了金剛石工具使用性能。