近年來，隨著切削加工工件材料的不斷發(fā)展，尤其是一些難加工材料的出現(xiàn)，超硬材料刀具得到了越來越廣泛的應(yīng)用，其中超硬材料刀具包括金剛石刀具和立方氮化硼刀具。國內(nèi)超硬材料刀具制造商的數(shù)量、規(guī)模和制造水平都在迅速提高。在國內(nèi)超硬材料以及超硬材料刀具，最要就集中在河南。最具代表性的是河南富耐克超硬材料股份有限公司，它一直是超硬材料行業(yè)的先鋒，同時(shí)擁有先進(jìn)超硬刀具研發(fā)和制造技術(shù)。

　　超硬材料刀具行業(yè)發(fā)展概況

　　如今，超硬材料刀具在切削加工中的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被廣大用戶所熟知，并得到越來越廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，市場(chǎng)需求巨大。

　　從超硬材料本身來看，我國具有明顯的資源優(yōu)勢(shì)，最近發(fā)現(xiàn)瓦房店地區(qū)的金剛石以往的勘探鉆孔大多只有200-300米，未能有效控制金伯利巖的整體形態(tài)，而最近施工的鉆孔近1000米，在800多米多處見到厚大金伯利巖體，可探上百萬克拉的金剛石資源量。

　　目前我國金剛石產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的80%以上，立方氮化硼(CBN)產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的60%以上，已經(jīng)是世界第一大超硬材料生產(chǎn)國，在超硬材料方面中國已邁入世界強(qiáng)國行列，我國超硬材料產(chǎn)業(yè)率先成為在國際上有話語權(quán)的產(chǎn)業(yè)之一。

　　復(fù)合超硬刀具市場(chǎng)目前主要為國外制造商所控制，在2009年，復(fù)合超硬刀具材料市場(chǎng)全球占有率前幾位的公司為清一色的國外公司，分別是元素六(30%)、DI公司(20%)、日本住友(18%)、韓國日進(jìn)(9%)、MegaDiamond(4.5%)、TomeiDiamond(4.5%)、Dennistools(4%)，幾大公司就占據(jù)了市場(chǎng)的90%。

　　在非復(fù)合超硬刀具市場(chǎng)中，立方氮化硼整體聚晶刀片已經(jīng)是我國的強(qiáng)項(xiàng)，富耐克不僅在整體聚晶立方氮化硼刀片(PCBN刀片)技術(shù)上有用著先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)在立方氮化硼超強(qiáng)焊接刀片擁有著先進(jìn)技術(shù)，在我國的超硬刀具行業(yè)獨(dú)樹一幟，在焊接聚晶氮化硼刀片綜合效益上比國外更有優(yōu)勢(shì)。

　　超硬材料刀具在整個(gè)刀具市場(chǎng)中的地位

　　在目前的刀具市場(chǎng)上，占據(jù)最大市場(chǎng)份額的刀具材料仍為高速鋼和硬質(zhì)合金，但這些刀具的硬度最高僅為2000～3000HV，若加上粘接物質(zhì)，其總體硬度則在2000HV以下。對(duì)于難加工材料和高速高精加工來說，較低硬度的刀具材料已不能勝任。以金剛石和立方氮化硼刀具為代表的超硬材料刀具則迅速占領(lǐng)這個(gè)市場(chǎng)。其中金剛石刀具有極高的硬度和耐磨性，其硬度可達(dá)10000HV，是刀具材料中最硬的，熱穩(wěn)定性可達(dá)700℃～800℃。而立方氮化硼的硬度僅次于金剛石(可達(dá)8000HV～9000HV)，并且熱穩(wěn)定性更高(達(dá)1250℃～1350℃)。

　　超硬材料刀具具有加工效率高、使用壽命長(zhǎng)和加工質(zhì)量好等特點(diǎn)，過去主要用于精加工，近幾年來由于改進(jìn)了人造超硬刀具材料的生產(chǎn)工藝，控制了原料純度和晶粒尺寸，采用了復(fù)合材料和熱壓工藝等，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，除適于一般的精加工和半精加工外，還可用于粗加工，在國際上公認(rèn)為是當(dāng)代提高生產(chǎn)率最有希望的刀具材料之一。利用超硬材料加工鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金等零件，切削速度可比硬質(zhì)合金高一個(gè)數(shù)量級(jí)，刀具壽命可比硬質(zhì)合金高幾十甚至幾百倍。同時(shí)它的出現(xiàn)，還使傳統(tǒng)的工藝概念發(fā)生變化，利用超硬刀具常常可直接以車、銑代磨(或拋光)，對(duì)淬硬零件加工，可用單一工序代替多道工序，大大縮短工藝流程。

