12月5-7日，由DT新材料主办的第八届国际碳材料大会暨产业展览会（Carbontech 2024）将在上海新国际博览中心隆重举办。同期针对半导体与加工主题特设4大论坛，宽禁带半导体及创新应用论坛、超硬材料与超精密加工论坛、金刚石前沿应用与产业发展论坛、培育钻石论坛，已邀请国内外知名专家和企业莅临交流，欢迎报名。
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李蕊 13373875075
砂轮片是磨削加工中不可或缺的工具，其性能直接影响加工质量和效率。砂轮片由磨料、结合剂和孔隙组成，经过压制、干燥和烧结等工艺制成。其特性受磨料种类、粒度、结合剂类型、硬度、组织结构、形状和尺寸等因素的影响。
根据Valuates Reports的统计，2024年全球砂轮市场销售额预计达到57.69亿美元，预计2030年将达到71.96亿美元，年复合增长率（CAGR）为3.8%（2024-2030）。这一增长主要得益于制造业和工业生产的持续发展，特别是在金属加工和机械制造领域，对高效磨削工具的需求不断增加。随着精密和超精密加工技术的发展，对砂轮片的性能要求也日益提高。在超精密磨削中，传统的磨料已难以满足高精度和高效率的加工需求。因此，超硬材料砂轮，如金刚石砂轮和立方氮化硼（CBN）砂轮，逐渐成为焦点。
图源：公开网络
那么，这两种不同材质的砂轮在应用领域具体有什么差别呢？
可研磨工件硬度比较
金刚石和立方氮化硼（CBN）在磨削应用中因硬度差异而适用于不同工件。金刚石以其强共价键的三维网络结构成为最硬的自然材料，莫氏硬度为10，显微硬度达10000kg/mm²。相比之下，CBN的晶体结构与金刚石类似，但键长稍长，硬度略低，莫氏硬度为9.7，显微硬度约8000-9000kg/mm²。
磨削效果通常要求磨料硬度是工件硬度的3-4倍。对于硬质合金，CBN的硬度仅约为其2倍，易出现磨料钝化、温度升高等问题，导致粗糙度不佳。相较之下，金刚石硬度约为硬质合金的4倍，更适合对HRC65以上硬质材料的高精度研磨和抛光。
耐热性比较
磨料的热稳定性决定了砂轮在高转速下的表现。随着转速的提升，研磨温度也会升高，热稳定性较差的磨料则会快速磨损。金刚石作为典型的热衰减型磨料，其表面碳原子未饱和，在720℃以上时易与氧结合生成碳氧化物，导致晶体表面逐渐剥落解体，切削力显著降低。因此，金刚石砂轮的使用温度通常需控制在800℃以下，更适合中速研磨。
相比之下，立方氮化硼（CBN）的晶体表面由饱和的硼和氮原子覆盖，其中硼原子的电子层结构保证了价键无空悬键，使CBN在高温下具有更高的热稳定性。CBN在1200℃以上的高温环境中仍能保持自锐性和锋利度，非常适合高速及超高速研磨和抛光操作。
化学稳定性比较
金刚石在高温下与铁、钴、镍、铬和钒等过渡金属有强亲和性，易与铁原子反应转化为石墨结构。这会降低磨粒强度和切削力，并导致粘屑现象，从而影响加工质量。因此，金刚石不适合用于铁基合金的研磨。
相比之下，立方氮化硼（CBN）在1150℃以下具有优异的化学稳定性，不与铁系金属反应，且在氧化环境中可形成氧化硼薄层，进一步增强其抗化学性，适合用于淬硬钢、冷硬钢等难加工铁系材料。需要注意的是，CBN在碱性水溶液中会缓慢分解，特别是在300℃以上的碱性环境和沸水中，这会损伤磨粒的晶体结构。因此，在使用CBN砂轮时，建议选择油性冷却液，避免水基冷却液，以确保磨削过程的稳定性和效果。
相关企业
目前，国内已经有不少相关企业涉足超硬材料砂轮行业，三超新材作为A股上市非金属领军企业，其产品囊括电镀金刚线与金刚石砂轮，广泛应用于硬脆材料的切割、磨削和抛光等精密加工工序。截至2023年，三超新材的总资产为11.42亿元，较2022年末增长14.43%，其中归属于上市公司股东的净资产为7.94亿元，较2022年末增长19.76%。2023年，三超新材的营业收入为2.19亿元，同比增长17.11%，净利润为321.51万元，同比增长216.76%。
图源：三超新材
