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人造金刚石相关设备被中国海关出口管制

2024-08-26科技

商务部 海关总署公告2024年第33号 关于对锑等物项实施出口管制的公告 】中提出:为维护国家安全和利益、履行防扩散等国际义务,经国务院批准,决定对下列物项实施出口管制。

(二)超硬材料相关物项。

六面顶压机设备、六面顶压机专用关键零部件,包括铰链梁、顶锤、合成压力大于5千兆帕的高压控制系统、微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)设备、金刚石窗口材料,包括曲面金刚石窗口材料,或具有以下全部特征的平面金刚石窗口材料、用六面顶压机合成人造金刚石单晶或立方氮化硼单晶工艺技术、用于制造已列管的六面顶压机设备的技术

这是这次出口管制中的第二批超硬材料相关物项,那么我们来看下这些物项有什么用处。

六面顶压机有什么用处?

六面顶压机是一种超高压设备,主要用于合成人造金刚石及立方氮化硼等超硬材料。

在合成过程中,六面顶压机通过施加极高的压力和一定的温度条件,促使石墨等碳质原料转化为人造金刚石。它具有操作相对简便、成本较低、生产效率较高等优点。

例如,在工业生产中,利用六面顶压机可以大规模合成不同粒度和品质的人造金刚石,这些人造金刚石广泛应用于机械加工、地质勘探、电子信息、珠宝首饰等领域。又如,立方氮化硼的合成也常借助六面顶压机来实现,立方氮化硼具有高硬度、高热稳定性等特点,在刀具制造等方面有重要应用。

随着技术的不断发展,六面顶压机的性能也在不断提升,为超硬材料的研发和生产提供了有力支持。

微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)设备

微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)设备是一种专门设计或制造的设备,具有以下特性:微波功率在 10 千瓦以上,且微波频率为 915 兆赫或 2450 兆赫。

其工作原理是通过微波发生器产生微波,经波导传输系统进入反应器,并通入甲烷与氢气等混合气体,在微波的激发下,在反应室内产生辉光放电,使反应气体的分子离化,产生等离子体,在基板台上沉积得到金刚石膜等材料。

由于其能够制备大面积、高质量的金刚石,且安全系数高、制备过程无污染,MPCVD 技术被认为是未来制备人造金刚石最理想的方法。目前,国外一些公司如 element6、iiatechnologies、diamondfoundry 等已在使用 MPCVD 法工业化生产单晶金刚石,但因该设备对性能要求高、开发难度大、技术研发和设备制造投资大,国内市场此前处于被欧美日厂商垄断的状态。不过,近年国内也有企业实现了相关技术突破,如上海铂世光半导体科技有限公司自主研发生产的生产线上专用 MPCVD 设备已正式下线并投入使用。

人造金刚石被干到了白菜价

根据【2021 年中国磨料磨具工业年鉴】相关统计数据,2020 年行业内主要生产商金刚石单晶产量约为 200 亿克拉,产值约为 50 亿元,平均每克拉不到 3 毛钱。相比 1965 年的 30 多元 / 克拉,价格有了大幅下降。2024年的价格只会更低。

需要注意的是,这里的 「白菜价」 是针对工业级金刚石而言的。工业级金刚石的纯度相对较低,与用于珠宝首饰的高纯度钻石相比,价格差距较大。 在珠宝领域,人造金刚石的价格仍然会受到多种因素的影响,如品质、颜色、大小等。

人造金刚石在工业领域具有广泛的应用,如磨削、切割、钻孔等,其价格的降低使得这些领域能够更广泛地使用金刚石,提高生产效率和产品质量。同时,随着技术的发展,人造金刚石在一些新兴领域也有着潜在的应用前景,如 半导体 等。

人造金刚石的应用领域有哪些?

人造金刚石具有广泛的应用领域,主要包括以下方面:

  1. 工业加工 :利用其超硬、耐磨、抗腐蚀的力学特性,制作各类金刚石工具,如磨、削、切、割等工具,可用于加工金属及合金材料、高硬脆材料(硅、蓝宝石、磁性材料等)、软韧材料(橡胶、树脂等)及其他难加工材料。具体工具包括锯片、锯条、绳锯、线锯、刀具、砂轮、磨头、切割片、磨盘、油石、砂布、砂带、抛光膜、研磨膏、研磨液等,广泛应用于石材、玻璃、陶瓷、硅片、硬质金属、合金、宝石、玛瑙、玉器等各类材料的切、削、磨、钻,终端应用涵盖建材石材、装备制造、汽车制造、家用电器、电子电器、清洁能源、勘探采掘等诸多领域。
  2. 电子电器 :由于具有良好的导热率、电绝缘性,可作为半导体装置的散热板,也应用于电子工业中的一些功能性元器件。
  3. 光学领域 :具备优良的透光性,可用于制造光学装置。
  4. 航空航天与国防军工 :例如用于导弹的激光制导、北斗导航卫星相控阵组件等。
  5. 医疗检测和治疗 :在医疗领域也有一定应用。
  6. 其他领域 :如制作金刚石薄膜,用于切削工具、半导体电子装置、光学声学装置、压力加工和切削加工工具等;唱针针尖上沉积金刚石薄膜可承受极大压力并延长耐磨寿命;在塑料、玻璃外面涂上金刚石薄膜可扩展其用途等。

