二十世紀(jì)九十年代初，中國的金剛石工業(yè)已有了很大的發(fā)展，具有中國自主的知識產(chǎn)權(quán)的鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)已經(jīng)成熟。高壓油缸已經(jīng)在不斷擴(kuò)大；國內(nèi)實(shí)有壓機(jī)臺數(shù)在進(jìn)一步增加。以鐵、鎳、鈷、錳為基本元素的片狀觸媒材料花樣翻新，觸媒片越做越薄。石墨片材（碳片）基本穩(wěn)定。主要輔助材料葉蠟石塊，已由粉料壓制，總體均勻，已能滿足金剛石單晶生產(chǎn)的要求，行業(yè)中的精英們在追求著質(zhì)量、產(chǎn)量、性價(jià)比的提高。

　　中國超硬材料工業(yè)誕生時(shí)，金剛石材料尚屬國家戰(zhàn)略物質(zhì)。生產(chǎn)設(shè)備、技術(shù)等在國際上絕對保密。我們的六面頂壓機(jī)就是在這種背景下誕生的，但歐美國家使用的是兩面頂壓機(jī)，其噸位大，使用材料先進(jìn)，燒結(jié)工藝先進(jìn)，屬單壓源控制,相對穩(wěn)定。所生產(chǎn)出的金剛石品質(zhì)優(yōu)秀，屬高檔產(chǎn)品。我們的六面頂壓機(jī)，噸位小，屬六壓源，控制相對較難，材料也多年沒有大的變化。所生產(chǎn)出的金剛石產(chǎn)品，是中─低檔的。在抗壓強(qiáng)度（當(dāng)時(shí)是靜壓強(qiáng)度），晶形，透度，顏色，粒度大小，雜質(zhì)等方面，與兩面頂壓機(jī)的產(chǎn)品相比，有較大差距。在國際市場上，兩種產(chǎn)品的價(jià)格差距更為懸殊。但許多我們的超硬材料工具，例如切割石材的鋸片，需要中高檔的金剛石。要發(fā)展工具行業(yè)，只能花大價(jià)錢和稀缺的外匯，從歐美國家采購。為此，國家曾花巨資引進(jìn)多臺不同型號的兩面頂壓機(jī)?？上б蚋鞣N原因一直消化不良，產(chǎn)品的性價(jià)比較差，沒有發(fā)揮出預(yù)想的效果。

　　如何提高國產(chǎn)金剛石的品質(zhì)，適應(yīng)國內(nèi)超硬材料工具的需求，縮小與歐美國家生產(chǎn)的金剛石品質(zhì)上的差距，是一代超硬材料行業(yè)上的精英的奮斗目標(biāo)，決定金剛石產(chǎn)品品質(zhì)的主要有四個(gè)因素：裝備，材料，腔體結(jié)構(gòu)，燒結(jié)工藝或叫合成工藝。完善裝備，加大油壓缸徑，提高壓力，擴(kuò)大腔體，確實(shí)使產(chǎn)品的質(zhì)量和性價(jià)比提高了。腔體擴(kuò)大了，腔內(nèi)溫場更加均勻，單晶品質(zhì)自然提高了。不斷完善裝備，提高壓機(jī)噸位，擴(kuò)大腔體（當(dāng)然也有盡頭），是中國超硬材料行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和先決條件。但六面頂壓機(jī)與兩面頂壓機(jī)的工作形式有較大的不同。六壓源決定了它擴(kuò)大起來更復(fù)雜，尤其是鉸鏈梁，要承受更大的應(yīng)力，在材質(zhì)、制造工藝、誤差控制等方面提出了更高的要求。也受到中國當(dāng)時(shí)的工業(yè)基礎(chǔ)能力的影響，提高壓機(jī)噸位不是一朝一夕的，只能循序漸進(jìn)，不能求之過急。直到現(xiàn)在，壓機(jī)噸位與兩面頂壓機(jī)噸位比，仍有一定差距。完善腔體結(jié)構(gòu)，既滿足壓機(jī)的工作需要，達(dá)到保溫、傳壓、密封的效果，又要滿足金剛石單晶生長的均勻、穩(wěn)定的溫度場、壓力場，也會提高金剛石的品質(zhì)。優(yōu)化合成工藝，保證金剛石單晶按需要去成核、生長，十分重要的，也取得一定進(jìn)展。除了提高噸位，擴(kuò)大腔體，完善腔體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化合成工藝之外，能否在材料上有所突破，以適應(yīng)國內(nèi)鋸片級金剛石的需求，就成了北京晶鑫磊公司技術(shù)人員們思考的問題。鑒于當(dāng)時(shí)我國的科研人員已對金剛石的生長機(jī)理有了進(jìn)一步的理解，歐美的兩面頂壓機(jī)已開始使用粉末材料。能否把使用粉末觸媒，粉末石墨作為生產(chǎn)金剛石的原料，轉(zhuǎn)化到六面頂壓機(jī)上，完善與之相適應(yīng)的腔體結(jié)構(gòu)和合成工藝，為金剛石的生長創(chuàng)造一個(gè)更好的環(huán)境，也就成了北京晶鑫磊非金屬材料有限公司技術(shù)人員們的責(zé)任和任務(wù)。

