1、人造鉆石行業市場分析一、行業定義和分類人造鉆石即為金剛石，俗稱金剛鉆。也就是我們常說的鉆石的原身，它是一種由碳元素組成的礦物，是自然界由單質元素組成的粒子物質，是碳同素異形體(金剛石，石墨烯，富勒烯，碳納米管，藍絲黛爾石等)。其晶體構造屬等軸晶系同極鍵四面體型構造。碳原子位于四面體的角頂及中心，具有高度的對稱性。單位晶胞中碳原子間以同極鍵相連結，距離為154pm。在鉆石晶體結構中，碳原子按四面體成鍵方式互相連接，組成無限的三維骨架，是典型的原子晶體。每個碳原子都以SP3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價鍵，構成正四面體。由于鉆石中的C-C鍵很強，所以所有的價電子都參與了共價鍵的形成，沒有自由電子

2、，所以鉆石不僅硬度大，熔點極高，而且不導電。是碳在高溫高壓條件下的結晶體，是自然界最硬的物質。人造鉆石的的分子結構并不是天然鉆石的完全八面體結構而是一種復雜結構，常見晶形有八面體、菱形十二面體、立方體、四面體和六八面體等。金剛石是一種稀有、貴重的非金屬礦產，在國民經濟中具有重要的作用。金剛石按用途分為兩類:質優粒大可用作裝飾品的稱寶石級金剛石，質差粒細用于工業的稱工業用金剛石。金剛石按所含微量元素可分為型金剛石和型金剛石兩個類型。型金剛石多為常見的普通金剛石。型金剛石比較罕見，僅占金剛石總量的1%2%。型金剛石因常具有良好的導熱性、解理性和半導體性等，多用于空間技術和尖端工業。二、我國人造鉆石

3、發展概況及現狀經過幾十年的發展，我國超硬材料已經廣泛應用于石油、煤炭、汽車、電子、機械制造等國家支柱產業；目前，已成為世界上最大的超硬材料及制品生產基地，技術不斷取得突破，應用領域不斷擴大，特別是全球低碳經濟興起以來，對于光伏發電、LED、IT等一些新興產業來說，超硬材料更是不可或缺。而鉆石金剛石的應用范圍十分廣闊，金剛石集眾多優異性能于一身，它的每一類應用其實都是發揮它的一種主要性能再輔之以其它一種或幾種性能。金剛石作為一種切削材料主要是利用它的超硬特性以及它所兼備的高熱傳導率、高耐磨性化學穩定性，低膨脹率和它與被切削材料之間的低摩擦系數。隨著鉆石金剛石合成技術的提高和成本的降低,在越來越多

4、的場合,鉆石金剛石刀具可以代替CVD或PCD刀具以獲得更高的加工效率；作為光學材料，金剛石具有從X射線到微波整個波段高的透過率,兼備高硬度、高熱導率、高化學穩定性和低膨脹系數,是一種優異的光學材料。用人造Ia型金剛石做成的窗口已經用于快速傅立葉變換紅外光譜分析,因為金剛石耐酸、耐堿和耐溶劑,擴大了分析樣品的種類；作為半導體及電子器件，金剛石具有寬的帶隙,以及強固的sp3 化學鍵,能將碳原子牢固地鎖定在晶格上不易受撞擊而離位,金剛石可制成在宇航飛船和原子能反應堆等強輻射環境中正常工作的耐輻射器件；而作為珠寶首飾，人造金剛石在物理上和化學上是百分之百的金剛石。人造鉆石金剛石,現在已經達到與天然金剛

5、石相媲美,甚至比天然金剛石還要完美的程度,以至于珠寶專家僅憑肉眼或是借助低倍放大鏡已經無法區別。在科學的角度上看，人造鉆石和天然鉆石是完全一樣的物質，唯一的區別在于兩者形成的地方不同。目前國內人造鉆石處于起步階段，國內僅有幾家企業在研發和生產人造鉆石，主要分布在河南，其中中南超硬材料、黃河旋風有限公司、鄭州華晶、力量新材料等公司都已經形成規模，年產量在50萬克拉左右，然而截止到2016年底，人造鉆石的需求量高達500萬克拉，而且年均需求量以每年10%的速度增長，而我公司已與烏克蘭超硬研究所共同合作研發3年，目前已轉化為自有產權，完成BT-750型六面頂壓機全部技術研發工作，產量達到40ct/柱

