中国自主生产碳化钨笔头球珠并有望完全替代进口

圆珠笔头示意图最近有一个大家热议的话题,就是中国终于造出了圆珠笔头用球珠,有望完全替代进口。消息一出大家应该也是啧啧称奇,小小的圆珠笔援助真有那么难造吗?我国在火箭发射、导弹、航空领域的技术都一直高速发展怎么会搞不定这种日常生活中常见的小东西。这还得从去年的一档央视节目《对话》说起。

也就是在这档节目中,李克强总理才提到了这一球珠的重要性:3000多家制笔企业、20余万从业人口、年产圆珠笔400多亿支……中国已经成为当之无愧的制笔大国,但一连串值得骄傲的数字背后,却是核心技术和材料高度依赖进口、劣质假冒产品泛滥的尴尬局面,大量的圆珠笔笔头的“球珠”还需要进口。节目中一些相关企业也坦言,小小的圆珠笔虽然不起眼,但是顶级圆珠笔利润高于一台空调,而中国造的圆珠笔,利润只有几厘,因为处在制造业的最低端,只是加工而已。

其实本身圆珠笔的书写原理并不难,圆珠笔的笔尖由两个核心部件构成:金属球珠和金属球座(或称底座)。圆珠是个纯粹的圆球,但球座不是简单的碗状,而有着各种细小沟槽,加工过程非常复杂,对精度的要求也十分高。大气的压力和油墨的重力的双重作用下,笔芯里的油墨流向笔头的球座里,黏附在球珠上。利用圆珠在书写时与纸面直接接触产生的摩擦力,使圆珠在球座内滚动,带出塑料笔芯内的油墨(墨水),形成字迹。由于书写时需要承受很大的压力,笔尖的圆珠需要采用非常坚硬耐磨的材料制成。目前最常用的材料是不锈钢和碳化钨。后者的质量更好,可以保证长时间书写的流畅性。碳化钨是一种由钨和碳组成的化合物,属于硬质合金生产材料,呈黑色六方晶体,有金属光泽,硬度与金刚石相近,化学性质稳定,是电、热的良好导体。加入碳化钛、碳化钽,还能提高抗爆能力,用于制造钢材切割工具,还有多种军事用途。

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生产需要,还大量出口。但直径仅有2.3毫米的球座体,无论是生产设备还是原材料,长期以来都掌握在瑞士、日本等国家手中。中国每年要生产380亿支笔需要用一吨12万的价格进口1000多吨生产笔尖的钢材,付出外汇1500万美元。来自国外的笔头一体化生产设备生产一个小小的圆珠笔头需要二十多道工序。笔头里面有不同高度的台阶和五条引导墨水的沟槽,加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。在笔头最顶端的地方,厚度仅有0.3-0.4毫米。极高的加工精度,要便于切削,这对碳化钨材料提出了较高的性能要求。此外,在经过五年数不清的失败,在电子显微镜下,国内终于生产出了“添加剂”分布均匀的笔尖钢,试验在2016年9月取得成功;在大规模炼钢十多次后,第一批切削性好的钢材终于出炉了。这批直径2.3毫米的不锈钢钢丝,可以骄傲的写上了“中国制造”的标志。

硬质合金球图片

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