东莞市华亿信钻石工具科技有限公司是一家集科研开发、生产、销售、服务于一体的科技型生产制造企业。自成立以来，不断致力于研发和生产金刚石工具，公司产品涵盖电镀、树脂、陶瓷、金属以及复合材料结合剂的金刚石砂轮和CBN砂轮，广泛应用于高端数控刀具、汽车发动机及配件、轴承、及模具等行业的精密和超精密加工。
图源：华亿信
郑州德卡特超硬工具有限公司是一家集研发、生产、销售、服务于一体的企业。主营产品有：陶瓷结合剂金刚石砂轮、陶瓷金刚石周边磨、双端面研磨盘、金属结合剂金刚石修整滚轮等。公司研发的陶瓷结合剂金刚石/CBN磨盘广泛用于液压气动元件、液压马达部件、汽车燃油泵部件、密封件、活塞环、量刃具、模具、硬质合金刀片、陶瓷阀芯、磁性材料等产品的双面研磨加工。
陶瓷结合剂金刚石/CBN磨盘 图源：德卡特官网
深圳市利华金刚石工具有限公司是一家拥有多项专利创新集研发、生产、销售为一体的的金刚石工具专业生产厂家，现拥有树脂结合剂、金属结合剂、青铜金属烧结、陶瓷结合剂和电镀结合法金刚石、立方氮化硼（CBN）超硬材料制品多条生产线，产品广泛用于硬质合金、精密陶瓷、玻璃、石材、磁性材料、水晶宝石、蓝宝石、硅片、脆硬金属合金、半导体、光导光学纤维、触摸屏显示屏等较硬材料的切割、打磨、抛光等领域。
图源：利华金刚石工具
第八届国际碳材料大会暨产业展览会
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半导体及加工产业现状与趋势
12月5日 周四 上午
09:40-10:10
SiC产业发展分析与技术的新进展
赵正平，中国电子科技集团有限公司原副总经理
10:10-10:40
报告方向：超精密抛光技术研究进展
袁巨龙，浙江工业大学超精密加工技术研究中心主任
11:10-11:40
报告方向：芯片级金刚石晶圆
江南，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员
11:40-12:10
报告方向：大功率芯片散热的解决方案
郭跃进，深圳大学异质异构国家重点实验室研究员、原Intel公司首席专家
金刚石前沿应用及产业发展论坛
金刚石生长与前沿应用专题
12月5日 周四 下午
13:35-14:00
金刚石增强导热复合材料与技术
朱嘉琦，哈尔滨工业大学教授
14:00-14:25
报告方向：金刚石量子前沿科技
Milos Nesladek，哈塞尔特大学教授
14:25-14:45
议题待定
Rahul Gaywala，印度Sahajanand Technologies Private Limited公司CEO
15:10-15:35
报告方向：金刚石信息功能传感和电子器件
廖梅勇，日本国立物质材料研究所（行程确认中）
15:35-15:55
报告方向：金刚石量子应用案例
赵博文，安徽省国盛量子科技有限公司创始人
15:55-16:15
硼掺杂金刚石电极的调控与电化学工程应用
魏秋平，中南大学教授
16:15-16:35
议题待定
嘉宾待定，普敦实验室设备(上海)有限公司
16:35-16:55
高灵敏性金刚石热敏电阻器件研究新进展
陈巧，中国地质大学（武汉）副教授
热管理应用及产业化解决方案专题
12月6日 周五 全天
09:30-09:55
金刚石在激光领域的应用研究
杭寅，中国科学院上海光机所研究员
09:55-10:20
三维集成金刚石先进散热技术进展
于大全，厦门大学教授
10:20-10:45
使用CVD金刚石散热器提升高功率密度芯片的性能
lan Friel，元素六业务拓展经理、首席科学家
11:10-11:35
金刚石材料的激光加工
王成勇，广东工业大学副校长
11:35-12:00
CVD金刚石散热材料制备及产业化应用
魏俊俊，北京科技大学教授
12:00-12:20
太原理工大学团队（行程确认中）
13:30-13:55
金刚石常温键合技术在高性能半导体器件散热中的应用
梁剑波，大阪公立大学副教授
13:55-14:20
朝着光束全方位调控的金刚石激光技术
