威海企业造出笔尖上的“宝石”

近来，圆珠笔又成了热词，这是因为我国作为一个制造业大国，一个小小的高端圆珠笔尖却长期依赖进口，而太原钢铁集团有限公司宣布的圆珠笔笔头“笔尖钢”批量生产能力，无疑打破了这一技术被国外的垄断，也成为媒体竞相报道的对象。而如今又有一个好消息传来，威海圆环先进陶瓷股份有限公司也攻克了圆珠笔领域的一大难题：圆珠笔微珠烧结和研磨工艺。如果说太原钢铁的笔尖钢相当于圆珠笔头的“皇冠”的话，那么，该公司生产出的最小直径达到0.1毫米的氮化硅陶瓷微珠，则相当于“皇冠上的宝石”。

氮化硅陶瓷微珠。

昨日，在位于临港区汪疃镇的威海圆环先进陶瓷股份有限公司生产车间内，记者看到，一些粉末状的原料经过制备、成型、冷等静压、脱胶、烧结、研磨、抛光等工序后，生产线上源源不断地输送出一些微小却圆润光滑的黑色小球。这，就是氮化硅陶瓷微珠。

“目前直径0.5-1.0毫米的碳化钨球珠，我国不仅可以满足国内需要，还可以大量出口。不锈钢微珠国内也能生产，但考虑到市场空间欠佳，我们也未进行研究。”威海圆环先进陶瓷股份有限公司总经理倪赫隆说。

“既要保证产品的性能，还要考虑市场前景，于是我们想到了氮化硅陶瓷材料。”倪赫隆介绍，氮化硅陶瓷在高技术陶瓷中占有重要地位，它所具有的耐磨损、自润滑和重量轻等特性非常适合作为圆珠笔球的原料。

2015年9月份，倪赫隆等人开始正式建立工厂，聘请三名博士组成核心研发团队，投资近2000万元购入设备，进行技术攻关。微珠初步成型后，只有通过烧结技术的处理，才能使粉末结构成型并达到一定硬度。在烧结的过程中，烧结温度达到1800摄氏度时，1.8米深的烧结炉上下温差不能超过1摄氏度，否则微珠就达不到设定硬度。

这个问题，研究人员经过2个月的反复研究，实验20多次，才得以攻克。如今，公司生产出的氮化硅陶瓷微珠直径可达到0.1—1毫米，直径0.5毫米及以上的微珠实现了批量生产。

这项填补国内空白的烧结工艺，获得了美国田纳西大学、中国科学院上海硅酸盐研究所客座教授林华泰的高度评价。目前，公司的产品已经过相关厂商的性能检测，正在申请氮化硅陶瓷微珠生产工艺等三项专利，预计今年产值将突破3000万元，再经过制笔企业的相关工艺研究，未来可应用于圆珠笔生产。更重要的是，氮化硅陶瓷微珠可应用于磨介球和微型轴承滚动体等众多领域，拥有广阔的市场前景。

氮化硅陶瓷的原料粉（左一）、不同尺寸毛坯球（左二、三）和精品球。

氮化硅陶瓷微珠完成后，铸铁磨盘已受损严重。

数读微珠

历练一个月才能问世

“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来”，从配料开始，一粒0.5毫米的氮化硅陶瓷微珠需要经历近一个月的历练后才能真正问世。

0.5毫米

目前，0.5毫米的氮化硅陶瓷微珠能够批量生产。

由于书写要求和使用习惯不同，目前市面上有多种书写尺寸的圆珠笔，常用到0.3毫米、0.5毫米、0.7毫米以及1毫米等尺寸。目前，直径0.5毫米的氮化硅陶瓷微珠能够实现批量生产，月产量可达300万粒左右。受制于制作工艺和设备，直径0.5毫米以下的的微珠可以实现样本制作，但是未能实现批量生产。

1个月

直径为0.5毫米的氮化硅陶瓷微珠的研磨时间要近1个月。

经过配料、成型、烧结等工艺后，微珠还需要经过千万次的研磨后，才能拥有标准的尺寸。

烧结后的毛坯球并不是标准的球体，还有一些棱角，这些棱角需要在初步研磨的过程中处理掉，这需要一周的时间，在此期间，研磨机要24小时不停运转。

经历了初磨的考验后，这些“身材”渐好的微珠迎来了最大的考验——精磨，这需要每天24小时、大约20天的不间断研磨，研磨的精度要控制在0.001毫米，基本达到标准尺寸。再经历细磨和抛光等步骤后，圆珠笔微珠就变成了成品。

1.1元

目前，直径为0.5毫米的氮化硅陶瓷微珠每一粒售价大约为1.1元。

按照威海圆环先进陶瓷股份有限公司目前的成交价计算，一千克直径为0.5毫米的氮化硅陶瓷微珠售价为10万元，共包含约9万粒，每粒的平均价格约1.1元。若将氮化硅陶瓷微珠应用到制笔领域，它目标应用对象是中高档圆珠笔。