金刚石微粉行业细分市场应用领域市场规模分析及发展趋势预测
1、金刚石微粉行业上下游产业链结构分析
金刚石微粉通常是指粒径细于 54 微米的金刚石颗粒，金刚石的化学成分为碳，是自然界中最坚硬的物质。金刚石的强度高耐磨性好，摩氏硬度 10，显微硬度 10000kg/mm2，显微硬度比石英高 1000 倍，比刚玉高 150 倍。因此金刚石微粉作为一种超硬磨料，具有其他产品无可比拟的研磨能力，日益受到各工业发达国家的高度重视。
金刚石微粉的应用主要包括两个方面，一是利用人造金刚石超硬、耐磨、抗腐蚀的力学特性，可制作磨、削、切、割等各类金刚石工具，终端应用领域于清洁能源、消费电子、半导体、陶瓷石材、油气开采、地质钻探、机械加工等领域；二是利用人造金刚石在光、电、声、磁、热等方面的特殊性能，作为重要的功能性材料，应用于航空航天、国防军工、生物医药等高科技领域。
金刚石微粉是下游金刚石工具制造和硬脆材料加工的核心基础材料，产业链由上游原材料供应商、中游生产制造商以及下游应用领域组成。上游原材料主要包括人造金刚石单晶，下游应用领域广泛。
金刚石微粉产业链结构图
资料来源：普华有策
2、金刚石微粉行业下游细分市场应用领域分析
随着智能制造国家战略的深入推进，超高速、超精密、智能数控、精细加工等先进制造技术不断创新应用，精密机械加工、清洁能源、消费电子、半导体等新兴行业快速发展带动金刚石微粉产品市场需求不断增长。
（1）光伏行业发展带动金刚石微粉需求大幅增长
金刚石线锯切割技术作为近几年出现的新型切割技术，相比于碳化硅砂浆切割技术具有切割速度快、效率高、成本低、环境污染少等巨大优势。硅棒和硅片切割是硅片生产环节的主要工序，金刚石线锯切割技术可用于硅棒截断、硅锭开方、硅片切割，其技术性能直接影响硅片的质量及光伏组件的制造成本，是光伏企业“降本增效”的核心技术环节。从 2009 年开始，金刚石线锯切割技术被引入到光伏硅材料切割领域，2017 年金刚石线锯切割技术全面取代碳化硅砂浆切割技术广泛应用于光伏单晶硅、多晶硅材料切割领域，金刚石线锯市场呈现爆发式增长态势，金刚石微粉市场需求大幅增长。
进入二十一世纪以来，国家对光伏产业给予大力支持，使得我国的太阳能行业开始蓬勃发展。截至 2020 年年底，我国光伏累计装机量连续六年居全球首位，光伏产业保持增长势头。2020 年，我国光伏新增装机规模 48.2GW，累计装机规模已达 253GW。中国光伏行业协会数据显示，中国光伏硅片产量由2016 年的 64.8GW 增长至 2021 年的 227GW，年均复合增长率超过 20%。
2017-2021年我国光伏硅片产量统计
资料来源：普华有策
太阳能光伏行业中的硅基电池切片、硅棒开方、硅棒截断等领域离不开金刚石线锯，而金刚石微粉是生产金刚石线锯的核心材料。在太阳能光伏行业，用金刚石微粉替代碳化硅，可有效提升切割效率、降低切割损耗，延长使用寿命，切割出精度高、质量好的硅片。2020 年下半年以来，多个主流光伏企业发布扩产计划，随着金刚石线的需求量不断提升，将进一步激发金刚石微粉行业的市场潜力。
（2）消费电子业快速发展带动金刚石微粉需求不断增长
近年来随着通信技术更新换代速度加快，手机行业经历了一系列的更新换代。随着 5G 时代的到来，全球智能手机出货量快速增长。2011 年至 2021 年，全球智能手机出货量由 4.95 亿台增长至 13.55 亿台，年复合增长率 10.59%。5G 手机正处于加速渗透阶段，有望推动智能手机整体出货量稳步增长。
对于消费电子行业而言，5G 和物联网等技术的快速发展需要更加复杂的材料和精细的加工，金刚石微粉及制品可为金属、陶瓷和脆性材料等提供高质量的精密表面处理。电子玻璃是电子产业的关键原材料，主要可分为显示玻璃基板和盖板玻璃。其中，显示玻璃基板是手机、电视等电子设备中显示面板的重要组成部分，对面板的性能有着直接而显著的影响。电子玻璃市场随着电子产品出货量的快速增长而不断扩张，随着行业技术迭代升级，对于产品性能和品质的要求不断提高，将为金刚石微粉创造广阔的市场空间。
（3）第三代半导体快速发展带动金刚石微粉需求不断增长
