Отчет об исследовании поликристаллических алмазных измельченных материалов
1. Введение
Являясь важным продуктом в области сверхтвердых материалов, поликристаллические алмазные измельченные материалы играют ключевую роль во многих сферах промышленной обработки. Цель этого исследовательского отчета - предоставить углубленный анализ характеристик, производственного процесса,
статуса применения, структуры рынка и будущих тенденций развития поликристаллических алмазных измельченных материалов, а также предоставить всеобъемлющую и ценную справочную информацию для соответствующих практиков отрасли, инвесторов и исследователей.
2. Обзор поликристаллических алмазных дробильных материалов.
Определение и структура
Поликристаллический алмазный измельченный материал представляет собой поликристаллический агрегат, образованный путем спекания множества мелких кристаллов алмаза при высокой температуре и высоком давлении (HPHT) или других условиях синтетического процесса с помощью металлических катализаторов или связующих веществ. Затем его измельчают для получения определенного распределения частиц по размерам. из сыпучего материала. Его внутренние кристаллы алмаза расположены беспорядочно и тесно связаны друг с другом, образуя уникальную микроструктуру.
Эта структура придает ему превосходные комплексные свойства.
характеристика
Сверхвысокая твердость: твердость по Моосу до 10 и по Виккерсу до 80–120 ГПа, что позволяет легко выполнять операции резки, шлифования и полировки различных твердых материалов. Например, при обработке твердосплавных инструментов поликристаллические алмазные дробилки могут значительно повысить эффективность обработки и качество поверхности инструмента.
Превосходная износостойкость: при длительной обработке износ минимален и сохраняется стабильная производительность резания, что значительно продлевает срок службы инструмента. Эта особенность особенно важна в камнеобрабатывающей промышленности, поскольку позволяет снизить частоту замены пильных полотен, шлифовальных дисков и других инструментов и снизить производственные затраты.
Хорошая теплопроводность: высокая теплопроводность, что способствует своевременному рассеиванию тепла при резке в процессе обработки, избегая повреждения заготовки и инструмента из-за локального перегрева, тем самым обеспечивая точность обработки и качество поверхности.
Химическая стабильность: при нормальной температуре он обладает высокой коррозионной стойкостью к большинству кислот, щелочей и другим химическим реагентам и может адаптироваться к различным сложным технологическим средам.
3. Производственный процесс
Выбор сырья и предварительная обработка
Алмазный порошок: В качестве основного сырья выбран алмазный порошок с однородным размером частиц и высокой чистотой. Качество алмазного порошка напрямую влияет на характеристики поликристаллического алмазного измельченного материала, поэтому перед покупкой и использованием необходимы строгие испытания и проверка.
Металлические катализаторы или связующие. Обычные металлические катализаторы включают кобальт (Co), никель (Ni) и т. д. Связующие включают соединения таких элементов, как кремний (Si) и бор (B). Количество и тип добавляемых веществ необходимо точно контролировать в соответствии с конкретным производственным процессом и требованиями к продукту, чтобы обеспечить эффективное сочетание кристаллов алмаза в процессе спекания.
Предварительная обработка: операции предварительной обработки, такие как смешивание и шаровая мельница алмазного порошка и металлического катализатора/связующего, выполняются для полного и равномерного смешивания сырья и улучшения однородности реакции в процессе спекания.
Процесс синтеза
Метод высокой температуры и высокого давления (HPHT). Поместите смешанное сырье в специальную графитовую форму и поместите ее в оборудование высокого давления, такое как шестисторонний пресс или двусторонний пресс. В условиях высокой температуры (1300–1500°С) и высокого давления (5–6 ГПа) и выдерживания в течение определенного периода времени (от нескольких минут до десятков минут) алмазный порошок подвергается реакции спекания под действием металла. катализатор для формирования тела поликристаллического алмазного блока.
Химическое осаждение из паровой фазы (CVD): использование углеродсодержащих газов (таких как метан, ацетилен и т. д.) в качестве источника углерода в реакционной среде с высокой температурой (800–1000 ° C) и низким давлением (от десятков до сотен паскалей). ), с помощью методов плазменного возбуждения, таких как усиление или горячая проволока, разлагают углеродсодержащий газ, осаждают и выращивают кристаллы алмаза на подложке, а затем получают поликристаллические алмазные материалы путем последующей обработки. Однако поликристаллические алмазные дробленые материалы, полученные методом CVD, несколько уступают материалам, полученным методом HPHT, по твердости и износостойкости, а область их применения в настоящее время относительно узка.
Дробление и сортировка
Дробление: используйте механическое дробильное оборудование, такое как щековая дробилка, конусная дробилка, шаровая мельница и т. д., чтобы разбить блоки синтетического поликристаллического алмаза на частицы необходимого размера. В процессе дробления необходимо контролировать силу и время дробления, чтобы обеспечить однородность размера частиц и правильную форму измельченных материалов.
