培育鉆石行業(yè)研究報告

培育鉆石行業(yè)研究報告.培育鉆石：實驗室合成真鉆石培育鉆石與天然鉆石性質(zhì)完全一致與仿鉆不同，培育鉆石是在實驗室中人工模擬天然鉆石結(jié)晶的過程及條件培育的真鉆石。人造鉆石在化學成分、晶體形態(tài)等化學物理性質(zhì)方面與天然鉆石相差無幾，肉眼無法分辨，只有極為精密的儀器才能通過檢測微量元素和晶體生長的微小差異從而檢測出二者差異。培育鉆石在晶體結(jié)構的完整性、折射率、相對密度、色散等方面已經(jīng)可以與天然鉆石媲美，在硬度彳直、導熱性、熱脹性、電阻率、可壓縮性等方面，兩者表現(xiàn)也幾乎完全一致。C評價標準已初步構建培育鉆石國標已經(jīng)初步構建，4c為評級標準，與天然鉆石相同。最新的培育鉆石國標中，除了明確合成鉆石品質(zhì)評價與自然界的稀有度無相關性，其他品質(zhì)評價項目多參照了GB/T16554《鉆石分級》執(zhí)行。從顏色（Color）、凈度（Clarity）、切工（Cut）及重量（Carat）四個維度對鉆石的品質(zhì)進行評測，簡稱4c分級。顏色級別分為D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N。育鉆石技術發(fā)展歷程關于人造金剛石的研究由來已久，工業(yè)上已經(jīng)應用成熟。18世紀末，法國化學家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)鉆石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質(zhì)晶體，為后世的培育鉆石技術提供了理論基礎。1953年，瑞士工程公司（ASEA）首次合成出了40粒小顆的鉆石，開啟人工制備金剛石的新紀元。此后，工業(yè)級鉆石的合成技術得到廣泛應用，目前幾乎三分之二的工業(yè)用鉆已由合成鉆石替代，主要應用于鉆頭、拉絲模具、磨料、工藝品等領域。寶石級培育鉆石隨著技術進步逐漸出現(xiàn)，近兩年穩(wěn)定生產(chǎn)大克拉技術突破迎來行業(yè)爆發(fā)點。1970年，寶石級大顆粒的鉆石在美國通用電氣公司合成成功。2012年，隨著合成技術不斷成熟，培育鉆石在美國消費市場零星出現(xiàn)。2020年，國內(nèi)培育鉆石廠商能批量穩(wěn)定生產(chǎn)3-6克拉鉆石毛坯，顏色可達最高可達D色，凈度最高可達VVS,4C標準上達到較好水平。育鉆石技術高溫高壓法（HPHT）高溫高壓法（HPHT）合成的基本原理是在人造的高溫高壓環(huán)境下將石墨進行相轉(zhuǎn)變生成鉆石，一般需要10GPa、3000c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?yōu)殂@石所需要的條件將大幅降低，通常壓力為5.4GPa,溫度為1400C。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。具制備流程為：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(guī)定的比例混合后再經(jīng)過造粒、靜壓、真空還原、檢驗、稱重等工序制作成石墨芯柱；2）合成塊組裝：將石墨芯柱和復合塊、輔件等密封傳壓介質(zhì)按照技術要求和操作工藝規(guī)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(nèi)，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(jié)束后停熱卸壓并去除密封傳壓介質(zhì)取得合成柱。合成工序是石墨粉經(jīng)過物理反應生產(chǎn)成金剛石單晶和培育鉆石的過程，是整個生產(chǎn)工藝流程的核心環(huán)節(jié)。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(zhì)，從而獲得純凈的金剛石單晶和培育鉆石?；瘜W氣相沉積法（CVD）CVD法指將含碳元素的混合氣體置于高溫低壓的環(huán)境下，將晶種至于真空腔體內(nèi)，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。