浅谈宝石级培育钻石

蔡 薇，张锦雯，陈小军，刘雨卿，黄文清

(1.南京市产品质量监督检验院，江苏 南京 210029；2.国家金银制品质量检验检测中心(南京)，江苏 南京 210029)

据有关统计，在美国、中国和印度，多数受访者认为钻石是婚约中必不可少的一部分。实际上，钻石是国内外市场最受欢迎的宝石。钻石具有一条很长的价值链，包括毛坯钻石阶段(毛坯钻产出和销售)、抛光钻石阶段(毛坯钻切割和抛光钻石销售)、钻石首饰阶段(钻石首饰制造和零售)(图1)。长期以来，钻石行业是一个处于高度保密状态的行业，尤其是在钻石价值链的顶端(包括钻石开采及毛坯钻供应)，有着其看似神秘的运作方式。

图1 钻石价值链及其进入壁垒、议价能力(据Linde et al., 2018)

在钻石行业的顶端，国际钻石卡特尔可能是世界上最成功和最持久的卡特尔。长期以来(19世纪末到20世纪80年代)，毛坯钻石价格主要由一家占主导地位的公司戴比尔斯(De Beers)制定和控制。消费者对钻石价格并无多少了解，他们购买钻石首饰在很大程度上是基于一种信仰，这种信仰就是认为钻石是有价值的。“钻石恒久远，一颗永流传”(A diamond is forever)正是在向消费者保证价值的同时创造了这种信仰。这是1947年戴比尔斯为钻石设计的广告语，戴比尔斯正是通过这个传奇性的广告活动创造和培育了钻石的最终需求，同时强化钻石作为稀有和珍贵宝石的形象。

1 天然钻石的稀缺性

“钻石恒久远，一颗永流传”旨在设法让消费者相信钻石是值钱且稀缺的，值得当作传家宝代代传承下去。那么钻石真的如大众想象中的稀缺吗？“钻石稀缺”这种说法对吗？其实只能说对了一半，为什么这么说呢？首先，钻石作为一种自然矿产资源，其总储量是有限的(表1)。根据彩钻研究基金会(FLCF)2019年的调查研究结果，钻石矿产资源正在迅速枯竭，Marange, Vitor, Argyle，Diavik等(1～5年内)，Middle Orange River，Murowa，Orapa等(6～11年)，Cullinan，Finsch，Ekati，Merlin(12～17年内)等矿山将因达到开采寿命而关闭。最后一个钻石矿也可能将在60年内被开采殆尽。所以从资源有限的角度来看，钻石仍然是稀缺的资源。

表1 部分钻石矿的储量情况[1]

但为什么说对了一半呢？这得从戴比尔斯说起。戴比尔斯自成立之初就致力于营造一种“稀缺错觉”，从而控制钻石的价格并实现利益的长期最大化[2]。既然被称为“稀缺错觉”，那么至少在某一个时间段，钻石肯定是不稀缺的，至少是不那么稀缺的。戴比尔斯的创始人塞西尔·罗兹在19世纪末，在他完成南非矿山的收购后就考虑过这个问题。首先，从南非开采并流入欧洲的钻石数量比以往都多得多，这可能会破坏长期以来决定钻石价值的稀缺性。此前的几个世纪，钻石一直被认为是极其稀有和珍贵的，只有皇室才能拥有的奢侈品。罗兹意识到，如果钻石由于数量剧增而变得过于普遍，那么钻石与浪漫和奢华的联系就会丧失，需求也因此会下降。罗兹认为解决这个问题的唯一办法是建立一个统一的、垂直一体化的组织来管理从南非流出的钻石，从而保持低供应和高价格。罗兹认为在理想的情况下，每年可供欧洲消费者购买的钻石数量应该大致等于婚礼数量。在这种理念下，罗兹控制了南非所有重要的矿山以及钻石的分销渠道，从而实现了对钻石供应和价格的控制。这一经营理念在戴比尔斯的继任者 欧内斯特·奥本海默身上得到了继承和发展，他更加紧密地整合生产和分销渠道，实现了南非钻石贸易的近乎全面一体化。通过中央销售组织(钻石交易中心DTC的前身)，戴比尔斯精心挑选了一些看货商来分销钻石。这种“有序的营销”机制使得戴比尔斯不仅能够确定每年投放市场的钻石的精确大小和质量，而且还能决定它们的价格。

