超硬材料行業(yè)技術(shù)水平

超硬材料行業(yè)技術(shù)水平超硬材料行業(yè)技術(shù)水平金剛石是自然界最硬的物質(zhì)，超硬材料是指以金剛石為代表的具有最高硬度物質(zhì)的總稱(chēng)，在加工硬質(zhì)材料方面，具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。超硬材料制品是指以金剛石等超硬材料為主要功能成分，借助于結(jié)合劑或其它輔助材料，在一定的生產(chǎn)條件下制成的具有一定形狀、性能和用途的產(chǎn)品。超硬材料制品按結(jié)合劑種類(lèi)主要可分為金屬結(jié)合劑制品、樹(shù)脂結(jié)合劑制品、陶瓷結(jié)合劑制品等。超硬材料制品的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，其用途主要可分為兩大類(lèi)：一是硬脆材料加工領(lǐng)域，主要包括陶瓷、石材、混凝土、耐火材料、玻璃、寶石、石油開(kāi)采、地質(zhì)鉆探等領(lǐng)域；二是高精密零部件加工領(lǐng)域，主要包括高端機(jī)床、汽車(chē)制造、半導(dǎo)體、航空航天、光電等領(lǐng)域。全球超硬材料制品生產(chǎn)早期主要集中在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，其中，陶瓷、石材等領(lǐng)域加工工具制造水平領(lǐng)先的是意大利、德國(guó)，精密磨削切削類(lèi)工具制造水平領(lǐng)先的是德國(guó)、美國(guó)、日本等。我國(guó)的超硬材料制品行業(yè)起始于二十世紀(jì)七十年代，在此之前以金剛石鋸片為代表的各類(lèi)超硬材料制品幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口。經(jīng)過(guò)四十余年的發(fā)展，我國(guó)不僅已經(jīng)成為全球超硬材料制品第一制造大國(guó)，而且也成為超硬材料制品種類(lèi)齊全，生產(chǎn)規(guī)模最大的制造大國(guó)，但企業(yè)規(guī)模相對(duì)較小，生產(chǎn)設(shè)備及工藝技術(shù)仍較為落后，高精密加工超硬材料制品與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在一定差距，行業(yè)整體發(fā)展還處于快速提升階段。在硬脆材料加工領(lǐng)域，博深股份、安泰科技、新勁剛、三超新材及少數(shù)幾家企業(yè)具有一定規(guī)模，分別在切割、切削、切鉆、磨削、拋光領(lǐng)域擁有較為完備的研發(fā)、制造、檢測(cè)、測(cè)試、服務(wù)平臺(tái)和相應(yīng)的人才隊(duì)伍，掌握了超硬材料制品的自主研發(fā)、生產(chǎn)以及應(yīng)用服務(wù)技術(shù)，部分技術(shù)、產(chǎn)品已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，形成了行業(yè)內(nèi)較為明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。全球超硬材料及其制品技術(shù)區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)格局（一）技術(shù)來(lái)源國(guó)分布：美國(guó)占比最高目前，全球超硬材料及其制品第一大技術(shù)來(lái)源國(guó)為美國(guó)，美國(guó)超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)量占全球超硬材料及其制品專(zhuān)利總申請(qǐng)量的33．7%;其次是日本，日本超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)量占全球超硬材料及其制品專(zhuān)利總申請(qǐng)量的25．1%。中國(guó)排名第三，其超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)量占比為14．4%。（二）專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)：中國(guó)實(shí)現(xiàn)超越成功登頂從趨勢(shì)上看，2010-2015年，中國(guó)超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量一直處于追趕狀態(tài)。2016年前，全球超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)主要以美國(guó)為首。但是經(jīng)過(guò)我國(guó)早期的積累，在2016年時(shí)成功反超美國(guó)，成為全球超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量最多的國(guó)家，且之后一直保持第一的位置。