培育鉆石行業(yè)研究報(bào)告

培育鉆石行業(yè)研究報(bào)告.培育鉆石：實(shí)驗(yàn)室合成真鉆石培育鉆石與天然鉆石性質(zhì)完全一致與仿鉆不同，培育鉆石是在實(shí)驗(yàn)室中人工模擬天然鉆石結(jié)晶的過程及條件培育的真鉆石。人造鉆石在化學(xué)成分、晶體形態(tài)等化學(xué)物理性質(zhì)方面與天然鉆石相差無幾，肉眼無法分辨，只有極為精密的儀器才能通過檢測微量元素和晶體生長的微小差異從而檢測出二者差異。培育鉆石在晶體結(jié)構(gòu)的完整性、折射率、相對密度、色散等方面已經(jīng)可以與天然鉆石媲美，在硬度彳直、導(dǎo)熱性、熱脹性、電阻率、可壓縮性等方面，兩者表現(xiàn)也幾乎完全一致。C評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已初步構(gòu)建培育鉆石國標(biāo)已經(jīng)初步構(gòu)建，4c為評級標(biāo)準(zhǔn)，與天然鉆石相同。最新的培育鉆石國標(biāo)中，除了明確合成鉆石品質(zhì)評價(jià)與自然界的稀有度無相關(guān)性，其他品質(zhì)評價(jià)項(xiàng)目多參照了GB/T16554《鉆石分級》執(zhí)行。從顏色（Color）、凈度（Clarity）、切工（Cut）及重量（Carat）四個(gè)維度對鉆石的品質(zhì)進(jìn)行評測，簡稱4c分級。顏色級別分為D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N。育鉆石技術(shù)發(fā)展歷程關(guān)于人造金剛石的研究由來已久，工業(yè)上已經(jīng)應(yīng)用成熟。18世紀(jì)末，法國化學(xué)家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)鉆石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質(zhì)晶體，為后世的培育鉆石技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。1953年，瑞士工程公司（ASEA）首次合成出了40粒小顆的鉆石，開啟人工制備金剛石的新紀(jì)元。此后，工業(yè)級鉆石的合成技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，目前幾乎三分之二的工業(yè)用鉆已由合成鉆石替代，主要應(yīng)用于鉆頭、拉絲模具、磨料、工藝品等領(lǐng)域。寶石級培育鉆石隨著技術(shù)進(jìn)步逐漸出現(xiàn)，近兩年穩(wěn)定生產(chǎn)大克拉技術(shù)突破迎來行業(yè)爆發(fā)點(diǎn)。1970年，寶石級大顆粒的鉆石在美國通用電氣公司合成成功。2012年，隨著合成技術(shù)不斷成熟，培育鉆石在美國消費(fèi)市場零星出現(xiàn)。2020年，國內(nèi)培育鉆石廠商能批量穩(wěn)定生產(chǎn)3-6克拉鉆石毛坯，顏色可達(dá)最高可達(dá)D色，凈度最高可達(dá)VVS,4C標(biāo)準(zhǔn)上達(dá)到較好水平。育鉆石技術(shù)高溫高壓法（HPHT）高溫高壓法（HPHT）合成的基本原理是在人造的高溫高壓環(huán)境下將石墨進(jìn)行相轉(zhuǎn)變生成鉆石，一般需要10GPa、3000c以上的壓力和溫度。如果有金屬觸媒（如Fe、Ni、Co、Mn等以及它們的合金）的參與，石墨相變?yōu)殂@石所需要的條件將大幅降低，通常壓力為5.4GPa,溫度為1400C。高溫高壓法制備過程中需要使用到的核心設(shè)備為六面頂壓機(jī)、合成塊和石墨芯柱等。