　　1994年，在北京晶鑫磊非金屬材料有限公司內(nèi)立項(xiàng)，研究目標(biāo)是用粉末狀觸媒，粉末狀石墨，在六面頂壓機(jī)上生產(chǎn)出“鋸片級”人造金剛石產(chǎn)品。目標(biāo)確定以后面臨的問題很多，例如：

　　粉體觸媒材料的選擇，

　　粉體石墨材料的選擇，

　　粉末材料混合設(shè)備的選擇，混合工藝的摸索，

　　粉末材料成型的方法，及設(shè)備、工藝的選擇。

　　配合粉末材料的腔體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

　　組成腔體的輔件的生產(chǎn)方式和設(shè)備的選擇。

　　合成工藝的優(yōu)化等。

　　當(dāng)然最重要的粉體觸媒材料的選擇，科技人員根據(jù)他們對觸媒的理解，以兩面頂壓機(jī)所用觸媒材料為借鑒，參考了片狀觸媒的成分，又充分顧及了中國的國情，要求在不影響產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，盡量降低材料成本，例如不使用價(jià)格昂貴的鈷金屬。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，基本確定以Fe,Ni,Mn為基本元素的合金噴制成粉狀材料，作為粉末觸媒。石墨材料選擇的是晶形完整的天然磷片狀石墨。采用的是黑龍江省柳毛礦作為石墨材料的主要來源。石墨材料中的雜質(zhì)直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)。選擇材料時(shí)應(yīng)盡量減小雜質(zhì)的含量。還有各種材料的比例問題，材料的粒度問題等，只有通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化選擇，才能得出一個(gè)相對恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。北京晶鑫磊非金屬材料有限公司經(jīng)過上千次實(shí)驗(yàn)，最后確定以Fe,Ni30,Mn8作為觸媒，用氣霧化的方法，噴出合金粉末，粒度為200目到300目之間，氧含量控制在200PPm以下。石墨材料確定為純度99.99%的晶形相對完整的天然磷片狀石墨，粒度為200目到300之間。觸媒石墨的比例為3：7，加石墨。在不混入其他雜質(zhì)的前題下，混合均勻。這樣細(xì)的材料，不加任何粘接劑，要壓制成圓柱體，在當(dāng)時(shí)使用壓機(jī)的壓力條件下是困難的。為研究需要又發(fā)展出等靜壓成型、造粒、壓制等工序。最后在四柱壓機(jī)上制造出了可以使用的能生長出金剛石單晶的“合成柱”。

　　有了好的材料，還必須為單晶的生長創(chuàng)造一個(gè)好的環(huán)境。為了配合這種粉體材料，北京晶鑫磊非金屬材料有限公司在腔體設(shè)計(jì)上作了大量的工作。例如，改進(jìn)了鋼帽，使用了白云石套管，加了鐵帶等。在當(dāng)時(shí)的條件下，這是個(gè)新生事物，沒有配套廠家，除了葉蠟石塊、鋼件外，所需附件全部要自己生產(chǎn)。隨著實(shí)驗(yàn)的發(fā)展，逐漸建立起一套生產(chǎn)附件的工藝流程。因?yàn)槭纳a(chǎn)幾乎全部是黑的，腔體附件的生產(chǎn)幾乎全部是白的，當(dāng)時(shí)北京晶鑫磊公司員工戲稱我們的生產(chǎn)是“黑”“白”兩道的生產(chǎn)。