Классификация: используйте такое оборудование, как вибрационные сита и классификаторы воздушного потока, для классификации и просеивания измельченных частиц, а также разделите измельченные поликристаллические алмазные материалы на несколько сортов в соответствии с различными диапазонами размеров частиц, например, 10-20 меш, 20-30 меш, 30- 40 меш и т. д. для удовлетворения потребностей различных областей применения.
4. Области применения
обработка камня
Резка: Поликристаллические алмазные измельченные материалы широко используются при производстве режущих пил для мрамора, гранита и других натуральных камней. В процессе резки его высокая твердость и износостойкость позволяют быстро и эффективно резать камень, а режущая поверхность становится плоской и гладкой, что снижает нагрузку на последующие процессы полировки. По статистике, эффективность резки камня с использованием поликристаллических алмазных пильных полотен может быть увеличена на 30% - 50% по сравнению с традиционными пильными полотнами.
Шлифование и полировка: используется при производстве инструментов для шлифовки и полировки камня, которые позволяют эффективно удалять царапины и дефекты на поверхности камня, а также улучшать блеск и декоративный эффект камня. Например, на крупных камнеобрабатывающих заводах шлифовальные диски, изготовленные из поликристаллических алмазных дробилок, позволяют снизить шероховатость поверхности камня с Ra 10 мкм до Ra менее 0,5 мкм.
геологическое бурение
Бурение нефти: В процессе разведки и добычи нефти поликристаллические алмазные измельченные материалы используются для изготовления режущих зубьев буровых долот. Он может адаптироваться к различным сложным условиям пласта, эффективно разрушать горные породы, повышать скорость бурения и увеличивать срок службы бурового долота. По сравнению с традиционными твердосплавными сверлами сверла с поликристаллическим алмазом позволяют сверлить в 2-3 раза эффективнее и требуют значительно менее частой замены сверл.
Геологическая разведка. При бурении в геологоразведочных, горнодобывающих и других областях поликристаллические алмазные дробильные долота также играют важную роль, помогая получить более точные геологические образцы и информацию о минеральных ресурсах.
механическая обработка
Резка металла: его можно использовать для изготовления режущих инструментов, таких как токарные инструменты, фрезы, сверла и т. д., для прецизионной обработки труднообрабатываемых металлических материалов, таких как карбид, закаленная сталь и титановые сплавы. При обработке деталей из титановых сплавов поликристаллические алмазные инструменты могут резать в 5-10 раз быстрее, чем твердосплавные инструменты, и обеспечивать лучшее качество поверхности.
Производство абразивных инструментов: для шлифования металлических деталей производятся различные абразивные инструменты, такие как шлифовальные круги, абразивные ленты и т. д., которые позволяют добиться высокоточного и высокоэффективного шлифования, а также улучшить требования к точности размеров и шероховатости поверхности деталей.
5. Анализ рынка
Размер рынка
В последние годы, в связи с непрерывным развитием мирового производства и растущим спросом на высококачественные инструменты для обработки, размер рынка поликристаллического алмазного дробленого материала демонстрирует устойчивую тенденцию к росту. По прогнозам институтов рыночных исследований, объем мирового рынка дробления поликристаллических алмазов вырос примерно с 800 миллионов долларов США в 2015 году до примерно 1,2 миллиарда долларов США в 2020 году и, как ожидается, достигнет примерно 1,8 миллиарда долларов США к 2025 году при совокупном годовом темпе роста. примерно 8–10%.
Распределение рынка
Географическое распространение: В настоящее время основные районы производства и потребления поликристаллического алмазного измельченного сырья в мире сосредоточены в Азии, Европе и Северной Америке. В связи с быстрым развитием обрабатывающей промышленности в Китае, Индии и других странах Азия имеет высокий спрос на поликристаллические алмазные дробильные материалы, становясь крупнейшим в мире рынком, на который приходится около 40–45% Европы и Северной Америки, которые полагаются на свое передовое производство; Спрос на технологии и производство высококачественного оборудования с долей рынка примерно 25–30% и 20–25% соответственно.
Распределение областей применения: с точки зрения областей применения камнеобрабатывающая промышленность является крупнейшей областью применения поликристаллических алмазных дробильных материалов, на которую приходится примерно 40–45% доли рынка, за которой следуют области геологического бурения и механической обработки, каждая из которых составляет; за 25% доли рынка %-30% и 20%-25%.
