时间：2022-12-08 21:06:23 | 浏览：1078
（报告出品方/作者：财通证券，刘洋、李跃博）
1.1.实验室培育的真钻石，从工业明珠到消费新风尚
钻石性能优异，下游应用广泛。钻石是金刚石精加工而成的产品，也是世界上最 坚硬的、成份最简单的宝石，它是由碳元素组成的、具有立方结构的天然晶体。 自然界中的天然钻石是由地表以下约 100 英里深处碳单质形成的，压力为 4.5- 6.0Gpa、温度为 1100-1500℃。近代以来科学家通过实验室模拟金刚石生长环 境，生产出人造金刚石，并通过改良技术培育出钻石。
钻石作为强折射、高色散的宝石品种，在奢侈珠宝中占据一席之地，同时具备高 强度、高灵敏、高透光、高功率、高热传导率和高电子迁移等热、光、电、声和 化学性能优势，被广泛应用于建材石材、勘探采掘、机械加工、清洁能源、消费 电子、半导体等领域。人造金刚石被广泛应用于工业生产中，而培育钻石作为钻石消费领域的新兴选择，主要用于制作各类钻石饰品及其他时尚消费品。
培育钻石与天然钻石无异，都是真钻石。培育钻石在物理性质（晶体结构、折射 率、色散率、硬度、密度等）、化学成分（碳 C）上与天然钻石完全相同。与之相 对应的，锆石（立方氧化锆）、莫桑石（碳化硅）、白色蓝宝石、金红石、尖晶石 等与钻石在物理性质、化学成分上差异较大，是伪钻石。
技术突破培育宝石级金刚石，中国占据优势地位。自然界中金刚石储量稀少，且 集中于南非、俄罗斯等地。20世纪以来采掘钻探、精密加工等行业对金刚石需 求大增。受技术水平限制，工业金刚石合成量曾是一国工业综合实力的象征，人 造金刚石也被誉为工业明珠。1953 年，瑞典通用电机公司 ASEA 成功制造了 1mm 以下的金刚石晶体。1964 年，中国科学院使用 200 吨级的两面顶压机， 首次成功合成人造金刚石。1965 年，中国成功研发六面顶压机，此设备逐步成 为我国金刚石合成的主导设备。截至 2021 年，我国金刚石合成量已连续 18 年 稳居世界第一。
2013 年 CVD 钻石开始逐步进入珠宝市场，随着技术突破，2015 年实验室开始 陆续鉴定 1 克拉以上的 CVD 培育钻石。2015-2016 年，豫金刚石在 1-3 克拉毛坯培育钻石生产中取得突破，可加工为 1 克拉以下裸钻。2018 年，中南钻石、 黄河旋风先后突破 3-6 克拉毛坯技术，并开始批量化生产，意味着我国在培育 钻石生产领域达到世界领先水平。
1.2.权威机构背书，共享 4C 分级标准
培育钻石与天然钻石均使用 4C 分级标准。20 世纪 40 年代，美国宝石研究院 （GIA）首创“4C”标准和国际钻石分级系统，从颜色（Colour）、净度（Clarity）、 切工（Cut）和克拉重量（Carat）四个维度对钻石进行认证。
钻石颜色分为 5 个级别，包含 Colorless（无色，包含 DEF 色）、Near Colorless（接近无色，包含 GHIJ 色）、Faint（淡黄色，包含 KLM 色）、 Very Light（包含 N-R 色）、Light（包含 S-Z 色），钻石越接近无色，其 价值越高（彩钻例外）；
净度分为 6 个级别，包含 Flawless（FL，完美无暇）、Internally Flawless （IF，内部无暇）、Very Very Slightly Included（VVS，极微瑕，包含 VVS1~VVS2）、Very Slightly Included（VS，微瑕，包含 VS1~VS2）、 Slightly Included（SI，小瑕 SI1~SI2）、Included（I，包含 I1~I3）；
切工分为 5 个级别，包含完美（Excellent）、很好（Very good）、好（Good）、 一般（Fair）、差（Poor）。
国际宝石学院（IGI）自 2005 年开始提供培育钻石检测和认证服务，并于 2021 年成为首个获得 ISO 认证的培育钻石鉴定机构；GIA 于 2007 年推出合成钻石 鉴定证书，并于 2019 年 7 月开始提供实验室培育钻石证书；2021 年 3 月，我 国国家珠宝玉石质量监督检验中心（NGTC）推出培育钻石专用检测证书。
1.3.HPHT 与 CVD 两条路线长期并存，技术殊途同归
两条技术路线共同发展，推升培育钻石产量。经过多年研究发展，已有多种方法 可以制备培育钻石，目前商业化的仅高温高压法（HPHT）和化学气相沉积法 （CVD）两类技术路线。HPHT 法和 CVD 法采用完全不同的合成原理和合成 技术，生产出的产品类型和产品特点也各不相同。2020 年，全球培育钻石毛坯 产量 700 万克拉中，HPHT 法和 CVD 法分别为 320、380 万克拉。
国内 HPHT 合成技术世界领先，其合成原理是石墨粉在超高温、高压条件及金 属触媒粉催化作用下发生相变生长出钻石晶体，合成速度快、单次产量高。HPHT 合成培育钻石以塔状为主，生长速度快、成本低、纯净度稍差，但综合效益具有优势，特别是在 1-5ct 培育钻石合成方面具有明显优势。2020 年，国内培育钻 石毛坯产量约 300 万克拉，占全球产量的 43%，其中 HPHT 法产量约 280 万 克拉，几乎垄断全球 HPHT 法生产。
CVD 法培育技术在国外应用多年，其合成原理是含碳气体（CH4）和氢气混合 物在超高温、低压条件下被激发分解出活性碳原子，通过控制沉积生长条件促使 活性碳原子在基体上沉积交互生长成钻石晶体。CVD 合成培育钻石呈板状，颜 色不易控制、培育周期长、成本较高，但纯净度高，较适宜 5ct 以上培育钻石合 成。
不同技术路线取长补短，钻石毛坯趋同。目前培育钻石毛坯供给中，HPHT 法和 CVD 法各占约一半，中国则以 HPHT 法为主。受上游设备产能限制，HPHT 法 与 CVD 法两条技术路线均无法快速扩产，核心厂家注重专利保护限制技术外溢， 供给格局难以在短时间内改变。较长时间内，业内普遍认为，1）HPHT 法下颜 色优势更为明显，无需后期改色，但合成工艺中需添加金属触媒，净度稍有劣势； 2）CVD 法下毛坯净度更高，大部分产品均在 VS 以上，但颜色上稍有劣势，多 为褐色。
我们认为，经过工艺技术改良，HPHT 法和 CVD 法产品逐步同质化。国内 HPHT 法工艺路线成熟，占据主要市场份额，设备供应也以国内为主。CVD 法技术则 在多国应用，海外设备供应商较为分散。
都可生产高色高净产品：1）HPHT 法下，主要生产厂家均可量产白钻（DF 色），且净度能达到 VS 以上；2）CVD 法下毛坯净度大部分都在 VS 以 上，部分厂家已可直接长白，无需后期改色。
都可生产大克拉产品：消费用培育钻石 1-2 克拉最佳，对应需要 3-6 克拉 毛坯。1）HPHT 法
