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1、,Table_Author,432,Table_Point,Table_InvestChange,Table_BaseInfo,4,ttm,Table_Trend,Table_Report,股票代码,Table_Top,Table_AuthorTemp320,证券研究报告/行业专题研究2012 年 02 月 15 日,金刚石合成及制品署名人：初学良S09605110200170755-,Table_Title金刚石合成及制品金刚石产业链投资分析报告,看好,参与人：韩小静S09601110804460755-,投资要点：产业链简介：金刚石产业链自上而下分别为石墨、单晶、微粉、聚晶复合片、金刚石制
2、品。目前，我国 50%左右的单晶用于生产锯切工具。根据聚晶制品应用领域的不同，聚晶复合片又分为：石油开采用、矿山开采用、刀具用、拉丝模坯。金刚石,评级调整：,首次,制品分为单晶制品（磨具、锯切工具）、聚晶制品（地质钻头、刀具、拉丝模）。,行业基本资料上市公司家数,下游应用领域介绍：磨具主要应用于电子信息领域 IC 芯片加工、汽车领域发动机加工、空调及冰箱压缩机加工、刀具加工等；锯切工具主要应用于石材工业、建筑工,总市值(亿元)流通市值（亿元）平均市盈率(倍)行业表现,12164.534.28,业；钻进工具主要应用于矿山、石油开采；刀具主要应用于车床加工。市场空间预测：2011 年国内单晶市场需
3、求约为 94 亿克拉，未来两年增长率 11.33%、10.33%；2011 年全球石油复合片需求 78 亿元，未来两年增速 12%；矿山复合片92 亿元，未来两年增速 12%；刀具复合片 132 亿元，未来两年增速 45.33%。,（%）金刚石上证综合指数30.00%Table_Chart,1M7.605.44,3M-22.26-6.41,6M-34.42-8.7310000,行业投资建议：最好看聚晶复合片领域。我们通过测算预计：未来单晶新增供需呈现恶化趋势，单晶价格下跌是大方向，价格下跌抵消部分产量增长，行业收入和利润增长将放缓。单晶价格下跌有利于聚晶生产的成本降低，同时由于下游制品企业小而
4、多，再加上聚晶生产企业技术壁垒较高，聚晶企业对下游议价能力较强。因此，,20.00%10.00%0.00%-10.00%,900080007000600050004000,我们判断处于中间环节的聚晶复合片领域未来在产业链条中发展趋势向好。且由于国内聚晶企业面临广阔的市场替代空间，龙头企业有望凭借稳定的质量和优惠的价格逐步扩大国际市场份额从而快速崛起。,-20.00%-30.00%-40.00%,3000200010000,公司投资建议：豫金刚石是国内单晶产业新锐，公司设备和技术水平国内领先，未来受益于单晶产能扩张和微米钻石线项目投产，预计 2011-2013 年 EPS 分别为 0.48,元、
5、0.70 元、0.82 元，给予公司 2012 年 25 倍 PE，6-12 个月目标价 17.5 元，给,成交金额,金刚石,上证综合指数,予推荐评级；黄河旋风是国内产业链较为齐全的老牌单晶合成企业，未来将受益于,超硬复合材料项目和预合金结合剂项目的投产，预计 2011-2013 年 EPS 分别为 0.44,相关报告,元、0.75 元、1.09 元，给予公司 2012 年 25 倍 PE，6-12 个月目标价 18.75 元，给予强烈推荐评级；四方达是国内聚晶生产龙头企业，强烈看好公司未来成长，明后年将受益于公司拳头产品 HR 石油片、高端刀具复合片、钻头项目的投产，预计2011-2013
6、年 EPS 分别为 0.46 元、0.77 元、1.25 元，给予公司 2012 年 30 倍 PE，6-12 个月目标价 23.1 元，给予推荐评级，建议长期关注项目进展，股价调整后积极介入。基于公司估值、行业发展和未来成长速度，强烈推荐黄河旋风，推荐四方达、豫金刚石。我们对 3 家公司的推荐排序：黄河旋风、四方达、豫金刚石。风险提示：下游行业增速下滑超预期、国产复合片客户认可程度低预期从而新项目进展缓慢。,Table_Stock 股票名称,10EPS,11EPS,12EPS,13EPS,10PE,11PE,12PE,13PE,投资评级,600172300179300064,黄河旋风四方达豫