微波等離子體CVD是制備高質(zhì)量金剛石的首選方法。1）抽真空：在CVD設備基座上放置鉆石襯底（晶種），將腔內(nèi)氣壓抽至0.1個大氣壓；2）通氣加熱：向真空腔內(nèi)通入含氮、甲烷和氫的含碳混合氣體，通過處理讓其形成等離子體；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。HPHT和CVD法對比：高溫高壓法（HTHP）合成培育鉆石以塔狀為主，生長速度快、成本低、純凈度稍差，但綜合效益具有優(yōu)勢，特別是在1-5ct培育鉆石合成方面具有明顯優(yōu)勢；化學氣相沉積法（CVD）合成培育鉆石呈板狀，顏色不易控制、培育周期長、成本較高，但純凈度高，較適宜5ct以上培育鉆石合成。.產(chǎn)業(yè)鏈：產(chǎn)業(yè)分布與各環(huán)節(jié)價值鉆石產(chǎn)業(yè)鏈整體概覽設備廠商：同時用于工業(yè)金剛石生產(chǎn)和培育鉆石生產(chǎn)、行業(yè)存量大、盈利能力較差，國機精工（三磨所）是唯一有六面頂壓機業(yè)務的上市公司，其六面頂壓機目前的毛利約為10%毛坯鉆石生產(chǎn)商：培育鉆生產(chǎn)商一般是工業(yè)金剛石生產(chǎn)商轉(zhuǎn)化而來，無技術積累廠商較難進入市場。設備廠商產(chǎn)能和擴產(chǎn)動力有限，另外新設備需要調(diào)試，調(diào)試周期大約3-4個月，產(chǎn)能擴張短期存在限制。技術壁壘和供需關系帶來較高的毛利，如力量鉆石19-20年培育鉆石毛利在60破上。打磨切割加工商：格局分散，技術水平低，依賴廉價勞動力，盈利水平低，2020年利潤約為3%-5%鉆石鑒定機構：GIA/IGI/HRD/NGTC為裸鉆鑒定機構，鑒定證書是對鉆石品質(zhì)的權威認證，大多數(shù)品牌鉆都配備證書。品牌零售商：下游分散，品牌力帶來定價能力，如萊紳通靈19-20鉆石業(yè)務毛利率達到58%培育鉆石設備毛坯生產(chǎn)設備高溫高壓設備：六面頂壓機國內(nèi)技術產(chǎn)能領先。1965年我國自主研發(fā)的金剛石六面頂壓機問世，生產(chǎn)效率較原來國外研發(fā)的兩面頂壓機提高近20倍，元素六、日本住友電工、韓國ILJIN公司等國際企業(yè)均購買中國生產(chǎn)的大型六面頂壓機替代原有的兩面頂壓機。上游：產(chǎn)能分布集中，大部分集中在中國全球產(chǎn)能較為集中，中國是培育鉆石的主要產(chǎn)地，占比達40%~50%不同于天然金剛石產(chǎn)能受地理條件限制主要集中在南非、扎伊爾等，培育鉆石的產(chǎn)能大部分集中在中國。2020年培育鉆石產(chǎn)能全球約600~700萬克拉，其中中國產(chǎn)能遠超其他國家達300萬克拉，占比約50%其次為印度和美國，分別為150萬克拉及100萬克拉，合計占比超30%國內(nèi)產(chǎn)能90%ZHPHT法為主，國外以CVD法為主。生產(chǎn)國內(nèi)鉆石產(chǎn)能則主要集中在寧波晶鉆、上海征世、華晶金剛石、中南鉆石、黃河旋風等企業(yè)。從生產(chǎn)技術角度而言國內(nèi)主要還是采用HPHT法生產(chǎn)，而全球其他地區(qū)如印度、美國、歐洲等基本采用CVD法生產(chǎn)鉆石。整體來看，去年全球HPHT法培育鉆石的產(chǎn)能大約占45%而CVD法產(chǎn)能大約占55%HPHT法與CVD法存在著技術壁壘，預計短期之內(nèi)我國仍然將以HPHT法為主。中游：勞動密集度高，印度為主要加工地中游產(chǎn)業(yè)為勞動密集型，印度為主要加工地。培育鉆石的中游，主要對鉆石毛坯進行貿(mào)易、加工和設計鑲嵌，中游加工的毛利率約在10%z下。由于鉆石加工需要根據(jù)不同的成品需求加工出不同的形狀,因此加工行業(yè)較難實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，需要經(jīng)驗人員進行切磨操作，因此人力成本較高，屬于勞動密集型行業(yè)。目前印度是全球培育鉆石的切磨中心，2015-2020年印度進口全球80%H上的毛坯鉆石，2020年達到95%其切磨加工集中在蘇拉特等地，形成了高度集中的加工產(chǎn)業(yè)集群。而中國鉆石切磨：工廠分散在廣東、廣西、河南、湖南等地，在切磨加工后的成品鉆石銷往世界各地。