培育鉆石行業(yè)研究報(bào)告

培育鉆石行業(yè)研究報(bào)告1.培育鉆石：實(shí)驗(yàn)室合成真鉆石1.1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(shí)驗(yàn)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(xué)成分、晶體形態(tài)等化學(xué)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(cè)微量元素和晶體生長(zhǎng)的微小差異從而檢測(cè)出二者差異。培育鉆石在晶體結(jié)構(gòu)的完整性、折射率、相對(duì)密度、色散等方面已經(jīng)可以與天然鉆石媲美，在硬度値、導(dǎo)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。1.24C評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已初步構(gòu)建培育鉆石國(guó)標(biāo)已經(jīng)初步構(gòu)建，4C為評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，與天然鉆石相同。最新的培育鉆石國(guó)標(biāo)中，除了明確合成鉆石品質(zhì)評(píng)價(jià)與自然界的稀有度無相關(guān)性，其他品質(zhì)評(píng)價(jià)項(xiàng)目多參照了GB/T16554《鉆石分級(jí)》執(zhí)行。從顏色（Color）、凈度（Clarity）、切工（Cut）及重量（Carat）四個(gè)維度對(duì)鉆石的品質(zhì)進(jìn)行評(píng)測(cè)，簡(jiǎn)稱4C分級(jí)。顏色級(jí)別分為D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N。1.3培育鉆石技術(shù)發(fā)展歷程關(guān)于人造金剛石的研究由來已久，工業(yè)上已經(jīng)應(yīng)用成熟。18世紀(jì)末，法國(guó)化學(xué)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(shù)提供了理論基礎(chǔ)。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(jì)元。此后，工業(yè)級(jí)鉆石的合成技術(shù)得到廣泛應(yīng)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(yīng)用于鉆頭、拉絲模具、磨料、工藝品等領(lǐng)域。寶石級(jí)培育鉆石隨著技術(shù)進(jìn)步逐漸出現(xiàn)，近兩年穩(wěn)定生產(chǎn)大克拉技術(shù)突破迎來行業(yè)爆發(fā)點(diǎn)。1970年，寶石級(jí)大顆粒的鉆石在美國(guó)通用電氣公司合成成功。2012年，隨著合成技術(shù)不斷成熟，培育鉆石在美國(guó)消費(fèi)市場(chǎng)零星出現(xiàn)。2020年，國(guó)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(dá)最高可達(dá)D色，凈度最高可達(dá)VVS，4C標(biāo)準(zhǔn)上達(dá)到較好水平。1.4培育鉆石技術(shù)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(jìn)行相轉(zhuǎn)變生成鉆石，一般需要10GPa、3000℃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1400℃。高溫高壓法制備過程中需要使用到的核心設(shè)備為六面頂壓機(jī)、合成塊和石墨芯柱等。其制備流程為：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(yàn)、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(fù)合塊、輔件等密封傳壓介質(zhì)按照技術(shù)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(fù)合塊，再將石墨芯柱、復(fù)合塊及導(dǎo)電鋼圈、堵頭、加熱組件及絕緣組件等設(shè)計(jì)成合成塊。3）單晶合成：將合成塊放入六面頂壓機(jī)內(nèi)，按照設(shè)定程序進(jìn)行加溫加壓并長(zhǎng)時(shí)間保持恒定，待晶體生長(zhǎng)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(yīng)生產(chǎn)成金剛石單晶和培育鉆石的過程，是整個(gè)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(yīng)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(xué)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?jiǎng)t其催化作用，增加鉆石生長(zhǎng)速度，氫可以抑制石墨的形成，在高溫等離子的作用下，含碳?xì)怏w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(shè)備基座上放置鉆石襯底（晶種），將腔內(nèi)氣壓抽至0.1個(gè)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(huì)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(duì)比：高溫高壓法（HTHP）合成培育鉆石以塔狀為主，生長(zhǎng)速度快、成本低、純凈度稍差，但綜合效益具有優(yōu)勢(shì)，特別是在1-5ct培育鉆石合成方面具有明顯優(yōu)勢(shì)；化學(xué)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(zhǎng)、成本較高，但純凈度高，較適宜5ct以上培育鉆石合成。