7、金刚石,0.200.480.25,0.440.460.48,0.750.770.70,1.091.250.82,62.8537.8556.92,28.5739.5029.65,16.7623.6020.33,11.5314.5417.35,强烈推荐推荐推荐,请务必阅读正文之后的免责条款部分,行业专题研究,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header,目 录投资摘要.5一、人造金刚石产业基础知识.61.1 人造金刚石产业简介.61.2 金刚石应用领域介绍.71.3 人造金刚石生产.91.3.1 产业链介绍.91.3.2 行业壁垒及企业
8、差异化介绍.10二、金刚石产业链各环节市场空间预测.152.1 简述及预测结果列示.152.2 单晶制品市场空间预测.172.3 单晶制品对应的单晶市场空间预测.212.4 预合金结合剂简介及市场空间预测.212.5 聚晶制品市场空间预测.222.6 聚晶制品对应的复合片和微粉市场空间预测.29三、行业投资建议.303.1 单晶产业投资建议.303.2 聚晶产业投资建议.323.3 制品产业投资建议.36四、上市公司介绍和投资建议总结.374.1 豫金刚石.384.1.1 公司简介.384.1.2 主营业务及竞争优势.384.1.3 成长性分析.404.1.4 估值及投资建议.414.2 黄河
9、旋风.424.2.1 公司简介.424.2.2 主营业务及竞争优势.424.2.3 成长性分析.444.2.4 估值及投资建议.454.3 四方达.464.3.1 公司简介.464.3.2 主营业务及竞争优势.464.3.3 成长性分析.494.3.4 估值及投资建议.504.4 最终投资总结.50,请务必阅读正文之后的免责条款部分,2/51,行业专题研究,表,表,表,表,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header,图 表 目 录图 1：我国人造金刚石产量（单位：亿克拉）.6图 2：我国人造金刚石出口量（单位：亿克拉）.7图 3：
10、金刚石应用领域不断拓展.7图 4：目前世界范围内超硬材料工具构成比.8图 5：金刚石产业链生产流程.10图 6：不同品级金刚石销售单价对比（元/克拉）.12图 7：合成腔体增加带来的人造金刚石产量、成本、售价变化.13图 8：我国六面顶压机发展情况.14图 9：金刚石磨具结构.17图 10：2005 年至今，我国冰箱、空调产量发展情况（单位：万台）.19图 11：2005 年至今，我国汽车、集成电路产量发展情况（单位：万辆、万块）.19图 12：金刚石锯切工具结构.20图 13：2005 年至今，我国天然大理石、花岗石建筑板材产量发展情况（单位：万平方米）.21图 14：金刚石聚晶复合片的结构
11、及组分.23图 15：2005 年至今，我国及世界石油产量发展情况（单位：万吨）.24图 16：2005 年至今，我国及世界原煤产量发展情况（单位：万吨）.25图 17：博深工具 2007-2011H1 金刚石工具与硬质合金工具的毛利率对比.28图 18：2005 年至今我国金属切削刀具产量发展情况（单位：万件）.29图 19：未来两年国内单晶产能供需增加量对比（单位：亿克拉）.31图 20：2001 年至 2011 年国内单晶价格走势.32图 21：全球石油钻采用复合片市场占有情况.33图 22：全球拉丝模坯市场占有情况.34图 23：全球刀具复合片市场占有情况.34图 24：2007-20
12、10 单晶价格变化与复合片毛利率变动情况.36图 25：单晶合成与单晶制品毛利率对比.37图 26：2008 年至 2011 年上半年公司主营业务收入情况（单位：百万）.39图 27：2011 年上半年，公司人造金刚石销售区域分布情况.39图 28：豫金刚石与黄河旋风综合毛利率对比.40图 29：2011 年上半年黄河旋风主营业务收入构成.43图 30：2011 年上半年，公司人造金刚石销售区域分布情况.43图 31：公司各项业务贡献收入同比增速.44图 32：2011 年上半年四方达主营业务收入构成.47图 33：2010 年上半年超硬复合材料收入构成.47图 34：2011 年上半年四方达