　　金剛石材料刀具具有極高的硬度和耐磨性，能有效地加工銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、末燒結(jié)的硬質(zhì)合金、各種纖維和顆粒加強(qiáng)的復(fù)合材料等。金剛石俗稱“金剛鉆兒”，也就是我們常說的鉆石。天然金剛石礦藏都是史前就已經(jīng)形成的，且無生長(zhǎng)規(guī)律可循。“人造金剛石主要應(yīng)用于軍工業(yè)和航空航天業(yè)。因?yàn)樗透邷亍⒏邏海詈絾T的頭盔膜、航空飛船的隔熱板、高鐵的軌枕等都需要它。”河南省金剛石及制品工程技術(shù)研究中心總工程師、該項(xiàng)目主持人王秦生教授介紹說，人造金剛石還廣泛應(yīng)用于先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代加工業(yè)，從牙科的修牙鑲牙刀、整容醫(yī)院的磨骨刀，到汽車的軸承、電子元件都用得到它。而人造金剛石鑲嵌的大型波紋片，可用來切割巨大的石料和公路水泥，在地質(zhì)勘探和石油開采中也發(fā)揮了重要的作用。

　　金剛石產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)介:金剛石產(chǎn)業(yè)鏈自上而下分別為石墨、單晶、微粉、聚晶復(fù)合片、金剛石制品。目前,我國50%左右的單晶用于生產(chǎn)鋸切工具。根據(jù)聚晶制品應(yīng)用領(lǐng)域的不同,聚晶復(fù)合片又分為:石油開采用、礦山開采用、刀具用、拉絲模坯。金剛石制品分為單晶制品(磨具、鋸切工具)、聚晶制品(地質(zhì)鉆頭、刀具、拉絲模)。下游應(yīng)用領(lǐng)域介紹:磨具主要應(yīng)用于電子信息領(lǐng)域IC芯片加工、汽車領(lǐng)域發(fā)動(dòng)機(jī)加工、空調(diào)及冰箱壓縮機(jī)加工、刀具加工等;鋸切工具主要應(yīng)用于石材工業(yè)、建筑工業(yè);鉆進(jìn)工具主要應(yīng)用于礦山、石油開采;刀具主要應(yīng)用于車床加工。市場(chǎng)空間預(yù)測(cè):2011年國內(nèi)單晶市場(chǎng)需求約為94億克拉,未來兩年增長(zhǎng)率11.33%、10.33%;2011年全球石油復(fù)合片需求78億元,未來兩年增速12%;礦山復(fù)合片92億元,未來兩年增速12%;刀具復(fù)合片132億元,未來兩年增速45.33%。

　　立方氮化硼與聚晶金剛石一樣，也是在高溫高壓下人工合成的，其多晶結(jié)構(gòu)和性能也與金剛石類似，具有很高的硬度，很好的導(dǎo)熱性，很小的熱膨脹，較小的密度，較低的斷裂韌性。此外，立方氮化硼還具有卓越的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，同鐵族元素幾乎不發(fā)生反應(yīng)，這一點(diǎn)要優(yōu)于金剛石。立方氮化硼與金剛石相比，熱穩(wěn)定性更高，對(duì)鐵族元素化學(xué)惰性大，抗粘結(jié)能力強(qiáng)，更適于加工各種淬硬鋼、熱噴涂材料、冷硬鑄鐵和HRC35以上的鈷基和鎳基等難切削材料。

　　在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，立方氮化硼刀具已廣泛應(yīng)用于汽車、重型機(jī)械等機(jī)械加工行業(yè)。立方氮化硼刀具適合于高速干切削，可以用2000m/min以上的速度高速加工灰鑄鐵。立方氮化硼刀具在高速硬切削方面的應(yīng)用也比較廣泛，尤其是精加工汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的合金鋼零件，如HRC60～65之間的齒輪、軸、軸承，而這些零部件過去是靠磨削來保證尺寸精度和表面質(zhì)量的。”眾所周知，硬質(zhì)合金刀片主要成分為碳化鎢，而鎢是一種稀缺資源，盡管我國是富鎢的國家，但照目前這種開發(fā)和使用程度，碳化鎢資源會(huì)迅速減少，有專家預(yù)測(cè)，未來60年后，也許將會(huì)枯竭。那么新的超硬材料刀具將會(huì)在未來切削領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

　　它既可用于精加工和半精加工，也可用于背吃刀量達(dá)6mm的粗加工。目前世界上立方氮化硼的年耗量大約以10%～15%的速度增長(zhǎng)。人造立方氮化硼超硬刀具材料，目前單晶的向粗顆粒、高強(qiáng)度、多功能方向發(fā)展。日本無機(jī)材料所生產(chǎn)的單晶CBN直徑達(dá)3mm。DeBeers公司生產(chǎn)的PCBN產(chǎn)品，最大直徑達(dá)101.6mm，然后用激光切割成所需要的任何形狀，可加工70HRC的高硬度材料。