直徑1毫米小球里的極限制造能力


在中材氮化物展廳，我可以看見這種外表宛如黑珍珠般的氮化硅陶瓷球。


這些陶瓷球有近70種不同大小規(guī)格，直徑最大的110毫米，最小的僅0.8毫米，兩者體積相差130多萬倍。


直徑10mm的，用在新能源汽車電機(jī)和機(jī)床軸承上；直徑50.8mm的，用在風(fēng)力發(fā)電上；直徑1毫米的，用在微型牙鉆上。


在人們想象中，陶瓷這種又脆又易碎的東西怎么能用于新能源汽車電機(jī)和機(jī)床的軸承呢？


氮化硅陶瓷并不是傳統(tǒng)意義上的陶瓷，作為一種人工合成的高純度氮化硅粉體，在經(jīng)過高溫高壓制備后，硬度僅次于金剛石，能耐1200攝氏度高溫，而重量只有鋼材的1/3。


高強(qiáng)度、電絕緣、無磁性、高精度、輕量化、自潤滑、低摩擦系數(shù)、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕……這么多種特性“融煉”到一件材料中，使得氮化硅陶瓷成為目前綜合性能最好的陶瓷新材料之一。


這是用在微型牙鉆的陶瓷球，這樣一小瓶，里面居然裝了25000個“袖珍小家伙”。

現(xiàn)場展示的這款用在微型牙鉆的陶瓷球，每分鐘可以達(dá)到60萬轉(zhuǎn)，而常見鋼球轉(zhuǎn)速每分鐘20萬轉(zhuǎn)。軸承球質(zhì)量越輕，越能達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速越高，做牙科手術(shù)時患者疼痛感就越低。


制造這種比米粒還小的陶瓷球，并且把外表磨成鏡面級，加工難度可想而知，因?yàn)轶w積越小、重量越輕，加工過程中小球很容易浮在機(jī)床里面，這樣的“微雕”能力，無疑代表了這家國家級專精特新“小巨人”的極限制造能力。


這種1毫米小球，市場價值是普通軸承球的4倍。


在一些采購平臺，記者注意到，大量低端的、初加工的氮化硅粉末是按袋賣的，一袋一公斤百元左右。


中材氮化物的氮化硅陶瓷球能完成“華麗的轉(zhuǎn)身”，關(guān)鍵在于生產(chǎn)技術(shù)和工藝的突破。


40年磨一劍，打破國外封鎖


這樣的先進(jìn)材料曾長期被國外封鎖技術(shù)。在中材氮化物的官網(wǎng)上，掛著一篇《讓氮化硅陶瓷這顆“明珠”更加璀璨耀眼》的文章，上面記錄了中材氮化物艱難爬坡的履歷——


20世紀(jì)60年代初期，以美國為中心的歐美國家就開始研究陶瓷材料在滾動軸承中的應(yīng)用。


20世紀(jì)80年代，日本開始了此類項目的研究。


1978年，山東工陶院成立氮化硅項目組。


1980年，無壓燒結(jié)氮化硅研制成功。


1984年，成立氮化硅研究室。


1996年，建成國內(nèi)首條年產(chǎn)80萬粒氮化硅陶瓷軸承球中試生產(chǎn)線。


2008年，在北京建成年產(chǎn)12噸氮化硅陶瓷軸承球生產(chǎn)線。


2011年，在山東成立中材高新氮化物陶瓷有限公司。


2014年，國家工業(yè)陶瓷工程技術(shù)中心氮化硅陶瓷軸承球生產(chǎn)示范線貫通。


2017年9月，年產(chǎn)100噸高性能氮化硅陶瓷生產(chǎn)線開工建設(shè)。


這一漫長的歷程中，2015年是一個值得紀(jì)念的節(jié)點(diǎn)，中材氮化物在這一年成功突破國外封鎖，實(shí)現(xiàn)了高性能氮化硅陶瓷材料中試生產(chǎn)線的貫通，并于當(dāng)年將熱等靜壓（HIP）氮化硅軸承球推向市場，產(chǎn)品性能達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ級材料水平。中材氮化物也因此成為全球第三家、國內(nèi)唯一能夠?qū)崿F(xiàn)熱等靜壓氮化硅材料批量化制造的企業(yè)。

這樣的技術(shù)攻關(guān)，在40多年歷程中從未間斷過。


中材高新氮化物陶瓷有限公司自1978年就開始從事氮化硅材料的研制，是國內(nèi)最早開展氮化硅陶瓷材料研發(fā)的單位之一。經(jīng)過40年的技術(shù)積累，公司攻克了這項‘卡脖子’技術(shù)，目前是國內(nèi)首家、全球第三家實(shí)現(xiàn)熱等靜壓氮化硅材料批量制造的企業(yè)，打破了國外市場、技術(shù)方面的壟斷。


40年磨一劍，目前，其產(chǎn)品性能處于行業(yè)領(lǐng)先位置，可為新能源汽車、高端裝備制造、半導(dǎo)體、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、航空航天等領(lǐng)域提供高質(zhì)量、可靠的綜合解決方案。其中，熱等靜壓氮化硅陶瓷球先后進(jìn)入瑞典斯凱孚、德國舍弗勒、日本恩斯克等全球軸承頭部企業(yè)，并為比亞迪、小鵬、“蔚小理”等汽車主機(jī)廠提供國產(chǎn)氮化硅陶瓷球。