13、销售区域分布情况.48图 35：2011 年上半年四方达前五大客户销售占比.481：金刚石工具在各领域的应用.82：金刚石产品类别.93：金刚石晶粒大小与生长时间的关系.114：不同规格大腔体合成实验数据.12,请务必阅读正文之后的免责条款部分,3/51,行业专题研究,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,表,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header,5：国内外金刚石合成设备及产出差异.136：我国金刚石合成腔体大型化发展概况.147：国内主要两大
14、单晶上市企业设备情况（单位：台）.148：500mm 缸径压机不同设计合成产量、质量对比表.159：A 股金刚石类上市公司的营业收入构成（2011H1 数据）.1610：金刚石产业链各环节产品市场空间及未来增速预测结果.1611：金刚石磨具的应用领域.1812：国内金刚石磨具空间推测（单位：亿元、亿块、万辆、万台、亿件）.1813：国内金刚石锯切工具市场空间推测（单位：亿元、万平方米）.2014：单晶制品对应的单晶市场空间预测（单位：亿元，元/克拉、亿克拉）.2115：预合金粉末市场空间预测（单位：吨）.2216：金刚石钻头在不同岩层中的应用优势.2317：石油地质钻头的市场空间推测（单位：亿
15、元、万吨）.2418：矿山地质钻头的市场空间推测（单位：亿元、万吨）.2519：金刚石钻头市场空间预测（单位：亿元）.2520：金刚石刀具与硬质合金刀具寿命对比.2721：金刚石刀具与硬质合金刀具加工成本对比（单位：美元）.2722：金刚石刀具国内市场空间预测（单位：亿元）.2823：聚晶制品对应的复合片市场空间预测（单位：亿元）.2924：聚晶复合片对应的微粉市场空间预测（单位：亿元）.3025：国内单晶产能预测（单位：亿克拉）.3126：聚晶市场主要生产企业情况.3427：四方达、豫金刚石、黄河旋风业绩成长路径概览.3728：豫金刚石相关情况及基础数据.3829：豫金刚石未来两年单晶产能情
16、况（单位：亿克拉）.4030：黄河旋风相关情况及基础数据.4231：黄河旋风未来两年单晶产量情况（单位：亿克拉）.4432：四方达相关情况及基础数据.4633：四方达刀具复合片超募项目产能、产量情况（单位：万片）.4934：四方达截齿及钻头超募项目产能、产量情况（单位：万片、万只）.5035：2013 年业绩预测情景假设.50,请务必阅读正文之后的免责条款部分,4/51,行业专题研究,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header,投资摘要本报告的亮点本报告从基础知识、市场空间、产业链条利润分配、行业投资建议、重点公司分析几个方面层层
17、递进，系统、全面地对金刚石产业链进行了分析，旨在为投资者理解金刚石行业和跟踪金刚石相关上市公司提供帮助，并为投资者挑选最值得投资的金刚石相关标的。核心逻辑和投资建议核心逻辑：我们主要采取自上而下的选股方法，首先对金刚石产业链中单晶合成、聚晶制造、制品生产三个细分子行业进行分析，其次在我们最看好的子行业中挑选最优的公司。投资建议：细分行业方面，我们最看好聚晶制造领域，该领域更具备孕育快速成长的优质龙头公司的潜质。简要地说，首先，该领域处于三者之中的中间环节，对上下游的议价能力都比较强，成本下降的环境中，复合片盈利能力有望保持或提高；其次，相对于其他两个环节，聚晶技术壁垒最高，除矿山复合片外，其余
18、超硬复合材料的市场主要被美日等国企业占据，中国企业起步较晚，目前能实现规模化生产的企业数量较少，龙头企业有望凭借其稳定的产品质量和优惠的价格逐步蚕食国外巨头的市场份额，成长性最高；公司层面：从产业整体发展层面，我们最看好聚晶制造领域，国内龙头企业四方达具备快速成长的潜力，目前价格推荐评级；其次，我们认为单晶合成产业未来利润蛋糕的增速可能放缓，更可能发生的是稳定的利润总量中的份额重新分配，在此预测下，我们相对更看好估值更低、成长更快、抵御单晶价格风险能力更强的黄河旋风。关键假设与主要风险点关键假设：2012-2013 年，金刚石工具主要下游机床加工、建筑、机械、汽车、家电、芯片制造等相对稳定增长
19、，不会出现超预期的下行风险。主要风险点：经济硬着陆带来的主要下游行业增速下滑超预期；国内超硬复合材料企业的替代进程低预期。股价催化剂因素国内最大的单晶合成企业中南钻石上市引发投资者对金刚石产业的热情四方达 HR 级石油片国外客户试用合格，陆续拿到订单（2011 年 12 月送检，预计 2012 年 1 季度末可能会有结果）,请务必阅读正文之后的免责条款部分,5/51,行业专题研究,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header,一、人造金刚石产业基础知识1.1 人造金刚石产业简介产业发展壮大的必然性：超硬材料主要是指金刚石和立方氮化硼
