人造金刚石与培育钻石行业报告（23页）

行业报告下载 2023年01月17日 07:29 管理员

顶锤是金刚石制造过程中主要耗材之一。硬质合金顶锤的原材料主要为碳化钨和钴，下游领域主要为人造金刚石。根据力量钻石原材料采购情况，2020 年公司采购顶锤金额达到 1157.04 万元，占采购金额比重 13.54%，是人造金刚石生产过程中主要的耗材。2020 年力量钻石采购员顶锤单价有所升高，主要原因是合成腔体大型化，导致硬质合金顶锤大型化，顶锤的重量增加，单个顶锤价格上涨。在中国进行金刚石等超硬材料研发中，合成设备进行过多种类型的探索，开始有两面顶、四面顶、六面顶等，后来具有中国特色的六面顶压机挺立潮头。由于扩大腔体不仅能提高产量，更带来质量的提升，压机大型化和精密化成为技术创新的重点，大型化也成为硬质合金顶锤发展趋势，在大单晶、PDC、NPD 以及其他材料的高温高压合成领域都有着良好的应用前景。金刚石领域是顶锤行业的核心下游需求。顶锤作为静压法构成超高压高温装置合成人造金刚石的关键部件，多用于安装在六面合金顶压机活塞的大垫块顶部，是顶压机的核心构件。顶压机被广泛应用于制造工业金刚石与培育钻石等领域，人造金刚石和培育钻石从而成为顶锤行业的核心下游需求。

随着科学技术的不断发展，顶压机也逐渐用于高压科学研究领域，如国内科研所使用的一级大腔体压机基本采用国产六面顶压机，配备 WC 一级顶锤，在压力低于 5.5GPa、温度低于 1800K 的温压区开展实验研究，与国内工业合成所用的六面顶压机性能差别不大。国内人造金刚石的制备方法主要是高温高压法（HPHT）。人造金刚石的制备方法主要有高温高压法（HPHT）和等离子体化学气相沉积法（PCVD）。HPHT 法即在高温高压的环境下，石墨“自发地”变成金刚石，是人类历史上首次成功合成技术，也是国内目前主要方法；热力学上 HPHT 和天然金刚石钻石生成机理几乎没有任何区别，天然的金刚石是在地底下受到了高温高压生成的，HPHT 法是人造了一个这样的环境用于制备金刚石。HPHT 法由于其中触媒的存在做出来的金刚石纯度往往不太理想，应用在光学和半导体等领域时会略显疲态。化学气相沉积法（CVD）是利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术。CVD 沉积金刚石时使用的是 700–800 °C 和 3kPa 这个参数（比天然金刚石形成环境要求强度低很多），原因在于导入的氢气可以在振荡电场中生成氢原子，氢原子等会猛冲到基底表面，大量的石墨会被“溅射清洗”掉，少量的金刚石核心因为可以经受这种打击所以可以继续长大结晶。 MPCVD 技术是目前国内外制备单晶金刚石应用最广泛的方法。

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