陶瓷结合剂金刚石砂轮具有金刚石和陶瓷结合剂的共同特点,与普通刚玉、碳化硅砂轮相比,它的磨削力强,磨削时温度比较低,砂轮磨损比较小;可以适应各种冷却液的作用;磨削时砂轮的形状保持性好,磨出工件的精度高;砂轮内有较多的气孔,磨削时有利于排屑和散热,不易堵塞、不易工件;砂轮的自锐性比较好,修整间隔的时间长,修整比较容易。因此陶瓷结合剂金刚石砂轮在国外一些发达国家的使用日益增多。
烧结型金属结合剂砂轮多以青铜等金属作为结合剂,用高温烧结法制造,其结合强度高,成型性好,耐高温,导热性耐磨性好,使用寿命长,可承受较大负荷。因砂轮烧结过程不可避免地存着收缩及变形,所以使用前必须对砂轮进行整形,但砂轮修整比较困难。现生产常用砂轮对滚整形方法不仅修整时费时费力,而且修整过程金刚石颗粒脱落较多,修整砂轮本身消耗很大,整形精度较低。
电镀金刚石砂轮是用电化学法制作的金刚石砂轮,砂轮工作层含有金刚石磨粒,金刚石磨料被金属结合剂粘结在基体上。首先沉积金属结合剂的厚度为金刚石磨粒高度的20%(上砂),然后继续用金属结合剂把金刚石磨粒粘结(增厚),厚度约为磨粒高度的2/3。包括金刚石修整砂轮,磨削或切削用金刚石砂轮。
金刚石砂轮片是属于超硬磨粒砂轮,与普通磨料砂轮相比,具有非常明显的特点和优势:
1.金刚石磨料的硬度决定了金刚石砂轮的主要特性,其可对硬质合金、玻璃、陶瓷等难加工材料进行高效磨削,且磨削工具有着长时间的使用寿命。
2.金刚石具有高的抗磨性,砂轮磨损较小,使用时间就越长,在磨削加工中,金刚石磨粒的尺寸、形状和形貌变化小,这样更适合高精密的加工,且生产效率高,金刚石砂轮是可以同时满足高效和精密加工的工具。
3.修锐后的金刚石砂轮能够保持磨粒长时间的微刃性,良好的切削性能保证了磨削过程中较小的磨削力,从而降低了磨削功率,节约了能量。
4.金刚石的导热性非常好,有利于热量的疏散,避免工件、裂纹及掉块等现象,大大提高了工件表面加工的质量。
晟鑫杰金刚石工具是指用结合剂把金刚石固结成一定形状、结构、尺寸,并用于加工的工具产品。1955 年人造金刚石的合成成功为金刚石工具的制造及推广奠定了基础。金刚石磨料所具有的硬度高、抗压强度高、耐磨性好等特性使得其成为加工硬脆非金属材料及硬质合金的理想工具,广泛用于玻璃、陶瓷、磁性材料、集成电路、宝石、石材、墙地砖、混凝土、耐火材料等加工。我国金刚石工具制造行业起始于二十世纪七十年代。 随着上游人造金刚石生产技术的日益成熟以及下游应用市场规模的扩大,各地金刚石工具制造企业大量出现,其中不乏一些具有国际竞争实力的优势企业。目前,我国企业已成为世界上重要的金刚石工具生产国、使用国和出口国之一,年产值**过百亿元。但总体来说,我国金刚石工具制造市场竞争格局较为分散,技术门槛较低的产品市场竞争尤为激烈。
金刚石砂轮片是有通孔的圆形固结金刚石工具, 是一大类特定形状的金刚石工具。其使用用途与金刚石工具类似,主要用于玻璃、陶瓷、铁氧体、半导体材料等硬脆性材料和硬质合金材料的加工。随着非金属硬脆材料应用的拓展及人造金刚石品级的提升,金刚石砂轮使用范围有望进一步拓展。
金刚石砂轮的用途广泛,不同厂商的产品可能定位为某些特定行业使用。
