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从专利角度分析人造金刚石技术的发展

2021-02-18周青超沈锡田

超硬材料工程 2021年5期

周青超,沈锡田

(1.滇西应用技术大学 珠宝学院,云南 腾冲 679100;2.中国地质大学(武汉) 珠宝学院,湖北 武汉 430074)

1 行业发展趋势分析

金刚石是世界上已知最硬的物质。金刚石包括天然金刚石和人造金刚石,如图1所示,人造金刚石因其优异的热、电、力学性能被广泛应用于半导体及电子器件、切削与钻探材料、光学材料以及珠宝首饰材料[1-5]。从专利检索数据来看(图2),人造金刚石最大的应用领域是半导体器件(H01L),其次是切-磨-抛传统工业领域(B24B),再到精密器件的金刚石表面镀覆(C23C)、土层或岩石的钻进(E21B)、石头或类似石头的材料加工(B28D)、车削与镗削(B23B)。H01L等数字符号是国际专利分类表(IPC分类)中某技术领域的代号,采用这一分类方法方便对全球范围内的专利申请进行分类统计和分析。

图1 人造金刚石的应用领域[6]Fig.1 Application field of synthetic diamond

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,目前我国人造金刚石的产量已占据全球总产量90%以上。近年来,由于高温高压合成技术的突破,越来越多的高温高压法宝石级培育金刚石走向了珠宝饰品领域(只有颜色、净度、质量等达到一定技术要求的人造金刚石,才能称为“宝石级培育金刚石”)。包括天然钻石巨头戴比尔斯(DeBeers)也在2018年加入培育钻石行业[7]。2019年10月,中南钻石总投资逾两亿元的宝石级培育金刚石生产线建设项目按正常流程将在2022年投产,目前实际建设进度大大超前。从图2中也可以看出,除了传统的应用领域之外,金刚石专利技术布局的一个大方向就是合成技术,其中分类号C30B偏向化学气相沉积(CVD)合成法、分类号C01B、B01J偏向高温高压合成法。……

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