摘要:人造金刚石,顾名思义,是一种类似金刚石的人造合成材料,也被称为合成金刚石。人造金刚石不仅具有超硬、耐磨和抗腐蚀等优异力学特性,还具有其他材料无可比拟的热学、光学、声学、电学和化学等优异性能,属于高效、高精、半永久性、节能、绿色环保型材料,对其他高新技术产业的支撑作用极大,享有“材料之王”的美誉。近年来,随着高端制造业的发展,对人造金刚石的需求不断增加,进一步刺激企业扩大生产。数据显示,2015年以来,中国人造金刚石产量总体保持增长的态势,到2020年中国人造金刚石产量突破200亿克拉,占据全球总产量90%以上,始终保持全球第一。

一、定义及分类
人造金刚石,顾名思义,是一种类似金刚石的人造合成材料,也被称为合成金刚石。按照制备方法分类,人造金刚石可分为高温高压法合成的人造金刚石和化学气相沉积法合成的人造金刚石。人造金刚石具有极高的硬度、导热性、抗腐蚀性、光泽等特点,因此被广泛应用于各种领域,如磨料、切削工具、电子设备等。

二、行业政策
1、主管部门和监管体制
人造金刚石行业行政主管部门包括国家发展和改革委员会、国家工业和信息化部等。其中国家工业和信息化部的主要职责包括负责拟订并组织实施工业、通信业、信息化的发展规划,推进产业结构战略性调整和优化升级;制定并组织实施工业、通信业的行业规划、计划和产业政策,提出优化产业布局、结构的政策建议;起草相关法律法规草案,制定规章,拟订行业技术规范和标准并组织实施,指导行业质量管理工作等。
行业的自律组织主要包括中国机床工具工业协会超硬材料分会、中国珠宝玉石首饰行业协会培育钻石分会等。其中中国机床工具工业协会超硬材料分会是超硬材料行业的主要自律性组织,该组织是由超硬材料及制品行业的工业企业、科研设计单位、高等院校及其他与本行业密切相关的单位自发组成,其主要职责是对超硬材料及其制品行业进行协调和指导;开展行业内的组织调研和联络等工作;协助政府部门进行行业管理,为政府决策提供建议;代表本行业与国外同行业进行交流,发挥桥梁和纽带作用,促进行业进步。
2、行业相关政策
我国是全球最大的人造金刚石生产国,所生产的金刚石主要用作结构性材料,占比超过90%,而功能性材料应用占比不足10%,功能性人造金刚石行业发展极为迫切。为此,我国陆续发布了一系列相关政策,如2023年12月,国家发展改革委发布《产业结构调整指导目录(2024年本)》,其中提到将“功能性人造金刚石材料生产装备技术开发;硬质合金、超硬材料等切削刀具及工具系统,高性能磨料磨具”列入鼓励类。此外,河南省于2022年12月发布《关于河南省有色金属先进制造工程研究中心等85个省工程研究中心的批复》中,提出规划建设2个培育钻石及金刚石工程研究中心,分别为河南黄河旋风股份有限公司牵头的河南省培育钻石合成与应用工程研究中心和河南厚德钻石科技有限公司牵头的河南省金刚石单晶及微纳米粉体工程研究中心。国家政策与地方政策的陆续出台,将引导我国人造金刚石龙头企业加强战略性、前沿性技术与产品研发力度,推动功能性人造金刚石行业快速发展。

三、发展历程
我国人造金刚石行业起步较晚,但是行业发展速度较快。人造金刚石行业最早可追溯到上个世纪50年代,当时科学家们开始尝试在实验室中合成金刚石。早期的合成技术主要是通过在高温高压下,将石墨等碳源转化为金刚石。这一阶段的成果虽然有限,但为后续的研究奠定了基础。进入70年代,人造金刚石行业得到快速突破。产量大幅提高,应用领域也得到了拓展,除了珠宝行业外,人造金刚石还逐渐被应用于工业制造、电子、航空航天等领域。进入21世纪,人造金刚石行业继续保持快速发展。一方面,高品质人造金刚石的需求不断增长,以满足珠宝、工业等领域的高标准要求。另一方面,随着科技的进步和应用领域的拓展,人造金刚石的用途也变得更加多元化,在医疗领域、光学领域、半导体领域等都有着重要的应用场景。

四、行业壁垒
1、资金壁垒
人造金刚石需要企业具备较高的资金实力。首先,设备和技术的研发是主要开销之一。采用微波等离子体CVD技术等先进技术需要高昂的设备投资。其次,生产和运营成本也不可忽视,包括原材料采购、生产车间的建设、人力资源等。最后,市场推广和品牌建设也是资金投入的重要部分,特别是在新产品推出和市场拓展初期。若新进入者未具备较高的资金实力,可能在未来发展中面临较高的风险。因此,人造金刚石行业对于新进入者来说具有较高的资金壁垒。
2、技术壁垒
人造金刚石的生产涉及高温高压等复杂工艺,对生产设备、技术水平和操作经验都有较高要求。例如,我国人造金刚石单晶合成使用自主研发的六面顶压机,相较于其他国家使用的两面顶压机,六面顶压机的结构特点决定了其具有对中性强、合成成本低、易操作、使用寿命长、设备价格低等特征。然而,这种设备的操作和维护也需要专业知识和技能。
3、市场壁垒
人造金刚石产品的应用领域广泛,但客户对产品的忠诚度和依赖性较高。一旦客户选择了某个品牌的产品,往往会继续使用该品牌的产品,从而增加了新进入者进入市场的难度。此外,人造金刚石市场已经形成了较为稳定的竞争格局,少数大型企业占据了市场的主导地位。这些企业拥有较强的品牌影响力和市场份额,对新进入者形成了较大的竞争压力。
五、产业链
1、行业产业链分析
从行业产业链来看,人造金刚石行业上游主要包括原材料和设备,原材料包括合金、石墨、叶蜡石等;设备包括六面顶压机、MPCVD生产设备等。中游是指人造金刚石的生产,该环节的企业主要负责将原材料加工成各种形态的人造金刚石。下游是指人造金刚石的应用领域,包括电子电器、装备制造、航空航天、国防军工、珠宝首饰等。

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