智能制造行业：技术成熟+市场认可培育钻石迎来爆发-211012（29页）.pdf

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1、 高温高压法(HPHT)的制造原理是模拟天然钻石在自然界中的形成过程。石墨粉在超高温、高压条件及金属触媒催化作用下发生相变，生长出金刚石晶体。该方法合成的人造金刚石主要为颗粒状单晶。 化学气相沉积法(CVD)的制造原理是CH4和氢气混合物在超高温、低压条件下被激发分解出活性碳原子，通过控制沉积生长条件使碳原子在基体上沉积生长成金刚石晶体。该种方法下合成的金刚石主要为片状金刚石膜。温差晶种法：高温高压法生长过程是在压机生长舱高温区放入高纯度的石墨作为碳源，在低温区放置天然或培育钻石籽晶(晶种)。在一定温度梯度推动下，碳素将从高温度的高浓度区向低温处的低浓度区扩散，并在低温籽晶处于过饱和而结晶，通

2、过籽晶，逐步生长。金属触媒加快反应速度：通常高温高压(压力10-12GPa、温度1400-1700)可以使石墨直接转变为金刚石，但该方法生长过程需要的温度和压力非常高，技术难度很大。因此，工业化生产普遍加入金属触媒(如Fe、Ni、Mn、Co等及其合金)做催化剂，来降低生长温度和压力，改善反应条件，加快反应速度(压力5-6GPa、温度1300-1600)HPHT法后续还需要提纯工艺：通常HPHT法生长培育钻石需要十几个小时，不过此时培育钻石被碳素和金属触媒包裹，需要通过电解法去除金属触媒杂质，并通过化学除杂去除表面杂质。 全球HPHT法培钻看中国，中国HPHT法培钻看河南。根据贝恩报告，2020年，我国约有300万克拉的培育钻石产量，其中约90%的产出均由HPHT法制造。中国是全球HPHT法培钻制造中心，而河南是中国培育钻石的制造中心。我国自主研发的六面顶压机的推广使用，实现了对海外企业的追赶和超越。 中国河南省是我国超硬材料发源地，是我国人造金刚石和培育钻石企业最为集中的区域。河南省拥有培育钻石完备的产业链，同时具备经验丰富的研发人才和熟练的产业工人。 我国HPHT法培钻生产企业具体包括中南钻石(中兵红箭子公司)、黄河旋风、力量钻石、郑州华晶(豫金刚石)等。俄罗斯HPHT法产能虽然不大，但是NDT公司用HPHT法做大克拉的培育钻石技术领先。