立方氮化硼(CBN)作为超硬材料的重要组成,从自主研发诞生至今已经六十周年。与金刚石的发展势头迅猛相比,立方氮化硼产业增速明显偏慢。然而,随着大型压机技术突破带来的大颗粒立方氮化硼产品量产,以及高端制造对加工精度要求的持续提升,这一局面正在发生改变。郑州沃德超硬材料有限公司(以下简称“郑州沃德”)正是这一进程中的代表性企业之一。

近日,中国超硬材料网记者专访了郑州沃德总经理周世杰,深度解析这位有着近三十年超硬材料行业经历的老将如何带领郑州沃德,用“效率”与“应用”两把钥匙,开启超硬材料下半场的大门。

立方氮化硼的产业历程:从平稳增长到应用拓展
谈起两种材料的市场定位,周世杰有着清晰的判断:“金刚石的应用面广,市场放量快;立方氮化硼的专业性更强,发展节奏完全不同。”
数据显示,过去二十年,中国金刚石年产量实现了约十倍的增长,而立方氮化硼的体量,仅从3亿克拉左右缓慢攀升至5亿克拉左右。这并非因为CBN性能不够优异,恰恰相反,其突出的耐热性和化学稳定性,使其成为加工铁基材料的理想选择。但受限于高端机床设备的普及度不足,以及过去较高的生产成本,CBN的市场覆盖面长期集中在汽车、航空等高端制造环节,难以向更大范围的一般工业领域渗透。
然而,局面正在改变。随着大型压机技术的成熟,单次合成腔体增大,让1.5毫米甚至更大粒径的CBN实现稳定量产成为可能。“大颗粒产品出来后,应用场景一下就拓宽了。”周世杰表示,在高铁钢轨打磨这类粗加工领域,大颗粒CBN磨料制成的砂轮,比传统磨料效率更高,使用寿命更长。“高铁不仅要跑得快,更要停得稳、行得顺,钢轨廓形打磨至关重要,我们的磨料就应用在这一环节。”此外,在轴承无心磨、汽车零部件磨削等领域,大颗粒CBN也正加速渗透,成为精密制造中越来越重要的一环。
从供应原料到提供应用方案


在沃德的产品展厅里,整齐陈列着不同规格的样品。其中,一款名为WBN88的CBN磨料,是周世杰团队近年来重点研发的成果。“这个产品,我们对标的是国际头部企业,专门用于曲轴、凸轮轴等精密磨削场景。”
研发这款产品的驱动力,来自丰田等高端客户近乎严苛的要求:既要保持高锋利度,又需控制磨削热,避免工件表面损伤。“以往,国内企业习惯了自己生产什么就卖什么,但高端客户的需求是反向的,他们要求磨料必须完美匹配其特定工况。”周世杰说。

为了打磨出合适的产品,沃德早期曾投入高昂的试验费用,开展嵌入式研发。“我们的技术人员要深入客户的车间,反复测试、反馈调整,就像按图纸定制零部件一样,不断修正直到各项指标完全贴合客户工艺要求。”这种深度配合的模式,让郑州沃德成功切入了被国外品牌占据的高端市场。

周世杰坦言,国内磨料企业与国外的差距,核心不仅仅在磨料硬度本身,更在于应用层面的技术积累。国外领先企业提供的不仅是磨料,更是一整套加工参数和应用指导,附加值高。而国内企业普遍在检测手段和设备投入上不足,对产品粒度分布、批次稳定性等关键指标把控不够精细,难以完全达到高端客户“零缺陷”的质量要求。

“我们正在补这一课,也必须补上。”周世杰透露,公司搬迁新厂后,除了新增100台大型六面顶压机,还把大量投入用在了智能化改造和检测实验室建设上,力求把人为因素带来的波动降到最低,让生产数据的可追溯性做到极致。
成本优化与人均产值提升
采访中,周世杰多次提到一个词——“爆发点”。在他看来,CBN市场当前仍处于快速增长的前期,而撬动更大市场的关键杠杆,是成本。
“碳化钨原料价格大幅上涨,硬质合金刀具成本随之上升,这直接给我们的PCBN刀具专用微粉带来了替代机遇。”周世杰分析,过去超硬刀具市场占有率仅有3%—5%,高价格是主要制约因素。如今,当传统刀具的成本优势被削弱,CBN刀具长寿命、高效率的价值就凸显出来,市场替代进程明显加快。郑州沃德高纯净、低磁性的CBN微粉,近期增势显著。

更大的增量空间在于整体性的低成本渗透。周世杰预计:“当CBN的生产规模从亿级迈向十亿、百亿级时,成本会被大幅摊薄,单价有望降至较低水平。到那时,类似金刚石线锯替代碳化硅砂浆的进程,CBN将在更广泛的磨削领域形成对普通磨料的持续替代。”
这一前景的背后,是相当高的行业进入壁垒。六面顶压机及顶锤的购置成本从几十万元上涨到一百五十多万级别,资金门槛大幅抬高,部分中小型企业因此退出。但对于持续投入的企业而言,这反而是在构筑竞争优势。
成本控制不仅依赖规模,更来自内部效率的精进。在郑州沃德的新车间,自动化的物料输送和化学处理产线已投入使用。“我们建新厂的时候,就明确了智能化方向。现在人员精简了,设备故障率下降了,锤耗也控制得更好了。”周世杰介绍。他给自己定了一个阶段性目标:当前公司人均产值刚过百万元,下一步要通过品牌溢价和深度自动化,用几年时间将人均产值做到两百万元。
“制造业的竞争力,最终很大程度上就体现在人效上。”周世杰说,“市场行情总会有波动,只要我的人均产值和利润保持行业领先,企业就能站得更稳、走得更远。”
构建上下游协同研发机制
近三十年行业深耕,让周世杰有一个深刻的体会:中国超硬材料产业的整体突破,单靠某一家企业的单打独斗难度很大。他举例说,一些战略合作项目中,企业按客户要求投入大量资源进行定向研发,却因缺乏有效的成果守护机制,技术细节较快流向市场,结果前期投入无法充分回收,后来者又迅速陷入价格竞争。

“磨料和磨具是上下游共生关系,我们需要建立一种更良性的协作机制。”他呼吁,行业协会宜牵头组织更深层次的技术交流,推动上下游企业打破过度封闭的状态,进行嵌入式的联合开发,让磨料企业真正理解磨具的使用需求,也让磨具企业能够用好磨料的特性。对于战略级的合作项目,双方宜秉持长期合作的理念,共同守护创新成果,先合力把市场空间做大、产品品质做优,再合理分享收益,而不是急于跟风,把新兴领域迅速推向低价竞争的循环。
谈及未来,周世杰的目光没有只停留在车间和订单上。“立方氮化硼在国内发展马上就六十年了,我参与了后面这二十多年。如果说前几十年我们更多是在追赶和积累,那未来两到三年,随着复合材料更广泛的应用和高端机床的进一步成熟,我相信这个行业会进入一个新的增长阶段。”
在他看来,中国工业升级正从规模扩展转向质量提升,而像立方氮化硼这样用来加工关键部件的材料,正是这场转型最微观、也最坚实的支撑之一。周世杰和他的沃德,正稳步打磨手中的产品,为未来更大的应用需求做好充分准备。