白振旭，河北工业大学教授
14:20-14:40
Effect of gas phase nucleation on nano- and polycrystalline diamond growth in conventional MPCVD chamber
Mariia Lambrinaki，苏州思体尔软件科技有限公司CEO
14:40-15:00
精密磨抛技术在金刚石材料加工中的应用
梁浩，北京特思迪半导体设备有限公司
15:30-15:55
集成电路先进封装的钻石中介层
宋健民博士
15:55-16:15
微射流激光先进技术基于大尺寸金刚石高品质分片及微流通道制备方案
杨森，西安晟光硅研半导体科技有限公司
16:15-16:25
小分子液态源MPCVD制备超纳米金刚石薄膜材料及应用研究
熊鹰，西南科技大学教授
16:25-16:45
基于COMSOL仿真的圆柱形谐振腔MPCVD中金刚石沉积的调控
杨黎，昆明理工大学教授
12月7日 周六 上午
10:00-12:00
闭门讨论：金刚石在热管理市场怎么用？从哪个角度切入热管理市场一块蛋糕？（仅限邀请）
宽禁带半导体及创新应用论坛
12月5日 周四 全天
10:25-11:00
议题待定
王英民，中国电子科技集团公司第四十六研究所首席专家
11:00-11:25
第三代半导体表面处理技术及装备
王德君，大连理工大学教授
11:25-11:45
基于氮化镓半导体的微波无线供电技术
敖金平，江南大学教授
11:45-12:05
以碳化硅为代表的第三代半导体产业演进及未来趋势
梁赫，重庆鬃晶科技有限公司总经理
13:30-13:55
Si基GaN器件及系统研究与产业前景
于洪宇，南方科技大学深港微电子学院院长
13:55-14:20
报告方向：金刚石半导体器件产业化进展
王宏兴，西安交通大学教授
14:20-14:40
磨抛工艺在超宽禁带半导体材料衬底制备中的应用
王彬，合美半导体（北京）有限公司总经理
15:10-15:35
报告方向：晶圆键合
王晨曦，哈尔滨工业大学教授
15:35-16:00
金刚石薄膜的制备与电学性能研究
胡晓君，浙江工业大学教授
16:00-16:20
报告方向：半导体先进键合集成技术与应用
母凤文，北京青禾晶元半导体科技有限责任公司、天津中科晶禾电子科技有限责任公司董事长兼总经理
16:20-16:40
山东大学团队（邀请确认中）
超硬材料与超精密加工论坛
先进加工技术及应用方案专题
12月6日 周五 上午
09:30-09:55
议题待定
康仁科，大连理工大学教授
09:55-10:20
议题待定
吴勇波，南方科技大学教授
10:50-11:15
金刚石的超精密加工技术现状与发展
赵清亮，哈尔滨工业大学教授
11:15-11:40
化学气相法制备单晶微刃金刚石磨料及工具新技术
孙方宏，上海交通大学教授
11:40-12:05
纳秒激光诱导活性金属等离子体反应刻蚀单晶CVD金刚石研究
温秋玲，华侨大学副教授
半导体切磨抛难题解决方案专题
12月6日 周五 下午
13:30-13:55
碳化硅晶圆减薄磨削装备及砂轮技术
尹韶辉，湖南大学无锡半导体先进制造创新中心主任
13:55-14:20
金刚石加工碳化硅晶圆衬底技术现状与趋势
栗正新，河南工业大学材料学院教授、河南工大高新产业技术研究院院长
14:20-14:45
金刚石衬底化学机械抛光原子级去除机理探讨
戴媛静，清华大学天津高端装备研究院常务副所长
14:45-15:05
金刚石超光滑与平坦化工艺路径探索
邓辉，南方科技大学机械与能源工程系研究员
15:30-15:55
大尺寸碳化硅晶圆加工过程面临的挑战与对策
张保国，河北工业大学教授
15:55-16:20
金刚石晶圆的磨抛一体化加工研究进展
陆静，华侨大学教授
16:20-16:40
硬脆材料的金刚石线切割过程切割力动态建模
梁列，西安理工大学青年教师
12月7日 周六 上午
10:00-12:00
闭门讨论：半导体CMP抛光“卡脖子”难点探讨