20、。金刚石是目前已知的世界上最硬的物质，立方氮化硼的硬度仅次于金刚石。这两种材料的硬度都远高于其他材料，包括磨具材料刚玉、碳化硅以及刀具材料硬质合金、高速钢。因此，金刚石（立方氮化硼）工具与上述传统的硬质材料工具相比，在工业加工过程中，寿命更长、损耗更小、效率更高，尤其在加工硬质材料方面，具有无可比拟的优越性。随着人造金刚石生产技术的不断成熟以及产量的不断提高，金刚石制品的价格呈现长期下降趋势，性价比的凸显不断推动其对传统硬质材料工具的替代。可以确定，未来世界工业的持续增长以及替代效应将会不断促进人造金刚石产业规模的扩大。我国是世界人造金刚石生产基地：人类发现天然金刚石已经有 3000 年的历史
21、。早期，人们使用粗颗粒的天然金刚石制造各种加工工具，但由于矿藏稀少、开采困难、价格昂贵，应用相当受限。20 世纪中叶，随着人造金刚石的问世，金刚石工具在工业应用中得到迅速发展。21 世纪初以来，随着我国在设备、技术、原料合成领域的突破，国内人造金刚石产量迅速增长，由 2001 年的 16亿克拉增加至 2009 的 54 亿克拉，年均复合增长率 16.4%，今年预计 90 亿克拉左右。目前我国已是世界最大的超硬材料生产基地，占据世界总产量的 70%以上。图 1：我国人造金刚石产量（单位：亿克拉）,资料来源：中国超硬材料网请务必阅读正文之后的免责条款部分,中投证券研究所,6/51,行业专题研究,T
22、able_Temp230000,investRatingChange.same图 2：我国人造金刚石出口量（单位：亿克拉）,Table_Header,资料来源：中国超硬材料网,中投证券研究所,1.2 金刚石应用领域介绍磨具、钻探工具、锯切工具、切削刀具是四大主要应用领域。金刚石磨具、刀具主要应用于机械加工工业和光学玻璃工业，锯切工具广泛应用于建筑材料中天然石材和人造石材的切割加工，钻探工具主要应用于地质勘探和油气井的钻进，拉丝模具专用于拉制导线和筛网用的各种金属丝。图 3：金刚石应用领域不断拓展 磨具是金刚石主要应用领域：50%左右的工业金刚石用于制造金刚石磨具，,20世纪70年代以前20世纪
23、70年代20世纪70年代20世纪80年代,金刚石磨具或立方氮化硼磨具取代普通磨料制造的碳化硅磨具和刚玉磨具是世界公认的磨料磨具工业发展的大趋势。聚晶复合片的诞生促进了金刚石在钻探工具领域的应用：采用金刚石制造的钻头得到迅速推广，20世纪90年代以来，全世界地质钻头和石油钻头钻探总量中，金刚石钻头工作量约占70%。聚晶复合片的诞生促进了金刚石在刀具、拉丝模具等领域的应用：随着聚晶复合片的出现，金刚石刀具、修整工具、拉丝模具等类型的金刚石工具得到迅速发展和推广应用。石材锯切工具成为金刚石最大的应用领域：金刚石锯切工具发展较快，广泛用于石材锯切加工，此外还用于高速公路、机场跑道及混凝土建筑构件的锯切
24、加工，至本世纪初，石材工具所耗用的金刚石数量在国内外工业金刚石总量中占比50%左右。,资料来源：超硬材料及制品,中投证券研究所,请务必阅读正文之后的免责条款部分,7/51,行业专题研究,Table_Temp230000,investRatingChange.same图 4：目前世界范围内超硬材料工具构成比,Table_Header,资料来源：超硬材料及制品表 1：金刚石工具在各领域的应用,中投证券研究所,应用行业,金刚石工具类别,传统工具,作用,金刚石工具的应用优势及发展,1.磨削比高，成本降低 10%以上：磨削硬质合金时，磨削比比碳化硅高数千倍，刃磨硬质合金车刀时，每磨除 1g 金属要消耗碳
25、化硅磨料415g，而金刚石仅消耗 24mg。磨削合金工,机械加工,磨具、刀具,碳化硅工具,1.磨削硬质合金工件2.磨削合金工具钢,具钢时，磨削比提高 10 倍以上；2.加工效果好，生产效率高，大幅延长刀具寿,命：可以避免用碳化硅砂轮加工时容易出现裂纹、崩口等缺陷，加工出的刀具粗糙度和精度高，刀具寿命可延长 50%100%，而且可以省掉刃磨后的抛光程序，生产效率提高数倍。1.开采天然石材矿山时，经济合理，有效防止自然资源浪费：与传统的打眼放炮方法相比，,1.天然石材的矿山开采,使用金刚石绳锯石材成材率大大提高；,石材工业与建筑工业,锯切工件、磨具,碳化硅树脂切割片,2.石材的锯切分割3.石材的表