戴比尔斯在近一个世纪里都致力于维护这种微妙的平衡：

(1)控制产出 每当有新矿山被发现时，其产出的大量钻石如果涌入市场，将对戴比尔斯构成威胁，摧毁他们营造的“稀缺错觉”，并将导致钻石价格降低。所以，只要有新钻石矿的发现，戴比尔斯就会迅速行动，将新的生产商纳入自己的行列。一般而言，新的钻石生产商也明白如果钻石供应增长过快，钻石将失去吸引力，价格就会崩溃，而从愿意选择与戴比尔斯合作。

(2)管理需求 戴比尔斯通过组织广告活动来维持消费者对钻石的需求，每年在钻石珠宝方面的全球营销和广告上的支出相当巨大。戴比尔斯通过“A diamond is forever”的口号，引导消费者将钻石等同于爱情，钻石是不能用价格来衡量的，并精心培育订婚人士对钻石的需求。2004年全球钻石首饰的销量增长了6%，这个增长如果在其他行业会被认为是个好消息。但戴比尔斯并不这样认为，这个意外的增长被视为一种威胁，因为它挑战了戴比尔斯视若珍宝的稳定。因此，戴比尔斯提高了毛坯钻石的价格以应对这种销量的增长。

在钻石行业，戴比尔斯在100多年的时间里一直处于主导地位。直到二十世纪末期，钻石行业的格局发生了一些变化，戴比尔斯在国际毛坯钻石市场供应的份额从峰期的85%～90%开始显著下降；其他几个大型集团组织，如埃罗莎(Alrosa)、力拓(Rio Tinto)等少数几个企业参与到天然毛坯钻石初级供应市场上，形成了寡头竞争类型(图2)。以2016年为例，在国际钻石市场中，大约70%的毛坯钻石是通过这些寡头机构获得的，而只有约30%的毛坯钻石是通过自由市场获得的。与大多数其他市场相比，钻石市场仍以一种特殊的方式运作，只不过在价值链的顶端(毛坯钻石阶段)增加了一些玩家(图1)，由极少数实力强大的寡头积极管理供需。

图2 2016年钻石的供应情况

2 培育钻石的优势

由于天然钻石的储量有限，终有耗尽的那一天。然而对钻石首饰的需求又有着巨大的市场，人们一直在寻求天然钻石的替代品。那什么才是天然钻石的最佳替代品呢？尽管很多种天然或人工宝石与钻石外观相似，并曾一度用来仿钻石，比如合成立方氧化锆、合成钇铝榴石、合成碳硅石等，但实际上，这些材料与钻石的组成却截然不同。钻石的组成元素主要是C，而合成立方氧化锆是ZrO2、合成钇铝榴石是Y3Al5O12、合成碳硅石SiC。实验室培育钻石(简称培育钻石)因与天然钻石具有相同的物理化学性质和晶体结构，不管是在工业应用领域还是在珠宝首饰领域，都被国内外视为天然钻石的最佳替代品。

培育钻石在20世纪50年代已经在实验室成功生长出来，迄今已经有60多年的历史。然而早期的培育钻石颗粒小，颜色级别、净度级别较低，主要用于工业的用途。因此培育钻石最初的四五十年对天然钻石的市场影响十分有限。但是，最近十年来，技术的进步使得培育钻石市场跟天然钻石市场开始竞争。

2.1 什么是培育钻石？

培育钻石是科学家在实验室培育生产的钻石。他们和天然钻石有着相同的物理性质、化学成分和晶体结构。在实验室，培育钻石的生长技术包括高温高压法(HPHT)和化学气相沉积法(CVD)。HPHT法是指以石墨、金刚石粉为碳源，在高温高压的条件下，模拟天然钻石的生长环境(温度1300℃～1600 ℃，压力5～6 GPa)而生长钻石晶体的技术[3];而使用CVD法生产培育钻石的压力和温度则相对较低，在真空反应腔体中充入氢气和甲烷的混合气体，在特定的温度和压力下使甲烷分解，碳原子在种晶片上一层一层地沉积生长，最终形成钻石[4]。

现有的培育钻石技术已经较为成熟，已经能够批量生产大颗粒、高级别的培育钻石。例如，2016年抛光的CVD培育钻石达到5.19 ct[4]；2017年HPHT抛光的培育钻石最大尺寸已经超过了10 ct[3]。尽管如此，CVD培育钻石生长技术在通过扩大等离子体放电区域面积(从而扩大钻石沉积生长的面积)[5]、提高晶体生长速度[6]等方面有很大的改进空间。预计未来的5至10年是CVD技术发展的关键时期。

