智能制造行業：技術成熟+市場認可培育鉆石迎來爆發-211012（29頁）.pdf

1、 高溫高壓法(HPHT)的制造原理是模擬天然鉆石在自然界中的形成過程。石墨粉在超高溫、高壓條件及金屬觸媒催化作用下發生相變，生長出金剛石晶體。該方法合成的人造金剛石主要為顆粒狀單晶。 化學氣相沉積法(CVD)的制造原理是CH4和氫氣混合物在超高溫、低壓條件下被激發分解出活性碳原子，通過控制沉積生長條件使碳原子在基體上沉積生長成金剛石晶體。該種方法下合成的金剛石主要為片狀金剛石膜。溫差晶種法：高溫高壓法生長過程是在壓機生長艙高溫區放入高純度的石墨作為碳源，在低溫區放置天然或培育鉆石籽晶(晶種)。在一定溫度梯度推動下，碳素將從高溫度的高濃度區向低溫處的低濃度區擴散，并在低溫籽晶處于過飽和而結晶，通

2、過籽晶，逐步生長。金屬觸媒加快反應速度：通常高溫高壓(壓力10-12GPa、溫度1400-1700)可以使石墨直接轉變為金剛石，但該方法生長過程需要的溫度和壓力非常高，技術難度很大。因此，工業化生產普遍加入金屬觸媒(如Fe、Ni、Mn、Co等及其合金)做催化劑，來降低生長溫度和壓力，改善反應條件，加快反應速度(壓力5-6GPa、溫度1300-1600)HPHT法后續還需要提純工藝：通常HPHT法生長培育鉆石需要十幾個小時，不過此時培育鉆石被碳素和金屬觸媒包裹，需要通過電解法去除金屬觸媒雜質，并通過化學除雜去除表面雜質。 全球HPHT法培鉆看中國，中國HPHT法培鉆看河南。根據貝恩報告，2020年，我國約有300萬克拉的培育鉆石產量，其中約90%的產出均由HPHT法制造。中國是全球HPHT法培鉆制造中心，而河南是中國培育鉆石的制造中心。我國自主研發的六面頂壓機的推廣使用，實現了對海外企業的追趕和超越。 中國河南省是我國超硬材料發源地，是我國人造金剛石和培育鉆石企業最為集中的區域。河南省擁有培育鉆石完備的產業鏈，同時具備經驗豐富的研發人才和熟練的產業工人。 我國HPHT法培鉆生產企業具體包括中南鉆石(中兵紅箭子公司)、黃河旋風、力量鉆石、鄭州華晶(豫金剛石)等。俄羅斯HPHT法產能雖然不大，但是NDT公司用HPHT法做大克拉的培育鉆石技術領先。