人造金剛石作為一種無(wú)機非金屬材料，屬新材料范疇，具有超高硬度、突出耐磨性能等特性，廣泛應用在機械加工、石材工業(yè)、建筑工業(yè)、地質(zhì)鉆探與開(kāi)采、光學(xué)玻璃、電子工業(yè)、信息工業(yè)等行業(yè)。人造金剛石是目前已知材料中硬度最高的材料，其合成離不開(kāi)非金屬礦物功能材料的參與，其中石墨、葉臘石、白云石等非金屬礦物在人造金剛石合成中發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用。
1、人造金剛石合成方法
人造金剛石的合成按照合成條件可以分為高壓合成法和低壓合成法，按照轉化方式又可以分為間接轉化法和直接轉化法。
間接靜壓法能夠保證產(chǎn)品有可重復的尺寸、形狀和韌性（或脆性），大約90%的工業(yè)用金剛石采用這種方法合成。
金剛石合成所需要的溫度與壓力條件
2、人造金剛石合成用非金屬礦物功能材料
人造金剛石合成原料主要有石墨粉、葉臘石粉、金屬觸媒、預合金粉、白云石粉等，一般情況下，這些上游原輔材料成本占金剛石合成成本的60-70%，其中石墨、金屬觸媒一般供應充足，但葉臘石存在一定的發(fā)展瓶頸。下面我們將分別就石墨、葉臘石、白云石在人造金剛石合成中的作用進(jìn)行介紹。
人造金剛石產(chǎn)業(yè)鏈
（1）石墨材料
石墨材料是合成人造金剛石的主要原料。石墨與金剛石是同素異形體，人造金剛石就是在高溫高壓下促使石墨發(fā)生同素異構轉變來(lái)生成金剛石。石墨除為金剛石生長(cháng)提供必需的碳源外，還用于輔助加熱或者改善腔體溫度分布。
人造金剛石用石墨材料的性能指標主要有石墨化度、氣孔率與密度、灰分(純度)與電阻率、晶體結構等，這些主要性能之間具有極高的相互關(guān)聯(lián)性，并統一于石墨這個(gè)整體中。因此，在選擇合成金剛石用石墨材料時(shí)應該綜合考慮其各項性能，并應針對不同的實(shí)際生產(chǎn)條件進(jìn)行選擇。
GB/T 14898-2004 國標對幾種人造金剛石用石墨材料理化性能的規定
（2）葉臘石
葉臘石是高溫高壓合成金剛石過(guò)程中一種不可或缺的輔助原材料，其具有較高的壓力傳遞效率，核心功能是密封、保溫、絕緣。在金剛石合成過(guò)程中，由葉臘石擠壓形成的密封邊，具有極佳的絕緣性、密封性能。由于葉臘石材質(zhì)的特殊性，目前在合成金剛石上尚無(wú)其他產(chǎn)品可以替代。因此，葉臘石在超硬材料行業(yè)中具有極其重要的地位。
我國葉臘石資源豐富，主要集中分布在福建、浙江，其中福建省葉蠟石儲量占全國儲量的一半以上。但適宜用作合成金剛石的葉蠟石資源在我國卻有限，其中以北京門(mén)頭溝地區出產(chǎn)的葉臘石居多，主要原因是門(mén)頭溝地區產(chǎn)出的葉臘石比較適合采用間接靜壓法合成人造金剛石。
隨著(zhù)北京門(mén)頭溝地區葉臘石開(kāi)采正在被逐步關(guān)停，有可能推動(dòng)葉臘石價(jià)格上漲，長(cháng)期依賴(lài)天然葉臘石的超硬材料行業(yè)面臨著(zhù)前所未有的挑戰。這對其它地區的葉臘石資源來(lái)說(shuō)可能是一種機遇，不過(guò)最終還要看其它地區出產(chǎn)的葉臘石能否滿(mǎn)足人造金剛石生產(chǎn)的需要。
（3）白云石
葉臘石在高溫高壓下會(huì )脫去內部存在的結晶水而發(fā)生結構相變，相變的產(chǎn)生使葉臘石的傳壓性能下降，壓力損耗加大，保溫性能變差。為了保持腔體內部溫度穩定，通常在腔體內部葉臘石容易發(fā)生相變的位置，采用穩定性能較好的白云石替代。
白云石在高溫高壓下不發(fā)生相變，保溫性能強于葉臘石，能夠增強合成腔體中的溫度均勻性。但白云石內摩擦系數較小，故其密封性能較差，因此僅適用于用作高壓合成腔體的內層保溫與絕緣管。
3、國外人造金剛石超硬材料主要生產(chǎn)商
| 企業(yè)名稱(chēng) |
國家 |
主要產(chǎn)品 |
其他 |
| Element Six |
英國 |
人造金剛石聚晶、立方氮化硼聚晶、刀具材料、大單晶產(chǎn)品 |
前身為DeBeers超硬材料事業(yè)部，行業(yè)內大部分牌號和標準的制定者；人造金剛石聚晶刀具材料市場(chǎng)占有率世界第一 |
| Diamond Innovation |
美國 |
寶石級鉆石、高端超硬材料復合制品，包括PCD和PCNB復合片和拉絲模坯 |