随着技术的不断发展,人造金刚石的应用领域可能还会继续扩大和深化。

人造金刚石在军工方面的应用

人造金刚石在军工方面有多种重要应用,例如:

  • 散热材料 :可用于雷达等设备中半导体器件的散热。先进的雷达常使用氮化镓等半导体器件,工作时会产生大量热量,而人造金刚石具有良好的散热性能,能有效解决散热问题,提升雷达的探测距离和对隐身目标的探测能力,甚至可能大幅度提高战斗机机载相控阵雷达的功率,增加先敌发现对手的优势。
  • 导弹整流罩 :超音速新一代拦截导弹对整流罩有很高要求,在高速飞行时表层温度极高,金刚石几乎是唯一能承受这种高温和热震的材料,可作为导弹整流罩的关键材料。
  • 红外窗口 :金刚石膜可以直接作为红外武器装备如红外夜视仪的平板窗口,能提高或增强各种红外武器系统的战场生存能力,抵抗多种环境破坏,同时利用其良好的导热性能,可减小温度升高对红外窗口透过性能的影响。
  • 光电对抗材料 :在光电对抗中,金刚石膜可用于抗激光加固,通过增加防激光的光学装置、采用抗激光光学镀膜、研制光学探测器激光防护装置等措施,对抗激光对导弹和制导站光学系统的破坏。
  • 卫星材料 :在卫星发射与应用方面,金刚石薄膜除了可作为红外窗片材料外,还能用作热沉,帮助减少卫星制冷系统的质量,降低发射费用,同时可抵抗宇宙辐射,显著提高太阳能转换效率。此外,金刚石芯片和大功率金刚石二极管等散热技术,可用于多芯片组装,解决芯片散热问题。
  • 中国在人造金刚石领域的产能较大,并且有众多公司在从事相关研究和生产。随着技术的发展,其在军工领域的应用可能还会不断拓展和深化。同时,部分军工企业的金刚石制造技术处于行业领先地位,其生产的金刚石应用于军工的精密加工等领域。例如中兵红箭的金刚石制造生产应用在军工的精密加工领域,该公司的金刚石制造技术目前处于行业第一。

    中国出口人造金刚石

    中国是人造金刚石的重要生产国和出口国。据中国机床工具工业协会超硬材料分会秘书长孙兆达介绍,河南每年产出工业级人造金刚石约 120 亿克拉,培育钻石原石超过 600 万克拉,其中相当一部分会出口到印度等地进行切割加工,然后发往欧洲、北美等地区。

    从相关数据分析来看,中国出口的人造金刚石在数量和金额上存在一定的波动。例如 2023 年人造金刚石出口总量为 383,629 万克拉,出口总额为 17,253 万美元;2022 年出口总量为 408,564 万克拉,出口总额为 21,431 万美元。

    美国进口人造金刚石

    中国是人造金刚石的重要生产国和出口国,在全球人造金刚石市场中占据较大份额。2022 年,美国进口的人造金刚石中,中国金刚石占比达到 78%。

    中国人造金刚石单晶产量占全球的 95%,其在声、光、电、磁、热等多个领域都有广泛应用。从全国产业分布区域来看,河南省拥有超硬材料全产业链优势,而精密加工领域主要集中在长三角和珠三角等地。

    综上所述,人造金刚石应用范围非常广,目前全球只有中国才能提供性价比非常高的人造金刚石,这就是工业能力,其他国家也是可以做出来,但是价格高,性价比不行,这样应用就会受到限制。特别是这次出口管制的目的已经说的非常清楚了:为维护国家安全和利益、履行防扩散等国际义务。

    继续观察吃瓜,看看他们下一步出什么牌,激光武器、红外制导武器等怎么制造,当然他们可能已经储备了一些,不过没有关系,等这些储备的用完后,他们怎么办,供应链要重整了,这可不是短时间可以完成的。