超硬材料行业发展概况.docx

超硬材料行业发展概况一、 超硬材料行业发展面临的机遇和挑战（一）超硬材料行业面临的机遇1、超硬材料国家政策扶持近年来，国家相继出台了与超硬材料制品行业相关的多项政策，包括《战略性新兴产业分类（2018）》《工业企业技术改造升级投资指南（2019年版）》《机械工业十四五发展纲要》《机床工具行业十四五发展规划纲要（2021-2025年）》，明确提出在国家调整产业结构，转变经济增长方式，强调节能减排的新形势下，具有高效、节能、环保优势的超硬材料制品将会得到国家产业政策的更大支持，这有利于超硬材料制品行业新工艺、新技术的开发及应用，推动超硬材料制品行业朝着高效化、高端化、低耗能、低污染的方向不断发展2、超硬材料行业下游存量及发展潜力巨大在市场需求方面，超硬材料制品的应用随着科学技术的不断进步和生产工艺水平的不断提高，其应用领域将不断扩展，在工业生产中的耗用量将不断增加，具有广阔的发展前景和市场需求3、碳中和为超硬材料制品企业助力2021年3月5日，2021年政府工作报告中明确提出扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构相较于目前仍在普遍使用的普通磨具，超硬材料制品具有高效、节能、降耗、环保的特点，是替代普通磨具的最优选择，同时，超硬材料制品也是各类制造业装备自动化、智能化发展的重要支撑和可靠保障。

二）超硬材料行业面临的挑战1、超硬材料原材料价格波动行业产品的主要原材料为人造金刚石、稀土永磁材料、金属粉末、胶垫及卡板等，原材料占产品成本的比重较大，原材料价格的波动对产品盈利能力有较大影响，若原材料向上波动将对本行业的利润率产生一定负面影响2、生产制造装备水平对超硬材料行业发展的制约我国部分企业的超硬材料制品技术以及工艺已经接近或达到国际先进水平，但从整体科研能力和研究成果而言，与国际先进水平还存在一定的技术差距，超硬材料制品生产设备的自动化、智能化程度相比发达国家存在一定差距，同时超硬材料制品所需原材料也受国内工业材料配套程度的制约3、超硬材料行业发展质量有待提升近年来我国部分超硬材料制品企业逐步发展成为国内行业的标杆，在国际上具备较强竞争力，但我国超硬材料制品行业发展不平衡，中低端生产企业数量众多且规模相对较小、产品质量和使用性能较低，行业整体发展质量有待提升二、 超硬材料行业技术水平金刚石是自然界最硬的物质，超硬材料是指以金刚石为代表的具有最高硬度物质的总称，在加工硬质材料方面，具有无可比拟的优越性超硬材料制品是指以金刚石等超硬材料为主要功能成分，借助于结合剂或其它辅助材料，在一定的生产条件下制成的具有一定形状、性能和用途的产品。

超硬材料制品按结合剂种类主要可分为金属结合剂制品、树脂结合剂制品、陶瓷结合剂制品等超硬材料制品的应用领域广泛，其用途主要可分为两大类：一是硬脆材料加工领域，主要包括陶瓷、石材、混凝土、耐火材料、玻璃、宝石、石油开采、地质钻探等领域；二是高精密零部件加工领域，主要包括高端机床、汽车制造、半导体、航空航天、光电等领域全球超硬材料制品生产早期主要集中在欧美等工业发达国家，其中，陶瓷、石材等领域加工工具制造水平领先的是意大利、德国，精密磨削切削类工具制造水平领先的是德国、美国、日本等我国的超硬材料制品行业起始于二十世纪七十年代，在此之前以金刚石锯片为代表的各类超硬材料制品几乎全部依赖进口经过四十余年的发展，我国不仅已经成为全球超硬材料制品第一制造大国，而且也成为超硬材料制品种类齐全，生产规模最大的制造大国，但企业规模相对较小，生产设备及工艺技术仍较为落后，高精密加工超硬材料制品与国际先进水平仍存在一定差距，行业整体发展还处于快速提升阶段在硬脆材料加工领域，博深股份、安泰科技、新劲刚、三超新材及少数几家企业具有一定规模，分别在切割、切削、切钻、磨削、抛光领域拥有较为完备的研发、制造、检测、测试、服务平台和相应的人才队伍，掌握了超硬材料制品的自主研发、生产以及应用服务技术，部分技术、产品已接近或达到国际先进水平，形成了行业内较为明显的竞争优势。

三、 聚晶超硬材料加工行业技术现状聚晶超硬材料生产的核心环节在于对单晶超硬材料和粘结剂的原材料配方处理；核心技术在于对单晶超硬材料和相应粘结剂通过高温高压进行烧结的工艺市场上产品质量过硬，具有明显竞争优势的厂家无不具有独特的配方和先进的生产工艺，上述两点构成了复合超硬材料行业的核心竞争力在我国行业发展初期，我国复合超硬材料产品与国际先进产品相比在耐磨度、硬度、复合片均匀度和复合片尺寸等技术指标方面均存在一定的差距但随着我国业内企业和科研人员不断钻研，充分发挥了六面顶压机的性能优势、克服了劣势，我国复合超硬行业技术水平已经形成了自身特点，并且在总体技术指标上接近或达到了国际先进水平四、 超硬材料行业门槛和壁垒（一）超硬材料技术壁垒超硬材料制品行业有较高的技术壁垒，其技术范围涵盖超硬材料、无机非金属材料、粉末冶金、高分子材料、复合材料、磨削抛光机理等相关的多个学科，并需要了解陶瓷、石材、机械零部件、半导体材料、磁性材料、光学玻璃等多个下游行业的加工特性、加工要求、工况条件等相关技术和发展趋势，对于行业的新进入者，很难在短时间内完成技术积累、得到客户认可并组织大规模生产同时，超硬材料制品行业中的新材料、新工艺、新技术，特别是跨学科技术不断出现，这些新技术的吸收、创新、应用需要企业具有深厚的技术积淀，对行业新进入者或者小规模企业来说具有较高的技术壁垒。