全球第三代半导体材料、器件已实现了从研发到规模性量产的成功跨越，并进入产业化快速发展阶段，在新能源汽车、高速轨道交通、5G 通信、光伏并网、消费类电子等多个重点领域实现了应用突破。第三代半导体目前主流器件形式为碳化硅基-碳化硅外延功率器件、碳化硅基-氮化镓外延射频器件。其中，碳化硅器件更适合高压和高可靠性情景，应用在新能源汽车和工控等领域，氮化镓器件更适合高频情况，应用在 5G 基站等领域。新能源汽车是碳化硅半导体应用的主要驱动力，预计国内 SiC 汽车市场将以 30.6%的复合年增长率增长，2020 年市场规模 15.8 亿元，到 2025 年将超过 45 亿元；预计国际 SiC 汽车市场将以 38％的复合年增长率增长，到 2025 年将超过 100 亿元。
第三代半导体碳化硅（SiC）材料硬度大，在碳化硅（SiC）晶体切割、 晶片研磨、 晶片抛光等几个生产环节均需使用金刚石微粉或相关产品进行加工。
（4）矿产资源的开采与勘探带动金刚石微粉及其工具制品需求不断增长
未来随着新理论的诞生和现代技术的快速发展，智能采、装、运等设备被开发和引进，矿产开采将继续向深部推进。而随着勘探深度和难度的增加，金刚石微粉及其工具制品在采矿过程中高效率、经济性的优势将进一步彰显出来，具有广阔前景。
国家统计局数据显示，2020 年全国原煤产量 39.02 亿吨，同比增长 1.4%；原油产量 19.48 千万吨，同比增 1.6%；天然气产量 19.25百亿立方米，同比增长 9.8%；其他十种有色金属产量为 6.19 千万吨，同比增5.5%。矿产资源是非常重要的不可再生自然资源，是经济社会可持续发展战略实施的资源保障。未来随着我国经济继续增长，矿产资源的消耗仍将会长时间维持较高增速。
由金刚石微粉制成的金刚石钻头、PCD 刀片、金刚石刀具、金刚石锯片等产品广泛应用于石油、煤炭、冶金、地质勘探等钻探和开采中。目前我国及全球均面临主要矿物开采品位下降的情况，需采掘更多的原矿量以保持产量稳步增长，矿产采掘力度的加大将进一步增加金刚石微粉及其工具制品的需求。
（5）机械工业升级带动金刚石微粉需求不断增长
根据我国制造强国战略和《中国制造 2025》的相关要求，大力发展先进制造业，加快传统产业转型升级和创新发展是当前及未来一段时期内我国工业发展的中心任务。在此背景下，新材料、新技术、新产品层出不穷，相对于传统加工领域，新兴加工领域要求有更快的加工速度、更高的加工精度以及更稳定的加工性能。加工对象和加工工艺的变化推动加工工具的不断改进，催生出一批新型金刚石工具，如金刚石线锯、高精密金刚石砂轮和金刚石超薄划片等，使制造行业对高端金刚石工具需求不断增加。
在工业制造升级的大背景下，难加工材料的应用日益增多，对加工刀具性能也不断提出更高的要求。目前汽车发动机活塞、缸体、缸盖、汽车轮毂、变速箱齿轮、壳体、曲轴和凸轮轴等部位已广泛使用超硬材料进行加工。随着国内新型工业化和城镇化进程的加快发展，居民消费不断升级，未来我国机械工业仍有较大的发展空间，超硬材料及金刚石微粉的应用也将会更加普及。
3、金刚石微粉行业未来发展趋势
当前国内少数厂家已经能够根据用途生产不同类型的金刚石微粉，未来金刚石微粉行业将朝着精细化、专用化、功能化方向发展。
（1）发展专用型金刚石微粉
由于新能源、新材料、新技术在金刚石工具制造领域的应用、研发及工艺改进，相关领域对其加工工具的性能提出了差异化的要求，金刚石微粉行业专用化和定制化的市场空间逐步扩大，行业内已开发出复合片专用型金刚石微粉、线锯专用型金刚石微粉等。
（2）生产装备智能化发展
粒度分级是金刚石微粉生产工艺中重要的工序，目前国内金刚石微粉广泛使用自动化的分级设备，但不具备粒度在线检测功能，无法达到更加智能化连续生产的目的。随着微粉产业的不断发展，未来全自动化、分选速度快且精度准、劳动成本低的设备将成为行业主流。
（3）发展超细、超纯、超精和表面改性金刚石微粉
为细化金刚石微粉的结构、提高磨具自锐性，同时有效降低切削损伤，改善表面加工质量，下游市场的不断转型升级对金刚石微粉的粒度、杂质、形貌、表面性能提出了越来越高的要求。微粉粒度集中、杂质含量小于 50ppm、形貌圆度更好、表面镀覆或功能基团处理等方面是金刚石微粉发展的方向。
（4）推进纳米金刚石在生物医药领域的应用
由于金刚石具有生物相容性、无毒性和化学稳定性，在生物医药领域具有广阔的市场空间，纳米金刚石与生物体的兼容性较好，是人造骨、人造关节的表面耐磨涂层的适宜材料，因其不粘连皮肤，可作外科敷料的内层保护膜等，在生物成像、药物传输、基因治疗、癌症诊断与治疗等生物医学领域受到青睐，发达国家的相关领域每年从中国进口的纳米金刚石高速增长。未来推进纳米金刚石在生物医药等领域的应用将成为行业高端发展方向。
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