硬质合金的高端原料实现自主供应 工业母机“牙齿”更坚固

全自动成型伺服压机上，机械手臂不断舞动，不到一秒钟，灰黑色的粉末被压制成型，变成指甲盖大小的刀片。

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这就是数控刀具，被称为工业母机的“牙齿”——微型钻头直径细至0.01毫米，可以在一粒大米上“绣”出56个汉字；钻掘刀具宽至轮胎大小，能吃软土、啃硬岩，应用于国产超大直径盾构机“聚力一号”刀盘上。

小刀具里有乾坤。“铁齿铜牙”般的坚韧，来自硬度仅次于金刚石的硬质合金。

工业制造中，刀具是消耗品，硬度够，方能耐磨；强度够，才不会破碎；韧性够，可抵抗冲击力。相比传统钢具，硬质合金刀具的切削速度快7倍，使用寿命可延长近80倍。 硬质合金何以“坚不可摧”？

从硬质合金的原材料碳化钨粉中可以找到答案。“就像咖啡粉品质直接影响咖啡口感。碳化钨粉的质量，很大程度上决定了硬质合金产品性能。”中国五矿所属中钨高新株钻公司总经理助理周鹏说。

碳化钨粉的晶粒度越细，合金材料的硬度、强度和抗磨性能越高，黏结剂与碳化钨的结合越紧密，材料更稳定。但是，如果晶粒度过小，又会降低材料的韧性、导热性能和机械强度，加工难度也会增加。“精准控制技术指标和工艺细节是最大的难点。”周鹏说，公司在开发高端合金产品的过程中，对碳化钨粉的品质要求越来越严格。

很长时间以来，高端碳化钨粉主要依赖进口。做切削刀具用的进口普通碳化钨粉价格比国内贵20%，进口纳米碳化钨粉甚至要贵两倍。且国外公司响应速度慢，不仅需提前预订，交期还要等待好几个月。“刀具市场需求变化很快，经常是订单来了，原料供应却跟不上。”周鹏说。受制于人怎么办？自己干！

2021年初，在湖南株洲，投资8000多万元的中粗碳化钨粉智能车间在距离株钻公司仅8公里的中国五矿所属中钨高新株硬公司开工建设，年底即竣工投产。

智能车间里宽敞明亮。粗颗粒钨粉料仓上，二维码记录原料信息，自动运料叉车闪烁着感应灯，穿梭在还原炉与碳化炉间，投料、卸料、转料等10多道工序几乎不用人工操作。

过去，株硬公司年产碳化钨粉几百吨，仅能满足小部分普通切削刀具的生产需求。全自动数智化升级后，单位加工成本下降30%以上、产能扩大两倍，降本增效的同时，产品品质大幅提升。

“以钨加碳混合物碳化环节为例，我们通过改进方管炉的结构、密封等，有效保证了粉末碳化控温的稳定性，并增加了自动压舟、装卸料的功能，提升了工作效率。”株硬公司粉末事业部副总经理刘斌说，生产高品质碳化钨粉，难点在于控制精度。标准化智能设备取代人工操作，增强了碳化钨粉的一致性和稳定性，批次之间的各项指标波动范围较之前缩小一半。

智能化改造提升了效率和品控，制备工艺流程技术攻关也没有止步：对碳化钨工序进行精准的碳化温度设计，并辅以先进的球磨及气流粉碎技术和工艺，保证了碳化钨粉的结晶完整性及分散性达到最佳状态……“车间下线的中粗碳化钨粉在均匀性、耐磨性和耐热敏感性等方面均展现出优越性能，可以自给自足。”刘斌说，原料实现公司内部自主可控后，就可以根据上下游订单灵活调整生产计划，及时响应市场需求。

下游需求牵引上游技术进步，碳化钨粉不断提质升级向更高端迈进。好原料造就好产品，高品质碳化钨粉为下游硬质合金产品注入良好“基因”，使产品性能更优，并可应用在航空航天、电子信息等更多“高精尖”领域。

目前，株钻公司数控刀片的国内市场占有率接近20%。今年上半年，株钻公司数控刀片销量实现同比增长24%。

“今年以来，各地推动大规模设备更新，老旧机床的更新换代将驱动数控刀具行业进一步发展。”中钨高新副总经理沈慧明说，在钨深加工领域，随着国内产业结构调整、制造业转型升级、智能制造以及新能源等新技术新产业发展，全球刀具需求总量有望继续增长。

中粗碳化钨粉产线旁，另一条投资2.5亿元的超细碳化钨粉智能产线建设正酣。“预计明年竣工投产，届时超细碳化钨粉品质将达到国际先进水平。”刘斌说。