人造钻石市场分析

1、人造钻石行业市场分析一、行业定义和分类人造钻石即为金刚石，俗称金刚钻。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是自然界由单质元素组成的粒子物质，是碳同素异形体(金刚石，石墨烯，富勒烯，碳纳米管，蓝丝黛尔石等)。其晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为154pm。在钻石晶体结构中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子

2、，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。是碳在高温高压条件下的结晶体，是自然界最硬的物质。人造钻石的的分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构，常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产，在国民经济中具有重要的作用。金刚石按用途分为两类:质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。金刚石按所含微量元素可分为型金刚石和型金刚石两个类型。型金刚石多为常见的普通金刚石。型金刚石比较罕见，仅占金刚石总量的1%2%。型金刚石因常具有良好的导热性、解理性和半导体性等，多用于空间技术和尖端工业。二、我国人造钻石

3、发展概况及现状经过几十年的发展，我国超硬材料已经广泛应用于石油、煤炭、汽车、电子、机械制造等国家支柱产业；目前，已成为世界上最大的超硬材料及制品生产基地，技术不断取得突破，应用领域不断扩大，特别是全球低碳经济兴起以来，对于光伏发电、LED、IT等一些新兴产业来说，超硬材料更是不可或缺。而钻石金刚石的应用范围十分广阔，金刚石集众多优异性能于一身，它的每一类应用其实都是发挥它的一种主要性能再辅之以其它一种或几种性能。金刚石作为一种切削材料主要是利用它的超硬特性以及它所兼备的高热传导率、高耐磨性化学稳定性，低膨胀率和它与被切削材料之间的低摩擦系数。随着钻石金刚石合成技术的提高和成本的降低,在越来越多

4、的场合,钻石金刚石刀具可以代替CVD或PCD刀具以获得更高的加工效率；作为光学材料，金刚石具有从X射线到微波整个波段高的透过率,兼备高硬度、高热导率、高化学稳定性和低膨胀系数,是一种优异的光学材料。用人造Ia型金刚石做成的窗口已经用于快速傅立叶变换红外光谱分析,因为金刚石耐酸、耐碱和耐溶剂,扩大了分析样品的种类；作为半导体及电子器件，金刚石具有宽的带隙,以及强固的sp3 化学键,能将碳原子牢固地锁定在晶格上不易受撞击而离位,金刚石可制成在宇航飞船和原子能反应堆等强辐射环境中正常工作的耐辐射器件；而作为珠宝首饰，人造金刚石在物理上和化学上是百分之百的金刚石。人造钻石金刚石,现在已经达到与天然金刚

5、石相媲美,甚至比天然金刚石还要完美的程度,以至于珠宝专家仅凭肉眼或是借助低倍放大镜已经无法区别。在科学的角度上看，人造钻石和天然钻石是完全一样的物质，唯一的区别在于两者形成的地方不同。目前国内人造钻石处于起步阶段，国内仅有几家企业在研发和生产人造钻石，主要分布在河南，其中中南超硬材料、黄河旋风有限公司、郑州华晶、力量新材料等公司都已经形成规模，年产量在50万克拉左右，然而截止到2016年底，人造钻石的需求量高达500万克拉，而且年均需求量以每年10%的速度增长，而我公司已与乌克兰超硬研究所共同合作研发3年，目前已转化为自有产权，完成BT-750型六面顶压机全部技术研发工作，产量达到40ct/柱

6、，处于国内领先水平。国内金刚石主要生产企业一览表 企业名称业务范围产品生产能力黄河旋风股份有限公司超硬材料、金刚石制品、UDS 系列金刚石压机人造金刚石、金刚石制品及工具、钻石金刚石年产钻石人造金刚石5.0万克拉郑州华晶钻石公司超硬材料、超硬材料制品人造金刚石及原辅材料产品年产钻石人造金刚石10.0万克拉济南中乌新材料有限公司超硬材料、超硬材料制品人造钻石金刚年产钻石金刚石5.0万克拉中南集团超硬材料、超硬材料制品人造钻石金刚石年产钻石金刚石33万克拉三、市场分析人造造钻石应用十分广泛,这决定了其具有辉煌的市场前景。据Gemesis和阿波罗公司透露,目前生产每克拉HPHT人造钻石的成本为100

