培育钻石行业研究报告：品牌百花齐放，孕育钻石新生

行业景气度有望持续，产销双旺未来可期。团队上篇培育钻石深度报告详细阐述了培育钻石行业产业链各部分的情况，基于天然钻石产量的下滑，培育钻石产能的逐步释放，我们预计在生产端培育钻石的渗透率会进一步提升；终端消费方面，随着消费者的观念改变，包括知名品牌商入局带动理念转变、悦己需求占比提升以及对于环境友好型生产的偏好，培育钻石零售端有望持续放量，综上所述培育钻石行业未来可期，产销双旺助力行业景气度攀升。 品牌定位婚恋悦己属性兼具，发力消费者教育促零售端发展。本文重点关注培育钻石品牌端变化，可以看到近几年全球范围内，天然钻石生产商、培育钻石生产商、时尚珠宝品牌以及新兴珠宝品牌都在积极开展培育钻石零售端的布局。品牌定位或略有不同，有专注时尚珠宝，也有涉及婚恋需求。我们认为，随着品牌端在消费者教育上做更多的努力，提高消费者对于培育钻石的认知能力，凭借培育钻石低价优势与环保、科技属性大概率会在钻石消费市场上分得一杯羹。整个行业在供给放量、需求迭代的大背景下，有望继续延续高景气。 供需两端协同发力，下游消费市场空间广阔。供给端，我们认为2021-2023年全球培育钻石产量基本上会有短暂放量期，但随后产能释放的速度会逐渐下降至平稳增速，由于培育钻石与工业用金刚石产能可以实现较快切换，故我们认为培育钻石供给并不会出现过剩情况。需求端，目前美国培育钻石饰品消费约占全球的80%，消费额约为30亿美元/年，市场渗透率约为7%，我们认为随着品牌方对于消费者心智的持续建立导致消费者认知的不断提升，培育钻石在目前钻石消费存量市场的渗透率有望持续提升。综合相关数据，我们认为到2025年全球培育钻石终端市场规模有望超160亿美元，其中中国市场预计超40亿美元。 建议关注高温高压法下生产培育钻石压机供给的变化，以及中美零售端的需求迭代。推荐标的：1）【力量钻石】：人造金刚石头部企业，培育钻石为新业务增长点。建议关注：2）【中兵红箭】：老牌军工企业，培育钻石行业先驱者；3）【黄河旋风】：历史悠久的超硬材料供应商，研发优势助力产品结构调整；4）【国机精工】：六面顶压机及CVD法培育钻石生产商，受益行业红利；5）【Brilliant Earth】：可持续时尚珠宝品牌，售卖无冲突钻石产品。 风险提示：宏观经济和市场需求波动风险，原材料价格波动风险，技术风险，市场竞争加剧风险，行业发展不及预期风险 1.培育钻石起源于上世纪50年代，生产与鉴定技术持续突破 1.1.什么是培育钻石？实验室合成的真正钻石 培育钻石是在实验室中合成的真正的钻石。与锆石和莫桑石等钻石替代品不同，培育钻石具有与天然钻石相同的光学、物理和化学特性，二者均为纯碳构成的晶体，在晶体结构完整性、透明度、折射率、色散等方面均无明显差异。专业人士可以通过高科技设备分辨实验室培育钻石和天然钻石，但肉眼无法区分二者外观上的差异。 表1：培育钻石与天然钻石成分、性质、外观相同 价格优势及环境友好特性使培育钻石对传统钻石市场产生冲击。培育钻石和天然钻石的差异主要体现在生产过程以及稀缺性两个方面。培育钻石生产过程约为半个月至一个月，简单、环保、成本较低，稀缺性较低。而天然钻石的形成耗时数百万甚至数十亿年，是一种不可再生资源，稀缺性较高；其开采过程释放大量二氧化碳，对地表造成不可逆的损害。与天然钻石相比，培育钻石具备低廉的价格和环境友好的性质，可以说为消费者提供了更多样的钻石消费选择。 图1：天然钻石矿 图2：培育钻石生产车间 1.2.如何生产培育钻石？技术工艺持续迭代，从工业生产到商业消费 自1797年开始，科学家便开始了关于培育钻石的探索。天然钻石形成于地壳以下150英里处，碳在极高的温度和压力下被压缩而成。1797年英国化学家滕南特证明了金刚石与木炭元素相同，率先通过实验确定了金刚石是元素碳的一种结晶形式，这便开启了实验室制造金刚石的探索进程。