鉆石加工即在鉆石毛胚上進行切割、磨光等多個步驟，使其形成一定的形狀以及光澤，主要加工流程可以分為：毛坯設計、劈分、粗磨、打圓成型、拋光等。下游：美國為最大的成熟消費市場，渠道線上化趨勢培育鉆石最大消費市場在美國。根據(jù)貝恩咨詢數(shù)據(jù)，2020年培育鉆石零售市場，主要集中在美國、中國、印度三大國家，其中美國銷售份額最高，居于首位，且增速快于其他國家。下游珠寶品牌商大多都是美國品牌，據(jù)統(tǒng)計目前美國已經(jīng)擁有25個培育鉆石品牌，中國擁有19個，歐洲擁有9個，其他地區(qū)則較少。線上渠道增速較快。主要品牌商線上銷售比例提升，美國從2013年的9%|升至2020年的22%中國從2013年的2%|升至2020年的16%.消費需求：婚姻到悅己，替代到創(chuàng)造天然鉆石供給不足、培育鉆石有成長機會全球鉆石珠寶市場消費需求穩(wěn)步增長。2019年全球鉆石珠寶銷售額達到790億美元，2013年至2019年期間全球鉆石珠寶銷售額年均復合增長率為1.34%2020年受到疫情沖擊出現(xiàn)下滑的趨勢。全球天然鉆石市場供給減少，為培育鉆石帶來更大成長空間。天然鉆石礦產(chǎn)資源屬于非可再生資源，2018年全球前四大鉆石開采商及其主要產(chǎn)礦地分別為埃羅莎、戴比爾斯、力拓和佩特拉鉆石，四大巨頭包攬2018年全球近65%勺天然毛坯鉆石產(chǎn)量。2008年至2018年期間，全球天然毛坯鉆石產(chǎn)量年均復合增長率為-1.14%。培育鉆石供給端快速放量。從印度進口培育鉆石毛坯的數(shù)據(jù)可看出，培育鉆石供給端產(chǎn)量快速增加。我國鉆石需求量增速快于國際，滲透率仍有提升空間國內(nèi)鉆石需求量穩(wěn)定增長。根據(jù)戴比爾斯歷年行業(yè)洞察報告，2013-2019年國內(nèi)鉆石珠寶銷售量年復合增速為2.6%2019年達到687億元，2020年因為疫情影響回落到650億元。中國鉆石市場規(guī)模與美國差距較為懸殊，對標天然鉆石有一倍以上滲透空間。2020年，美國、中國、日本分別為全球前三大鉆石消費國。美國鉆石消費額占全球的48%,而居第二位的中國鉆石消費額僅占全球市場的13%不到美國的1/3,存在較大的追趕空間。國內(nèi)培育鉆石需求增加。LightMark數(shù)據(jù)顯示，其線下單店8個月增長6.6倍，天貓單店4個月增長9.4倍，平均客單價1.6萬元，入店率12%試戴車^化率20%隨著產(chǎn)能增加，更多品牌出現(xiàn)，國內(nèi)有望加速增長。悅己消費興起，品牌布局培育鉆美國、中國消費者都將“悅己”作為最重要的鉆石購買原因。過去鉆石品牌通過營銷，將鉆石與愛情、婚姻深度綁定。近年來，隨著人們婚戀觀念、消費觀念的變化，也隨著職業(yè)女性比重逐漸提升，鉆石消費早已不再限于婚戀情景，越來越多的女性開始自購鉆戒，完成了“鉆戒”與愛情的解綁。貝恩的報告中，鉆石最大消費國中美二國都將悅己作為最重要的購買原因。預計寶石級培育鉆毛石市場空間達到400億元2020年印度加工鉆石占95%可用印度鉆石進出口數(shù)據(jù)反映鉆石行業(yè)情況。培育鉆石迎來爆發(fā)式增長。2018年以來，培育鉆石在進出口兩端都有近翻倍的增速。2021年4-10月進出口數(shù)據(jù)分別為6.6億美元、7.3億美元，已經(jīng)超過2020年全年(2020/4-2021/3)。印度進口培育鉆石毛石占所有毛石的比例呈波動增加趨勢。從2020年至2021年10月的月數(shù)據(jù)可以看出，培育鉆在所有鉆石中的滲透率呈現(xiàn)出提升的趨勢，2021年10月達到7%預計培育鉆毛石潛在市場空間400億元。印度進出口數(shù)據(jù)可看出，天然鉆毛石年均市場規(guī)模在120-130億美元；未來培育鉆石潛在市場空間預計達到其50%即400億元左右。同時，培育鉆石還會普及到更多原先天然鉆石沒有普及到的應用場景上，不僅僅是替代天然鉆石，有望激發(fā)出更多的市場需求。.工業(yè)需求：市場廣闊，方興未艾人造金剛石的工業(yè)應用總覽金剛石硬度高、熱導率高、透光性好，化學性質(zhì)穩(wěn)定，耐腐蝕性好，在多種行業(yè)中應用廣泛。伴隨金剛石制備技術持續(xù)發(fā)展，金剛石材料性價比逐漸