2020年，中國(guó)在超硬材料及其制品領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量為3854項(xiàng)，而美國(guó)、日本、德國(guó)和英國(guó)為1894、1109、130和190項(xiàng)。（三）中國(guó)區(qū)域?qū)＠暾?qǐng)分布：河南、江蘇居前中國(guó)方面，河南和江蘇地區(qū)的超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)最多，累計(jì)當(dāng)前超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量分別為5004項(xiàng)和3691項(xiàng)。廣東、北京分列第三、四位，其專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量為2645項(xiàng)和1739項(xiàng)。趨勢(shì)方面，2010-2020年期間，我國(guó)超硬材料及其制品行業(yè)總體呈現(xiàn)出波動(dòng)上升趨勢(shì)，浙江、廣東和山東地區(qū)在申請(qǐng)數(shù)量上明顯超過(guò)其他省份。2020年，浙江、山東、廣東的超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量分別為734、571和377項(xiàng)。超硬材料及其制品發(fā)展趨勢(shì)趨勢(shì)方面，2010-2020年，全球超硬材料及其制品領(lǐng)域?qū)＠饕暾?qǐng)人申請(qǐng)趨勢(shì)均處在波動(dòng)變化中。其中住友電工硬質(zhì)合金株式會(huì)社的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量在2010-2020年期間波動(dòng)上升，并在2020年成為申請(qǐng)數(shù)量第一位。3M創(chuàng)新在2010-2016年期間專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量相對(duì)較少，但在2017年后實(shí)現(xiàn)突破，在2019年時(shí)成為專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量第一位。目前，全球超硬材料及其制品行業(yè)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量TOP10申請(qǐng)人技術(shù)主要布局在B23B27細(xì)分領(lǐng)域，其中三菱綜合材料株式會(huì)社在該細(xì)分領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量達(dá)到721項(xiàng)，全球?qū)＠麛?shù)量申請(qǐng)第一的住友電気工業(yè)株式會(huì)社在該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量為551項(xiàng)。聚晶超硬材料加工行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀聚晶超硬材料生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)在于對(duì)單晶超硬材料和粘結(jié)劑的原材料配方處理；核心技術(shù)在于對(duì)單晶超硬材料和相應(yīng)粘結(jié)劑通過(guò)高溫高壓進(jìn)行燒結(jié)的工藝。市場(chǎng)上產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)硬，具有明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的廠家無(wú)不具有獨(dú)特的配方和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，上述兩點(diǎn)構(gòu)成了復(fù)合超硬材料行業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。在我國(guó)行業(yè)發(fā)展初期，我國(guó)復(fù)合超硬材料產(chǎn)品與國(guó)際先進(jìn)產(chǎn)品相比在耐磨度、硬度、復(fù)合片均勻度和復(fù)合片尺寸等技術(shù)指標(biāo)方面均存在一定的差距。但隨著我國(guó)業(yè)內(nèi)企業(yè)和科研人員不斷鉆研，充分發(fā)揮了六面頂壓機(jī)的性能優(yōu)勢(shì)、克服了劣勢(shì)，我國(guó)復(fù)合超硬行業(yè)技術(shù)水平已經(jīng)形成了自身特點(diǎn)，并且在總體技術(shù)指標(biāo)上接近或達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。超硬材料發(fā)展階段國(guó)際上從七十年代初開(kāi)始進(jìn)行金剛石薄膜的試制并迅速掀起金剛石薄膜研究開(kāi)發(fā)熱潮。