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究 珠宝首饰行业之培育钻石行业研究 1. 人造金刚石从工业品走向奢侈品 1.1. 金刚石应用场景广阔，应用价值高 金刚石因其优秀的理化性质，具有广泛的工业和消费应用场景。金刚石是重 要的碳材料，具有高机械强度、宽光谱投射性、低热膨胀系数、高导热性、高禁带 宽度等优秀的理化属性，被广泛应用于以下领域：
（1）工业磨料磨具：金刚石在 目前已探明的天然物质中拥有最高的硬度，莫氏硬度为 10，工业中多被用于制作 切割打磨器械以及钻头。（2）珠宝首饰：金刚石折射率和色散率均较高，净度高 的金刚石观赏价值高，同时在被品牌端赋予了爱情的意义后，多被用于制作珠宝 首饰，具有较高的品牌溢价。（3）热学传导元件以及散热材料：多用于制作热传导元件以及电子元件的散热器材料。（4）光学金刚石窗口材料：金刚石具有很高 的光谱通过性能，通常制作成金刚石薄膜，用于 x 光、激光、红外、电磁波的窗口。（5）电子级应用：金刚石是碳化硅及氮化镓后新兴的一种宽禁带半导体材料， 拥有较高的载流子迁移
率，同时拥有高导热性，被业界称为“终极半导体”材料。金 刚石从磨料磨具到宝石级再到光学级、电子级等领域应用，对于其材料纯度要求 逐级提升。
1.2. 培育钻石与天然钻石性质相同，具有极高性价比 培育钻石与天然钻石原子结构相同，是真正的钻石。金刚石的化学成分是碳， 天然金刚石是稀有、贵重的非金属矿产，其中颗粒较大、质地优秀并可以被用于 制作装饰品的称为天然钻石，可开采的原生矿区仅分布在全球少数区域，矿藏储量不高且开采难度较大。培育钻石是通过人工模拟天然金刚石生长环境和结晶过 程，通过科学手段合成的金刚石晶体。天然钻石与培育钻石拥有相同的理化特性， 均为碳元素形成的立体晶体矿物，两者主要的区别在于形成的方式。天然钻石生 长区域在距离地表数百公里高温高压的下地幔层，需要经过数百万年的地壳运动 最后随火山喷发来到地球表层才成为可以开采到的矿石，而培育钻石的形成在人 工培养的环境下仅需数周时间。培育钻石的成品的理化性质与天然钻石别无二致。
培育钻石与莫桑石、锆石具有本质差异。现在市面上同时也流通着各类与钻 石类似的产品，如锆石、莫桑石等，尽管外观上与天然钻石相差无几，却是完全不同的物质。莫桑石的化学成分是碳化硅，在天然环境中罕见，通过科学家在实验 室中的人工合成得以投入商业用途；和真钻相比，莫桑石的硬度更低，折射率和 色散系数相对更高，火彩更强烈。锆石并不存在于
天然环境中，是通过将锆和二 氧化锆的粉末熔化后混合形成的晶体，与真钻相比硬度更低，色泽更为黯淡。
培育钻石生产工艺已较为成熟，品质、性价比相比天然钻石均有优势。培育 钻石相对于天然钻石在平均品质上具有优势，根据杂质元素的含量，钻石通常被分为 Ia、Ib、IIa 和 IIb 型。Ia 和 Ib 为自然环境中最常见的类型，氮元素的含量超过 5ppm；IIa 型钻石中氮元素含量低于 5ppm，净度更高，属于高品质钻石；IIb 型钻石中含有硼元素因而表现出蓝色，天然环境中极为稀有。目前头部生产商的 培育钻石大部分能够达到 IIa 型，天然钻石中这种类型的钻石仅占 2%。而下游零售端培育钻石产品颜色大多为 D-F 色，天然钻石多为 G-I 色。性价比角度来看培育钻石优于天然钻石。