近年來，新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、軌道交通等產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，氮化硅陶瓷材料的需求旺盛。中材高新氮化物陶瓷有限公司迎來了發(fā)展的風(fēng)口，營收復(fù)合增長率超50%，熱等靜壓氮化硅陶瓷球市場需求不斷上升，每個月以10%左右的速度增長，該企業(yè)加快擴(kuò)產(chǎn)步伐。1年間，熱等靜壓氮化硅陶瓷球產(chǎn)能已從25噸擴(kuò)至200噸，他們力爭該產(chǎn)品全球市場占有率達(dá)到20%。


除了上述產(chǎn)品，高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基片也是該企業(yè)主打的產(chǎn)品，其熱膨脹系數(shù)小，與第三代半導(dǎo)體材料SiC、GaAs等具有良好的匹配性，產(chǎn)品主要應(yīng)用于新能源汽車、軌道交通、風(fēng)力發(fā)電等行業(yè)的第三代SiC半導(dǎo)體功率器件中。隨著混合電動汽車和純電動汽車的發(fā)展，氮化硅陶瓷基板年需求量也不斷上升。


怎么抓住行業(yè)爆發(fā)期的紅利？


2023年4月，中材氮化物與全球軸承巨頭、瑞典斯凱孚簽署合作意向書，雙方將充分發(fā)揮各自在氮化硅材料、陶瓷球生產(chǎn)、軸承應(yīng)用方面的優(yōu)勢，共同研發(fā)、生產(chǎn)用于新能源汽車、精密機(jī)床等領(lǐng)域的陶瓷球，為全球市場提供品質(zhì)可靠的混合陶瓷球軸承產(chǎn)品及解決方案。


中國材料新秀與全球軸承巨頭的牽手，展現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)發(fā)展，把小物件做成大生意，進(jìn)入一個個全新賽道的沸騰場面。


怎么抓住行業(yè)爆發(fā)期的紅利？一要有技術(shù)積累，二是產(chǎn)品要有高穩(wěn)定性、高可靠性、高精度，都要有保證。


所謂技術(shù)積累，就是往氮化硅陶瓷這個“一米寬、一公里深”的垂直細(xì)分領(lǐng)域鉆得更深，下面這些數(shù)據(jù)足以證明中材氮化物深厚的“內(nèi)功”：“十三五”以來，中材氮化物共承擔(dān)國家和地方重點(diǎn)研發(fā)項目30余項；申請/授權(quán)中國發(fā)明專利項60余項；編制國際標(biāo)準(zhǔn)1項，國家標(biāo)準(zhǔn)3項，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項。


正是這樣的技術(shù)積累，才使中材氮化物擁有強(qiáng)大的工程能力，游刃有余“轉(zhuǎn)戰(zhàn)”于航空航天、新能源汽車、機(jī)床、光伏、高鐵、生物醫(yī)療裝備等不同賽道，從一種技術(shù)的應(yīng)用方向切換到另外一個應(yīng)用方向。


這一點(diǎn)，正是淄博81家國家級專精特新“小巨人”的共同特質(zhì)，也是新質(zhì)生產(chǎn)力的典型特征，通過自身掌握的“獨(dú)門秘笈”，不斷地突破發(fā)展的天花板，往價值鏈高端快速攀升。


所謂產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性、精度，這是中國制造長期以來在上游材料領(lǐng)域的“痛點(diǎn)”。


沒有好材料，是造不出好的產(chǎn)品的。2016年，工信部、發(fā)改委等四部委發(fā)布《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》，明確了在新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)用材料、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人材料、航空航天裝備材料、新能源汽車、核電、農(nóng)機(jī)裝備材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械材料等十個重點(diǎn)突破的領(lǐng)域。國家傾注大量資源，以國家力量建設(shè)20個國家新材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺，從最基礎(chǔ)的原材料攻關(guān)，以提升這十大關(guān)鍵領(lǐng)域的整體水平。


這樣一場“強(qiáng)基之戰(zhàn)”，促使眾多像中材氮化物這樣的材料企業(yè)脫胎換骨，能力提升，沉降到一個個全新的著陸點(diǎn)。


工信部文件顯示，國內(nèi)新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值2010年為0.65萬億，2015年增加至近2萬億。到了2023年1-9月，中國新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值超過5萬億元，保持兩位數(shù)增長。


而淄博眾多像中材氮化物這樣的新材料企業(yè)，就在這樣的高增長中開辟屬于自己的新時代。

公司目前是國內(nèi)首家、全球第三家實(shí)現(xiàn)熱等靜壓氮化硅材料批量制造的企業(yè)，不斷攻克行業(yè)“卡脖子”技術(shù)，打破了美、日兩國在國際市場、技術(shù)方面的壟斷。在新能源汽車的發(fā)展浪潮之下，氮化硅陶瓷球供不應(yīng)求。助力于中國新能源汽車行業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。公司批量生產(chǎn)的高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板熱導(dǎo)率90±10W/(m·K)，達(dá)到日本同類產(chǎn)品的水平，已列入工信部《建材工業(yè)鼓勵推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄（2023年本）》中。


公司一直致力于“打造國際一流專業(yè)化氮化物陶瓷科技企業(yè)”的建設(shè)、堅持自立自強(qiáng)，不斷創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)，以搶占國際技術(shù)高地，持續(xù)保持國產(chǎn)氮化物產(chǎn)業(yè)核心競爭力，引領(lǐng)國內(nèi)氮化硅陶瓷行業(yè)發(fā)展。


文章來源： 齊魯壹點(diǎn)，濟(jì)南時報-新黃河，海報新聞，海報新聞

原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_545794.html
來源：賢集網(wǎng)
著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請注明出處。