我国人造金刚石行业现状：产量及生产技术提升培育钻石赛道潜力大

2022-04-06 10:12

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根据观研报告网发布的《中国人造金刚石行业发展趋势研究与未来投资预测报告（2022-2029年）》显示，人造金刚石主要产品包括工业金刚石和培育钻石，两类产品均由同样的压机生产，只是工艺配方有所不同，在工业金刚石领域，不同的技术路径对应的主要应用场景也有所不同，其中高温高压法生产的金刚石单晶及微粉多用于制作锯切、钻进、磨削等工具性产品，CVD法生产的金刚石单晶多用于芯片、传感器等制作功能性产品。

HPHT与MPCVD制备工艺对比

	HPHT（高温高压法）	MPCVD（微波等离子体化学气相沉积法）
生产设备	六面顶压机	微波等离子体发生器
原料	石墨芯柱（由石墨粉、金属触媒等组成）及合成块	经过抛光、酸处理去除表面杂质的晶种，补充氮气或氦气等惰性气体，注入甲烷、氢气等
反应条件	顶锤向内挤压形成5-6GPa高压，生长舱温度达到1200°C左右	真空室压强为大气压的1/10，微波加热至约1000°C
反应过程	碳素从高浓度区向低浓度区扩散，低温籽晶过饱和而结晶	甲烷分解出碳原子，形成等离子体降落在底部晶种上沉淀结晶
优势	成本较低、生产效率高	无极放电、纯度高、产出金刚石面积大
劣势	杂质含量较高、金刚石体积受限	研发成本较高、技术要求高

数据来源：观研天下整理

1、人造金刚石产量稳居全球第一

我国是全球最大的人造金刚石生产国，金刚石单晶产量占全球总产量的90%以上，并且具有高温高压工业级金刚石的定价权。

数据来源：观研天下整理

根据数据显示，2020年，我国超硬材料行业总产值达50亿元，金刚石产量200亿克拉，其中金刚石单晶及微粉产量达145亿克拉，宝石级单晶244万克拉，人造金刚石产量为207亿克拉，金刚石复合片587万片。

数据来源：观研天下整理

2、人造金刚石生产技术不断提升

我国人造金刚石产业的快速发展与合成压机大型化、硬质合金顶锤优质化、粉末触媒和间接加热工艺的工业化等关键技术进步密不可分。目前，我国在高温高压法人造金刚石领域有领先的技术优势和规模成本优势。

HPHT法制备工业级金刚石产品及场景梳理

制品分类	主要金刚石产品	工具	应用场景	用途
锯切工具	金刚石单晶/金刚石微粉	锯片、锯条、绳锯、线锯、刀具	工程	石材切割、磨削、抛光、钻孔
钻进工具	金刚石单晶	地质、油井、工程钻头	矿产资源	石油、煤炭、天然气及其他矿产资源的勘探和采掘
磨削工具	金刚石微粉	砂轮、切割片、砂带、研磨膏、研磨液	精密机械制造	用于镗孔、铣削、研磨等极端技术工艺
			家用电器	制冷电器的活塞、气缸、上下轴承座加工
			光伏	用于硅棒截断、硅锭开方、硅片切割

数据来源：观研天下整理

同时，我国所采用自主研发的六面顶压机经过不断的研发突破和技术改进，其在压机吨位、同步性和控制系统等方面不断提升。并且，随着硬质合金技术进步以及压机性能参数的改善，顶锤质量不断优化，锤耗大幅降低。

我国压机大型化、顶锤直径及锤耗变动情况

阶段	油缸直径（mm）	压机单锤吨位（MN）	顶锤直径（mm）	锤耗（kg/万克拉）
1966-1984	230	6-8	75	300-30
1985-1992	300、320	8-10	80	30-15
1993-1997	400、460	12	104	15-8
1998-2004	500-650	13-24	122-160	8-＜3
2005-2015	700-850	25-48/62	160-188	＜3-＜1

数据来源：观研天下整理

此外，随着国内六面顶压机合成人造金刚石技术不断取得突破性进展，与国际先进技术水平差距不断缩小，我国人造金刚石整体质量明显提升，在工艺指标和质量指标上均取得了较大进步。

我国人造金刚石生产水平的发展情况

阶段	合成腔体/Φ（mm）	单产（ct/次）	抗压强度（N）	热冲击韧性TTI	锤耗（kg/万克拉）
1966-1984	10-18	0.8-5	20-150	2-13	300-30
1985-1992	18-23	5-9	130-150	13-15	30-15
1993-1997	23-30	9-60	150-200	15-20	15-8
1998-2004	30-40	60-100	200-300	40-68	8-＜3
2005-2015	≥50	≥200	400-500以上	68-89	＜3-＜1

数据来源：观研天下整理

3、培育钻石加速崛起

近年来，我国对钻石饰品的消费需求呈逐年上升趋势，截止2020年国内钻石饰品的需求量增长至707亿元，2016-2020年的年复合增长率为2.52%，总体增长较为稳定。而在钻石饰品需求逐年增长及天然钻石产量减少的背景下，性价比更高的培育钻石在国内市场迎来广阔的发展空间。

数据来源：观研天下整理

培育钻石作为一个具有高科技属性的产业，得到许多企业的青睐。因此，随着新进入者的增加及科技的进步，培育钻石的成本优势逐渐明显，并且这也成为其迅速拓展市场的利器。据相关资料进行预测，我国将成为世界上培育钻石原石市场规模占比第一的国家，预计2025年培育钻石原石市场规模或将达到295万克拉，占全球的比例约为80.2%。