从 2019 年开拓国内的刀具设备业务开始，至今已经有三年。之前，我一直的认知是只有白钢刀国产没有优势，钨钢和金刚石国产远超进口，最多是生产刀具的设备比较落后，所以只要我们用点时间把设备造好，国产刀具就能强大起来。但等真正进入行业才发现，这个认知错了。
什么是 PCD 材料？
在国产刀具行业，精加工刀具的材料、生产设备、砂轮、软件、设计都是进口的，听说连磨刀用的研磨液都是进口的。深入了解之后，更是让人不解。以金刚石相关产品为例，近百分之九十的金刚石原材都是河南生产的，但是用于刀具生产的金刚石聚晶 产 品 PCD， 在2020 年之前近百分之七十来自进口。甚至于，某些公司的刀具就指定进口PCD，国产材料真的不香吗？2021 年期间，还有很多公司宁愿采用价格几倍的进口材料，又是为何？
本期，我站在技术人的角度来分析：为何之前的 PCD 领域国产品牌一片空白？我们该如何改变？现在， 钨钢刀具及材料的应用已经达到了一定的程度，未来将会有大量的钨钢刀具被超硬刀具所代替，所以本期的分析从超硬入手。
超硬刀具的主流分为两大块：一块是以金刚石为基础的刀具，可以加工绝大部分的非铁材料；另一块是CBN 系列，以加工铁材为主。我个人对 CBN 的了解还不足，以后还希望能够与更多从事 CBN 材料的专业人士做朋友，多学习多进步，以求有更深的了解。
以下以 PCD 为例展开分析。
首先，我们要知道一件事，PCD是一种由细微颗粒的金刚石粉通过工艺方法聚晶后形成的产品，其主要的成份还是金刚石。目前已经有公司成功生产出纯聚晶材料，这种材料的全部成分均为金刚石。我们通常所用的PCD 都不是纯聚晶。
了解一下 PCD 的制成过程。把颗粒状的金刚石微粉和结合剂充分拌匀，放于模具中，再通过高温高压机，将模具内的材料进行聚晶。当压力达到一定量的时候，颗粒状的金刚石相互挤压，由于金刚石颗粒多数都是多个尖角和平面的外形，挤压中自然会形成无数个尖角压平面的情况出现，压力除以接触面积得到压强，当尖点处压强达到一定高度时，尖点处的金刚石将会被压碎或因高温高压转变成石墨。这时拌入其中的结合剂发挥作用，保持碎掉的金刚石或石墨留在原位。当温度和压力改变后，达到金刚石生长的条件时，两边的颗粒状金刚石会利用尖点处的石墨材料进行生长，石墨材料又重新转变成金刚石，只是形状不再是尖角。由于两颗金刚石同时生长，最终将两颗金刚石连接，就好比金属焊接一样，每一颗小金刚石都和周围的其它小金刚石连接多点，压力越大连接的点就越大，最终将金刚石粉变成了具有一定强度的金刚石片材。为了加强其强度，通常还有一层更厚的钨钢材料作为底料，这样 PCD就制成了。
在 PCD 的制作过程中，结合剂其实只负责保持石墨留在原位，当 PCD 聚晶成功后，结合剂其实是多余的，不过因为不太容易去除，所以结合剂就一直留在 PCD 中。也就是说，在PCD的使用中，结合剂没有任何作用，有时还会成为降低 PCD 性能的主要原因。不过，由于结合剂可以使用导电性好的金属，所以 PCD 制成后，原本不导电的金刚石变成了导电材料。
由于金刚石过于坚硬，三十年前无法加工，后来有了导电的 PCD，于是便有了用放电或线切割加工 PCD 刀具的工艺。因此在欧、美、日等市场形成了一条完整的产业链，并且研发出导电性能更好更稳定的各种 PCD 材料。目前全球的 PCD 刀具加工绝大部分还是采用了放电方式加工，形成了稳定的产业领域。
国产 PCD 真的不“香”吗 ?
