河南超硬材料产业究竟多“硬气”? 链上河南造
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河南超硬材料产业究竟多“硬气”? 链上河南造

时间:2024-02-06 来源:韦博体育app下载

  以“链”谋变,以“链”创新,以“链”图强。2023年以来,河南高位谋划,聚力打造7大先进制造业集群,培育壮大28个重点产业链,动能之变、结构之变、质量之变的成效日益显现,新质生产力加速成长。

  2024年河南省两会期间,大河财立方推出两会特别系列策划——链上河南造,聚焦会场内外,记录代表、委员围绕制造业强省建设提出的真知灼见,展现全省多地聚链成群的勃勃生机。

  【大河财立方记者裴熔熔】岁末年初,“尔滨”的爆火出圈,掀起一场“南北方特产”大起底。河南“壕”送的培育钻石,在一众“万万没想到”的特产中突出重围,亮出河南省blingbling的超硬材料产业家底。

  河南的超硬材料到底有多“壕”?大胆告诉你,全球每10颗中,就有5颗来自中国;而中国每10颗中,就有8颗产自河南。

  从更广维度来看,作为超硬材料产业两大主力的金刚石和立方氮化硼(硬度仅次于金刚石的超硬材料),河南的产量分别占全国的80%和95%。

  河南正培育壮大的28条产业链中,超硬材料位居首位。河南省超硬材料产业如何优势再造、创新提升?也正是2024年河南省表委员及场外的热议点。

  全国超硬材料产业哪家强?河南绝对榜上有名——人造金刚石和立方氮化硼产量常年占全国的80%、95%,金刚石微粉、复合超硬材料、产量均占全国的80%左右,形成了“世界超硬材料看中国,中国超硬材料看河南”的发展格局。

  回首产业诞生之初,正是新中国百废待兴之时。工业体系的逐步建立,对工业用金刚石的需求与日俱增。但由于天然金刚石成本高且储量少,再加上技术缺失,我国的工业用金刚石主要是依靠进口,后因国际环境变化,国外对中国进行封锁,导致中国工业用金刚石的来源几乎被掐断。要发展,中国就要去创造自己的金刚石。

  1960年10月,当时的第一机械工业部设立了代号为“121”的攻关课题组,郑州磨料磨具磨削研究所(以下简称三磨所)等机构正式开启了研究人造金刚石的征程。

  经过老一辈科技工作人员失败、改进、再失败、再改进的艰苦探索,1963年终于在两面顶压机上,成功研制出了中国第一颗人造金刚石。

  或许正是由于具有特殊含义的艰难起步,此后的60多年间,河南上下协力、精研探索、接续创新,逐步形成了以超硬材料及制品为核心、原辅材料和专用装备为基础、公共技术服务体系为支撑,相对完善的产业链条,并涌现出一批极具特色的产业集聚地和享誉全国的龙头企业。

  郑州、许昌、南阳,以金刚石合成和制品为主。郑州三磨所高精密超硬材料制品产量全国第一,郑钻公司高精度刀具全球领先;长葛市黄河旋风是全国最早的金刚石行业上市公司,也是国内品种最齐全、产业链最完整的超硬材料供应商;方城县中南钻石是全球最大的工业金刚石制造商,产品出口40多个国家和地区。

  商丘柘城县,是全国最大微粉生产基地,诞生了力量钻石、惠丰钻石上市公司“双子星”。

  不仅如此,河南还拥有国内唯一的国家级超硬材料产业基地——国家火炬计划河南超硬材料产业基地,有超硬材料行业的国家级重点实验室、企业技术中心、工程技术中心、质量检验中心、生产力促进中心和全国标准化技术委员会等国家级平台,郑州三磨所更是被誉为中国磨料磨具界的“黄埔军校”;郑州大学、河南工业大学、河南理工大学、中原工学院、郑州职业技术学院等高校也为超硬材料行业发展提供了深厚的基础理论研究,培养和输送了大量专业方面技术人才。

  来自河南省超硬材料协会的一组多个方面数据显示,河南现有规模以上超硬材料企业300余家,其中上市公司7家,年出售的收益超亿元企业30家。河南已成为全国超硬材料主产区和产业研发中心、产业化基地、技术人才辐射源。

  对于河南省超硬材料产业来说,2023年是创新突破年,也是前所未有的机遇年。

  自年初以来,河南省委省政府将超硬材料产业链作为全省重点培育的28个产业链之首,制定出台了《河南省培育壮大超硬材料产业行动方案(2023—2025)》和磨具、钻石、光学、电子、装备5个专项攻坚方案,集全省之力加强培育。国家层面也出台了超硬材料产业锻长板、高水平质量的发展等激励政策,形成了前所未有的政策支持机遇。

