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技术支持
培育钻石产业链
“钻石恒久远,一颗永流传”,原英文为“A diamond is forever”,是 20世纪大陆最为经典的广告语之一。一枚钻戒成为承载爱情最美好的信物,璀璨的钻石成为永恒爱情的象征。近年来培育钻开始走红,逐渐走入大众的视线。
一、培育钻是真钻石吗?
结论当先,培育钻是真钻石。
培育钻与天然钻石的化学成分、物理、化学属性及光学性质完全相同,仅有生长环境与天然钻石不同,就像一个是冰箱里的冰,一个是大自然里的冰,所以培育钻其实是实验室里种出的真钻石,通过在培养仓人工创造出天然钻石苛刻的形成条件逐渐生长而成。
通过肉眼或者简单设备是无法鉴别培育钻和天然钻,需要通过专业的仪器综合评估才能区别。值得一提的是,培育钻石终端产品价格仅为天然钻石三分之一甚至更低。
而经常会被以假乱真的锆石和莫桑石,与培育钻在物理性质、化学成分上差异较大,莫桑钻化学成分为SiC,折射率高于天然钻石,肉眼即可分辨,锆石化学成分为ZrO2,硬度远低于天然钻石,这两者都是伪钻石。
天然钻石、培育钻石与仿钻材料对比
|
天然钻石 |
培育钻石 |
莫桑石 |
立方氧化锆 |
化学成分 |
C |
C |
SiC |
ZrO₂ |
折射率 |
2.42 |
2.42 |
2.65 |
2.18 |
相对密度(g/cm^3) |
3.52 |
3.52 |
3.21 |
5.6-6.0 |
火彩 |
0.044 |
0.044 |
0.104 |
0.055 |
莫氏硬度 |
10 |
10 |
9.25 |
7.5-8.5 |
发光性 |
无色到蓝白色、黄色 |
无色到蓝白色、黄色 |
无 |
橙色、绿黄或橙黄 |
价格(已天然钻石为基准) |
100% |
35% |
0.5%-1% |
0.10% |
数据来源:GIA官网,贝恩咨询
二、培育钻石产业链
行业技术逐渐成熟,随着培育钻石在规模量产下性价比凸显、高环保的特点及悦己需求增加促进了 C端消费。
培育钻石的产业链可分为上游毛坯生产商、中游切割加工商、下游零售品牌商三部分,中国、印度和美国分别主导生产、加工和零售市场。
上游:中国市占最高,以高温高压法为主。根据贝恩咨询《2020-21全球钻石行业报告》,2020年全球培育钻石产能约为700万克拉,其中中国产量300万克拉(占比40%),印度产量150万克拉(占比20%),美国、新加坡产量各为100万克拉(占比15%)。
培育钻石原石制造方法有两种,高温高压法(占比40-50%)+CVD法(占比50-60%),其中中国是世界最大的培育钻石生产国,掌握全球HTHP培育钻石产能的90%,上游生产商毛利率大约为60%-80%。
中游:印度是最大的中游钻石打磨加工市场,盈利能力较弱。印度凭借丰富廉价劳动力优势成为全球核心的钻石加工国和成品钻出口国。根据印度珠宝进出口协会数据显示,印度占据95%市场份额,代表城市是被誉为“世界钻石加工厂”的苏拉特市,其次是中国市占率在3%,该环节属于劳动密集型,毛利率约在10%-15%;
下游:美国是全球最大的培育钻石消费国。根据De Beers 钻石洞察报告数据显示,美国消费全球80%培育钻石饰品,美国培育钻石产值渗透率从18年的1%提升至21年的7%,代表品牌有天然钻石龙头De beers旗下子品牌Lightbox。而中国培育钻石终端销售市场处于非常初期的阶段,国内渗透率尚不足1%,代表品牌有新兴培育钻石品牌小白光,下游品牌商毛利率60%-70%。
三、高温高压法(HTHP)和化学气相沉积法(CVD)哪种更具优势?
HTHP和CVD采用不同的合成原理和技术,生产出的产品各有特点,主要产业应用领域亦各有侧重,应用场景互补,二者将长期并存、共同发展,亦不构成替代关系。
高温高压法(HTHP)和化学气相沉积法(CVD)对比 |
||||
类型 |
项目 |
高温高压法(HTHP) |
化学气相沉积法(CVD) |
|
合成技术
|
主要原料 |
石墨粉、金属触媒粉 |
含碳气体(CH4)、氢气 |
|
生产设备 |
六面顶压机 |
CVD沉积设备 |
||
合成环境 |
高温高压环境 |
高温低压环境 |
||
合成产品 |
主要产品 |
金刚石单晶、培育钻石 |
金刚石膜、培育钻石 |
|
产品特点 |
颗粒状 |
片状 |
||
应用情况
|
应用领域 |
金刚石单晶主要作为加工 工具核心耗材;培育钻石 用于钻石饰品 |
主要作为光、电、声等功能性材料,少量用于工具和钻石饰品 |
|
主要性能 |
超硬、耐磨、抗腐蚀等力 学性能 |
光、电、磁、声、热等性能 |
||
应用程度 |
技术成熟,国内应用广泛 且在全球具备明显优势 |
国外技术相对成熟,国内尚处硏究阶段,应用成果较少 |
||
产品特点 |
颗粒大小 |
小颗粒:毛胚5ct以下, 裸钻 0.5-2ct |
颗粒大:毛胚5ct+,裸钻 1.5-4ct |
|
净度 |
净度低:以SI/I净度为主 |
净度高:在VS净度范围 |
||
颜色 |
可直接获得D/E/F色度 |
颜色差:改色只能得到F-J色 |
HPHT技术:技术成熟,颜色有优势,净度上有瑕疵,该技术合成的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。
国内HTHP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,需要用到特定的压机设备合成。
CVD技术:纯净度高,颜色不易控制,化学气相沉积法合成培育钻石呈板状,成本较高,适合5克拉以上的培育钻石,但是由于国内技术处于研究阶段,应用成果较少,且在成本和时间方面具有一定的劣势。
微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD 法)合成金刚石单晶原理是指,在托盘上放置单晶金刚石籽晶片,将微波发生器产生的微波用波导管经隔离器进入反应器,然后通入甲烷(CH4)与氢气(H2)的混合气体,在微波激励下于反应器内产生辉光放电,使反应气体分子化产生等离子体,在籽晶片上生产大尺寸金刚石单晶。
培育钻石设备SMLS-MWS微波源
影响上游生产的重要环节是培育钻石生产设备,设备的多少直接影响培育钻石的产能,在培育钻石设备上进行积极布局,是进入培育钻石领域的敲门砖。