2022年我國人造金剛石行業(yè)現(xiàn)狀：產(chǎn)量及生產(chǎn)技術(shù)提升 培育鉆石賽道潛力大

2022年我國人造金剛石行業(yè)現(xiàn)狀：產(chǎn)量及生產(chǎn)技術(shù)提升培育鉆石賽道潛力大

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國人造金剛石行業(yè)發(fā)展趨勢研究與未來投資預(yù)測報告（2022-2029年）》顯示，人造金剛石主要產(chǎn)品包括工業(yè)金剛石和培育鉆石，兩類產(chǎn)品均由同樣的壓機生產(chǎn)，只是工藝配方有所不同，在工業(yè)金剛石領(lǐng)域，不同的技術(shù)路徑對應(yīng)的主要應(yīng)用場景也有所不同，其中高溫高壓法生產(chǎn)的金剛石單晶及微粉多用于制作鋸切、鉆進、磨削等工具性產(chǎn)品，CVD法生產(chǎn)的金剛石單晶多用于芯片、傳感器等制作功能性產(chǎn)品。

HPHT（高溫高壓法）

MPCVD（微波等離子體化學(xué)氣相沉積法）

生產(chǎn)設(shè)備

六面頂壓機

微波等離子體發(fā)生器

原料

石墨芯柱（由石墨粉、金屬觸媒等組成）及合成塊

經(jīng)過拋光、酸處理去除表面雜質(zhì)的晶種，補充氮氣或氦氣等惰性氣體，注入甲烷、氫氣等

反應(yīng)條件

頂錘向內(nèi)擠壓形成5-6GPa高壓，生長艙溫度達到1200°C左右

真空室壓強為大氣壓的1/10，微波加熱至約1000°C

反應(yīng)過程

碳素從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散，低溫籽晶過飽和而結(jié)晶

甲烷分解出碳原子，形成等離子體降落在底部晶種上沉淀結(jié)晶

優(yōu)勢

成本較低、生產(chǎn)效率高

無極放電、純度高、產(chǎn)出金剛石面積大

劣勢

雜質(zhì)含量較高、金剛石體積受限

研發(fā)成本較高、技術(shù)要求高

1、人造金剛石產(chǎn)量穩(wěn)居全球第一我國是全球最大的人造金剛石生產(chǎn)國，金剛石單晶產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的90%以上，并且具有高溫高壓工業(yè)級金剛石的定價權(quán)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國超硬材料行業(yè)總產(chǎn)值達50億元，金剛石產(chǎn)量200億克拉，其中金剛石單晶及微粉產(chǎn)量達145億克拉，寶石級單晶244萬克拉，人造金剛石產(chǎn)量為207億克拉，金剛石復(fù)合片587萬片。2、人造金剛石生產(chǎn)技術(shù)不斷提升我國人造金剛石產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與合成壓機大型化、硬質(zhì)合金頂錘優(yōu)質(zhì)化、粉末觸媒和間接加熱工藝的工業(yè)化等關(guān)鍵技術(shù)進步密不可分。目前，我國在高溫高壓法人造金剛石領(lǐng)域有領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢和規(guī)模成本優(yōu)勢。HPHT法制備工業(yè)級金剛石產(chǎn)品及場景梳理

制品分類

主要金剛石產(chǎn)品

工具

應(yīng)用場景

用途

鋸切工具

金剛石單晶/金剛石微粉

鋸片、鋸條、繩鋸、線鋸、刀具

工程

石材切割、磨削、拋光、鉆孔

鉆進工具

金剛石單晶

地質(zhì)、油井、工程鉆頭

礦產(chǎn)資源

石油、煤炭、天然氣及其他礦產(chǎn)資源的勘探和采掘

磨削工具

金剛石微粉

砂輪、切割片、砂帶、研磨膏、研磨液

精密機械制造

用于鏜孔、銑削、研磨等極端技術(shù)工藝

家用電器

制冷電器的活塞、氣缸、上下軸承座加工

光伏

用于硅棒截斷、硅錠開方、硅片切割

同時，我國所采用自主研發(fā)的六面頂壓機經(jīng)過不斷的研發(fā)突破和技術(shù)改進，其在壓機噸位、同步性和控制系統(tǒng)等方面不斷提升。并且，隨著硬質(zhì)合金技術(shù)進步以及壓機性能參數(shù)的改善，頂錘質(zhì)量不斷優(yōu)化，錘耗大幅降低。

階段

油缸直徑（mm）

壓機單錘噸位（MN）

頂錘直徑（mm）

錘耗（kg/萬克拉）

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

此外，隨著國內(nèi)六面頂壓機合成人造金剛石技術(shù)不斷取得突破性進展，與國際先進技術(shù)水平差距不斷縮小，我國人造金剛石整體質(zhì)量明顯提升，在工藝指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)上均取得了較大進步。

階段

合成腔體/Φ（mm）

單產(chǎn)（ct/次）

抗壓強度（N）

熱沖擊韌性TTI

錘耗（kg/萬克拉）

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

3、培育鉆石加速崛起近年來，我國對鉆石飾品的消費需求呈逐年上升趨勢，截止2020年國內(nèi)鉆石飾品的需求量增長至707億元，2016-2020年的年復(fù)合增長率為2.52%，總體增長較為穩(wěn)定。而在鉆石飾品需求逐年增長及天然鉆石產(chǎn)量減少的背景下，性價比更高的培育鉆石在國內(nèi)市場迎來廣闊的發(fā)展空間。培育鉆石作為一個具有高科技屬性的產(chǎn)業(yè)，得到許多企業(yè)的青睞。因此，隨著新進入者的增加及科