2.2 宝石级培育钻石的产能优势

天然钻石和培育钻石最大的区别在于它们的制造方式和稀有程度。天然钻石在地表下经过数百万年的时间形成，而实验室培育的钻石在实验室里只需要几天到几十天的时间。

2020年，实验室培育钻石产量达到600万至700万克拉(图3)。中国是培育钻石的生产大国，占世界培育钻石产能的50%，主要生产工艺是高温高压法。随着印度、新加坡和美国成为主要的培育生产中心，CVD培育钻石市场份额在逐步扩大。

图3 全球范围内培育钻石的产能[7]；Mcts：百万克拉。

2.3 培育钻石的价格优势

实验室生产的钻石是一种人造产品，因此它们的价值与生产成本紧密相关。与其他科技产品一样，随着技术的进步和生产成本的下降，其价格也在下降。这就是为什么培育钻石的价格每年都在持续下降。由于培育钻石技术日趋成熟，已经能够实现大规模批量生产，其生产成本相对于早期已经大幅下降。例如，化学气相沉积(CVD)培育钻石技术大大降低了生产成本。生产一颗1克拉，颜色级别为G，净度级别为VS的培育钻石，2008年成本约为4000美金，而到了2018年则只需要约400美金，10年的时间，成本降低了约90%(图4)。

图4 1ct，G，VS实验室培育钻石(抛光)的生产成本[8]

随着生产成本的下降，培育钻石批发及零售价格也随之下降。数据显示，1ct，颜色级别G，净度级别VS的培育钻石，2017年其零售价只有相同级别天然钻石的一半，而批发价格仅为天然钻石的约2/3(图5)。

图5 1ct，G，VS的培育钻石与同级别天然钻石的价格比值[7]

以戴比尔斯旗下的Lightbox为例(图6)，该品牌采用线性定价模式，即不管钻石大小(颜色级别为G-J，净度级别为VS，切工VG)，其售价统一为$800/ct。根据Rapaport报价单，1克拉J/VS2的天然钻石，价格约为$5300。1ct培育钻石的零售价仅为Rapaport报价的1/6。

图6 Lightbox培育钻石零售价

2.4 培育钻石的颜色优势

晶体结构完美的钻石对可见光没有吸收，呈现无色。然而，当钻石中存在晶格缺陷时，这些缺陷能够对可见光选择性吸收，从而使得钻石呈现美丽的颜色[9]。这些缺陷被称为色心。例如，当钻石晶格中的碳原子出现空缺时，形成空位(即GR1色心)；GR1在741 nm的吸收能使钻石呈现绿色。

天然钻石形成过程复杂，且晶体形成后在地质环境中经历了漫长的地质历史，因此天然钻石晶格缺陷非常复杂，颜色十分多样。典型的彩色钻石包括黄色、蓝色、绿色、粉色、橙色、红色等。天然彩色钻石十分稀有，价格相当昂贵，尤其是粉色、蓝色钻石。苏富比于2016年在瑞士日内瓦拍卖的一颗15.38克拉的梨形粉钻以3156万美元成功拍卖，刷新了拍卖价格纪录。

目前，培育钻石技术相当成熟，在实验室条件下，通过人为掺杂杂质元素就可以合成出黄色、橙黄色、蓝色、绿色、棕粉色等各种颜色[3-4]。此外，通过人工处理技术对培育钻石进行辐照、多步骤处理也可以获得各种彩色，如粉色、蓝-绿色[10-11]。相对于天然彩钻的稀少，彩色的培育钻石可以按需生产。

3 结语

随着生产效率的提高(例如2019年和2020年，技术的持续进步促进了培育钻石产量的两位数增长)以及新的竞争者进入市场，预计培育钻石价格将进一步下降。随着零售价格进一步的下降，培育钻石将被更多的价格敏感消费者群体认可和接受，并推动培育钻石进一步进入具有增长潜力的时尚领域。主要的时尚珠宝零售商也在他们的产品中增加了实验室培育钻石，并将培育钻石定位为时尚珠宝，将目标客户定位为对价格敏感的消费人群。目前，大多数培育钻石的零售市场集中在美国(占2019年全球市场的80%)，中国尽管排名第二(占2019年全球市场的10%)，但与美国差距甚大。可以预计，随着中国中产数量的增加以及年轻一代消费观念的转变，培育钻石在中国将拥有巨大的潜力。