人造钻石行业研究:新消费赛道崛起,渗透率快速提升

2021/11/12

实验室黑科技将钻石培育时间极致压缩

金刚石俗称钻石原石,是碳元素的固体形式。金刚石具有所有天然材料中最高的硬度和 导热性,且化学稳定性极强,这些特性使得金刚石可广泛应用于切割和抛光工具等工业 生产过程中。按照形成过程,金刚石可以区分为天然金刚石和人造金刚石。天然金刚石 原生矿的分布极不均匀,主要分布于非洲中部和南部、澳大利亚、俄罗斯、加拿大等地, 由于分布集中度高以及开采难度大,天然金刚石成为一种贵重的非金属矿产。 人造金刚石是在实验室内模拟天然钻石的自然形成环境所培育出来的合成钻石,19 世 纪 40 年代,美国、瑞典和苏联针对人造金刚石开展系统研究,最终于 1954 年首次实现 商业用途的人造金刚石。人造金刚石与天然钻石具有相同的物化属性,均由立方晶体形 式的纯碳组成。不同于天然金刚石需要在地球表面下经过数百万年自然形成,人造金刚 石可以在几周内培育形成。

合成方法:高温高压法(HTHP)V.S. 化学气相沉积法 (CVD)

人造金刚石的合成方法主要包括高温高压法(HTHP)和化学气相沉积法(CVD),培 育时间约为半个月到一个月,高温高压法合成原理是模拟天然金刚石的生长环境,将石 墨粉放置在压机底部,将压机内部设置为恒定的超高温、高压条件(通常压力为 5.4GPa,温度为 1400℃),溶剂金属熔化后得到高纯度碳源,输送至底部进行沉淀,得到人造金 刚石。采用高温高压法培育超过 10 克拉的大颗粒钻石毛坯大约需要两周时间。