конкурентная среда
Крупнейшие компании: Мировой рынок поликристаллических алмазных дробильных материалов является высококонкурентным. Крупнейшие компании включают Element Six из США, Sumitomo Electric из Японии, Iljin Materials из Южной Кореи и Yellow River Cyclone из Китая), Zhongnan Diamond и т. д. . Эти компании имеют свои преимущества в технологических исследованиях и разработках, масштабах производства и качестве продукции.
Конкурентная ситуация: европейские, американские и японские компании занимают лидирующие позиции в исследованиях, разработках и производстве высококачественных поликристаллических алмазных дробильных материалов. Их продукция в основном используется в таких областях производства высокотехнологичного оборудования, как аэрокосмическая и автомобильная промышленность, а также в производстве высокотехнологичного оборудования. их продукция имеет высокую добавленную стоимость; китайские компании в Китае. Рынок бюджетных товаров имеет сильную конкурентоспособность. Благодаря постоянным технологическим инновациям и контролю затрат он постепенно расширился до рынка высокого класса, и его доля на корейском рынке увеличивается с каждым годом. компании имеют определенные конкурентные преимущества в определенных областях применения и спецификациях продукции.
6. Тенденция развития
технологические инновации
Исследования и разработка новых процессов синтеза: продолжать изучать и совершенствовать процесс синтеза поликристаллических алмазных измельченных материалов, например, разрабатывать новое оборудование для работы при высоких температурах и высоких давлениях и оптимизировать параметры процесса для улучшения качества и консистенции продукции, исследовать новое химическое осаждение из паровой фазы; технология для снижения производственных затрат и улучшения характеристик поликристаллического алмазного дробильного материала CVD, чтобы его можно было применять в большем количестве областей.
Контроль микроструктуры: углубленное изучение взаимосвязи между микроструктурой и характеристиками поликристаллических алмазных измельченных материалов. Путем добавления специальных добавок или использования специальных методов обработки можно добиться точного контроля микроструктуры для дальнейшего улучшения твердости и износостойкости продукта. . такие показатели производительности, как долговечность и прочность.
Разработка приложений
Исследование возможностей применения в новых областях. Ожидается, что благодаря постоянному развитию науки и техники поликристаллические алмазные измельченные материалы будут использоваться в новых областях, таких как резка и шлифовка кремниевых пластин при производстве полупроводниковых чипов, обработка керамических материалов при производстве оборудования связи 5G и Производство транспортных средств на новых источниках энергии, обработка деталей и т. д. Эти новые области требуют чрезвычайно высокой точности и эффективности обработки, а отличные характеристики поликристаллического алмазного измельченного материала обеспечат эффективные решения для них.
Разработка композитных сверхтвердых материалов: композитный поликристаллический алмаз с другими материалами (такими как твердый сплав, керамика и т. д.) для разработки композитных сверхтвердых материалов с лучшими характеристиками для удовлетворения особых потребностей различных сценариев применения. Например, при обработке материалов высокой твердости композиционные инструменты из поликристаллического алмаза и карбида вольфрама обладают как высокой твердостью и износостойкостью поликристаллического алмаза, так и хорошей ударной вязкостью и обрабатываемостью карбида.
Рыночная интеграция и сотрудничество
Корпоративные слияния, поглощения и сотрудничество. Поскольку рыночная конкуренция усиливается, ожидается, что в будущем произойдет больше корпоративных слияний, поглощений и сотрудничества. Крупные предприятия могут добиться совместного использования ресурсов и технологического дополнения за счет слияний и поглощений малых предприятий или стратегического сотрудничества с другими предприятиями, дальнейшего расширения масштабов производства, повышения конкурентоспособности рынка и содействия интеграции и развитию отрасли.
Совместное развитие производственной цепочки: укреплять совместное сотрудничество между добывающими и перерабатывающими предприятиями в отраслевой цепочке дробления поликристаллических алмазов, от поставки сырья, производства и производства до применения продукции, чтобы сформировать полную экосистему производственной цепочки, совместно продвигать технологические инновации в отрасли и расширение рынка и улучшение добавленной стоимости и прибыльности всей отраслевой цепочки.
7. Заключение
Являясь важным сверхтвердым материалом, поликристаллический алмазный измельченный материал имеет отличные характеристики и широкий спектр применения. Благодаря постоянным инновациям в технологиях производства, постоянному расширению областей применения и развитию рыночной конкуренции индустрия поликристаллических алмазных дробильных материалов откроет новые возможности и проблемы для развития. Соответствующие компании должны увеличивать инвестиции в технологические исследования и разработки, улучшать качество и производительность продукции, активно расширять развивающиеся рынки и укреплять сотрудничество в производственных цепочках, чтобы оставаться непобедимыми в жесткой рыночной конкуренции и способствовать устойчивому и здоровому развитию индустрии дробильных материалов из поликристаллических алмазов.