从零售价的角度看，BlueNile 在天 猫旗舰店上 1 克拉净度 VVS2 级 E 色的天然钻石裸石报价为 8.5 万元，小白光 1 克拉 VVS2 级 D 色培育钻石价格 3.4 万元，同时根据 Rapaport 报价显示，随着 钻石重量增加，相同品质的钻石报价增长速度也随之提高。培育钻石报价普遍为 天然钻石的 30-40%，戴比尔斯的 Lightbox 更是将培育钻石价格按照重量
等比例 增长，克拉数越大，相对于天然钻的性价比越高。更大的毛坯和更低廉的成本也 给予加工过程更多设计上的想象空间，彩钻和异形钻也有望通过培育钻石变得更 为普及。
1.3. 培育钻石行业监管规范逐步走向成熟
美国联邦贸易委员会认可培育钻石，监管介入保障行业规范。2018 年 7 月， 美国联邦贸易委员会（FTC）更改了钻石的定义，删除了原有钻石定义中“天然 的”一词，将培育钻石纳入钻石的定义范围中。FTC 同时也加大了对于培育钻石 行业的监管力度，要求钻石公司必须说明钻石是天然开采还是人工合成，禁止在 宣传中带有培育钻石与天然钻石物理性质相同这类容易使消费者混淆两类钻石的 话语，要求严格审核广告文案中类似“环保”的词汇避免夸大其词。监管规范对于 培育钻石行业是一种保护措施，出清不规范的小企业，避免小厂商将培育钻石包 装成天然钻石销售的行为，政府监管的介入有利于行业整体向好发展。2019 年 7 月，中国珠宝玉石首饰行业协会培育钻石分会正式成立，标志着中国珠宝行业对 于培育钻石地位的认可。
天然钻石鉴定标准同样适用于培育钻石。根据 MVEye 调查，23%的消费者 认为培育钻石拥有与天然钻石相同的证书等级非常重要。培育钻石得到政府和行 业的认可后亟需解决的问题是对于钻石的品质进行分级，天然钻石鉴定统一采用 GIA 制定的 4C
标准，分别从“重量、色泽、净度、切工”四个角度来评判一颗钻 石的价值。
1.4. 技术成熟设备升级，宝石级培育钻石生产规模上升 1952 年，美国联邦碳化硅公司的科学家威廉·艾弗索运用化学气相沉积法， 首次成功实现在实验室内培育金刚石。1954 年，通用电气的“超级压力项目”负 责人霍尔博士带领团队，通过模拟天然钻石形成环境研发出“高温高压法”生产 合成金刚石。1963 年，为了能够实现合成金刚石不受制于海外，中科院地球化学 研究所、中科院物理研究所、郑州三磨研究所和地质科学院等单位共同合作研制 出国内第一粒自研合成金刚石单晶。1970 年，美国通用电气公司通过改良技术， 成功培育出大颗粒宝石级钻石，但由于缺乏相应的市场需求，后续并未继续推进。早期生产的人造金刚石主要用于工业磨料，宝石级的合成钻石没有市场需求，同 时技术也不足以量产高品质的毛坯。随着终端市场近几年对培育钻石认可程度提 升，生产商开始逐渐开始生产宝石级的合成金刚石，随着生产高品质培育钻石的 技术逐步成熟能够实现量产，零售品牌也开始加速市场布局。
人造金刚石的合成技术路径分为高温高压法（HPHT）以及化学气相沉积法 （CVD）两种。高温高压法用
于生长金刚石微粉和金刚石单晶，主要应用于工业 加工打磨以及珠宝首饰领域；气相沉积法可生长金刚石单晶和多晶膜，可以应用于通讯、电子元件、微波、装饰等领域。
高温高压法技术是在金刚石热力学稳定的条件下，在恒定的高温高压和触媒 参与的条件下合成金刚石的方法。该方法以纯净碳粉为原料，以过渡金属或合金 做触媒来降低温度要求，用液压机产生恒定高压（5-7GPa），以直流或交流电产 生维持高温（1200-1500℃），使石墨发生相变，碳原子相互连接形成金刚石晶体。据黄河旋风公开交流，高温高压法单台设备生产工业金刚石周期不到一小时，宝 石级的培育钻石生长周期相对更长。
