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本文完工于2021年9月16日

前言：诚然行情让人糟心，但是生活不止眼前的苟且，越是这种时候，越要进行深挖，今天市场上机床刀具类个股异军突起，而作为其上游的超硬材料其实相当有看点，今天就来和大家说说超硬材料，本篇也是我「新材料系列」的最新一篇。

本篇目录：

1.认识超硬材料
2.行业现状
3.行业前景
4.相关公司
PS：重点内容加粗显示，方便加快阅读

一，认识超硬材料

超硬材料是一种重要的工程材料，通常是指硬度达到莫氏硬度最高值10或接近10的材料，主要应用于复合材料、无机非金属材料、硬质合金的加工，作为一种重要的功能材料。

目前常见的超硬材料有金刚石（天然金刚石和人造金刚石）、立方氮化硼(PCBN)等。

其中 PCBN 具有高硬度、高耐磨性且高温下表现稳定，主要用于制造各类刀具；金刚石又分为单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)和CVD金刚石，单晶金刚石应用于砂轮、锯片等，PCD 应用于刀具、石油钻头，CVD金刚石应用于拉丝模、刀具等，高端 CVD 金刚石应用于电子器件、航天等领域。

超硬材料也可以分类为单晶超硬材料和聚晶超硬材料(也称“复合超硬材料”)，单晶超硬材料包含单晶金刚石、单晶立方氮化硼等，特点是硬度高但尺寸小；聚晶金刚石/立方氮化硼是用单晶金刚石/立方氮化硼为主要原料，添加金属和非金属粘接剂在高温高压环境下制成的复合材料，复合超硬材料虽然硬度和耐热度稍差，但其切割面积较大、耐磨性更好。

二，行业现状

1.金刚石单晶在工业领域地位突出

金刚石单晶在建材石材领域需求稳步增加，建材石材类产品跟基建投资及房地产开发投资关联密切。2020 年以来我国基建和房地产投资保持高速增长趋势，其中基建投资从 2003 年的 1.37 万亿元增长至2020 年的 18.82 万亿元，年复合增长率为15.77%；“十四五”期间有望保持 4-5%增速，到 2025 年达到 23 万亿以上。房地产新开工面积维持达到 22 亿平以上、施工面积增加至 87 亿平以上，新一轮竣工周期延续；PMI 建筑业分项自 2011 年以来除新冠疫情影响外长时间维持在 50%以上的扩张区间，带动了金刚石单晶的需求。

2.金刚石微粉受益于制造业升级

机械制造产业升级带动金刚石微粉需求不断增加。机械、汽车制造、家电制造等细分行业的产业升级带动了对高端金刚石工具的需求。

汽车行业精密加工领域目前已广泛使用人造金刚石工具，高端金刚石工具可以满足汽车制造过程中切削、打磨、抛光等多工序高精密的需求。

家用空调、冰箱所使用压缩机的三大部件活塞、气缸、上下轴承座主要使用金刚石工具进行加工。我国家用空调和冰箱的产量在消费升级以及出口量不断增长的背景下，分别从 2011年的 11001 万台和7882 万台增长到 2020 年的 14491 万台和 8443 万台。

光伏发电和 LED 照明所用单晶硅、多晶硅、蓝宝石以及其他光电磁性材料的切割加工是金刚石微粉应用需求增量最大的领域。2019 年光伏在国内补贴退出的驱动下快速进入平价上网阶段，市场需求驱动光伏装机量重新进入高增阶段，全球新增装机分别为 116.9GW、134GW，2021 年虽然受到硅料产能限制，装机量仍将有望实现 15%左右的增长达到155-160GW。

3.培育钻石技术壁垒高

培育钻石即人造金刚石，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：

第一，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，

第二，培育钻石属于重资本投入型，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。

4.培育钻石产能集中在中国

受地理条件限制，天然金刚石产能主要集中在南非、扎伊尔等，而培育钻石的产能大部分集中在中国。根据贝恩咨询发布的《2020~2021 全球钻石行业报告》，2020年全球培育钻石产能约 600~700 万克拉，其中中国产能达 300 万克拉，远超其他国家，占比约 50%。

从生产技术角度而言国内主要还是采用 HPHT 法生产，而全球其他地区基本采用CVD 法生产钻石。HPHT 法在生产人造金刚石领域几乎形成了垄断，目前约占全球HPHT 法生产培育钻石产能的 90%。

三，行业前景

1.金刚石单晶未来需求增加

我国经济进入高质量发展阶段，在新型城镇化建设等宏观政策的支持下，基础设施和房屋改造升级周期来临。海外在新冠疫情后将基建作为推动经济复苏的重要手段，同时在货币较为宽松以及疫情增加居民对房屋需求的支撑下，房地产景气度持续提升，带动建材石材加工和工程施工用金刚石工具的市场需求。2020 年下半年金刚石单晶产品出现供不应求的现象，导致价格上涨，促进国内金刚石单晶类产品进入新一轮增长。