随后，汉尼、穆瓦桑、布立基曼等科学家均通过各种实验进行尝试，虽均未取得成功，但为之后人造金刚石的研究奠定了坚实的基础。 经过几十年科学技术的发展，目前培育钻石的生产方式主要有高温高压法（HTHP）和气相沉积法（CVD）。 1.2.1.高温高压法——数十年沉淀奠定商业化价值 高压高温法（HTHP）是实验室用于制造钻石的一种主要方法。这种钻石生长过程需要将碳置于极端的温度和压力环境下，模拟地球深处天然钻石形成时的极端热量与压力条件。 图3：高温高压法生长过程 在高温高压环境，借助金属助溶剂数周内结晶形成。HTHP钻石是在一个小舱室里生长的，这个小舱室位于可以产生极高压力的装置内。舱室内的碳原料（如石墨）熔解在铁（Fe）、镍(Ni)、钴(Co)等元素组成的金属助溶剂中，从而降低钻石生长所需的温度和压力。然后，碳材料借助助溶剂向温度较低的钻石晶种移动，并在其上结晶，形成培育钻石晶体。结晶过程需要数天至数周时间，以形成一个或多个晶体。 图4：HTHP法生产工艺图示 通用电气公司于1954年制造出第一批高温高压法培育钻石，1957年可量产。第一批成功生产的培育钻石是由美国通用电气公司于1954年在代号为"超压项目"的项目下制造的。 该项目始于20世纪40年代，但由于第二次世界大战这项工作有所推迟。1954年12月16日，项目组第一次在实验中获得了金刚石。实验过程于1955年发表，合成方法在1957年基本发展成熟，通过研究证明，加入氧化硼等金属触媒，可降低合成压力和温度至4-7GPa和1200℃-1700℃，可以批量生产金刚石。 1964年，中国使用200吨级的两面顶压机首次成功合成人造金刚石。1965年，中国研发六面顶压机，该设备成为了我国超硬材料合成的主导设备。1967年，俄罗斯掌握合成工业级钻石晶体技术。1971年，美国通用电气公司通过改良技术，成功培育出首次合成出5mm(约1ct)宝石级黄色单晶金刚石。DeBeers于1990年、1996年分别合成出11.14ct、25ct的宝石级金刚石。上个世纪，培育钻石被用于工业用途，例如用于电信和激光光学领域、用作研磨材料等。 表2：各国首次成功合成金刚石的时间 21世纪后，中国在HTHP培育钻石方面持续取得突破。2002年，吉林大学采用国产六面顶压机技术合成4.5mm黄色金刚石单晶体，使中国成为继美国、英国、俄罗斯、日本后，拥有自主研发HTHP宝石级金刚石技术的国家｡2020年，河南省力量钻石股份有限公司突破掌握5ct白色培育钻石生长技术。目前，中国HTHP培育钻石生产技术已达到世界前列水平。 图5：HTHP法技术迭代历史 1.2.2.气相沉积法——持续更新，不断突破 化学气相沉淀法（CVD）是在实验室制造钻石的另一种方法。这种钻石的生长需要在真空室内对烃类混合气体施加适当的压力和温度。 图6：气相沉积法生长过程 CVD钻石是在充满碳氢混合气体（如甲烷）的真空室内生长的。能量源（如微波束）分解气体分子，碳原子向下吸附到温度更低的扁平钻石排种盘中。结晶过程需要数周时间，多个晶体同时生长。确切的数量取决于真空室的尺寸和排种盘的数量。这种板状晶体通常会形成需要切除的黑色石墨粗糙边缘。它们还会呈现褐色，这种颜色在进行宝石刻面步骤前，可通过热处理去除。目前市面上出售的大多数CVD生长的无色钻石很可能都是已经过高压高温(HTHP)热锻脱色处理的褐色晶体。 图7：CVD法生产工艺图示 美国联邦碳化硅公司于1952年制造出第一批气相沉积法培育钻石。1952年，美国联邦碳化硅公司的科学家威廉·艾弗索在低压及相对较低的温度条件下使用化学气相沉积法制作出微型合成金刚石，但当时CVD法制造培育钻石速度很慢，无法供商业应用，联邦碳化硅公司并没有把这项新技术推向市场。 CVD技术更新迭代，生产速度持续提升。1956年，苏联科学家通过在非钻石的基片上生长培育钻石薄膜，显著提高了CVD培育钻石的速度｡20世纪80年代，日本国家无机材料研究所（NIRIM）以及De Beers公司的工业钻石部（现在的Element Six公司）相继在CVD培育钻石领域取得突破，但其生长速度仍不足以供应商业化生产。