一颗钻石“打磨出”一条产业链——河南人造金刚石产业观察

  没有金刚钻，不揽瓷器活。金刚石是自然界硬度最高的物质，素有“工业牙齿”之称，而高品质的金刚石可用来制作钻石。在人造金刚石技术尚未成熟前，天然金刚石身价不菲，钻石更是奇货可居。然而，多年来河南人造金刚石产业持续迭代升级，让全球“钻石自由”不再遥不可及。

  人造金刚石业内流传着这样一种说法：“世界金刚石看中国，中国金刚石看河南”。

  此言不虚。来自中国机床工具工业协会超硬材料分会的多个方面数据显示：目前我国人造金刚石产量占全球总产量的95％，而河南人造金刚石产量占全国的80％。

  在商丘市柘城县力量钻石股份有限公司的车间里，一排排六面顶压机正安静运行，而其内部温度高达1600℃，犹如一座座小火山，放置其间的石墨柱在历经两三周的高温度高压力后，可“孕育”出1克拉以上的高纯度钻石原石。

  金刚石是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体，也是常见的钻石的原身。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。人造金刚石具有与天然金刚石相同的超硬、耐磨、抗腐蚀等优良性能，属于高效、高精、半永久性、环保型先进无机非金属材料，是生产用于对高硬脆、难加工材料来锯、切、磨、钻等加工工具的核心耗材，使得在精密切削刀具、耐磨器件、半导体及电子器件、低磁探测、光学窗口、声学应用、生物医学、珠宝首饰等方面得到普遍应用，享有“材料之王”的美誉。

  “人造钻石与天然钻石相比，就像‘河里的冰’和‘冰箱里的冰’，基本上没有差别。”力量钻石相关负责的人介绍，公司当前最大可以生产出数十克拉的人造钻石原石。

  “柘城有着‘钻石之都’的美誉，以前主要生产机械加工用金刚石，现在通过技术创新，构建了微粉、单晶、钻石等金刚石制品全链条，产品附加值呈几何级增长。”柘城县高新区管委会主任孙若梅和记者说，高新区已入驻金刚石超硬材料及相关配套企业110余家，培育钻石毛坯及加工销售钻石400万克拉，微粉产量和出口量分别占全国市场占有率的70%和50%。

  商丘市只是河南人造金刚石产能的富集地之一，郑州、许昌、南阳等地市也是人造金刚石及其制品的重要产地，分布着中南钻石、黄河旋风、四方达、郑州华晶等多家行业龙头和上市公司，而规模比较小的企业更多。“企查查”检索显示，河南名称包含“金刚石”的企业高达499家。

  数量庞大的企业每年释放出巨大产量。“据不完全统计，河南每年产出工业级人造金刚石约120亿克拉，钻石原石超过600万克拉，其中相当一部分出口到印度等地切割加工，然后发往欧洲、北美等区域。”中国机床工具工业协会超硬材料分会秘书长孙兆达介绍。

  在郑州磨料磨具磨削研究所有限公司（以下简称“三磨所”）的草坪上，厚重的岩石基座上矗立着一件金灿灿的球形装备，这是一台见证了我国超硬材料工业发展的“功勋压机”。

  “1963年，我们在北京研制出中国第一颗人造金刚石，后来在济南打造出这台顶压机。”王光祖今年90岁，是中国第一颗人造金刚石研制者之一。

  王光祖回忆，因为金刚石中试基地设在郑州，三磨所具备良好的超硬材料量产基础，所以这台顶压机自然而然就落户在了三磨所。

  三磨所成立于1958年，现隶属于世界五百强的中国机械工业集团有限公司，在业内有中国超硬材料“黄埔军校”的美誉，据说全国一半以上的超硬材料研发创业人员均出自这里。

  人造金刚石在三磨所实现工业量产后，中国人造金刚石产业不断发生“裂变”，生产企业从三磨所辐射全国。经过数年的发展，生产的基本工艺慢慢的提升，产业链条持续拓展，从一颗金刚石衍生出一条完整的产业链。

  “人造金刚石原石、微粉、线锯、钻石、顶压机，从设备到产品，河南企业不仅打通了产业链，而且一些行业龙头在细致划分领域几乎做到了极致。”一名业内资深人士介绍，当前正在向高端领域加快延伸。

  记者走访调查了解到，一些有突出贡献的公司正加快布局前沿研究，黄河旋风用于半导体碳化硅切割的金刚石线锯跻身国际一流，培育钻石合成技术国内领先；中南钻石致力于金刚石半导体新材料研究，已制备出大尺寸超高纯金刚石半导体晶片和金刚石多晶散热薄膜；惠丰钻石已生产出5纳米级金刚石微粉。

  钻石在人造金刚石领域的利润率相当可观，不少厂商正扩大产能和布局宝石加工。柘城县已经引入三家钻石首饰加工公司。去年国庆节期间，三磨所高端培育钻石品牌DEINO黛诺开启线上销售。

  在国内厂商加快布局人造钻石产业的同时，来自海外的竞争不断加剧。印度是我国培育钻石的重要出口国，当前正大力扶持培育钻石产业，打通生产、加工、销售的全产业链。

  据《印度时报》等外国媒体报道和有突出贡献的公司负责的人介绍，印度计划将培育钻石产值的全球占比从目前的15%提高至2025年的30%，钻石切磨加工基地古吉拉特邦已对辖区内的培育钻石企业，免除了未来5年的电力税。去年8月，印度国家银行还表示，开始向培育钻石生产商提供贷款，优先用于培育钻石生产设备的进口。

  中国金刚石产业面临的挑战远不止人造钻石领域。业内人士坦承，尽管中国金刚石产业链最完整、产量最大，但在功能性金刚石领域的尖端研究仍面临重大挑战。

  金刚石除具备优秀能力的力学性能外，还拥有超高的热导率、高载流子迁移率、高绝缘性、极佳的光学透过性、化学稳定性等众多热、光、声、电、化学方面的优异性能，使得它在航空航天、新一代半导体、超大功率器件等尖端技术领域具有极佳的应用潜力。

  业内科研人员介绍，金刚石材料的尖端应用对金刚石的纯度、尺寸、制备和加工工艺提出了更加高的要求，高温高压法在某些方面就暴露出了局限性。而在期望值较高的CVD法（化学气相沉积）领域，美日韩等国的部分研究已经取得了较大进展，英国元素六、韩国日进、美国DI等极少数企业具备了少量生产专用品种和部分高的附加价值产品的能力。

  为延续在金刚石领域的优势地位，《河南省“十四五”制造业高水平质量的发展规划》提出：“巩固人造金刚石优势，全力发展宝石级金刚石、高导热高透光率多晶金刚石等，加快金刚石聚晶、高端刀具等高端制品研发制造，加快原辅材料、超硬材料及制品协同发展，打造全球超硬材料产业基地。”

  在不久前河南召开的超硬材料产业高水平质量的发展座谈会上，河南省委书记楼阳生强调，超硬材料产业是河南省的优势产业、潜力产业，前景广阔、大有可为。

  要切实增强责任感、使命感、紧迫感，集聚资源、攥指成拳，进一步补链延链强链，提升产业链现代化水平，推动更多产品进入中高端、成为关键环，实现优势再造、换道领跑，努力打造超硬材料产业新高地。

  农田不种粮食却种草皮、每次收割草皮都要铲走土层、有的地方在整改地块上擅自复种草皮……

  近年来，郑州市挖掘利用城市故事、特色建筑等资源禀赋，通过政府引导、公司参与、市场运作等方式，将工业遗存转换为助力城市更新。