  行业方面,产学研金用服的支撑体系加速构建。河南省新材料投资集团揭牌成立,并牵头组建河南省产业联盟,充分的发挥资源整合优势,助推企业与原材料企业、下游应用企业紧密合作、利益共享,为构建强大的新材料产业集群赋能助力;河南省超硬材料协会正式亮相,旨在打造产学研用金服一体的服务架构,推动产业链、创新链、人才链、资金链的深层次地融合;河南省金刚石材料产业研究院、省超硬材料及制品产业研究院、省培育钻石产业研究院、省超硬材料及制品产业技术研究院等“组团”成立,为超硬材料产业培育良好生态、滋养创新沃土。

  精工锐意科技(河南)有限公司研发出功能金刚石高功率微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)生长设备,填补了国内高端装备空白,可满足8英寸功能金刚石的生长需求,为我国功能金刚石的发展提供了关键装备支撑。

  推出碳化硅切割专用金刚石线锯,切割效率、切割质量和切割稳定性等均优于现有砂浆切割水平,性能达到甚至超过国外同种类型的产品水平。

  突破一种宝石级大单晶金刚石多腔体合成结构及其制备方法和应用,目前耐高温金刚石正处在试用阶段;还掌握了从0.1克拉至30克拉培育钻石的批量生产技术,并建立了专门的培育钻石产品营销售卖网络。

  河南省人大代表王来福,是惠丰钻石的创始人。“近年来,由于国外的技术封锁,给国内第三代半导体产业的发展带来一定制约。惠丰钻石加大自主研发,不断在村底技术方面寻求突破,目前不仅成功跻身以天科合达为代表的制造商的供应链,还在2022年与哈工大郑州研究院签署战略合作协议,重点布局‘终极半导体’。”王来福告诉大河财立方记者,目前行业带来的营收占公司全部营收的比重不断的提高,已成为公司收入的主要增长点之一。

  虽然“光环笼罩”,但超硬材料产业长期存在的短板,也引发行业的深度思考。尤其是去年,培育钻石价格剧烈波动,为河南培育钻石市场带来较大冲击,如何提升产业链的韧性与安全,成为行业考题。

  “目前河南省超硬材料企业中,上游原材料产品居多,高端超硬材料制品及功能化应用产品较少,存在上中游产品低价销往国外,加工成高端产品后高价进口国内的现象,进口价格往往是出口价格的6至20倍。同时,中高档产品竞争力薄弱,产品专用化程度和精细化程度不够,部分中低端产品产能过剩。还存在产品应用实验室欠缺或不够完善、前沿技术探讨研究薄弱及未来可持续发展高品质人才支撑不足等问题。”中国机床工具工业协会超硬材料分会秘书长孙兆达告诉大河财立方记者。

  从数据来看或许更为直观。目前全国超硬材料产业规模达1000亿元,而河南省只有400亿元左右,切磨钻削等制品仅占国内市场占有率的20%。

  在培育钻石领域,目前全球培育钻石上游原料以中国为主要产地、约占全球的50%,中游加工以印度为中心、约占全球的95%,下游消费以美国为中心、约占全球的90%。2022年,河南省生产培育钻石毛坯约600万克拉,占全国产量的80%、全球产量的40%,原料优势十分突出,但在打磨、鉴定、销售等中下游环节存在很明显短板,价格体系被国外控制。

  “鉴于当前省内超硬材料发展内卷严重,建议省政府能从省级层面统筹超硬材料产业高质量发展,依托当地产业既有优势,聚焦超硬材料各关键环节,推动错位发展,打造各具竞争力的特色产业。同时建议制订培育钻石产业绿电优先使用方案,释放用电优惠政策,在降低生产所带来的成本的基础上,也能够为培育钻石贴上绿色标签,助推培育钻石公司参与绿色能源产品的国际竞争。”河南省人大代表、柘城县县长余化敏告诉大河财立方记者。

  “就金刚石微粉行业来看,最关键的还是技术和应用的创新。目前行业运用的主流技术相对落后,虽说运用了一些新的设备,但是核心的破碎、分级等技术并没取得核心的突破。这并非企业一家之力能够实现,希望政策层面高位推动,发挥产学研用合力,共同实现技术和应用上的突破与创新。”王来福说。