26、面磨光和边棱倒角加工,2.切割效率高：块状石材荒料的锯切以及大块板材的分割加工已经普遍使用金刚石锯片；3.建筑工程领域的拓展是未来重要增长点：金,4.建材的锯切,刚石锯片目前已经成功地用于切割飞机跑道和高速公路防滑槽，切割混凝土路面和沥青路面的伸缩缝，还用于混凝土墙板的切割。1.钻井总成本比使用硬质合金钻头明显降低，一般降低 30%40%；,地质钻探与开采工业,钻探工具,硬质合金钻头,地质勘探和开采,2.能钻进传统钻头难以钻进的最硬的岩层；3.钻进速度快：在钻进坚硬致密的岩石时更为明显，例如钻进特别坚硬的 10 级岩石，小口,径金刚石钻进可达 12m/h，而钢粒钻只有0.20.3m/h,请务必
27、阅读正文之后的免责条款部分,8/51,行业专题研究,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header1.光学玻璃已经全部采用金刚石工具进行加工：与使用碳化硅加工相比，使用金刚石工具进行加工，综合效率提高数倍至数十倍；2.应用领域不断拓展：随着金刚石成本的降,光学玻璃工业,磨具、刀具,碳化硅工具,切割、磨边等,低，除了光学玻璃和精密玻璃器件外，许多本,来用普通磨料加工的一般性玻璃制品业开始使用金刚石加工。在加工宝石、玉器、玛瑙等方面，金刚石工具应用也取得了与玻璃加工同样显著的效果。耐用度高，寿命长，拉丝产品粗糙度好，精度,电子电器工业和信
28、息工业,拉丝模,硬质合金拉丝模,拉制电子电器工业用的直径从毫米级到微米级的各种金属丝导线,高：金刚石拉丝模能够承受很高的压力、摩擦力和数百度高温，不容易磨损变形，使用寿命长达数年，甚至数十年，耐用度是硬质合金拉丝模的几十倍至几百倍。拉丝产品粗糙度好，,精度高，精度可达 12m。资料来源：中投证券研究所1.3 人造金刚石生产1.3.1 产业链介绍单晶、微粉、聚晶是金刚石三大产品类别。石墨是人造金刚石单晶的原材料，由单晶可以进一步加工成微粉，微粉是生产聚晶的原材料。单晶、微粉、聚晶是金刚石产业链中的三大产品类别。表 2：金刚石产品类别,产品名称,定义,生产方法,应用,1.天然矿藏,天然金刚石的存在
29、,2.以石墨为原料、,1.直接加工成制品：主要是磨具、,单晶,形式，也是人造金刚石主要的形态,过渡金属或合金为触媒，高温高压环,锯片；2.作为原料，加工成微粉,境中生产而得1.直接被使用或制成研磨膏，进,微粉,粒度等于或细于54m 的金刚石粉,一般由人造金刚石通过粉碎法或爆炸法生产而来,行自由研磨或抛光，用于加工刃具、量具、光学仪器、电子器件等；2.作为制造大颗粒聚晶的原料；3.将微粉镀在某些工件表面上增,加其耐磨性。,聚晶,由许多细晶粒（0.1100m）金刚石聚结而成的一类超硬材料产品,由金刚石微粉烧结而来,1.制造切削刀具2.制造石油、地质用钻头3.制造拉丝模,资料来源：中投证券研究所静压
30、触媒法是单晶金刚石的主流合成方法。单晶金刚石的人工合成模拟的是天,请务必阅读正文之后的免责条款部分,9/51,行业专题研究,刚,石,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header,然金刚石高温高压的生长环境。静压触媒法是国内外工业生产上应用最为广泛的方法，99%的人造金刚石是用这种方法生产的。所谓静压触媒法是指在恒定的超高压高温和触媒参与的条件下合成金刚石的方法，即以石墨为原料，以过渡金属或合金做触媒，用液压机产生恒定高压，以直流或交流电产生持续高温，使石墨转化为金刚石，转化条件一般为 57GPa，1300-1700。机械粉碎法是微粉
31、的主流生产方法。目前，国内外普遍使用机械粉碎发生产微粉。其生产过程主要包括破碎、提纯和分级几个步骤，工艺流程如下：将原料（静压法合成的 54m 以粗的单晶）经过球磨粉碎整形、碱处理、水洗、酸处理、水洗、烘干、超声波分散、粒度分级、酸处理、检查一系列工序最后制得金刚石微粉。烧结法是金刚石聚晶的主流合成方法。聚晶的生产装备与单晶类似，都是液压机，金刚石微粉与粘结剂（过渡金属及其合金等）形成的混料在高温高压的条件下，烧结形成聚晶。图 5：金刚石产业链生产流程,中心是石墨+触媒 组 成原材料合成棒传 制 由压 成 叶外 的 腊壳 密 石封 块、,合成棒两端是通电加热用的,将合成块臵于压机中央，在高温高
