超硬材料網

       我國金剛石業經過六十年的發展，已經從當初單純為滿足石油開采、冶金、地質勘探需求的研發，發展到在機械制造、建筑工程、電子工程、環境工程以及聲、光、電、熱等領域的廣泛應用。我國金剛石產量已占到全球95%以上，是當之無愧的生產大國。如何突破我國金剛石業“大而不強”的發展瓶頸，需要從宏觀國家政策到企業策略各方面的努力，其中很重要的一環就是建立健康的發展環境和模式。

       01、政策環境

       政策護航，金剛石行業前景廣闊

       金剛石行業是超硬材料行業的重要組成部分，是國家政策支持和鼓勵的戰略性新興產業中的“新型功能材料產業”。近年  來，在國家一系列行之有效的政策支持下，我國超硬材料取得了令人矚目的成績，后疫情時代，金剛石、培育鉆石等超硬材料經       濟反彈強勁，科技創新水平再創新高，在半導體等領域的超精密加工環節取得了長足進步。

金剛石行業相關政策（2020-2022年）

       02、技術環境

       HTHP法和CVD法技術互補，協同發展

       人造金剛石主要有高溫高壓法（HTHP）和化學氣相沉積法（CVD）兩大類生產方法，目前國內人造金剛石產品生產主要采用高溫高壓法（HTHP），兩種技術形成了優勢互補、協同發展的良性局面。

       （1）高溫高壓（HTHP）法：工業金剛石應用領域廣闊，市場需求大，我國擁有上游定價權

       高溫高壓法合成人造金剛石的過程如下：由石墨粉、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，然后將石墨芯柱與復合塊、輔件等密封傳壓介質組裝在一起形成可用于合成金剛石單晶的合成塊，之后放入六面頂壓機內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，之后進行提純處理和分選檢測獲得金剛石單晶。

       我國是全球第一大人造金剛石生產國，壟斷了全球 95%工業金剛石領域市場份額，具有 HTHP 法工業金剛石定價權。根據超硬材料網數據顯示，我國目前行業存量壓機 1-1.2 萬臺，其中用于工業金剛石 7000-9000 臺；根據磨料磨具網數據顯示，2020 年我國工業金剛石總產量 200 億克拉，其中工業金剛石單晶+微粉 145 億克拉，其中金剛石單晶及微粉產量達 145 億 克拉，寶石級單晶 244 萬克拉，金剛石復合片 587 萬片。工業金剛石下游需求平穩，產能供應充足。

       （2）CVD法：工業金剛石功能性應用領域潛力大

       CVD法（化學氣相沉淀）鉆石是以一塊天然鉆裸石為母石，利用高純度甲烷、加上氫、氮等氣體輔助，在微波爐中以高壓方式，讓甲烷中與碳分子不斷累積到鉆石原石上，經過一層層增生，可形成大至10克拉；該法能夠制備純度較高、尺寸較大的金剛石顆粒和金剛石膜，具有更高的利用價值，同時隨著技術的進步，可以工業化生產的尺寸也顯著擴大，應用價值持續提升，應用領域也進一步拓展，未來有望廣泛應用于電子器件、激光器、導彈、航天等領域。

       MPCVD法是當前世界上研究和制備金剛石薄膜的主流方法。MPCVD法可以制備面積大、均勻性好、純度高、結晶形態好的高質量金剛石薄膜，適合在各種曲面（異形表面）上涂覆金剛石薄膜，能制備各種不同需要的金剛石薄膜制品。并且可以原位實施基體與金剛石薄膜之間的中間層的多種不同處理工藝，適用性強。設備具有使用操作簡便，能長期穩定運行，生產的重復性好，能耗低，運行成本低的優點。

       CVD金剛石開發潛力巨大。人造金剛石不僅限于工業金剛石，還可作為高新技術材料在半導體、光學、量子技術等工業領域有廣闊的應用空間。與 HTHP 法相比，CVD 法合成金剛石 具有尺寸大、低雜質濃度、高結晶質量等優點，在大尺寸、高純度金剛石制備與摻雜研究方面 優勢更明顯，電學、光學、熱學、聲學等方面性能優異，是具有巨大開發潛力的功能性材料。

       我國目前主要采用高溫高壓法（HTHP），這種方法壟斷了我國現階段工業金剛石的產能，但在展望未來，HTHP和CVD將保持共同發展的態勢。兩種生產方法采用不同的合成原理和合成技術，生產出的產品類型和產品特點也各不相同，主要產業應用也側重在不同的終端領域。最終金剛石技術會趨于HTHP法和CVD法兩種技術互補且協同發展。