领跑超硬材料“创新赛道”,黄河小旋风为何如此炫酷?

百材号角 2023-10-19
2574 字丨阅读本文需 7 分钟

没有金刚钻,不揽瓷器活。现在的河南有了“揽瓷器活”的底气,多年来河南人造金刚石产业持续迭代升级,打破全球“钻石神话”。

来自中国机床工具工业协会超硬材料分会的数据显示:目前,我国人造金刚石产量占全球总产量的95%,而河南人造金刚石产量占全国的80%。经过六十年的坚守与努力,河南已成为全国超硬材料主要产区和产业研发中心、产业化基地、技术人才辐射源。未来,河南致力于打造具有全球竞争力的现代化超硬材料产业链。

超硬材料成河南闪亮名片

从“工业牙齿”到“培育钻石”,河南技术一直在路上。但我国金刚石产业并非一开始就如此强大,最初我国工业用金刚石主要依靠国外进口,在精密制造和国防工业方面经常被“卡脖子”。1958年,郑州三磨所成立,这是我国磨料磨具行业唯一的综合性研究开发机构,自建所伊始,就倾力于推动我国磨料磨具、超硬材料及制品工业的技术进步与发展。

从“工业牙齿”到“培育钻石”,河南技术一直在路上。但我国金刚石产业并非一开始就如此强大,最初我国工业用金刚石主要依靠国外进口,在精密制造和国防工业方面经常被“卡脖子”。1958年,郑州三磨所成立,这是我国磨料磨具行业唯一的综合性研究开发机构,自建所伊始,就倾力于推动我国磨料磨具、超硬材料及制品工业的技术进步与发展。

2022年,河南人造金刚石产量158.5亿克拉、占全国的80%,金刚石微粉、复合超硬材料、培育钻石产量均占全国的80%左右,全省现有超硬材料上市公司7家,年销售收入超亿元企业30家。可以说,超硬材料产业已经成为河南一张闪亮的名片。

“黄河旋风”“刮”起来

在河南黄河旋风股份有限公司智能化车间,一名工人在电脑显示屏前进行“人机对话”,上百台“体形”巨大的六面顶压机高效工作,柔软的石墨在1300摄氏度的高温中被“千锤百炼”,“脱胎换骨”变成世界上硬度最高的物质——金刚石。

“我们与河南联通合作,打造了全国超硬材料行业首个‘5G+智慧工厂’项目,实现了全公司生产过程数字化、信息数据化,使企业生产成本降低了18%,生产效率提升了20%以上。”黄河旋风董事长庞文龙说。

地处中原腹地,却成为超硬材料行业第一家上市企业;不产一两石墨,却建成全球第二大金刚石生产基地。黄河旋风创办时只有5个人、3000元启动资金,如今已是涉足超硬材料、智能制造、新能源三大板块,总产值逾200亿元的大型上市公司,“旋风”牌人造金刚石在全球市场的占有率稳居前三名。

“创新,是企业做大做强的灵魂。”庞文龙说,“黄河旋风40多年的高速发展之路,就是不断创新之路。”

搭建创新平台——

13个省级以上科研平台攻关,突破产业发展“卡脖子”难题

10月9日,黄河旋风智能化车间,一名工人在电脑显示屏前进行“人机对话”,上百台“体形”巨大的六面顶压机高效工作,柔软的石墨在1500摄氏度的高温中被“千锤百炼”,“脱胎换骨”成世界上硬度最高的物质——金刚石。

金刚石兼备优异的力学、热学、光学、声学、电学和生物学等性能,是名副其实的“材料之王”。黄河旋风研发中心主任武玺旺告诉记者,金刚石已成为我国大力发展的第三代半导体材料的重要原材料,具有万亿级市场规模。目前,我国的超硬材料单晶和制品与国外相比,产品附加值较低,质量稳定性不足,行业尚处于由大变强的过程中。

推动技术创新,黄河旋风一直走在前列。目前,黄河旋风拥有国家级企业技术中心、企业博士后科研工作站、中原学者工作站等13个省级以上科研创新平台。近年来,黄河旋风利用自身科研平台,承担“国家超硬材料及制品区域特色高技术产业链”2项、“国家火炬计划”9项、“国家科技兴贸”2项,获得省部级以上科技进步奖16项,拥有强大的科研实力。