32、压环境中，石墨部分地转化为金刚石,清除合成棒试料中未反应的石墨以及混杂在试料中的触媒金属、叶腊石等杂质,将提纯后的金刚石进行筛分、选形和磁选以划分不同品种,导线钢圈金,净化处理,机械粉碎法,金刚石复合片,高温高压环境中，微粉颗粒烧结成块状聚结体,粘,金刚石微粉,单晶产品,结剂,资料来源：超硬材料及制品,中投证券研究所1.3.2 行业壁垒及企业差异化介绍原辅材料、合成工艺、合成设备是金刚石人工合成的三大关键环节，共同决定了人造金刚石的单次产量、合成时间、高品级率、转化率，进而影响公司产品的产量、成本、质量。因此，上述三大环节是决定金刚石生产企业竞争力的核心要素，下面我们将对之进行详细的介绍和分析
33、。差异化之一：工艺,请务必阅读正文之后的免责条款部分,10/51,行业专题研究,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header,温度压强是最重要的工艺参数。金刚石的合成可以分为两个过程，一是晶粒的形成，二是晶粒的生长。晶粒的形成涉及到转化率的问题，晶粒的生长涉及生长速率和晶粒品质的问题。温度、压强是影响转化率、生长速率和品质的根本因素。温度压强的匹配以及触媒质量是决定转化率的关键：金刚石的合成过程是一复杂的相变过程，两种形态的碳结构共存，自由能的不同是两者互相转化的动力，自由能高的会向自由能低的转化。自由能是压力、温度的函数。自由能之
34、差是两者转化的动力，要实现转变还必须使得石墨具备足够的活化能以越过两者的势垒，触媒的作用就是降低转化所需要的活化能，因此温度、压力、触媒是决定石墨向金刚石转化效率的核心因素。要想控制石墨的转化率，相对于某一固定压力，需要一个适当的温度，过高过低都不合适，在一定的压力下，最高产量对应有一个最佳温度。影响晶粒生长环境，决定形成晶粒品质的核心要素有以下三个：核心要素一：选择合适的温度压力，使得晶粒的形成速率和长大速率匹配。选定适当的温度后，如果压力靠近相平衡线，即压力小，结果是成核少而生长快，所得晶粒少而粗大，如果压力远离相平衡线，即压力大，结果是生长快，成核也多，所得晶粒多而细小，总产量也较高。核
35、心要素二：保持温度压力的稳定性。压力和温度不仅要选择适当，而且要在合成过程中保持稳定，不随时间延长而发生大的波动。否则，容易产生各种晶格缺陷，甚至中止生长，难以获得粗大、完整、均匀的晶粒。因此，选择合适的温度压力，保持几十分钟以至更长时间是制取高品级粗粒度金刚石的必要条件。一颗 5mm 左右的宝石级晶体，可以在一个星期左右时间内长成。表 3：金刚石晶粒大小与生长时间的关系,晶粒大小/mm生长时间/h,112.5,32255,590167,资料来源：超硬材料及制品,中投证券研究所,核心要素三：合适的升温升压路径。由于形成晶体需要做功，因此，晶粒的生长状况与升温升压途径密切相关。目前主要有两种升温
36、升压方法：一次升压和二次升压。一次升压的结果是晶粒细、结晶量多，连晶多，强度不高。二次升压，也叫交替升温升压方式可以生产晶形完整、杂质少的高强度粗粒度金刚石。差异化之二：设备设备水平是企业核心竞争力之一。设备的区别主要体现在超高压合成腔体（决定了能够使用的合成块直径）、吨位（由活塞直径决定）的大小不同。一般情况下，压机吨位越大，合成腔体越大，允许使用的合成棒直径也相应增大。合成腔体的增大，意味着单次产量和产品质量的提高以及成本下降。因此，金刚石合成技术的发展历程也就是金刚石合成腔体不断扩大的过程。数据显示，当,请务必阅读正文之后的免责条款部分,11/51,行业专题研究,Table_Temp23
37、0000,investRatingChange.same,Table_Header,腔体直径由 38mm 增加到 72mm，单产由 70 克拉提高至 720 克拉，增幅接近10 倍；成本由 0.60 元/克拉下降至 0.20 元/克拉，降幅 66.67%；高品级率由17%提高至 50%，而高品级产品平均售价是中低品级产品的 2 倍以上，因此可以推知，腔体直径由 38mm 增加到 72mm 时，金刚石产品综合平均售价提高 28%以上。表 4：不同规格大腔体合成实验数据,腔体直径/mm38515572,石墨柱质量/g60260320540,单产/克拉70260300720,转化率/%2035404