2.產(chǎn)業(yè)鏈：產(chǎn)業(yè)分布與各環(huán)節(jié)價(jià)值2.1鉆石產(chǎn)業(yè)鏈整體概覽設(shè)備廠商：同時(shí)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(guó)機(jī)精工（三磨所）是唯一有六面頂壓機(jī)業(yè)務(wù)的上市公司，其六面頂壓機(jī)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(shù)積累廠商較難進(jìn)入市場(chǎng)。設(shè)備廠商產(chǎn)能和擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)力有限，另外新設(shè)備需要調(diào)試，調(diào)試周期大約3-4個(gè)月，產(chǎn)能擴(kuò)張短期存在限制。技術(shù)壁壘和供需關(guān)系帶來較高的毛利，如力量鉆石19-20年培育鉆石毛利在60%以上。打磨切割加工商：格局分散，技術(shù)水平低，依賴廉價(jià)勞動(dòng)力，盈利水平低，2020年利潤(rùn)約為3%-5%。鉆石鑒定機(jī)構(gòu)：GIA/IGI/HRD/NGTC為裸鉆鑒定機(jī)構(gòu)，鑒定證書是對(duì)鉆石品質(zhì)的權(quán)威認(rèn)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(jià)能力，如萊紳通靈19-20鉆石業(yè)務(wù)毛利率達(dá)到58%。2.2培育鉆石設(shè)備毛坯生產(chǎn)設(shè)備高溫高壓設(shè)備：六面頂壓機(jī)國(guó)內(nèi)技術(shù)產(chǎn)能領(lǐng)先。1965年我國(guó)自主研發(fā)的金剛石六面頂壓機(jī)問世，生產(chǎn)效率較原來國(guó)外研發(fā)的兩面頂壓機(jī)提高近20倍，元素六、日本住友電工、韓國(guó)ILJIN公司等國(guó)際企業(yè)均購(gòu)買中國(guó)生產(chǎn)的大型六面頂壓機(jī)替代原有的兩面頂壓機(jī)。2.3上游：產(chǎn)能分布集中，大部分集中在中國(guó)全球產(chǎn)能較為集中，中國(guó)是培育鉆石的主要產(chǎn)地，占比達(dá)40%~50%。不同于天然金剛石產(chǎn)能受地理?xiàng)l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(guó)。2020年培育鉆石產(chǎn)能全球約600~700萬克拉，其中中國(guó)產(chǎn)能遠(yuǎn)超其他國(guó)家達(dá)300萬克拉，占比約50%，其次為印度和美國(guó)，分別為150萬克拉及100萬克拉，合計(jì)占比超30%。國(guó)內(nèi)產(chǎn)能90%以HPHT法為主，國(guó)外以CVD法為主。生產(chǎn)國(guó)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(fēng)等企業(yè)。從生產(chǎn)技術(shù)角度而言國(guó)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(guó)、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(shù)壁壘，預(yù)計(jì)短期之內(nèi)我國(guó)仍然將以HPHT法為主。2.4中游：勞動(dòng)密集度高，印度為主要加工地中游產(chǎn)業(yè)為勞動(dòng)密集型，印度為主要加工地。培育鉆石的中游，主要對(duì)鉆石毛坯進(jìn)行貿(mào)易、加工和設(shè)計(jì)鑲嵌，中游加工的毛利率約在10%以下。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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，需要經(jīng)驗(yàn)人員進(jìn)行切磨操作，因此人力成本較高，屬于勞動(dòng)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(jìn)口全球80%以上的毛坯鉆石，2020年達(dá)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(guó)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(jìn)行切割、磨光等多個(gè)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(shè)計(jì)、劈分、粗磨、打圓成型、拋光等。