勘探采掘领域金刚石单晶需求提升。随着全球经济的稳步增长，矿产资源的需求量不断扩大，未来伴随我国经济继续增长以及新兴市场的崛起，矿产资源的消耗将会长时间维持较高增速。全球矿产资源勘探形势趋于紧张，浅部地层的矿产资源已基本开采殆尽，深部找矿已成为地质找矿探矿的方向。金刚石大单晶因在坚硬岩层中效率大幅高于其他产品，因此在深部探矿中应用广泛。随着勘探深度和难度的增加，金刚石单晶钻的经济性优势将进一步彰显出来，具有广阔前景。

2.金刚石微粉需求高增

光伏和LED领域快速发展带动金刚石微粉需求高增。光伏发电和 LED 照明所用单晶硅、多晶硅、蓝宝石以及其他光电磁性材料的切割加工是金刚石微粉应用需求增量最大的领域。

2022 年在硅料产能瓶颈逐步解除之后，2022-2025 年全球光伏新增装机量将达到 25%的复合增速，到 2025 年新增装机量达到 400GW，预计光伏金刚线需求量将从2020年 5000 万公里左右增长到2025 年的 13500 万公里。MINILED 时代来临，蓝宝石切割金刚石微粉需求爆发。LED照明产品已经逐步替代传统的白炽灯和荧光灯，正处于持续爆发增长阶段。

3. 培育钻石成为超硬材料的绝对主角，市场广阔

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，因此培育钻石越来越被市场认可。

2019 年全球毛坯培育钻石产量达600万 ct，成品培育钻石约200 万 ct，产值约8 亿美元。根据《2018年全球钻石行业报告》预测，随着培育钻石合成技术不断高，全球培育钻石产量年均增长率将保持在 15%-20%，2030 年培育钻石产量规模将达到 1000 万克拉至 1700 万克拉，若考虑 2/3 的损耗率，预计 2030 年全球培育钻石毛坯产量规模将达3000-5100 万克拉。

预计 2025 年全球/中国培育钻石毛坯市场规模可达 379/237 亿元，全球培育钻石饰品市场规模可达 1324/828 亿元，2030 年全球/中国培育钻石毛坯市场规模可达 744/558 亿元，全球培育钻石饰品市场规模可达2351/1763 亿元。

四，相关公司

中兵红箭（中南钻石）：公司超硬材料业务主要产品为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。根据公司披露，公司在人造金刚石产销量和综合竞争实力均全球排名第一。超硬材料业务业绩贡献主要公司为中南钻石公司，中南钻石是超硬材料行业头部优质企业，其主导产品工业金刚石产销量及市场占有率连续多年稳居世界首位。

黄河旋风：公司主要从事硬材料及制品，超硬复合材料及制品等生产，主要产品覆盖金刚石（如工业级金刚石、宝石级金刚石）、金属粉末、超硬合材料（复合片）、超硬刀具、金刚石线锯等。目前公司用培育钻石生产的 3-5 克拉首饰在国内外拥有了稳定的市场。根据公司业绩说明会披露，2020 年公司的培育钻石量占全球培育钻石销售市场的 20%左右，其中高端品质占 50%以上，未来公司将聚焦培育钻石等超硬材料主业发展。

力量钻石（拟上市）：力量钻石是国内超硬材料主流供应商，培育钻石营收增长迅速。力量钻石主要从事人造金刚石产品研发、生产和销售，目前拥有金刚石单晶、金刚石微粉和培育钻石三大核心产品体系。

沃尔德：公司专注于超高精密、高精密超硬刀具及超硬材料制品的研发、生产和销售业务，主要产品及服务定位于全球高端刀具市场，同时致力于金刚石功能材料新兴应用领域的产业化。公司金刚石功能材料产品已开始用于高端医疗器件、光电子器件、高功率激光窗口、微波器件等前沿科技产业产品的关键部件，同时也开始用于污水处理电极、装饰用钻石饰品等。

四方达：公司主要从事聚晶金刚石(简称 PCD)及其相关制品的研发、生产和销售，产品包括石油/天然气钻探用聚晶金刚石复合片、煤田及矿山用金刚石复合片、切削刀具用金刚石复合片、聚晶金刚石拉丝模坯，截齿潜孔钻头公路齿、旋挖机齿、成品聚晶金刚石模具、超硬刀具、金刚石砂轮等，形成了有自身特色的产品系列，由生产常规产品向高端产品转变，由简单加工行业向高端加工制造业转变；产品广泛应用于石油钻探及矿山开采，机械、冶金、地质、石材、建筑、电子信息、航天航空、国防军工等领域。公司产品远销欧洲、美洲、东南亚、非洲等四十多个国家和地区，具有一定的国际知名度。

后记

本篇也是我「新材料系列」的第21篇，目前进度如下：

以上是我自己研究的方向和思路，也就是和大家一起分享下。

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