38、5,成本元/克拉0.600.250.230.20,优晶率/%17434750,资料来源：超硬材料及制品,公司公告,中投证券研究所,图 6：不同品级金刚石销售单价对比（元/克拉）,资料来源：公司公告,中投证券研究所,注：本图中价格为豫金刚石产品价格，其中高品级指 SCD40-SCD92 型产品，中等品级指SCD10-SCD30 型产品，低品级指 SCD10 以下产品。,请务必阅读正文之后的免责条款部分,12/51,行业专题研究,说明,Table_Temp230000,investRatingChange.same图 7：合成腔体增加带来的人造金刚石产量、成本、售价变化,Table_Header,
39、资料来源：公司公告,中投证券研究所,国内外设备差异化两面顶与六面顶的对比：国内主要采用六面顶压机，国外主要采用两面顶压机。金刚石生产设备主要是压机，主流的有两种，一是两面顶压机，欧美国家主要采用这种设备，优点是腔体大、压力稳定性好（温度场与压力场相对比较稳定）、产量高、合成产品品级高（适合长时间生长大单晶）等，缺点是控制技术要求高，合成时辅助时间长，生产节拍慢，合成成本较高；另一种是六面顶压机，目前我国 5000 台左右的压机中，98%是此类型，优点是超高压模具结构简单、价廉、生产操作简单、压机工艺参数容易控制、生产节拍快，比较适合我国国情，缺点是腔体体积较小，压力参数可控性差。表 5：国内外
40、金刚石合成设备及产出差异,国内,西方工业发达国家,主流压机设备压力吨位/MN合成腔直径/mm单产/克拉最大聚晶/mm,铰链式六面顶压机豫金刚石的单晶合成设备国内顶尖，四方达是国内聚晶生产的领先企业，因此此处分别以豫金刚石和四方达作为国内单晶和聚晶的生产企业的代表，与国外进行对比25、324560220，其中高品级产出率 40%PCD 可达 58mm,年轮式两面顶压机以美国的 GE 公司、英国的 DeBeers 公司为代表601001001.锯片级可达 600700，其中高档金刚石含量可达 60%左右；2.磨料级可达 1000 克拉以上1.PCD 可达 74.6mm2.PCBN 可达 101.6
41、mm,资料来源：超硬材料及制品,公司公告,中投证券研究所,国内企业设备差异化合成腔体大小不同。国内基本采用的都是六面顶压机，主要区别在活塞直径及合成腔体不同。一般而言，活塞直径越大，合成腔,请务必阅读正文之后的免责条款部分,13/51,行业专题研究,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header,体越大；在同一活塞直径下，由于设备的设计工艺不同，合成腔体直径也会有差异，进而影响合成单产。目前中南钻石、黄河旋风、豫金刚石三家国内单晶生产龙头的主流压机直径已经逐步过渡到 560 以上，其中以豫金刚石设备最优，压机全部为 650 以上，自主
42、研发的 1000 的压机更是国内最大且独有。国内其余企业在规模及压机水平上与上述三大企业存在较大差距，400 及以下的压机依然占较大的数量。表 6：我国金刚石合成腔体大型化发展概况,油缸直径/mm2702903003203604004204504605005105505606006501000资料来源：Advanced Materials Industry图 8：我国六面顶压机发展情况2006年底国内压机情况,中投证券研究所,合成棒直径/mm1618202325283035354040454550505572,压机吨位/MN,活塞直径/mm,数量/台,压机吨位/MN30,活塞直径/mm600,
43、数量占比/%30,20121830,500600,18201273197,1.目前400mm的压机依然占很大量2.豫金刚石已经自主研发出1000mm的压机，目前处于小批量试生产阶段,资料来源：超硬材料协会,超硬材料期刊,中投证券研究所,表 7：国内主要两大单晶上市企业设备情况（单位：台）,560/台,560/台,650/台,750/台,1000/台,合计/台,产能/亿克拉,黄河旋风豫金刚石,4000,4000,350400,500,020,1200420,2014,资料来源：公司公告,中投证券研究所,企业产能增长路径原有压机的技改+新购臵压机。对于同一缸径的压机，,请务必阅读正文之后的免责条款
44、部分,14/51,行业专题研究,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header,可以通过技术改造扩大合成腔体的大小，从而对产能增长有明显拉动。如下表所示，对于缸径 500mm 的压机，合成腔体直径由 39mm 提高到 42mm，产量提高了 16%。根据豫金刚石公告，公司目前 HJ-650 压机的合成腔直径为4551mm，正在进行 55mm 合成腔体的技术改造和生产试验，力争提高产量30%以上。另一方面，产能增长的另一更直接的路径是新购臵压机，目前，HJ-650 压机的售价在 100 万元以内，相对于两大上市企业目前超过 1 个亿的净利
