中国制造加油 碳化钨圆珠笔头尚未实现国产

2017年1月4日，李克强总理在参加一个有关钢铁煤炭行业产能过剩的座谈会时，他举例说，中国至今不能生产模具钢，比如圆珠笔的"球珠"都需要进口。

一石激起千层浪，如果不是李克强总理说出来，估计好多人都不知道。3000多家制笔企业、20余万从业人口、年产圆珠笔380多亿支……中国已经成为当之无愧的制笔大国，大量的圆珠笔笔头的“球珠”还需要进口，这不等于让最赚钱肥水流到了外国人的田里。

当然，仔细推敲，总理说的重点不是圆珠笔的"球珠"，而是模具钢，或从真正意义上来说，圆珠笔上的“球珠”算不上“不锈钢”，而是硬度仅次于钻石的碳化钨，钨也是生产模具钢的主要原材料。

早期圆珠笔的笔珠使用的是普通的钢材，长期与酸性油墨接触，极易腐蚀，影响书写效果和使用寿命。1957年，美国著名的制笔商派克公司（Parker）为Jotter系列圆珠笔推出T-ball替芯，率先使用碳化钨作为笔珠。碳化钨作为一种耐磨蚀、耐腐蚀、耐高温氧化的高硬合金，天然适于作为笔珠材料。碳化钨的维氏硬度1400 ～1800左右，熔点极限在3310℃，是人类制出的硬度仅次于金刚石、而高于任何其他天然矿物的高硬材料。由于熔点极高，唯有用粉末冶金法方可制备。1923年，德国的卡尔·施勒特尔在碳化钨粉末中加入 10%～20%的钴作为黏结剂，经过制粉、混合、压制、烧结等步骤，得到粉末冶金高硬合金。1926年德国的军工巨头克虏伯公司（Krupp）开始批量生产碳化钨硬质合金，商品名为“WIDIA”，意为“类金刚石”。

到20世纪50年代，粉末冶金法制备碳化钨的技术和工艺流程已经较为成熟。国际上许多制笔商也纷纷效仿派克公司用碳化钨生产圆珠笔头。法国的比克公司最初笔珠是用不锈钢制作，1961年改用碳化钨，一直延续至今，形成了完善而严格的工艺流程。

碳化钨圆球笔头的制造过程需要二十多道工序。其大致是，先通过粉末冶金法制得直径1mm的毛坯球珠，并在炉中进行硬化（harden）。接下来将球珠投入研磨抛光机（lapping machine），并加入润滑剂和少量金刚石研磨膏（diamond dust paste），经过长达5天的研磨，得到表面光滑、形状标准的球珠。最后，通过筛选和检测合格的球珠才被安装到圆珠笔头的球座上。

虽说是看似不起眼的“珠子”，但制造却是极精细的过程，如今，随着材料学的发展，碳化钨也有了许多新的竞争对手，特别是新型陶瓷材料的开发，例如氧化锆增韧陶瓷（ZTC），我国在新材料研制方面有较大突破，据说这个类材不仅硬度等各项性能不次于碳化钨，而且带墨能力更好，不过相比于碳化钨，ZTC因其制造成本的原因，还只限于制造高档圆珠笔，主要的圆珠笔头材料还是由碳化钨来制造。

目前国际上的圆珠笔头生产设备主产于瑞士，圆珠笔“钢”材料主产于日本。相关生产技术是高级商业机密，中国制造商无从知晓，研制就像是摸着石头过河。虽然，近期有新闻报道太原钢铁集团生产出了国产圆珠笔头，消息令人鼓舞，但笔头钢和“笔头球珠”是两个概念，也就是说用碳化钨制的“球珠“还尚未实现国产。

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