(报告出品方/作者:中国平安)
一、培育钻石:实验室长出“真钻石”
培育钻石:人造金刚石工艺新阶段,实验室“长”出的真钻石
人造金刚石产业历史悠久,在工业领域中广泛应用。金刚 石是一种由碳元素组成的矿物,其硬度为莫氏10级,是人 类已知自然界中最坚硬的物质。人造金刚石是通过物理或 化学方法将易获取的单质或化合物中的碳转化得到的金刚 石产物。人造金刚石产业历史悠久,美国通用电气1955年 首次制备出人造金刚石小晶体,开创了人造金刚石产业先 河。如今,人造金刚石由于其优异的力学、热学、电学等 特性,广泛应用于建材、机械、采掘、电子等工业行业。
培育钻石(lab-grown diamonds)是品质达到宝石级的人 造金刚石,其理化性质和天然钻石完全相同,成为钻石消 费的新选择。人造金刚石合成工艺不断提高,使得工业制 造宝石级金刚石大单晶(即培育钻石)逐渐成为可能。培 育钻石具有和天然钻石相同的理化特性,在晶体结构的完 整性、透明度、折射率、色散等方面可以与天然钻石相媲 美。培育钻石作为钻石行业的新生力量,为钻石消费者提 供了新的选择。
培育钻石市场地位逐渐被认可
全球范围内,培育钻石相关法律认可、行业组织、技术 规范等已建立起来。2018年7月,美国联邦贸易委员会 (FTC)为培育钻石“正名”,对钻石的定义进行了调整, 删去了“天然”的定义,将实验室培育钻石纳入钻石大 类。钻石业界主流的三大评级机构GIA(美国宝石研究院)、 IGI(国际宝石学院)和HRD Antwerp也陆续推出了与天然 钻石相似的培育钻石分级体系,为培育钻石的价值提供 权威认证。
珠宝品牌商进军培育钻石行业,新兴培育钻石品牌亦崭 露头角。2017年5月,施华洛世奇旗下培育钻石品牌 Diama在北美地区正式开售;2018年,全球钻石龙头戴比 尔斯宣布推出培育钻石饰品品牌Lightbox。此外,独立 培育钻石品牌Diamond Foundry(美国)、CARAXY(中 国)、Light Mark小白光(中国)等也次第涌现,逐步 培育消费者认知。
培育钻石4C不逊色于天然钻石,甚至可以培育罕见IIa型钻石
培育钻石4C指标不逊色于天然钻石。全球钻石龙头戴比 尔斯2018年成立培育钻石品牌Lightbox。2018年其推出 第一代产品:颜色为J-G,净度为VS2,切工为VG,最大 克拉数为1克拉。2021年,Lightbox宣布将推出新的系列 “Finest”,其颜色为D-F色,进度为VVS1-VVS2,切工 为EX,最大克拉数可以达到2克拉。由此可见,经过持续 的发展,培育钻石4C参数已经不输天然钻石。
培育钻石为消费者提供了更高品质的选择。IIa型钻石是 天然钻石中最为珍贵和罕见的种类。根据晶体内是否含 有N原子,钻石可分为I型(含N)和Ⅱ型(不含N);II 型钻石又可分为纯碳构成的IIa型和含微量硼的IIb型。 IIa型钻石在自然界中仅占1-2%,其晶体氮含量低至无法 用现有仪器测出,颜色极为纯净,被誉为“Purest of the Pure”,价值连城。而CVD生产方法理论上可产出全 部为IIa型的钻石,使这一珍贵类型的钻石成为普通人可 负担的选择。
二、供需两旺:行业迎来爆发期
供给端质量提升、选择多元;需求端
供给端:品质不断提升,价格仍有下降空间。一方面,培 育钻石厂商技术不断进步,大克拉、无色、高净度的培育 钻有望不断涌现;另一方面,随着工业的批量化生产,良 率提升,培育钻石成本仍有下降空间。
需求端:婚礼场景竞争力强,非婚礼需求潜力巨大。钻石 珠宝的婚礼和非婚礼需求具有不同的特性,我们认为,培 育钻石具备性价比和可持续发展优势,在婚礼场景具有强 竞争力,有望率先快速渗透;非婚礼场景市场空间大,有 望打开新的增量市场。
婚礼场景:偏“刚需”,钻石与婚礼概念深度绑定, 难以被其它种类宝石替代;婚戒的社交“炫耀性”需 求强,评价标准统一相对,轻设计、重4C。在这一背 景下,培育钻石相对天然钻石具有明显的性价比优势, 有望在相对年轻、购买力中上的人群中快速获得市场。
非婚礼场景:偏“可选”,悦己需求为主,除个性化、 性价比和时尚设计等需求外,价值认同也是消费者的 重要考量,可持续的培育钻石引领悦己新风尚。
供给端:培育钻石制造方法包括高温高压法(HPHT)和化学气相沉积法(CVD)两类
目前,全球人造金刚石行业主要有高温高压法(HTHP)和化 学气相沉积法(CVD)两大类生产方法。
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。
两种制造方法各有千秋。
HPHT法培育钻石以塔状为主,生长速度快、颜色较好但 纯净度稍差,综合效益具有优势,在1-5ct钻石的合成中 优势明显; CVD法培育钻石呈板状,培育周期长,颜色不易控制但纯 净度高;适宜5ct以上大颗粒培育钻石合成。 无论哪种制造方法,追求大克拉、无色、净度高、切工好的 培育钻石是各类制造企业共同追求的目标。
全球培育钻石格局:中国是HPHT法培钻中心,欧美和印度是CVD法培钻中心
