河南柘城，被稱為中國鉆石之都，雖然那里沒有天然鉆石礦，但近幾年通過實(shí)驗(yàn)室培育出了人造鉆石而聲名鵲起。目前，柘城培育鉆石年產(chǎn)量達(dá)1200萬克拉，產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)全國60%以上份額。
培育鉆石裸鉆的市場價格根據(jù)品質(zhì)不同，通常在2000元-4500元每克拉，價格大約只占天然鉆石的1/5到1/10，培育鉆石的品質(zhì)主要取決于顏色、凈度、切工和重量。顏色越接近無色、雜質(zhì)越少、切工越完美的培育鉆石，品質(zhì)會更加優(yōu)異，價格也更高。
記者在當(dāng)?shù)刈畲蟮你@石生產(chǎn)廠，看到了生產(chǎn)培育鉆石最主要的設(shè)備之一：六面頂壓機(jī)，而車間里共計(jì)有600臺設(shè)備正在同時運(yùn)轉(zhuǎn)。
六面頂壓機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時會完全模擬天然鉆石高溫高壓的生長環(huán)境。天然鉆石生長時間需要億萬年，但在這里，收獲一克拉左右的培育鉆石最快僅需一到兩周。
總經(jīng)理吳向陽告訴記者，天然鉆石和培育鉆石用通俗的比喻來說，就好比是自然世界凍結(jié)形成的冰和放在冰箱里凝結(jié)的冰。它們的物質(zhì)是一樣的，它們所有的物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)，其它參數(shù)形態(tài)都是一模一樣的。
批量快速生產(chǎn)出的培育鉆石不僅占據(jù)了國內(nèi)的市場，且早已奔赴海外市場。2024年我國培育鉆石毛坯進(jìn)出口總額為1.2296 億美元，同比增長82.11%；培育鉆石成品進(jìn)出口總額為 1.946 億美元，同比增長78.09%。
吳向陽他們前不久還成功培育出一枚重達(dá)156.47克拉的鉆石原石。這顆鉆石通過國際寶石研究院（IGI）權(quán)威鑒定，成為全球已知最大的人工培育鉆石單晶。
培育鉆石的需求不斷增長，上游配套生產(chǎn)企業(yè)也加快了腳步。一家金剛石材料企業(yè)專門生產(chǎn)傳壓密封介質(zhì)，這是鉆石培育過程中構(gòu)成生長腔體必不可少的關(guān)鍵輔助材料，共7個部件組成。這家企業(yè)一年能生產(chǎn)兩千萬套左右傳壓密封介質(zhì)，產(chǎn)值超億元。
柘城所在的商丘地區(qū)，本就是中國“超硬材料產(chǎn)業(yè)基地”，擁有生產(chǎn)工業(yè)金剛石的深厚技術(shù)基礎(chǔ)。培育鉆石實(shí)際上就是品質(zhì)達(dá)到寶石級的“人造金剛石大單晶”。而當(dāng)培育鉆石不斷被市場接納時，新的技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。
一家鉆石生產(chǎn)企業(yè)除了高溫高壓法以外，還采用化學(xué)氣相沉積法進(jìn)行生產(chǎn)，這不僅可以培育出更大尺寸的鉆石，還能生產(chǎn)出具有驚人導(dǎo)熱性能的金剛石散熱片。它可以瞬間傳導(dǎo)熱量，避免設(shè)備宕機(jī)，成為電子信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的“散熱利器”，目前已被廣泛應(yīng)用于高功率半導(dǎo)體、新能源汽車、航空航天等部件制備領(lǐng)域。
金剛石微粉是人造金剛石單晶經(jīng)過破碎、整形、提純、分級等工藝加工形成的金剛石粉體，具有硬度高、耐磨性強(qiáng)的優(yōu)勢。凡是追求“極致光滑”和“極致耐磨”的領(lǐng)域，加工時都少不了這一材料的輔助。它雖然銷量穩(wěn)定，但工藝簡單，產(chǎn)品附加值低，利潤空間有限。如何才能突破技術(shù)瓶頸，讓“大眾微粉”闖入高附加值賽道？一些企業(yè)開始了轉(zhuǎn)型之路。
金剛石復(fù)合片是將金剛石微粉和其它金剛石輔助材料一起壓實(shí)而成，比起傳統(tǒng)的鋼材和硬質(zhì)合金材料，具有耐高溫、導(dǎo)熱性高等優(yōu)點(diǎn)。要生產(chǎn)出合格的金剛石復(fù)合片就需要高純度金剛石微粉。一家企業(yè)引進(jìn)了全自動金剛石微粉分選機(jī)，產(chǎn)量達(dá)到每月一億克拉以上。
另一家高新技術(shù)企業(yè)一邊靠定制化保障老客戶的訂單生產(chǎn)；一邊砸錢搞研發(fā)，把微粉推向?qū)岵牧?、醫(yī)療器械等新領(lǐng)域。目前，柘城全縣金剛石微粉年產(chǎn)能達(dá)150億克拉，產(chǎn)量和出口量均占全國總量90%以上，廣泛應(yīng)用于精密刀具、超硬磨具、光伏硅片切割、工業(yè)精密加工等領(lǐng)域。
如果把金剛石微粉比作面粉，那么下游的產(chǎn)品就好比是由面粉制作出的各式面點(diǎn)和面包。一家超硬材料企業(yè)的金剛石復(fù)合片，主要應(yīng)用于石油開采設(shè)備的鉆頭上，憑借高效能、低損耗的優(yōu)勢，這一團(tuán)隊(duì)研發(fā)的產(chǎn)品已廣泛服務(wù)于國內(nèi)大型油田開采領(lǐng)域。
另一家企業(yè)生產(chǎn)的可脹絞刀，是由金剛石微粉合成刀片后，鑲嵌到機(jī)體上的一種精密刀具。它專門用來精確加工或修復(fù)汽車零部件上的孔洞。副總經(jīng)理師金棒告訴記者，這就好比一個扳手，螺母有多大，就把扳手調(diào)到多大，不需要單獨(dú)匹配不同刀具，從而提高上機(jī)成功率。
從依靠進(jìn)口到產(chǎn)量占據(jù)全球絕對主導(dǎo)地位，中國金剛石產(chǎn)業(yè)鏈通過持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，將產(chǎn)品做精做深，將整個產(chǎn)業(yè)做強(qiáng)做優(yōu)，才最終在超硬材料領(lǐng)域鑿出了一條屬于中國制造的“硬核”賽道。
監(jiān)制：杜陽
制片人：柴哲宏 于浩
主編：熊曼琳 孫菁
記者：楊惠澤儀 周子渝 李國欣