　　實(shí)驗(yàn)中，晶鑫磊的員工曾經(jīng)歷了太多的困惑，困惑中也帶動了更多的思考。例如，“黑道”的第一道工序混料。兩種比重相差懸殊的細(xì)粉，采用什么樣的設(shè)備混合，混合多長時(shí)間才能均勻；混好的材料移動后會對混合的均勻度有多大的影響。經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)，最后才得出了一個(gè)基本的結(jié)果。甚至于發(fā)現(xiàn)確定的兩種材料的混合均勻度與混合時(shí)間是非線性的。再舉個(gè)簡單的例子，用四柱壓機(jī)壓制“石墨柱”，出模后有出現(xiàn)中間裂紋的現(xiàn)象，高度變大，不符合生產(chǎn)的要求。這是什么原因造成的，是保壓的時(shí)間短，是壓力不足，是濕度的問題，是模具間隙問題，還是造粒的尺寸問題。問題雖然簡單，卻引出一系列的思考。實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過反復(fù)的這樣一個(gè)過程，出現(xiàn)問題─思考─冷靜分析─找出解決方案─改進(jìn)─再出現(xiàn)好的結(jié)果。北京晶鑫磊非金屬材料有限公司科技人員們深信，只要目標(biāo)明確，達(dá)到目標(biāo)的信念堅(jiān)定，解決問題的方法得當(dāng)，曙光就在前頭。經(jīng)過上千次的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過出現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的反復(fù)過程，建立起一套“黑”“白”兩道的完整的生產(chǎn)工藝流程和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

　　1996年，實(shí)驗(yàn)工作全部完成，并通過了連續(xù)的中試生產(chǎn)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，在六面頂壓機(jī)上，用粉末材料生產(chǎn)出“鋸片級”人造金剛石。產(chǎn)品的晶形完整，是典型的立方體八面體聚形，透度好，雜質(zhì)含量低，產(chǎn)量高，粒度集中率高，靜壓強(qiáng)度在20kgf以上的單晶超過20%。在顯微鏡下，產(chǎn)品均勻飽滿晶瑩剔透。完全達(dá)到優(yōu)質(zhì)“鋸片級”人造金剛石的要求。從設(shè)定目標(biāo)，到達(dá)目標(biāo)勝利完成任務(wù)，北京晶鑫磊非金屬材料有限公司的耕耘者們經(jīng)歷了太多的困惑和煩惱，也收獲了更多的興奮和喜悅。出現(xiàn)問題，如何去解決，一次兩次的調(diào)整還沒有解決問題是煩惱，問題終于解決了是興奮，產(chǎn)出了晶瑩剔透的飽滿的高品級金剛石是喜悅。晶鑫磊的耕耘者們就是在這樣一次次煩惱與興奮的交替中，在汗水和淚水的交替中，完成了在六面頂壓機(jī)上，用粉末觸媒材料生產(chǎn)出“鋸片級”人造金剛石的任務(wù)。也在這一過程中增長了才干，加深了對金剛石單晶成核、生長的理解。鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)的出現(xiàn)，是我國可以生產(chǎn)人造金剛石的前提，這種裝備奠定了中國超硬材料行業(yè)的基礎(chǔ)。粉末材料的出現(xiàn)，相對于片狀材料來說，是一次重大的改革，產(chǎn)品質(zhì)量的提高，填補(bǔ)了不能大量生產(chǎn)“鋸片級”金剛石的空缺，也可以說是一次革命。它降低了與歐美國家兩面頂壓機(jī)生產(chǎn)的金剛石品質(zhì)上的差距。優(yōu)秀的腔體結(jié)構(gòu)為金剛石的生長，提供了一個(gè)良好的環(huán)境。合成工藝是能生長出優(yōu)質(zhì)金剛石的條件，它們都十分重要。只有在裝備、材料、結(jié)構(gòu)、工藝四個(gè)方面完美結(jié)合，才能生產(chǎn)出能滿足要求的優(yōu)質(zhì)的金剛石產(chǎn)品。根據(jù)這些理解，晶鑫磊公司總結(jié)出“合成鋸片級人造金剛石胚件”即粉體材料，“合成超硬材料用超高壓高溫室”即腔體結(jié)構(gòu)，“合成人造金剛石專有技術(shù)”即合成工藝等多項(xiàng)專利。