二）超硬材料人才壁垒随着超硬材料制品下游企业的多样化发展，客户对超硬材料制品的性能、规格等个性化定制需求不断增强，对超硬材料制品企业从研发设计、制造、使用等环节不断进行调整、快速满足使用要求提出了更高的要求，各个环节都需要高水平专业技术人才作为保障三）超硬材料销售服务网络壁垒超硬材料制品应用领域广，用户分布散，客户较为看重相关企业在行业内的口碑及专业服务能力，不但要求超硬材料制品质量高、性能稳定，而且要求服务专业、及时、便捷，新进入者很难在短期内建立起有效的市场销售服务网络五、 聚晶超硬材料的主要产品用途当前，聚晶超硬材料的产品主要分为四类：石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片一）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗粒和粘结剂混合组成的切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结合成的，具有很高强度、硬度、耐磨性、抗冲击性以及良好的自锐性，这些优良特性使其能够应用在岩石的钻探领域该产品主要作为石油天然气钻头的切削齿，是钻头上起到切削和掘进的核心部件二）煤田矿山钻头用聚晶金刚石复合片由于具有硬度高、耐磨性强、抗冲击韧性良好等特点，复合超硬材料除了可用于制作石油天然气用钻头外，还可用于制作煤田矿山钻头用PCD复合片，其用途并不局限制造于煤田和矿山作业用的钻进和切割工具，还可广泛应用于制造建筑建造、水电工程施工、凿岩破碎、公路修补等众多领域的钻进工具。

三）聚晶金刚石高品级拉丝模坯拉丝模是各种金属线材生产厂家（如电线电缆厂、钢丝厂、焊条焊丝厂等）拉制线材的一种非常重要的易消耗性模具拉丝模的适用范围十分广泛，主要用于拉拔棒材、线材、丝材、管材等直线型难加工物体，适用于钢铁、铜、钨、钼等金属和合金材料的拉拔加工复合超硬材料是制造高品级拉丝模最为理想的材料四）刀具用复合片使用PCD/PCBN刀具复合片制造的刀具可以替代几乎所有传统硬质合金材质的刀具，用途十分广泛，包括制造汽车零部件、加工木材、开采石材、数控机床刀头等基于其下游行业规模庞大，市场对于刀具用复合片的需求量也十分巨大六、 超硬材料发展阶段国际上从七十年代初开始进行金刚石薄膜的试制并迅速掀起金刚石薄膜研究开发热潮我国从八十年代中期开始此项研究，并已列入国家863计划，现已能制备出80mm、厚2mm的金刚石薄膜，并在应用研究方面取得了不少成果，但目前总体上仍处于研制阶段，尚未达到工业化应用阶段有人预计，金刚石薄膜将是21世纪金刚石工业的主要材料，各国科学家都在为使金刚石薄膜产业化而不懈努力金刚石按用途分为两类：质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石宝石级金刚石，又称钻石，光泽灿烂，晶莹剔透，被誉为宝石之王，价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。

达不到宝石级的金刚石（工业用金刚石），以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性，市场潜力更大，广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域，电子信息、航天航空、国防等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业七、 全球超硬材料及其制品技术区域竞争格局（一）技术来源国分布：美国占比最高目前，全球超硬材料及其制品第一大技术来源国为美国，美国超硬材料及其制品专利申请量占全球超硬材料及其制品专利总申请量的33．7%;其次是日本，日本超硬材料及其制品专利申请量占全球超硬材料及其制品专利总申请量的25．1%中国排名第三，其超硬材料及其制品专利申请量占比为14．4%二）专利申请趋势：中国实现超越成功登顶从趋势上看，2010-2015年，中国超硬材料及其制品专利申请数量一直处于追赶状态2016年前，全球超硬材料及其制品专利申请主要以美国为首但是经过我国早期的积累，在2016年时成功反超美国，成为全球超硬材料及其制品专利申请数量最多的国家，且之后一直保持第一的位置2020年，中国在超硬材料及其制品领域的专利申请数量为3854项，而美国、日本、德国和英国为1894、1109、130和190项。

三）中国区域专利申请分布：河南、江苏居前中国方面，河南和江苏地区的超硬材料及其制品专利申请数最多，累计当前超硬材料及其制品专利申请数量分别为5004项和3691项广东、北京分列第三、四位，其专利申请数量为2645项和1739项趋势方面，2010-2020年期间，我国超硬材料及其制品行业总体呈现出波动上升趋势，浙江、广东和山东地区在申请数量上明显超过其他省份2020年，浙江、山东、广东的超硬材料及其制品专利申请数量分别为734、571和377项。