具制備流程為：1）石墨芯柱制備：首先將石墨粉、金屬觸媒粉和添加劑按照原材料配方所規(guī)定的比例混合后再經(jīng)過造粒、靜壓、真空還原、檢驗(yàn)、稱重等工序制作成石墨芯柱；2）合成塊組裝：將石墨芯柱和復(fù)合塊、輔件等密封傳壓介質(zhì)按照技術(shù)要求和操作工藝規(guī)定組裝在一起，將葉蠟石粉混合壓制成復(fù)合塊，再將石墨芯柱、復(fù)合塊及導(dǎo)電鋼圈、堵頭、加熱組件及絕緣組件等設(shè)計(jì)成合成塊。3）單晶合成：將合成塊放入六面頂壓機(jī)內(nèi)，按照設(shè)定程序進(jìn)行加溫加壓并長時(shí)間保持恒定，待晶體生長結(jié)束后停熱卸壓并去除密封傳壓介質(zhì)取得合成柱。合成工序是石墨粉經(jīng)過物理反應(yīng)生產(chǎn)成金剛石單晶和培育鉆石的過程，是整個(gè)生產(chǎn)工藝流程的核心環(huán)節(jié)。4）提純處理：提純處理是剔除合成柱中未反應(yīng)完全的殘留石墨以及混雜其中的觸媒金屬、葉蠟石等雜質(zhì)，從而獲得純凈的金剛石單晶和培育鉆石?；瘜W(xué)氣相沉積法（CVD）CVD法指將含碳元素的混合氣體置于高溫低壓的環(huán)境下，將晶種至于真空腔體內(nèi)，通入含氮、甲烷和氫的含碳混合氣體，其中甲烷是合成鉆石碳原子的來源、而氮?jiǎng)t其催化作用，增加鉆石生長速度，氫可以抑制石墨的形成，在高溫等離子的作用下，含碳?xì)怏w被離解，碳原子在鉆石基底上沉積成鉆石膜。微波等離子體CVD是制備高質(zhì)量金剛石的首選方法。1）抽真空：在CVD設(shè)備基座上放置鉆石襯底（晶種），將腔內(nèi)氣壓抽至0.1個(gè)大氣壓；2）通氣加熱：向真空腔內(nèi)通入含氮、甲烷和氫的含碳混合氣體，通過處理讓其形成等離子體；3）沉積：氣體在成為等離子體的過程中碳原子會向鉆石晶種靠近，逐漸在其表面上沉積出一層鉆石薄膜。HPHT和CVD法對比：高溫高壓法（HTHP）合成培育鉆石以塔狀為主，生長速度快、成本低、純凈度稍差，但綜合效益具有優(yōu)勢，特別是在1-5ct培育鉆石合成方面具有明顯優(yōu)勢；化學(xué)氣相沉積法（CVD）合成培育鉆石呈板狀，顏色不易控制、培育周期長、成本較高，但純凈度高，較適宜5ct以上培育鉆石合成。.產(chǎn)業(yè)鏈：產(chǎn)業(yè)分布與各環(huán)節(jié)價(jià)值鉆石產(chǎn)業(yè)鏈整體概覽設(shè)備廠商：同時(shí)用于工業(yè)金剛石生產(chǎn)和培育鉆石生產(chǎn)、行業(yè)存量大、盈利能力較差，國機(jī)精工（三磨所）是唯一有六面頂壓機(jī)業(yè)務(wù)的上市公司，其六面頂壓機(jī)目前的毛利約為10%毛坯鉆石生產(chǎn)商：培育鉆生產(chǎn)商一般是工業(yè)金剛石生產(chǎn)商轉(zhuǎn)化而來，無技術(shù)積累廠商較難進(jìn)入市場。設(shè)備廠商產(chǎn)能和擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)力有限，另外新設(shè)備需要調(diào)試，調(diào)試周期大約3-4個(gè)月，產(chǎn)能擴(kuò)張短期存在限制。技術(shù)壁壘和供需關(guān)系帶來較高的毛利，如力量鉆石19-20年培育鉆石毛利在60破上。打磨切割加工商：格局分散，技術(shù)水平低，依賴廉價(jià)勞動(dòng)力，盈利水平低，2020年利潤約為3%-5%鉆石鑒定機(jī)構(gòu)：GIA/IGI/HRD/NGTC為裸鉆鑒定機(jī)構(gòu)，鑒定證書是對鉆石品質(zhì)的權(quán)威認(rèn)證，大多數(shù)品牌鉆都配備證書。品牌零售商：下游分散，品牌力帶來定價(jià)能力，如萊紳通靈19-20鉆石業(yè)務(wù)毛利率達(dá)到58%培育鉆石設(shè)備毛坯生產(chǎn)設(shè)備高溫高壓設(shè)備：六面頂壓機(jī)國內(nèi)技術(shù)產(chǎn)能領(lǐng)先。