20世纪90年代，荷兰Nijmegen大学、美国Crystallume公司、Badzian等研究团体在CVD培育单晶钻石的研发取得显著进展｡DTC和Element Six公司生产出大量用于研究目的的单晶培育钻石。 21世纪，宝石级CVD单晶培育钻石的研发有了突破性进展。美国SCIO diamond于2007年成功培育出无色宝石级CVD钻石，铺垫了CVD培育钻石进军珠宝界的历程。 图8：CVD法技术迭代历史 1.3.如何鉴定培育钻石？多种特殊符号用于鉴定 培育钻石特殊的识别符号，可用于与天然钻石的区分。虽然培育钻石与天然钻石的化学成分相同，但培育钻石的生长条件让它们形成了自己的识别符号。利用这些识别符号来区分培育钻石与天然钻石，确定钻石生长使用的方法。 表3：两种生产工艺培育钻石的视觉特征 HTHP培育钻石通常含有金属助溶剂内含物。这内含物在透射光下呈黑色、不透明状，在反射光下则会呈现金属光泽。这是因为在HTHP钻石生长过程中，用作催化剂的金属有时会进入钻石晶体。这些助溶剂金属合金含有铁、镍、钴等元素。因此，有时用磁铁可以吸附含有较大金属内含物的培育钻石。 图9：HTHP培育钻石内的金属内含物 CVD培育钻石一般含有石墨内含物。它们不含有金属内含物，但通常含有深色石墨内含物或其他矿物内含物，这些内含物是在它们独特的生长过程中形成的，与金属内含物不同，它们没有金属光泽。 天然钻石与CVD培育钻石存在应力图案，HTHP培育钻石则一般不会呈现。在做偏振滤光片检查时，天然钻石通常呈现出明亮的交叉影线或干扰的马赛克图案或“应力”颜色。 这些干扰色是钻石在地球深处时或者在火山爆发而被带到地球表面的过程中因承受巨大压力而形成的。CVD培育钻石往往带有带状“应力”图案，相比之下，HTHP生长的培育钻石生长在压力几乎始终一致的环境下，不会受到任何应力影响，因此HTHP培育钻石不会呈现应力图案或仅有微弱的带状应力图案。 培育钻石的荧光也是常用的识别符号。培育钻石的荧光在短波下通常比在长波紫外线光源下更强，而天然钻石的荧光正好相反。HTHP培育钻石切磨后，其冠部或底部往往会呈现十字形荧光图案。而从底部刻面观察CVD培育钻石，钻石可能呈现条纹图案。常见的荧光色包括绿色、黄绿色、黄色、橙色和红色。一些培育钻石甚至在紫外线灯关闭后，还能发光一分钟或一分钟以上。这称作磷光现象，通常只有培育钻石才会出现这种现象。 图10：HTHP培育钻石呈现的十字形荧光图案 图11：借助仪器可显示钻石晶体内部生长模式 2.培育钻石品牌梳理：多为知名珠宝品牌子公司，婚恋属性与时尚珠宝定位兼有 2.1.Diama：施华洛世奇旗下培育钻石品牌，多组合定制化迎合消费者需求 Diama是施华洛世奇（Swarovski）旗下的培育钻石品牌，其所有产品系列皆采用施华洛世奇的培育钻石制作。 图12：Diama发展历程 成熟精密的技术结合权威认证保障培育钻石品质。施华洛世奇长期以来以生产高质量水晶而闻名，Diama将其成熟的专业知识和精密切割技术应用入培育钻石领域。经验丰富的宝石学家结合大师级确保其卓越品质。所有大于0.50克拉的培育钻石都通过IGI认证，严格符合质量标准，钻石的制造过程完全碳中和。 图13：施华洛世奇培育钻石与天然钻石对比 拥有多种颜色、形状和尺寸组合，定制化方案迎合消费者个性化需求。施华洛世奇采用辐照工艺给培育钻石上色，这一过程导致钻石晶体结构发生变化，产生了不同寻常的色彩。其彩色钻石拥有16种绚丽非凡的色彩呈现，每一种色调都代表着展示佩戴者个人想象力和创意表达的机会。培育钻石有6种经典形状可供选择，每一颗培育钻石都是独一无二的杰作，消费者可以定制化选择，彰显自己的个性需求。 图14：施华洛世奇彩钻 图15：施华洛世奇培育钻石形状 2.2.DiamondFoundry：垂直整合上游生产，碳中和理念紧跟下游消费需