前身為美國GE公司超硬材料事業(yè)部，是單晶和聚晶人造金剛石以及PCD復合片的發(fā)明者 |
| US Synthetic |
美國 |
石油、天然氣用PCD復合片和寶石級金剛石 |
石油、天然氣行業(yè)人造金剛石聚晶產(chǎn)品全球市場(chǎng)占有率第一 |
| ILJIN Diamond |
韓國 |
傳統以人造金剛石為主要產(chǎn)品，正向超硬材料刀具制品方向發(fā)展 |
工廠(chǎng)位于韓國和中國；分為高、中、低檔產(chǎn)品 |
| 住友 |
日本 |
寶石級單晶、復合超硬材料拉絲模、人造金剛石、立方氮化硼聚晶、刀具 |
拉絲產(chǎn)品為優(yōu)勢領(lǐng)域，與美國DiamondInnovation公司同為全球較大的拉絲模坯制造商 |
4、中國人造金剛石主要生產(chǎn)商
| 企業(yè)名稱(chēng) |
業(yè)務(wù)范圍 |
產(chǎn)品 |
產(chǎn)能 |
| 中南鉆石有限公司 |
超硬材料、超硬材料制品 |
人造金剛石單晶、立方氮化硼單晶 |
60億克拉 |
| 黃河旋風(fēng)股份有限公司 |
超硬材料、金剛石制品、UDS系列金剛石壓機、建設機械、特種車(chē)輛和自動(dòng)化控制裝置六大類(lèi)產(chǎn)品 |
人造金剛石、金剛石制品及工具、金剛石公路設備，特種車(chē)輛、金屬粉末、電動(dòng)車(chē)等產(chǎn)品 |
25億克拉 |
| 華晶金剛石股份有限公司 |
人造金剛石及其原輔材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，制品及合成設備研發(fā) |
人造金剛石單晶、原輔材料 |
20億克拉 |
| 三門(mén)峽金渠超硬材料 |
人造金剛石制造 |
人造金剛石及原輔材料產(chǎn)品 |
約1.5億克拉 |
| 山東昌潤 |
人造金剛石制造 |
人造金剛石及原輔材料產(chǎn)品 |
約1.5億克拉 |
| 安徽宏晶 |
超硬材料及其制品 |
人造金剛石及原輔材料產(chǎn)品、立方氮化硼以及人造金剛石制品 |
約1億克拉 |
5、我國人造金剛石生產(chǎn)情況及存在的問(wèn)題
中國人造金剛石產(chǎn)量變化趨勢圖
資料來(lái)源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)。
我國是人造金剛石的主要生產(chǎn)國。從2001 年到2009 年，我國人造金剛石的總產(chǎn)量由16億克拉增加到54 億克拉，8 年當中增長(cháng)了2.4 倍，年均復合增長(cháng)率16.4%，2010 年同比增速達到81%，隨后增速有所回落。2012 年，國內人造金剛石產(chǎn)量達到124 億克拉，占到全球人造金剛石單晶總產(chǎn)量的90%以上，2014 年人造金剛石產(chǎn)量達到168 億克拉。在地域分布方面，河南省是我國超硬材料的重要產(chǎn)業(yè)基地，擁有多家揚名國際的金剛石龍頭企業(yè)，金剛石、立方氮化硼（CBN）及金剛石復合片（PCD、PCBN）產(chǎn)品在國內市場(chǎng)的占有率達75%左右，原輔材料及其制品在國際市場(chǎng)也占有較大的份額。
我國金剛石產(chǎn)品主要以低檔的磨料級金剛石為主，在產(chǎn)品品種、質(zhì)量、工藝技術(shù)和設備方面，與國際水平仍有一定的差距，主要表現在：粗顆粒高韌性產(chǎn)品少，產(chǎn)品品種牌號少，標準檢測水平滯后；合成高壓反應腔容積小，單產(chǎn)低，生產(chǎn)效率低；合成工藝可控制性差，人為因素影響大，新技術(shù)應用研究落后。
現今，科技的持續進(jìn)步和工業(yè)水平的不斷發(fā)展對工業(yè)金剛石提出了許多更高更新的要求，對高品級和特種金剛石的需求勢必會(huì )擴大。這些都對人造金剛石用石墨、葉臘石、白云石等原材料的發(fā)展有著(zhù)重要的導向作用。作為人造金剛石行業(yè)的參與者，石墨、葉臘石、白云石等原料生產(chǎn)供應商應時(shí)刻關(guān)注相關(guān)行業(yè)發(fā)展動(dòng)向，以利于更好的發(fā)揮非金屬礦物在人造金剛石行業(yè)的重要作用。
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