1965年我國自主研發(fā)的金剛石六面頂壓機(jī)問世，生產(chǎn)效率較原來國外研發(fā)的兩面頂壓機(jī)提高近20倍，元素六、日本住友電工、韓國ILJIN公司等國際企業(yè)均購買中國生產(chǎn)的大型六面頂壓機(jī)替代原有的兩面頂壓機(jī)。上游：產(chǎn)能分布集中，大部分集中在中國全球產(chǎn)能較為集中，中國是培育鉆石的主要產(chǎn)地，占比達(dá)40%~50%不同于天然金剛石產(chǎn)能受地理?xiàng)l件限制主要集中在南非、扎伊爾等，培育鉆石的產(chǎn)能大部分集中在中國。2020年培育鉆石產(chǎn)能全球約600~700萬克拉，其中中國產(chǎn)能遠(yuǎn)超其他國家達(dá)300萬克拉，占比約50%其次為印度和美國，分別為150萬克拉及100萬克拉，合計(jì)占比超30%國內(nèi)產(chǎn)能90%ZHPHT法為主，國外以CVD法為主。生產(chǎn)國內(nèi)鉆石產(chǎn)能則主要集中在寧波晶鉆、上海征世、華晶金剛石、中南鉆石、黃河旋風(fēng)等企業(yè)。從生產(chǎn)技術(shù)角度而言國內(nèi)主要還是采用HPHT法生產(chǎn)，而全球其他地區(qū)如印度、美國、歐洲等基本采用CVD法生產(chǎn)鉆石。整體來看，去年全球HPHT法培育鉆石的產(chǎn)能大約占45%而CVD法產(chǎn)能大約占55%HPHT法與CVD法存在著技術(shù)壁壘，預(yù)計(jì)短期之內(nèi)我國仍然將以HPHT法為主。中游：勞動(dòng)密集度高，印度為主要加工地中游產(chǎn)業(yè)為勞動(dòng)密集型，印度為主要加工地。培育鉆石的中游，主要對鉆石毛坯進(jìn)行貿(mào)易、加工和設(shè)計(jì)鑲嵌，中游加工的毛利率約在10%z下。由于鉆石加工需要根據(jù)不同的成品需求加工出不同的形狀,因此加工行業(yè)較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，需要經(jīng)驗(yàn)人員進(jìn)行切磨操作，因此人力成本較高，屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)。目前印度是全球培育鉆石的切磨中心，2015-2020年印度進(jìn)口全球80%H上的毛坯鉆石，2020年達(dá)到95%其切磨加工集中在蘇拉特等地，形成了高度集中的加工產(chǎn)業(yè)集群。而中國鉆石切磨：工廠分散在廣東、廣西、河南、湖南等地，在切磨加工后的成品鉆石銷往世界各地。鉆石加工即在鉆石毛胚上進(jìn)行切割、磨光等多個(gè)步驟，使其形成一定的形狀以及光澤，主要加工流程可以分為：毛坯設(shè)計(jì)、劈分、粗磨、打圓成型、拋光等。下游：美國為最大的成熟消費(fèi)市場，渠道線上化趨勢培育鉆石最大消費(fèi)市場在美國。根據(jù)貝恩咨詢數(shù)據(jù)，2020年培育鉆石零售市場，主要集中在美國、中國、印度三大國家，其中美國銷售份額最高，居于首位，且增速快于其他國家。下游珠寶品牌商大多都是美國品牌，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前美國已經(jīng)擁有25個(gè)培育鉆石品牌，中國擁有19個(gè)，歐洲擁有9個(gè)，其他地區(qū)則較少。線上渠道增速較快。主要品牌商線上銷售比例提升，美國從2013年的9%|升至2020年的22%中國從2013年的2%|升至2020年的16%.消費(fèi)需求：婚姻到悅己，替代到創(chuàng)造天然鉆石供給不足、培育鉆石有成長機(jī)會全球鉆石珠寶市場消費(fèi)需求穩(wěn)步增長。