去年,黄河旋风牵头建设的河南省金刚石材料产业研究院正式揭牌。“我们充分发挥行业龙头在技术、设备、人员、资金上的优势,开展金刚石生产技术研究,拓宽金刚石制品应用范围,提升品质,布局金刚石碳基第三代半导体材料研究,突破产业发展‘卡脖子’问题和共性关键技术供给瓶颈,助力河南省由基础材料大省向先进材料强省跨越。”武玺旺说。

据了解,依托强大的科技创新平台,目前,黄河旋风正在探索金刚石在电、光、热等领域的功能化应用,不断加强半导体领域热沉材料、生物医用纳米金刚石材料等方面的研究;成立了光电材料省级重点实验室,大量储备相关人才,将在解决芯片等“卡脖子”工程难题中发挥重要作用。

填补国内空白——

拥有19项培育钻石发明专利,培育钻石中高端市场占有率达50%

走进黄河旋风展示大厅,橱窗内一颗颗晶莹剔透、闪亮发光的人造钻石首饰产品,竟然来自工业车间,而非来自大自然。

“培育钻石作为钻石消费的新兴选择,在品质、成本、环保和科技等方面优势明显,近年来热度持续攀升,国内外珠宝巨头陆续布局培育钻石品牌。”黄河旋风钻石事业部经理胡军恒说,早在2002年,黄河旋风就开始涉足培育钻石合成领域,攻克了一道道技术难题,并在2015年成功产业化,先后完成0.2—20克拉高品级无色及彩色培育钻石合成技术开发。

多年的科研创新、追求卓越,使黄河旋风在培育钻石生长技术、合成腔体结构设计、材料成分精密控制、高纯度材料加工工艺设计、合成工艺参数精密控制、金刚石微量元素检测与控制、大尺寸培育钻石形状控制等领域位于国际先进水平。其生产的培育钻石涵盖1—10毫米无色和彩色系列,产品质量优异稳定,能根据客户对钻石性能的特殊需求设计合理的生产工艺,填补国内产品空白。

目前,黄河旋风拥有19项相关培育钻石发明专利。资料显示,在全球化的市场竞争中,“旋风”牌金刚石单晶市场占有率达30%,其中在中高端市场占比达52%;金刚石制品市场占有率达35%;培育钻石中高端市场占有率达50%,行业排名第一。

组建人才队伍——

“真金白银”助力科研投入,383位专家人才成为企业创新发展“智库”

解决产业发展难题,让更多科研成果“化茧成蝶”,人才是关键。

“自企业成立以来,我们培养了大批高层次超硬材料技术人才,并大力引进人才,与吉林大学、中南大学、郑州大学等高校的技术人才合作,凝聚了一支由研究生、高级经济师、高级企管人员、行业学术带头人等组成的高级管理人才、高水平研发团队和高素质职工队伍。目前,我们拥有各级各类专家人才383人,其中国家级人才5人、省级人才37人。”黄河旋风人力资源部部长姜改玲说。

黄河旋风从不吝啬在研发方面的投入,邀请包括中科院院士和几十位专家教授在内的近百位专家,投入科研经费2亿多元,成功开发了满足中国发展需求的金刚石合成设备——六面顶压机,并不断加以完善和提高,使压机吨位从6000吨发展到30000吨,单次合成产量由原来的15克拉提高到600多克拉,产品品级也有了大幅度提升,不仅替代了进口,而且实现了批量出口。

“未来,黄河旋风将围绕超硬材料及制品领域,重点向粗颗粒、高性能、系列化方向发展,加大超硬复合材料、金属粉末、粗颗粒高品级金刚石、宝石级大单晶、微粉级金刚石等高附加值产品研发和生产力度。我们将坚持把科技创新作为推动企业转型升级、提质增效的动力源,努力把企业打造成为强大的创新主体。”庞文龙表示。

文章来源: 大河网,郑州发布,许昌市人民政府

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