　　1996年8月，與冶金部燕郊金剛石工業(yè)公司、門頭溝藍(lán)龍公司合作，轉(zhuǎn)入批量工業(yè)性生產(chǎn)，取得了良好的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)成功與連續(xù)化的規(guī)?；墓I(yè)推廣還是有一定差距的。它更強(qiáng)調(diào)供應(yīng)鏈的完善，更強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的穩(wěn)定性、規(guī)范性。也更強(qiáng)調(diào)材料成本的降低。對于觸媒材料，要求盡可能降低雜質(zhì)含量，尤其是氧含量，批量生產(chǎn)中要求限制在150PPm的范圍內(nèi)。粒度限制在200目到300目之間。采用的是在氬氣式氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，氣霧化噴粉。但是當(dāng)時(shí)國內(nèi)的制粉廠家，或者是訂單飽滿，生產(chǎn)較忙，沒有空余時(shí)間去生產(chǎn)這種產(chǎn)品，或者是生產(chǎn)條件不具備，產(chǎn)出的觸媒氧含量過高，不能滿足要求。后來，國外的一個(gè)廠家接下了這份訂單。保證了按晶鑫磊公司的配方，主成分為FeNi30Mn8（后來改為Mn4），生產(chǎn)出其他雜質(zhì)微量，氧含量在150PPm以下，粒度在200—300目之間的合格的粉末觸媒。石墨材料是以帶料加工的方式完成采購的。采購99%天然磷片狀石墨，請上海電爐廠用高溫通氯去雜的工藝凈化，生產(chǎn)出了99.99%的高純度石墨。主材料供應(yīng)連續(xù)，產(chǎn)品穩(wěn)定，“黑道”的產(chǎn)品穩(wěn)定了。經(jīng)過努力，腔體附件材料的生產(chǎn)也達(dá)到了規(guī)范、穩(wěn)定。“白道”的生產(chǎn)也穩(wěn)定了。“黑”“白”兩道的生產(chǎn)規(guī)范、穩(wěn)定，為粉末材料工業(yè)化推廣打下了基礎(chǔ)。

　　1997年5月全部完成了實(shí)驗(yàn)，中試，工業(yè)化的試生產(chǎn)，正式應(yīng)用推廣。推廣初期也很艱難。單晶產(chǎn)品是新型的，尤其是晶型十分完整，在整條產(chǎn)業(yè)鏈中，其他部分還沒來得及調(diào)整，產(chǎn)品就進(jìn)入了市場，應(yīng)用中一定會出現(xiàn)問題。舉一個(gè)小例子，應(yīng)用推廣初期，有一個(gè)單晶生產(chǎn)廠家突然提出，他們下游鋸片生產(chǎn)廠家反映應(yīng)用中，在切割石材時(shí)開始又快又好，但隔一段時(shí)間后就切不動了，不知是什么原因。北京晶鑫磊非金屬材料有限公司派技術(shù)人員實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)刀頭胎體上，沒有一粒金剛石破碎的痕跡，全部是金剛石掉下后留下的坑痕。告訴他們這不是金剛石質(zhì)量問題。金剛石晶形完好、基本是球形，胎體對它的把持力不足，全部掉粒了，自然就切不動石材了。要想解決問題，需調(diào)整胎體配方。他們買了GE公司最好的金剛石單晶，重新做了副刀頭，切割實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是一樣的。后來，他們改進(jìn)胎體材料，解決了包鑲問題，取得了很好的結(jié)果。

　　北京晶鑫磊非金屬材料有限公司從1994年開始研究，到1996年中試后的工來化試生產(chǎn)，到1997年的應(yīng)用推廣，曾得到了同行業(yè)中許多廠家的大力支持。在超硬材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的上、下游的通力合作下，從1997年起，超硬材料行業(yè)中又出現(xiàn)了一種生產(chǎn)金剛石單晶的原材料——粉末觸媒。為中國超硬材料行業(yè)增添了一支新的奇葩！

　　1998年開始，北京晶鑫磊非金屬材料有限公司又研究了“原生單晶細(xì)顆粒高品級金剛石的合成”項(xiàng)目，此項(xiàng)目由邊平同志任負(fù)責(zé)人，由多名技術(shù)人員參與研究。于2000年6月由北京市科學(xué)技術(shù)委員會作出科技成果鑒定，鑒定意見為“采用本項(xiàng)目合成技術(shù)制造的細(xì)顆粒高品級金剛石，晶型完整，透明度高，抗沖擊性能好等，質(zhì)量指標(biāo)已接近國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平”。

　　盡管我們在行業(yè)也工作了快20年了，但對中國發(fā)展金剛石50周年來說還是個(gè)新兵。目前我公司除了繼續(xù)提供金剛石粉柱、細(xì)料高品級金剛石外，又在大型復(fù)合片上開展一些新的探索，已經(jīng)初見成效！我們的主要目標(biāo)是：尊重科學(xué)，尊重人才，努力研究一些高端產(chǎn)品，為中國超硬材料全面實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國夢做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。我們近百人既然已經(jīng)進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，它又是那樣的引人入勝，還有哪么多的課題需要不斷探索、研究，我們就下定決心為它奉獻(xiàn)一切。和同仁的一起把中國的超硬材料做大做強(qiáng)而奮斗到底！（本文摘自《中國超硬材料工業(yè)五十年》）