2.5下游：美國(guó)為最大的成熟消費(fèi)市場(chǎng)，渠道線上化趨勢(shì)培育鉆石最大消費(fèi)市場(chǎng)在美國(guó)。根據(jù)貝恩咨詢數(shù)據(jù)，2020年培育鉆石零售市場(chǎng)，主要集中在美國(guó)、中國(guó)、印度三大國(guó)家，其中美國(guó)銷售份額最高，居于首位，且增速快于其他國(guó)家。下游珠寶品牌商大多都是美國(guó)品牌，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前美國(guó)已經(jīng)擁有25個(gè)培育鉆石品牌，中國(guó)擁有19個(gè)，歐洲擁有9個(gè)，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(guó)從2013年的9%提升至2020年的22%；中國(guó)從2013年的2%提升至2020年的16%。3.消費(fèi)需求：婚姻到悅己，替代到創(chuàng)造3.1天然鉆石供給不足、培育鉆石有成長(zhǎng)機(jī)會(huì)全球鉆石珠寶市場(chǎng)消費(fèi)需求穩(wěn)步增長(zhǎng)。2019年全球鉆石珠寶銷售額達(dá)到790億美元，2013年至2019年期間全球鉆石珠寶銷售額年均復(fù)合增長(zhǎng)率為1.34%。2020年受到疫情沖擊出現(xiàn)下滑的趨勢(shì)。全球天然鉆石市場(chǎng)供給減少，為培育鉆石帶來更大成長(zhǎng)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%的天然毛坯鉆石產(chǎn)量。2008年至2018年期間，全球天然毛坯鉆石產(chǎn)量年均復(fù)合增長(zhǎng)率為-1.14%。培育鉆石供給端快速放量。從印度進(jìn)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。3.2我國(guó)鉆石需求量增速快于國(guó)際，滲透率仍有提升空間國(guó)內(nèi)鉆石需求量穩(wěn)定增長(zhǎng)。根據(jù)戴比爾斯歷年行業(yè)洞察報(bào)告，2013-2019年國(guó)內(nèi)鉆石珠寶銷售量年復(fù)合增速為2.6%，2019年達(dá)到687億元，2020年因?yàn)橐咔橛绊懟芈涞?50億元。中國(guó)鉆石市場(chǎng)規(guī)模與美國(guó)差距較為懸殊，對(duì)標(biāo)天然鉆石有一倍以上滲透空間。2020年，美國(guó)、中國(guó)、日本分別為全球前三大鉆石消費(fèi)國(guó)。美國(guó)鉆石消費(fèi)額占全球的48%，而居第二位的中國(guó)鉆石消費(fèi)額僅占全球市場(chǎng)的13%，不到美國(guó)的1/3，存在較大的追趕空間。國(guó)內(nèi)培育鉆石需求增加。LightMark數(shù)據(jù)顯示，其線下單店8個(gè)月增長(zhǎng)6.6倍，天貓單店4個(gè)月增長(zhǎng)9.4倍，平均客單價(jià)1.6萬元，入店率12%，試戴轉(zhuǎn)化率20%。隨著產(chǎn)能增加，更多品牌出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)有望加速增長(zhǎng)。3.3悅己消費(fèi)興起，品牌布局培育鉆美國(guó)、中國(guó)消費(fèi)者都將“悅己”作為最重要的鉆石購(gòu)買原因。過去鉆石品牌通過營(yíng)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(fèi)觀念的變化，也隨著職業(yè)女性比重逐漸提升，鉆石消費(fèi)早已不再限于婚戀情景，越來越多的女性開始自購(gòu)鉆戒，完成了“鉆戒”與愛情的解綁。貝恩的報(bào)告中，鉆石最大消費(fèi)國(guó)中美二國(guó)都將悅己作為最重要的購(gòu)買原因。3.4預(yù)計(jì)寶石級(jí)培育鉆毛石市場(chǎng)空間達(dá)到400億元2020年印度加工鉆石占95%，可用印度鉆石進(jìn)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(zhǎng)。2018年以來，培育鉆石在進(jìn)出口兩端都有近翻倍的增速。2021年4-10月進(jìn)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(jìn)口培育鉆石毛石占所有毛石的比例呈波動(dòng)增加趨勢(shì)。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(shì)，2021年10月達(dá)到7%。預(yù)計(jì)培育鉆毛石潛在市場(chǎng)空間400億元。印度進(jìn)出口數(shù)據(jù)可看出，天然鉆毛石年均市場(chǎng)規(guī)模在120-130億美元；未來培育鉆石潛在市場(chǎng)空間預(yù)計(jì)達(dá)到其50%，即400億元左右。同時(shí)，培育鉆石還會(huì)普及到更多原先天然鉆石沒有普及到的應(yīng)用場(chǎng)景上，不僅僅是替代天然鉆石，有望激發(fā)出更多的市場(chǎng)需求。4.工業(yè)需求：市場(chǎng)廣闊，方興未艾4.1人造金剛石的工業(yè)應(yīng)用總覽金剛石硬度高、熱導(dǎo)率高、透光性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐腐蝕性好，在多種行業(yè)中應(yīng)用廣泛。伴隨金剛石制備技術(shù)持續(xù)發(fā)展，金剛石材料性價(jià)比逐漸凸顯