国产 PCD 的历史也很长，甚至在三十年前我国的 “八六三” 计划中，就研发出了比 PCD 更坚硬的 CVD 金刚石。但是，CVD 完全不导电，根本无法加工成工业刀具，再好的材料也无用武之地。国产 PCD 技术发展较晚，很多方法或技术都被国外申请了专利，完全照抄都十分困难，所以在导电性及稳定性上比进口要差一些，而导电性几乎成为考核的唯一指标。因为，能买到的 PCD 加工设备都是放电加工机。
导电性成为考核的唯一指标，强度、硬度、耐磨度都不在考核指标中。就算再差的 PCD 材料，比起钨钢还是要高出数个等级，特别是在一些要求加工光洁度很高的产品中，国产 PCD因导电性问题造成刀具刃口缺口或尖点，都是市场无法接受的劣势。只有在要求不高的木工刀具中，国产 PCD才可以完全胜任，因此近几年国产PCD 用量最大的是木工行业。金属加工等要求高的刀具，只有少数国产材料能够投入使用。
回到上面的那个问题，为什么一定要用进口 PCD，国产不 “香” 吗？我的答案是，国产 PCD 完全可以，并且还能更好。
国产材料的不足是导电性，也有人说是稳定性。其实，这个不足都是基于加工手段而言。如果不用放电加工，导电性根本无须考虑。2019 年，我就开始推行 PCD 全激光加工方法，完全不采用放电就能制造出各种刀具，甚至刀具的种类远多于放电加工。
这个研究方向并非是替代某一种技术，而是基于金刚石材料特性研究的各种技术，发挥出其特性。比如激光磨床可以用于磨平金刚石，激光车床用于加工圆棒产品，激光造形机、激光五轴加工机……都有专项针对的产品，并且精加工刀具的精度已经达到了进口设备的水准，甚至某些精度有所超越。由于我们使用了与进口激光完全不同的技术路线，将磨菜刀的理念加入其中，采用了激光磨削的方法进行刃口加工。所以，PCD 材料无论颗粒度大或小、导电或完全不导电，都可以磨出非常平整光滑且锋利的刀口。
如果把国产 PCD 材料做得过于坚硬、耐磨性极好的情况下，现有的PCD材料磨平技术将非常困难。牧激研发出的激光磨床就很好地解决了这个问题。不但好磨，效率还高出了传统磨床的几十倍，不必担心材料成本因此增加，反而很可能大幅降低。
国产 PCD 成本优势在国产激光技术的支持下将远超进口材料。在过去的一年里，第一大品牌手机就取消了对进口 PCD 材料的指定。
那么，一个简单的加工技术真的能改变国产 PCD 的命运吗？能，并且就在当下。
国产 PCD 不再需要学习进口材料，采用混合粒度生产 PCD 的方式。PCD 材料的生产技术降低了门槛，再利用激光技术降低后期成本，国产PCD 的价格优势将势不可挡。进而，我们再利用激光技术生产出强度、硬度、耐用度、精度都不输进口的超硬刀具。您说，国产 PCD “香” 不 “香” ？
材料与后期制造工艺是环环相扣的，改变了后期的加工方法，也就改变了对材料特性的要求，因此激光技术将改变中国的刀具发展历程。
现阶段整体式钨钢刀具还是市场主流，主要技术、设备、软件、材料都还是欧、美、日进口品牌的天下，随着 PCD 刀具的优势压过整硬合金刀，将有一部分整硬合金刀被 PCD 刀具取代。在 2021 年，这种事情已经开始发生。虽然，看起来国产整硬刀具还在发展，但那是因为国产整硬刀具的品质提升后，抢占了原属于进口刀具的市场。
超硬取代整硬成为市场主导，就像整硬合金取代白钢刀一样，当一个新产品的性价比达到某一个点时，取代便必将势不可挡。牧激的激光技术属于国产，虽然有些设备部件仍为进口，但国产化的步伐不会停止。国产PCD材料同样也会因为激光而改变，因为激光而进步。由此可见，未来的中国甚至全球刀具市场，中国生产的高端刀具绝对占比可观，激光技术将彻底改变国产刀具的发展方向。
