培育鉆石深度：新消費浪潮方興未艾星星之火可以燎原（24頁）.pdf

1、培育鉆石的培育過程需要先對鉆石毛胚進行生產，即未經加工的鉆石晶體，一般通過 HPHT或 CVD 法對晶種進行處理，在晶種表面不斷沉積生成鉆石晶體，生成的鉆石毛胚還需根據終端需要送去加工廠經過設計、切割、打磨、拋光等工序，最后送至下游零售終端進行銷售。我國在上游毛胚鉆石生產環節占比較高，貢獻了 40%50%培育鉆石產能，未來上游將優先受益培育鉆石需求增長。天然鉆石形成的條件為在 11001500的高溫、4.56Gpa 的高壓下，通過地殼運動的擠壓而形成的金剛石原石，因此人造鉆石需要通過人為形成與天然鉆石形成相似的溫度和壓強，通過一系列技術將其轉化為鉆石，通常使用較多的方法為高溫高壓法（HPHT）

2、和 CVD 法。高溫高壓法（HPHT，High pressure-High temperature）：其合成的基本原理是在人造的高溫高壓環境下，將石墨進行相轉變生成鉆石，一般需要 10GPa、3000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，石墨相變為鉆石所需要的條件將大幅降低，通常壓力為 5.4GPa，溫度為 1400。高溫高壓法制備過程中需要使用到的核心設備為六面頂壓機、合成塊和石墨芯柱等，其制備流程為：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定的比例混合后再經過造粒、靜壓、真空還原、檢驗、稱重等工序制作成石墨芯柱；

3、2）合成塊組裝：將石墨芯柱和復合塊、輔件等密封傳壓介質按照技術要求和操作工藝規定組裝在一起，將葉蠟石粉混合壓制成復合塊，再將石墨芯柱、復合塊及導電鋼圈、堵頭、加熱組件及絕緣組件等設計成合成塊。3）單晶合成：將合成塊放入六面頂壓機內，按照設定程序進行加溫加壓并長時間保持恒定，待晶體生長結束后停熱卸壓并去除密封傳壓介質取得合成柱。4）提純處理：提純處理是剔除合成柱中未反應完全的殘留石墨以及混雜其中的觸媒金屬、葉蠟石等雜質，從而獲得純凈的金剛石單晶和培育鉆石?；瘜W沉積法（CVD）：其合成原理是將晶種至于真空腔體內，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、而氮則其催化作用，增

4、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，含碳氣體被離解，碳原子在鉆石基底上沉積成鉆石膜，其制備流程為：1）抽真空：在 CVD 設備基座上放臵鉆石襯底（晶種），將腔內氣壓抽至 0.1 個大氣；2）通氣加熱：向真空腔內通入含氮、甲烷和氫的含碳混合氣體，并利用微波束加熱形成等離子體；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。黃河旋風：國內最大金剛石生產企業。公司主要從事金剛石單晶金剛石微粉培育鉆石的生產，是國內最大的金剛石生產企業，產量居全國第一、世界前列。黃河集團圍繞碳系新材料不斷拓展產業鏈，從單一超硬材料單晶發展到超硬材料制品、超硬復合材料、原輔材料以及首飾用鉆石等多個領域，公司于 2015 年實現了“寶石級金剛石系列產品開發與產業化”項目的產業化和市場化批量生產，目前公司 3-5 克拉首飾用培育鉆石在國內外擁有穩定的市場。中南鉆石：國內超硬材料行業龍頭企業。