  河南工业大学材料学院教授,河南工大高新产业技术研究院首席科学家、名誉院长栗正新提出了五点建议:一是“专精特新”模式发展亟须加强;二是产学研用政金要有效协作,以市场为导向、以技术为驱动、以资本为纽带,采用新机制、新方式,开展高精密加工金刚石制品、功能金刚石等重点项目研究开发;三是加快有突出贡献的公司培育,引领产业链协同发展;四是全力支持新型研发机构建设和创新项目实施,实现技术大面积突破;五是政府引导,协会、联盟发力,规范市场、避免同质恶意竞争,保护行业合理利润,实现协同、高质量发展。

  欣喜的是,成立刚满3个月的河南省新材料产业联盟,已经开启了“融群入链”的创新探索。“自联盟成立以来,不断发挥连心桥、领头雁、试金石、护林员、创新体的功能作用,完成了五个方面的重点工作。如不断丰富改善服务工具箱,新材料集团利用自身资源链接优势,引入新材料在线、国家技术转移郑州中心等机构,增强联盟在知识产权、金融服务等方面的服务能力;举办产销融研学对接活动,联盟广泛邀请浙江大学、哈工大郑州研究院、国开行、国开证券等科研机构、金融机构参加,为成员企业推介科学技术创新成果、宣讲金融理财产品等,联盟服务产业的深度与实效逐步加深。”河南省新材料产业联盟秘书长、省新材料产业投资集团董事长吴国学表示。据悉,目前联盟成员单位已扩容至190家。

  鉴于当前省内超硬材料发展内卷严重,建议省政府能从省级层面统筹超硬材料产业高质量发展,依托当地产业既有优势,聚焦超硬材料各关键环节,推动错位发展,打造各具竞争力的特色产业。同时建议制订培育钻石产业绿电优先使用方案,释放用电优惠政策,在降低生产所带来的成本的基础上,也能够为培育钻石贴上绿色标签,助推培育钻石公司参与绿色能源产品的国际竞争。

  就金刚石微粉行业来看,最关键的还是技术和应用的创新。目前行业运用的主流技术相对落后,虽说运用了一些新的设备,但是核心的破碎、分级等技术并没取得核心的突破。这并非企业一家之力能够实现,希望政策层面高位推动,发挥产学研用合力,共同实现技术和应用上的突破与创新。

  新材料产业联盟致力于打造成为国内一流的创新融合平台、资源整合平台、品牌推广平台,围绕这一发展目标,明确了四个方面重点工作。即建平台:建设新材料生态体系;抓关键:加强新材料核心技术攻关;盯项目:推动新材料应用场景开放;强服务:提供新材料产业服务。通过推进重点工作,提升产业联盟向心力、凝聚力、服务力,引领河南省新材料产业协同创新,加强产业链强链补链,促进资源共享,服务有突出贡献的公司建立产业生态,支持中小企业融入供应链、创新链体系,助推河南省新材料万亿级先进产业集群建设。

  河南工业大学材料学院教授,河南工大高技术研究院首席科学家、名誉院长栗正新:

  2023年,河南省超硬材料产业出现了几个需要我们来关注的技术突破:一是高速高效高精超硬材料工具研制成功,解决“卡脖子”问题;二是智能化大型金刚石合成压机技术突破,实现了优质高产、成本降低、性价比提升,市场应用越来越广;三是MPCVD设备大功率和大型化,在高端功能性金刚石合成方面不断实现高效率、低成本;四是人机一体化智能系统、绿色生产、信息化等技术在行业应用越来越广,促进了生产效率和制造成本不断改善。

  展望2024年,这几个领域或许会有新突破:一是结构性超硬材料方面,随着材料的应用开发,省内做金刚石微粉和相关制品的企业将会实现较大增长。二是培育钻石领域,2023年市场行情报价出现较动,折射出我国的产业链仍不算完整,尤其是在培育钻石的切割、设计及终端销售领域,接下来应加大培育支持的力度;同时2024年是消费促进年,可以在文旅与培育钻石上谋划文章。三是功能材料领域,近期华为公司与哈工大联合申请了一项新的技术,印证了金刚石在和3C领域富有前景,这为河南的超硬材料产业提供了参考与信心。

  去年培育钻石的价格波动主要是由于近年来国内外产能的扩张,但从国内外需求端来看,特别是国内市场,未来空间巨大,去年已经有比较大的增长。未来培育钻石在饰品消费领域是一个重要的发展趋势,也希望在钻石设计、镶嵌、加工领域提供一些政策支持。同时,我们积极践行绿色发展理念,目前公司已建设13.07MW的光伏发电项目,未来公司将持续加大在光伏、风能基础设施建设的投入,利用纯绿色能源进行生产。我们也将加大在金刚石应用和研发方面的投入力度,现已突破一种宝石级大单晶金刚石多腔体合成结构及其制备方法和应用,耐高温金刚石正处在试用阶段。

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