45、润而言，新购设备不存在明显的资金压力。总之，我们认为，一旦技术工艺实现突破，产能的外延扩张将会很快，而由于单产提高带来的成本下降，设备工艺领先企业的规模扩张将会对小企业有明显的挤出效应，龙头企业的市场份额将会迅速扩大。表 8：500mm 缸径压机不同设计合成产量、质量对比表,活塞直径/mm500,合成腔体/mm3942,单产/克拉9095105110,块数/台、天4545,年产量万克拉/台143.60166.9,备注每年按 11.5 个月计两者质量结果基本一致,增长率资料来源：Advanced Materials Industry,16%中投证券研究所,差异化之三：原辅材料合成棒的成分配比以及
46、整个合成块的结构形状和组装方式对金刚石合成过程以及产量和质量均有重大影响。因此，合成棒和合成块的设计和组装是金刚石合成技术的重要组成部分。举个例子，实验数据显示，当采用传统的片状石墨时，合成转化率只有 20%左右，这也是行业内目前普遍的水平，但是如果采用粉状石墨，转化率明显提高，达到 50%60%。另一方面，合金触媒的成分和形态改进对合成产量和质量也有显著的影响。综合而言，原辅材料的差异化主要体现在：石墨形态、合金触媒的成分和形态、合成棒及合成块组装方式等，而这些工艺细节都是需要专业的技术专家以及长期的生产实践才能逐渐摸索和改进的。二、金刚石产业链各环节市场空间预测2.1 简述及预测结果列示替
47、代进程综述及预测：综合而言，目前单晶制品领域（磨具、锯切工具）的替代较为充分，主要是由于单晶合成产业发展较早，单晶价格从 20 世纪初至今跌幅 40%以上，价格的下跌促进了替代的进行。而聚晶领域则不同，尤其是刀具领域，复合片的生产目前主要还是国外几大巨头控制，价格长期处于高位，该领域的生产壁垒较高，市场垄断的打破相对更加困难，产品价格因此相对坚挺。目前，钻头领域 70%左右的是金刚石钻头，刀具领域国内则只有 25%左右的是金刚石刀具。我们认为，目前时点，替代并未进入加速期。真正的替代加速发展期应该是国内生产技术发展成熟，国内生产规模迅速扩大，国内产品,请务必阅读正文之后的免责条款部分,15/5
48、1,行业专题研究,Table_Temp230000,investRatingChange.same,Table_Header,大举替代国外产品之时。而目前，除了龙头企业四方达已经有大批量替代的潜力外，国内其余生产企业在石油片、刀具片，尤其是高端产品的生产方面还没有看到蓬勃发展的迹象。因此，我们认为，未来两年金刚石钻头和刀具在钻头与工具领域的整体比例提升可能较为缓慢，但替代是长期的大趋势，这是毋庸臵疑的。基于上述判断，我们在做市场空间预测时，单晶制品的空间扩大主要是下游行业需求的增长，并未考虑其进一步的替代；聚晶制品领域，比例提升假设相对较为保守。目前，金刚石产业链中，上市公司涉及的主要业务产品
49、包括：制品、聚晶复合片、单晶、微粉、预合金结合剂。A 股上市公司的业务覆盖如下表所示。表 9：A 股金刚石类上市公司的营业收入构成（2011H1 数据）,公司名称博深工具,金刚石制品73%,聚晶复合片0,单晶0,预合金结合剂0,备注国内金刚石工具龙头企业,单晶产业的新锐企业，规模迅速扩,豫金刚石,0,0,92%,0,张，目前以单晶业务为主，明年微米钻石线项目开始投产，是公司向,下游拓展的重要一步产业链最为完整的金刚石企业，明,黄河旋风,13%,7%,72%,8%,年增发项目矿产用复合片、预合金结合剂项目逐步投产，未来该两项,目将合计贡献 50%的收入国内复合片生产的领军企业，石油,四方达,14
50、%,81%,0,0,复合片是其主打拳头产品，未来的成长主要是复合片产能增长及高,端化的结构调整,资料来源：公司公告,中投证券研究所,本章节主要对金刚石产业链各环节产品的市场空间进行预测，下面首先列出结论，便于投资者阅读，后面会有对各个子行业的详细分析。表 10：金刚石产业链各环节产品市场空间及未来增速预测结果,制品,/亿元其中：磨具锯切工具,国内市场空间2011100200,增速未来两年10%、15%12%、8%,全球市场空间2011,增速未来两年,石油钻头矿山钻头刀具单晶/亿克拉预合金结合剂/吨,2324562.59413818,12%12%45.33%11%、10%123%、66%,418