CVD 技术是在金刚石亚稳定的压力温度条件下的生长方法。原理是将含碳气 体甲烷（CH4）和氢气混合物在负压和温度 100-1500℃条件下激发分解出活性碳 原子，通过控制沉积生长条件促使活性碳原子在基体上沉积，按照晶种提供的钻 石模板排列堆积，交互生长成金刚石晶体，该种方法下合成的金刚石主要为片状 金刚石膜。化学气相沉积法可分为热丝法（HFCVD）和微波等离子体法（MPCVD）
等。其中 MPCVD 法可以制备出面积较大、晶体良好、杂
质少、比较纯净的高质 量金刚石薄膜。据美国 Lightbox 官网显示，培育钻石生产商元素六（ElementSix）
通过 CVD 技术生产培育钻石的周期约为 2 周。
高温高压法和 CVD 法生产培育钻石各有优劣。使用 HPHT 技术合成培育钻 石具有生长周期短、成本低、技术成熟和设备产能相对充足的优势，能够大批量 生产。随着生产技术提高，过去存在的毛坯内金属杂质多、颜色发黄等问题得到有效改善，是目前国内最常用的生产方式。CVD 法能够根据晶种大小和形状控制 最终晶体的对应属性，在生产大克拉钻的领域更具有优势，同时不需要添加金属 催化剂，毛坯净度高。但技术如果不够成熟，生产出的毛坯则需要后期改色，同时 生长周期相对较长。
中国深耕高温高压法生产合成金刚石近 60 年，生产商拥有丰 富经验，贡献了全球主要的高温高压产量。CVD 生产方式具有相对更高的技术壁垒以及专利壁垒，产能主要集中在美国、新加坡、印度、欧洲等地，中国生产商中 仅杭州超然、上海征世和宁波晶钻等少数企业能够量产高品质的 CVD 培育钻石。相对于 CVD 法，高温高压法在工业级金刚石和小克拉宝石
级金刚石生产上具有成本优势，CVD 技术可在高温高压技术基础上生产高于宝石级金刚石的产品。
未来宝石级金刚石产品有望因生产工艺不同，而出现应用场景分化。由于高 温高压法生产金刚石具有成本优势，但边际成本随克拉数增加而加速上升，将主 要应用于工业金刚石及中小克拉的宝石级金刚石的生产及应用场景。CVD 技术培 育的金刚石适用范围更广，涵盖诸如电子级金刚石等高级应用。而在宝石级金刚 石生产中，头部 CVD 企业生产的培育钻石毛坯普遍要大于高温高压法，考虑到成 本因素，未来更适合大克拉宝石级、光学级、热学级、电子级等应用场景。
技术升级和设备升级助供给端实现工业化量产。目前就高温高压与 CVD 两 种技术路径而言，均存在提效预期。高温高压法提效驱动主要来自于优质品率提升和设备升级。据公司公开交流，当前头部三家高温高压法生产企业黄河旋风、 中南钻石及力量钻石均在通过新购入顶压机进行积极扩产，预计 2022 年仍会保 持压机上新速度，中期看良品率的提升将成为培育钻石企业研发的核心所在。优 质品率的提升将带动在
产设备产值稳步提升。据力量钻石招股书披露，800 型号 锻造法压机相较 700 型号铸造法压机单产均值可提升 25.0%至 78.6%。
随着头部 高温高压生产企业的设备升级，其生产效率有望实现逐步提升。CVD 法提效驱动 主要来自于技术升级。CVD 法生产培育钻石整体成熟较晚，目前主流的工业化量 产技术路线为微波等离子体法（MPCVD）。目前，全球仅少数企业可以实现无改色的情况下量产 D-F 色的毛坯钻，多数企业量产毛坯钻的色号仅为 G-H 色及以 下。整体来看，高温高压法及 CVD 法均可作为工业化量产的技术路径，高温高压 法已相对成熟，技术迭代空间已相对有限；CVD 法存在较强技术壁垒，研发能力 成为 CVD 生产企业竞争力的核心。
