培育钻石成为超硬材料的绝对主角

培育钻石目前已成为全球钻石消费的新兴选择之一，在品质、价格、环保和科技 等方面具有显竞争优势。随着培育钻石合成技术不断提高、成本及价格快速下降，以及市场消费理念和消费习惯改变，培育钻石的市场关注度和市场需求显著提升，已成 为人造金刚石行业最重要的发展方向之一。在现代工业加工领域，由于对人造金刚石的需求数量、品种、质量的不断提高，原来只能作为工业材料的人造金刚石终于大规模达到珠宝级应用的水平。

培育钻石与天然钻石性质相同且更具优势。培育钻石作为一种人工合成的钻石， 产品在晶体结构完整性、透明度、折射率、色散等方面可与天然钻石相媲美，作为钻石消费领域的新兴选择，可用于制作钻戒、项链、耳饰等各类钻石饰品及其他时尚消费品。

培育钻石越来越被市场认可

2012-2015 年培育钻石就已经在全球珠宝消费市场出现，但产品品质较差、价格 优势不明显；2017年以来施华洛世奇、戴比尔斯等国际珠宝巨头进军培育钻石饰品 市场，加上美国联邦贸易委员会（FTC）为培育钻石正名等因素推动，培育钻石在行 业组织建立、技术规范制定、合成及鉴定技术提升、产能规模和市场份额提高等方面 明显进步，培育钻石得到大众的认可。2019 年之后培育钻石的接受度已经提升至较高水平，生产成本大幅下降，培育钻石的优势逐步凸显，认可度加速提升；2020年下游加工环节受到疫情影响，一定程度干扰了培育钻石的爆发过程，2021年疫情影响逐步消除，行业进入加速阶段。

培育钻石性能媲美天然钻石

培育钻石为人工培育出的与天然钻石相同的真钻石。目前市场上的伪钻石主要有 伪钻石（假钻石）和仿钻石（锆石和莫桑石等）两种，而真钻石包括天然钻石和人工培育钻石。两者的差异仅在于形成环境，天然钻石形成于地壳运动、卫星撞击等天然环境，培育钻石是模仿天然钻石形成环境制备而成的钻石。

培育钻石与天然钻石化学成分、物理性质相同，在晶相特性方面可能有所不同。主要由于天然钻石形成环境更为复杂。天然钻石的晶相结构大致有13种，常见结构 为八面体、菱形十二面体或两者的聚形、三角薄片双晶等，而培育钻石的结晶特征主 要有立方体、立方八面体等；但晶相方面差异并不影响其光学及物理方面性能，仅在切磨方面成本有所不同。

钻石与合成立方氧化锆主要区别在硬度。硬度决定钻石与人造立方氧化锆切割后腰棱的差别，由于钻石的硬度高于合成立方氧化锆，所以钻石切割后其腰棱必须是磨砂的，而合成立方氧化锆是带有平行光排列的抛光痕迹。在显微镜观察下，钻石的内部包体丰富而合成锆石比较干净，少有包体特征。合成立方氧化锆与钻石是不同的物质。

钻石与莫桑石的主要区别在于折射率。莫桑石的折射率远高于钻石，表现出的火彩是钻石的3倍，所以可以感受到莫桑石火彩更为浓烈艳丽，而钻石火彩温柔内敛。在放大镜观察下可以明显看出莫桑石的腰部内全反射影像呈现四线效果，而钻石全反射影像只有两条线。

培育钻石更为环保

相对于天然钻石开采，培育钻石无需采掘，可以保护地表环境，大幅减少土地消 耗、碳排放（为天然钻石开采的1/2）以及水资源利用（仅为天然钻石的 1/7）等；且在劳工保护方面大幅优于天然钻石开采，培育钻石在厂房内极少发生安全事故。培育钻石的保护地表环境、减少碳排放的绿色、可持续发展理念完全契合目前国家提出的扎实做好碳达峰和碳中和工作部署要求。

培育钻石价格更具竞争力

天然钻石具有稀缺性，成本高于培育钻石，因此在各方面属性相同时，培育钻石 的价格竞争力优势明显。2017 年四季度以来，培育钻石价格不断下降，2020 年四季度零售价下降到天然钻石 35%，较 2017 年下降 30PCT；批发价在 2018 年第四季度下降到天然钻石的20%，此后基本维持稳定。2020-2021 年随着大颗粒培育钻石（5克拉以上）加速规模化量产，单克拉的生产成本继续大幅下降，而纯净度、色度等性质仍在大幅提升。我们认为未来无论是零售价还是批发价相较于天然钻石都仍有较大下降空间。