6、，處于國內領先水平。國內金剛石主要生產企業一覽表 企業名稱業務范圍產品生產能力黃河旋風股份有限公司超硬材料、金剛石制品、UDS 系列金剛石壓機人造金剛石、金剛石制品及工具、鉆石金剛石年產鉆石人造金剛石5.0萬克拉鄭州華晶鉆石公司超硬材料、超硬材料制品人造金剛石及原輔材料產品年產鉆石人造金剛石10.0萬克拉濟南中烏新材料有限公司超硬材料、超硬材料制品人造鉆石金剛年產鉆石金剛石5.0萬克拉中南集團超硬材料、超硬材料制品人造鉆石金剛石年產鉆石金剛石33萬克拉三、市場分析人造造鉆石應用十分廣泛,這決定了其具有輝煌的市場前景。據Gemesis和阿波羅公司透露,目前生產每克拉HPHT人造鉆石的成本為100

7、美元,而隨著技術的不斷提高和完善，成本將越來越低。可以預見,隨著人造鉆石生產成本的進一步降低,本來使用PCD和CVD多晶厚膜的場合完全可以使用人造鉆石。預測市場份額在10億美金。人造鉆石作為光學材料目前主要用于大型光學儀器或裝置,用量不大但附加值高。在大功率激光武器和間諜飛機或衛星上的紅外攝像系統等為代表的軍工領域的應用并不是單純的市場或利潤問題,中國作為一個世界大國必須立足于自主開發。另外,鉆石金剛石光學材料并非注定是陽春白雪,隨著鉆石金剛石的生產和加工成本的降低,普通照相機或手機的鏡頭用鉆石金剛石來制作未必不可能,相應的,市場擴大幾百倍幾千倍甚至更大也未必不可能。預測市場份額在10億美金。

8、如果說金剛石電子器件是一個正在迅速發展的市場,金剛石半導體則是一個充滿無限希望的未來市場。由于金剛石具有很寬的禁帶寬度，達到5.3eV,是做半導體的最理想材料，雖然硅已是各種功能元件的心臟，從功能來說硅并非最好的半導體，它只是應用得較早，因此技術成熟而已。以制成射頻功率擴大器（RF power amplifier）用的電晶體（transistor）為例，一個重要的功能指標為負載的輸出功率，要提高這個功率，頻率的平方值與電晶體之負載阻抗（load impedance）間的乘積要越大越好。依此指標，金剛石是硅的8200倍，砷化鎵的500倍，碳化硅的8倍。金剛石半導體不僅運算速度快，而且較耐溫。硅晶

9、片只能承受低于300的溫度，砷化稼晶片耐溫不及400，但金剛石可加熱至近700而不損壞。更有甚者，金剛石散熱又是所有材料最高者，比硅晶快30倍。高功率的金剛石半導體運算時，其熱量的排除不需要借助于其他散熱裝置，因此是理想的集成電路材料。2016年國內半導體硅片規模為210億，這一領域主要被日本廠商壟斷。而在整個2016年，國內TFT、集成電路等電子產業的需求量達到550億。人造鉆石金剛石的寶石市場剛剛開始。自從2003年Gemesis公司將切割打磨的HPHT鉆石金剛石在珠寶商點銷售以來,阿波羅金剛石(ApolloDia2mond)、D.NEA、Chatham人造金剛石(ChathamCre2

10、atedDiamonds)、新世紀金剛石(NewAgeDiamonds)和Tairus也先后進入寶石市場,其中除阿波羅生產CVD鉆石金剛石外,其余公司均生產HPHT鉆石金剛石。從短短數年內有這么多人造鉆石制造商進入寶石市場這一事實,我們不難感受一個新興市場已經出現。經切割打磨后的人造金剛石按照天然金剛石的“4C”標準進行標價。以 Chatham公司的標價為例,一顆重量在0.9 1.2克拉之間、凈度為VVS級和級的黃色人造鉆石,每克拉價格分別為6600和4812美元。而同樣重量等級的粉色或藍色,凈度為VVS級的人造鉆石(以下稱用于首飾的人造金剛石為人造鉆石以合乎習慣),每克拉價格達到9600美元。毛鉆合成成本不過區區百美元/克拉(HPHT黃鉆約100美元/克拉,粉鉆和藍鉆比黃鉆高35倍),人造鉆石的利潤實在是高得驚人。預測未來市場份額達到50億美金。四、未來發展趨勢隨著鉆石金剛石合成技術的進一步提高和成本下降,金剛石的應用范圍和市場將會迅速擴大,尤其是一旦金剛石半導體研制成功,人類將迎來繼鋼鐵時代和單晶硅時代后的更為輝煌的金剛石時代,現在我們已經看到了這個新時代的黎明曙光。我國金剛石行業在磨料級金剛石合成方面取得了巨大成功之后,再次面臨在以鉆