我國(guó)從八十年代中期開(kāi)始此項(xiàng)研究，并已列入國(guó)家863計(jì)劃，現(xiàn)已能制備出80mm、厚2mm的金剛石薄膜，并在應(yīng)用研究方面取得了不少成果，但目前總體上仍處于研制階段，尚未達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用階段。有人預(yù)計(jì)，金剛石薄膜將是21世紀(jì)金剛石工業(yè)的主要材料，各國(guó)科學(xué)家都在為使金剛石薄膜產(chǎn)業(yè)化而不懈努力。金剛石按用途分為兩類(lèi)：質(zhì)優(yōu)粒大可用作裝飾品的稱(chēng)寶石級(jí)金剛石，質(zhì)差粒細(xì)用于工業(yè)的稱(chēng)工業(yè)用金剛石。寶石級(jí)金剛石，又稱(chēng)鉆石，光澤燦爛，晶瑩剔透，被譽(yù)為寶石之王，價(jià)值昂貴，是世界公認(rèn)的第一貨品，其占有程度和消費(fèi)水平往往被視為是衡量個(gè)人和國(guó)家經(jīng)濟(jì)富裕程度的標(biāo)志。達(dá)不到寶石級(jí)的金剛石（工業(yè)用金剛石），以其超硬性廣泛用于機(jī)電、光學(xué)、建筑、交通、冶金、地勘、國(guó)防等工業(yè)領(lǐng)域和現(xiàn)代高、新技術(shù)領(lǐng)域。總的來(lái)說(shuō)，復(fù)合超硬材料相對(duì)于傳統(tǒng)合金材料具有強(qiáng)大的替代性，市場(chǎng)潛力更大，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、地質(zhì)、石油、煤炭、石材、建筑等傳統(tǒng)領(lǐng)域，電子信息、航天航空、國(guó)防等高技術(shù)領(lǐng)域以及汽車(chē)、家電等新興產(chǎn)業(yè)。我國(guó)超硬材料行業(yè)發(fā)展水平整體來(lái)看，我國(guó)超硬材料行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但在一些高端產(chǎn)品領(lǐng)域仍存在短板。我國(guó)超硬材料行業(yè)在電子信息、國(guó)防、航空航天等高科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的精密加工應(yīng)用研究起步較晚，在資金投入、研發(fā)創(chuàng)新、經(jīng)驗(yàn)積累以及人才等方面較為缺乏，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與工藝技術(shù)與意大利、日本等國(guó)家相比仍存在一定差距。超硬材料及制品在生產(chǎn)加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢水廢氣，在著環(huán)保政策日益嚴(yán)厲，以及原材料價(jià)格上漲、下游光伏、石材、汽車(chē)等市場(chǎng)走低等因素的影響下，超硬材料行業(yè)盈利能力有所下降。同時(shí)，我國(guó)超硬材料行業(yè)外向型較強(qiáng)，2018年以來(lái)，中美貿(mào)易戰(zhàn)中超硬材料及制品被包含其中，對(duì)行業(yè)出口市場(chǎng)造成較大影響。我國(guó)超硬材料行業(yè)需加快優(yōu)化與創(chuàng)新步伐，向高端領(lǐng)域發(fā)展，開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)及國(guó)際高端市場(chǎng)。我國(guó)政策對(duì)超硬材料行業(yè)的發(fā)展日益重視，2018年11月，超硬材料及制品出口退稅率均已提高；同月，《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(lèi)（2018）》正式實(shí)施，金剛石、立方氮化硼及以這兩種材料與金屬?gòu)?fù)合的材料和制品被列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，我國(guó)超硬材料行業(yè)未來(lái)發(fā)展前景依然廣闊。在貿(mào)易戰(zhàn)及下游行業(yè)景氣度下降的情況下，加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)高端產(chǎn)品進(jìn)口替代是行業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的重要方式。全球超硬材料及其制品技術(shù)申請(qǐng)人競(jìng)爭(zhēng)格局2011-2020年，全球超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)人CR10呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)，其中2013年其專(zhuān)利集中度達(dá)到峰值為12．53%。2020年，全球?qū)＠暾?qǐng)人CR10集中度為7．72%。整體來(lái)看，全球超硬材料及其制品專(zhuān)利申請(qǐng)人集中度不高。全球超硬材料及其制品行業(yè)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量TOP10申請(qǐng)人分