2020年力量钻石的销售价格在272元/克拉，合计约40美元/克拉，若按照原钻成本占钻石总成本的20%预测，培育钻石成品钻石的成本在200美元/克拉，大幅低 于天然钻石。目前主要钻石厂商的培育钻石销售价格仅为天然钻石的20%-30%左右。DeBeers旗下培育钻石品牌Lightbox 目前产品促销价格仅为天然钻石的 10%左右， 其 1/2 克拉 LabGrown项链仅销售425美元，1克拉产品销售价格在1500美元左右（不考虑颗粒大小、色彩、纯净度等对价值量的影响）。

培育钻石具有更高的可控性

培育钻石是在实验室中通过科学方法人工合成相对于天然钻石形成的不可控过 程，其成色、尺寸、颜色等均可通过优化合成方法和技术实现，因而产品种类多样，满足下游不同需求。例如，通过特定的工艺控制，培育钻石可以合成自然界中罕见的蓝色、粉色等彩色钻石，但其售价也相对更高。

培育钻石技术壁垒高

培育钻石工艺技术来源于工业科技的进步，一方面需要强大的压力产生装置，另 一方面需要可承受巨大压力的容器材料，也就是高温高压法的原理。之后随着微波技术的成熟，将高纯甲烷气体在高温下微波电离出不带电荷等离子化的碳和氢原子，然后让碳原子在温度较低的底层基片上吸附结晶生长，也就是后来的化学气相沉积法（CVD法）的原理。培育钻石的技术壁垒体现在三个方面，首先因为培育钻石和工业金刚石不同，其生产周期很长，如果没有相对的数量，比如1000-2000台以上，即使厂家拥有相关的一些技术，也无法打开市场，其次行业属于重资本投入型，短期之内没有足够资金支持的话，不可能对现有的龙头造成冲击。第三在技术扩散方面，全市场对于原材料、生产、工艺一体化深入了解的技术人员稀缺，技术扩散的进程会比工业金刚石的慢很多。

HPHT 技术与 CVD 技术对比

高温高压(HPHT)技术：高温高压技术完全模拟天然钻石的生长过程，在地上重现碳元素层的反应并将石墨转换成钻石。HPHT 法(温度在 1400°C-1700°C、压力在 5.2GPa-5.6GPa)合成钻石是指模拟天然钻石生长的环境，在六面体高压机内，以石墨、金刚石粉或石墨-金刚石粉为碳源，在高温高压、金属触媒等生长环境中形成的等轴晶系晶质体。采用高温高压法生产 20 克拉培育钻石仅需要 2 周时间。生长过程就是顶压机生长舱高温区放入高纯度的石墨作碳源，在低温区放置钻石籽晶。在一定的温度梯度驱动下，碳源从高温处的高浓度区向对低温处的低浓度区扩散，在低温区的钻石籽晶处于过饱和而结晶，然后冷却取出，采用浓硝酸 清除钻石表面的杂质。

化学气相沉积(CVD)技术：通常是在高温等离子的作用下，含碳气体被离解，碳 原子在基底上沉积成钻石膜。基底可以是非钻石材料，但单晶钻石通常是碳原子在钻石基底上沉积而形成。含碳气体通常是指含氮、甲烷和氢的混合气体，甲烷是合成钻石碳原子的来源，氮可以增加生长速度，氢可以抑制石墨的形成。通常CVD 合成钻石是在低压高温条件下进行，压力一般小于一个大气压，温度在1000°C 左右。

两种技术各有优势，HTHP效率更高颜色更好，CVD纯净度更优。生产1克拉培育钻石， 由于高温高压(HTHP)是碳原子与碳原子连接形成，所以生长周期仅需要数天。化学气相沉积 (CVD)是在培育钻石籽晶上将含碳气体解离生长，逐渐堆积增生，这就需要数月的生长周期。由于高温高压(HTHP)需要金属触媒作为溶剂参与反应，所以会对钻石的纯净度产生一些影响，化学气相沉积(CVD)纯净度稍好。

文章来源：央财智库