(1)磁性材料用金刚石砂轮 磁性材料是工业与信息化发展的基础性材料,主要包括永磁材料和软磁材料等。磁性材料的硬度高、性脆、忌温度骤变,机械加工存在一定难度。随着磁性材料应用的发展,其加工精度、加工技术的要求也越来越高。因此,使用金刚石砂轮磨削磁性材料已被众多厂商所接受。目前,**已在稀土永磁材料、永磁铁氧体、非晶软磁材料、软磁铁氧体生产及应用技术等领域形成庞大的产业群,其中仅永磁材料的年度市场销售额就已经**过100亿美元。中国是磁性材料生产大国, 产量居世界。 目前我国磁性材料用金刚石砂轮市场基本由国内企业占据,但是一些产品还是依赖进口,因此未来磁性材料用金刚石砂轮的发展空间将主要集中于高性能产品。
(2)集成电路用金刚石砂轮
集成电路(IC)是现代信息产业的核心,是支撑经济社会发展和**的战略性、基础性和先导性产业。根据 2014年 6月印发的《国家集成电路产业发展推进纲要》,到 2015年,集成电路产业销售收入**过3500亿元;到 2020年,全行业销售收入年均增速**过 20%,企业可持续发展能力大幅增强;到 2030 年,集成电路产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际梯队,实现跨越发展。因此,我国集成电路产业发展空间巨大。
集成电路硅材料加工过程中的多个环节、多个工序需要使用金刚石砂轮,如晶锭截切整圆、硅片切割、CMP抛光垫的修整、硅片倒角、背面减薄等,因而集成电路用金刚石砂轮的市场空间相当大。但目前我国集成电路产业链中所使用金刚石砂多由日本、美国、闽台企业生产,国内相关金刚石砂轮无论是工艺技术、产品质量都与先进地区产品有较大差距。
(3)金刚石砂轮行业利润水平的变动趋势及其原因
国内金刚石砂轮片行业利润水平分化较为明显,主要有两方面的原因,一是金刚石砂轮行业总体集中度较低, 竞争较充分, 另一方面是部分下业发展趋缓。大量服务于传统应用领域的金刚石砂轮生产企业缺乏*能力,主要定位低端市场,依靠压低产品价格以获取市场空间和利润,其利润水平相对较低。少数具有*能力和品牌优势的金刚石砂轮生产企业,依靠技术、品牌等优势,通过研发中产品实现进口替代,从而获取较高的利润水平。
目前传统石材、墙地砖、耐火材料等传统领域使用国产金刚石砂轮已有较长时间,利润率较低,而集成电路硅材料、光伏硅材料、汽车制造等新兴精密加工应用领域使用的金刚石砂轮主要依靠进口,产品价格一直居高不下, 利润空间大。随着国内生产企业的研发能力及生产工艺技术水平的不断提高,新兴应用领域金刚石砂轮制品的国产化程度逐步提高, 专业服务于该等领域的厂商的利润将保持较高水平。
烧结型金刚石砂轮多以青铜等金属作为结合剂,用高温烧结法制造,其结合强度高,成型性好,耐高温,导热性耐磨性好,使用寿命长,可承受较大负荷。因砂轮烧结过程不可避免地存着收缩及变形,所以使用前必须对砂轮进行整形,但砂轮修整比较困难。目前生产常用砂轮对滚整形方法不仅修整时费时费力,而且修整过程金刚石颗粒脱落较多,修整砂轮本身消耗很大,整形精度较低。
近年来各国学者相继开展了应用特种加工方法修整金属结合剂金刚石砂轮片的研究工作,主要有电解修整法、电火花修整法复合修整法等。电解修整法速度快,但整形精度不高;电火花修整法整形精度高,既可整形又可修锐,但整形速度较慢;复合修整法有电解电火花复合修整法、机械化学复合修整法等,修整效果较好,但系统较复杂,因此烧结型金刚石砂轮修整问题仍然没有得到很好解决。
此外,由金刚石砂轮片的制造工艺决定了其表面形貌随机,各磨粒几何形状、分布及切削刃所处高度不一致,因此磨削时只有少数较高切削刃切到工件,限制了磨削质量磨削效率进一步提高。