7、美元,而随着技术的不断提高和完善，成本将越来越低。可以预见,随着人造钻石生产成本的进一步降低,本来使用PCD和CVD多晶厚膜的场合完全可以使用人造钻石。预测市场份额在10亿美金。人造钻石作为光学材料目前主要用于大型光学仪器或装置,用量不大但附加值高。在大功率激光武器和间谍飞机或卫星上的红外摄像系统等为代表的军工领域的应用并不是单纯的市场或利润问题,中国作为一个世界大国必须立足于自主开发。另外,钻石金刚石光学材料并非注定是阳春白雪,随着钻石金刚石的生产和加工成本的降低,普通照相机或手机的镜头用钻石金刚石来制作未必不可能,相应的,市场扩大几百倍几千倍甚至更大也未必不可能。预测市场份额在10亿美金。

8、如果说金刚石电子器件是一个正在迅速发展的市场,金刚石半导体则是一个充满无限希望的未来市场。由于金刚石具有很宽的禁带宽度，达到5.3eV,是做半导体的最理想材料，虽然硅已是各种功能元件的心脏，从功能来说硅并非最好的半导体，它只是应用得较早，因此技术成熟而已。以制成射频功率扩大器（RF power amplifier）用的电晶体（transistor）为例，一个重要的功能指标为负载的输出功率，要提高这个功率，频率的平方值与电晶体之负载阻抗（load impedance）间的乘积要越大越好。依此指标，金刚石是硅的8200倍，砷化镓的500倍，碳化硅的8倍。金刚石半导体不仅运算速度快，而且较耐温。硅晶

9、片只能承受低于300的温度，砷化稼晶片耐温不及400，但金刚石可加热至近700而不损坏。更有甚者，金刚石散热又是所有材料最高者，比硅晶快30倍。高功率的金刚石半导体运算时，其热量的排除不需要借助于其他散热装置，因此是理想的集成电路材料。2016年国内半导体硅片规模为210亿，这一领域主要被日本厂商垄断。而在整个2016年，国内TFT、集成电路等电子产业的需求量达到550亿。人造钻石金刚石的宝石市场刚刚开始。自从2003年Gemesis公司将切割打磨的HPHT钻石金刚石在珠宝商点销售以来,阿波罗金刚石(ApolloDia2mond)、D.NEA、Chatham人造金刚石(ChathamCre2

10、atedDiamonds)、新世纪金刚石(NewAgeDiamonds)和Tairus也先后进入宝石市场,其中除阿波罗生产CVD钻石金刚石外,其余公司均生产HPHT钻石金刚石。从短短数年内有这么多人造钻石制造商进入宝石市场这一事实,我们不难感受一个新兴市场已经出现。经切割打磨后的人造金刚石按照天然金刚石的“4C”标准进行标价。以 Chatham公司的标价为例,一颗重量在0.9 1.2克拉之间、净度为VVS级和级的黄色人造钻石,每克拉价格分别为6600和4812美元。而同样重量等级的粉色或蓝色,净度为VVS级的人造钻石(以下称用于首饰的人造金刚石为人造钻石以合乎习惯),每克拉价格达到9600美元。毛钻合成成本不过区区百美元/克拉(HPHT黄钻约100美元/克拉,粉钻和蓝钻比黄钻高35倍),人造钻石的利润实在是高得惊人。预测未来市场份额达到50亿美金。四、未来发展趋势随着钻石金刚石合成技术的进一步提高和成本下降,金刚石的应用范围和市场将会迅速扩大,尤其是一旦金刚石半导体研制成功,人类将迎来继钢铁时代和单晶硅时代后的更为辉煌的金刚石时代,现在我们已经看到了这个新时代的黎明曙光。我国金刚石行业在磨料级金刚石合成方面取得了巨大成功之后,再次面临在以钻