提到超硬材料,业内人第一个想到的地方就是河南——准确说是郑州高新区和周边的几个县。全国80%以上的人造金刚石产量来自河南,郑州已经被称为"中国超硬材料之都"。但外人不知道的是,这个产业集群的形成背后是一批敢闯敢干的创业者,从简陋的厂房和二手设备起步,硬是把一个冷门行业做成了世界级的大产业。
先说富耐克吧。这个公司在河南超硬材料圈里算是老大哥了,做立方氮化硼(CBN)起家的。富耐克的创始人叫李庆恩,上世纪80年代在郑州一家国企做技术员。那个年代中国的超硬材料完全靠进口,CBN更是被国外几家大公司垄断,一片复合片要卖好几万。李庆恩憋着一口气想自己搞,辞职后租了几间旧厂房,东拼西凑买了一台二手的六面顶压机,就开始试验了。
早期的日子有多难?据说他们最早的一批CBN样品是用蜡烛加热做的——因为买不起高温炉。六面顶压机的压力也不稳定,经常炸模具。团队里几个人吃住都在车间里,白天做实验,晚上看文献。就这样熬了两三年,终于做出了合格的CBN单晶,然后又花了几年搞聚晶CBN复合片的工艺。90年代中期富耐克的CBN产品开始在市场上有了名气,现在已经是全球最大的CBN供应商之一。
再说说华晶——郑州华晶金刚石,上市公司,国内人造金刚石行业的龙头。华晶的创始人叫郭留希,也是技术出身。跟富耐克不同,华晶主要做人造金刚石和聚晶金刚石(PCD)。早期华晶也面临跟富耐克一样的问题:设备靠二手,原料靠进口,技术靠自己摸索。但华晶踩对了几个重要的时间点:2000年初赶上了光伏行业爆发,金刚石线锯的需求激增;后来又赶上了消费电子的浪潮,手机摄像头里的蓝宝石镜片要用金刚石做精密切削工具。
除了富耐克和华晶,河南还有一长串知名企业:黄河旋风(上市的,规模很大)、三磨所(磨料磨具行业的老牌研究所转制的)、中南钻石(南阳的,金刚石产量全国第一)……这些企业带动了上下游产业链——从六面顶压机制造商、金刚石触媒材料供应商、到切割液回收处理公司、专业的检测机构,在郑州周边形成了一个完整的产业生态。
为什么河南能成为超硬材料之都?几个原因吧。第一是有技术积淀——郑州三磨所(现在叫郑州磨料磨具磨削研究所)是国内最早研究超硬材料的机构之一,培养了一大批技术人才,很多企业的创始人都是从三磨所出来的。第二是成本优势——河南的工业用地便宜,用电成本也比沿海低(合成金刚石需要长时间高温高压,耗电量巨大)。第三是产业集聚效应——企业多了,供应链完善,人才流动方便,互相之间还能交流技术。
不过河南超硬材料行业也面临挑战。一个是高端产品的短板——虽然产量大,但高品级金刚石(用于精密加工和电子领域)、高端PCBN复合片(用于航空航天和高端汽车)还是进口品牌占主导。国产产品主要集中在中低端,靠量和低价竞争。第二个是环保压力——合成金刚石的高温高压过程耗电高,有些小厂还存在能耗大、污染重的问题,这几年环保整治淘汰了一批落后产能。
富耐克这几年在高端CBN上突破不少,他们研制的黑色立方氮化硼(一种高纯度、高韧性的CBN品种)性能指标已经超过国外同类产品,价格却只有一半。华晶也在往高端走,比如大尺寸人造金刚石的培育(用于钻石饰品)、电子级金刚石(用于半导体散热片)。黄河旋风则在超硬复合材料上发力,跟航空航天的研究院所合作开发新型刀具材料。
河南超硬材料产业的下一个机会在哪里?我觉得是第三代半导体。碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的加工需要用PCD或者PCBN刀具,而且加工要求比硅高得多——因为SiC的硬度接近2500HV,比硅高好几倍,普通硬质合金刀具根本加工不动。国内第三代半导体产业正在快速发展,对超硬刀具的需求量会激增。谁能先在这个领域做好产品,谁就能拿到下一张船票。
从富耐克的蜡烛加热,到华晶的上市公司,再到现在的800亿产业规模,河南超硬材料的故事是中国制造业从无到有、从弱到强的一个缩影。创业者的韧性、产业集群的力量、技术积累的厚度——这些因素凑在一起,就创造了一个奇迹。
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