2019年全球鉆石珠寶銷售額達(dá)到790億美元，2013年至2019年期間全球鉆石珠寶銷售額年均復(fù)合增長率為1.34%2020年受到疫情沖擊出現(xiàn)下滑的趨勢。全球天然鉆石市場供給減少，為培育鉆石帶來更大成長空間。天然鉆石礦產(chǎn)資源屬于非可再生資源，2018年全球前四大鉆石開采商及其主要產(chǎn)礦地分別為埃羅莎、戴比爾斯、力拓和佩特拉鉆石，四大巨頭包攬2018年全球近65%勺天然毛坯鉆石產(chǎn)量。2008年至2018年期間，全球天然毛坯鉆石產(chǎn)量年均復(fù)合增長率為-1.14%。培育鉆石供給端快速放量。從印度進(jìn)口培育鉆石毛坯的數(shù)據(jù)可看出，培育鉆石供給端產(chǎn)量快速增加。我國鉆石需求量增速快于國際，滲透率仍有提升空間國內(nèi)鉆石需求量穩(wěn)定增長。根據(jù)戴比爾斯歷年行業(yè)洞察報(bào)告，2013-2019年國內(nèi)鉆石珠寶銷售量年復(fù)合增速為2.6%2019年達(dá)到687億元，2020年因?yàn)橐咔橛绊懟芈涞?50億元。中國鉆石市場規(guī)模與美國差距較為懸殊，對標(biāo)天然鉆石有一倍以上滲透空間。2020年，美國、中國、日本分別為全球前三大鉆石消費(fèi)國。美國鉆石消費(fèi)額占全球的48%,而居第二位的中國鉆石消費(fèi)額僅占全球市場的13%不到美國的1/3,存在較大的追趕空間。國內(nèi)培育鉆石需求增加。LightMark數(shù)據(jù)顯示，其線下單店8個(gè)月增長6.6倍，天貓單店4個(gè)月增長9.4倍，平均客單價(jià)1.6萬元，入店率12%試戴車^化率20%隨著產(chǎn)能增加，更多品牌出現(xiàn)，國內(nèi)有望加速增長。悅己消費(fèi)興起，品牌布局培育鉆美國、中國消費(fèi)者都將“悅己”作為最重要的鉆石購買原因。過去鉆石品牌通過營銷，將鉆石與愛情、婚姻深度綁定。近年來，隨著人們婚戀觀念、消費(fèi)觀念的變化，也隨著職業(yè)女性比重逐漸提升，鉆石消費(fèi)早已不再限于婚戀情景，越來越多的女性開始自購鉆戒，完成了“鉆戒”與愛情的解綁。貝恩的報(bào)告中，鉆石最大消費(fèi)國中美二國都將悅己作為最重要的購買原因。預(yù)計(jì)寶石級培育鉆毛石市場空間達(dá)到400億元2020年印度加工鉆石占95%可用印度鉆石進(jìn)出口數(shù)據(jù)反映鉆石行業(yè)情況。培育鉆石迎來爆發(fā)式增長。2018年以來，培育鉆石在進(jìn)出口兩端都有近翻倍的增速。2021年4-10月進(jìn)出口數(shù)據(jù)分別為6.6億美元、7.3億美元，已經(jīng)超過2020年全年(2020/4-2021/3)。印度進(jìn)口培育鉆石毛石占所有毛石的比例呈波動(dòng)增加趨勢。從2020年至2021年10月的月數(shù)據(jù)可以看出，培育鉆在所有鉆石中的滲透率呈現(xiàn)出提升的趨勢，2021年10月達(dá)到7%預(yù)計(jì)培育鉆毛石潛在市場空間400億元。印度進(jìn)出口數(shù)據(jù)可看出，天然鉆毛石年均市場規(guī)模在120-130億美元；未來培育鉆石潛在市場空間預(yù)計(jì)達(dá)到其50%即400億元左右。同時(shí)，培育鉆石還會普及到更多原先天然鉆石沒有普及到的應(yīng)用場景上，不僅僅是替代天然鉆石，有望激發(fā)出更多的市場需求。.工業(yè)需求：市場廣闊，方興未艾人造金剛石的工業(yè)應(yīng)用總覽金剛石硬度高、熱導(dǎo)率高、透光性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐腐蝕性好，在多種行業(yè)中應(yīng)用廣泛。伴隨金剛石制備技術(shù)持續(xù)發(fā)展，金剛石材料性價(jià)比逐漸