1.5. 天然钻石供需失衡，培育钻石迎来放量契机 1.5.1. 天然钻石行业价格历史复盘，超量供给导致数次行业衰退潮 复盘钻石行业历史价格，行业经历四次衰退潮，总体呈稳定增长趋势。纵观 钻石行业发展历史，自 1970
年来由于戴比尔斯在行业初期建立的垄断地位，钻石 价格受到调控，总体保持了平稳的上升势头。目前行业由数家龙头企业共同控制 供给，把控钻石流通量，以此保证钻石价格基本平稳。在过去的五十年内，钻石行 业共出现四次大的行业衰退期，钻石价格出现较为明显的下跌，分别为 1980 年钻 石储量过剩、1983 年阿盖尔矿投产、2008 年金融危机、2013-2014 年供给端优 化和需求下滑。总结行业的多次衰退潮，钻石价格下跌主要为库存积压导致抗风 险能力走差，需求不及预期影响钻石价格。
1976-1979 年钻石投资导致储量持续上升，1980 年起裸钻价格滑坡。1973 年美国经济进入二战后第六次衰退潮，消费者信心下降，社会消费总量下滑。随 之在 1976 年到 1979 年间出现了近乎全球性的持续通货膨胀，钻石和金银珠宝等 公认能够保值的商品受
到投资者青睐，购买钻石成为一种流行的投资手段。美国 和欧洲涌现出一批专门从事钻石投资的公司，广泛推广钻石作为投资品所具有的 优秀金融属性。钻石由传统的财富象征转变成为流动投资产品。同一时期，以色列作为新兴的全球钻石交易中心，政府出台了一系列扶持政策来推动本国钻石行 业快速发展。其中一条政策允许商人使用信托收据购买钻石，银行可以提前提供 贷款，贷款人在购买钻石后将钻石抵押在银行，随后可以继续贷款购买钻石。
这 条政策使以色列商人不断购买毛坯钻石再进行倒卖，使得需求出现泡沫。供给端 随即加大开采力度，导致 70 年代下半叶钻石价格持续增长，但钻石的库存也开始出现泡沫。钻石价格在 1976-1979 年间一路走高，在 1980 年前后达到了峰值， 随后迎来了持续的下跌；1979 年以色列钻石出口额出现三十年来首次下滑，同时 戴比尔斯在 1980 年初继续对钻石提价了 12%，叠加税率上升，真实消费量也随 之下跌至接近历史最低点。以此形成负反馈，最终影响钻石市场供给，钻石价格 出现第一轮跳水，钻石投资也陷入停滞。
1983 年阿盖尔矿正式投产，钻石价格再次下跌。受到 1980 年钻石行业衰退 影响，供给端缩紧钻石投放量，希望通过市场消化掉现有库存来改善钻石价格。而 1983 年澳大利亚阿盖尔矿正式投产，其巨大的金刚石储量让市场对钻石稀缺 性产生质疑，钻石价格进一步下跌。直到 1985 年日本钻石市场崛起带来新增需 求，钻石价格开始逐步回暖，进入了较长的平稳发展期。
2008 年全球金融危机带来新一轮钻石行业衰退。钻石行业经历了近 20 年平 稳增长后，全球金融危机再次带来了行业的衰退期。彼时戴比尔斯已经不再像 20 年前具有行业垄断地位，无法单独通过控制供给量维持价格稳定，过去十年内几 家龙头企业之间的竞争导致库存无法快速消化。2008 年爆发的全球金融危机让钻 石动销严重受阻，当年...
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