2020年全球培育钻石产量约700万克拉。2020年,全球约有700万克拉的培育钻石产出,其中中国约300万克拉、印度约 150万克拉、美国约100万克拉、新加坡约100万克拉、欧洲和中东约50万克拉、俄罗斯约20万克拉。 全球高温高压法的产能主要聚焦于中国、俄罗斯和新加坡,而CVD法的产能聚焦于印度、美国、欧洲还有中东地区、新加坡。
需求端:全球钻石珠宝市场640亿美元,定位于高端市场
全球钻石珠宝市场规模640亿美元,定位于高端和奢侈市 场。珠宝市 场划分为大众珠宝、高级珠宝和奢侈珠宝三个层级,估算 其2020年市场空间分别为800亿、1640亿和200亿美元。钻 石类珠宝由于单价较高,产品定位于高级和奢侈珠宝,市 场规模共计640亿美元。
婚戒是钻石产品最主要的消费场景和驱动因素,非婚礼 消费场景逐步扩展。钻石在全球消费者认知中长久与婚 礼场景相联系。根据贝恩数据,2020年钻石消费市场中 37%为婚礼珠宝;“结婚或订婚”在美、中、印三个主要 市场消费者购买理由中位居前三,尽管美、中等国结婚 率有所下滑,钻石产品的婚庆需求仍具有一定刚性。与 此同时,“悦己”的新消费趋势下,“为自己购买钻石” 成为美国和中国消费者购买钻石的首位理由,钻石产品 的非婚礼消费场景正逐步扩展。
三、迎接风口:相关企业积极扩产
培育钻石企业:享受培育钻石爆发红利,长期有望进入半导体等高端领域
国内外培育钻石企业通常为工业用人造金刚石企业发展而 来,业务同时覆盖工业和饰品用人造金刚石。培育钻石合 成难度较大,是人造金刚石合成技术相对成熟后的产物。 我国培育钻石企业早期主要从事人造金刚石生产,用于建 材石材、勘探采掘、机械加工等领域的锯、切、磨、钻的 耗材。随着培育钻石行业的爆发,这些企业均将显著受益。 长期来看,人造金刚石具备热、光、电、声等性能优势, 有望在军工、半导体等高端领域开拓新的应用。我国培育 钻石龙头中南钻石、黄河旋风、力量钻石正积极扩产,迎 来行业爆发红利。
PHT培育钻石和工业金刚石所用设备具有通用性,厂商可 根据需求进行产能切换。HPHT六面顶压机作为通用设备, 通过使用不同原材料配方、设定不同的合成工艺参数既可 以用来生产金刚石单晶又可以用来生产培育钻石。培育钻 石生产时长较长、产率较低,参考力量钻石数据,其单台 机器理论产量(克拉数)约为工业金刚石的1/2000。国内 HPHT法制造企业可以根据市场需求,灵活的配置两者产能。
力量钻石
公司形成了三大核心产品体系,主营业务形成有效协 同。公司主要从事金刚石单晶、金刚石微粉、培育钻石 三大核心产品体系。公司培育钻石能够批量生产2-10克 拉大颗粒高品级培育钻石毛坯,处于实验室技术研究阶 段的大颗粒培育钻石可达到25克拉。
公司大腔体合成设备优势明显。截至2020年末,公司大 腔体六面顶压机(φ700及以上)占比91.3%,远超行业 平均水平。(协会统计2020年末人造金刚石企业大腔体 压机占比仅为18.75%)。大腔体压机能够显著提高生产 效率和产品品质,降低单位产品成本,使得公司能够维 持良好的利润水平。
公司积极扩产,分享行业爆发红利。受益于培育钻石行 业的爆发,公司积极扩张压机产能。公司六面顶压机从 2020年6月末的227台提升到2021年6月末的483台。2021 年公司登录科创板,计划募集资金再投320台压机,用于 生产培育钻石。
中兵红箭
中兵红箭是一家百年军工企业,业务布局超硬材料、 特种装备、改装汽车等板块。公司隶属于中国兵器工 业集团,主要业务包括特种装备业务板块、超硬材料 业务板块、专用车及汽车零部件业务板块三大业务板 块。其中,超硬材料业务板块主要产品包括人造金刚 石和立方氮化硼单晶及聚晶系列产品、复合材料、培 育钻石、高纯石墨及制品等。
中兵红箭子公司中南钻石是超硬材料行业龙头企业, 实力雄厚。中南钻石人造金刚石产品应用于工业和消 费领域。工业金刚石方面,公司产销量及市场占有率 连续多年稳居世界首位。培育钻石方面,中南钻石拥 有大颗粒钻石单晶科研、生产的技术优势,在HTHP技 术生产培育金刚石产品方面具有技术领先优势,目前 以2-10克拉产品为主。此外,公司试水钻石珠宝饰品 赛道,中南钻石体验店已于2021年10月1日在郑州建业 凯旋广场开张。
黄河旋风
公司是目前国内规模领先、品种最齐全、产业链最完 整的超硬材料供应商。公司生产的超硬材料主要产品 为各类规格的金刚石(如工业级金刚石、宝石级金刚 石)、金属粉末、超硬复合材料(复合片)、超硬刀 具、金刚石线锯等。公司以打造“全球品种最齐全的 超硬材料生产商”为目标,目前可以向客户提供产品 类别、规格齐全以及性能稳定的各类超硬材料及制 品,包括超硬材料单晶及制品、立方氮化硼及制品、 金刚石聚晶及制品以及超硬材料制品辅助材料。
公司重视培育钻石业务板块,提升主业盈利能力。培 育钻石业务毛利率水平高、经营现金流优良。在以超 硬材料为主要经营产品的前提下,公司结合自身在行 业的优势,积极向行业纵深发展,保障工业金刚石市 场稳定的同时,优化布局并拓展培育钻石消费市场, 扩大产能,提升培育钻石产品的产销规模。
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精选报告来源:【未来智库官网】。