1.1.公司简介:超硬刀具业内领先,连续推出多种产品
沃尔德是国内先进的刀具解决方案商,公司依托深厚的技术实力和经验,能够实现非标定制 刀具和标准刀具的一体化供应,能够为客户研发设计定制化刀具 5.5 万余种。公司产品质量 与性能可媲美欧美、日本等国际知名企业的同类产品。拆分产品观察,公司产品主要分为超 硬刀具、硬质合金刀具、超硬复合材料几大板块,其中超硬刀具业务 2022 年实现营收 3.25 亿元,营收占比为 78.45%;超硬材料营收 0.46 亿元,营收占比为 11%;硬质合金刀具实现营 收 0.37 亿元,占比 9%。在销售渠道上,2022 年公司国内营收 3.23 亿元,占比为 78%;境外 市场营收 0.92 亿元,占比 22%,公司整体发展重心仍为国内市场,持续推进国产替代,抢占 进口刀具为主导的中高端市场。

公司产品主要应用于电子信息以及工业生产制造领域。按产品类别拆分,公司的超硬刀具主 要应用于电子产品玻璃面板切割、汽车摩托车的动力传动及制动系统的精密部位切削、能源 领域的精密切削,精密机床加工等领域;公司的硬质合金刀具主要用于 3C 产品如智能手机 中框,智能手表壳体生产、航天航空领域部分飞行器外壳的加工;公司的超硬材料主要为耐 磨件的毛坯、金刚石基材、热沉材料及电极材料。
超硬刀具是以超硬材料作为关键工作部位,由超硬材料部分起加工作用的刀具,其中制造刀 具的主要超硬材料有聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)等。公司的超硬刀具业务 主要分为高精密刀具和超高精密刀具两个部分,主要产品有钻石刀轮、金刚石磨轮、微钻微 铣刀具、PCD/PCBN 刀具等。公司超硬刀具产品主要用于 3C 产品、建筑、航空航天、轨道交 通、工程及通用机械、核电、风电、半导体、汽车制造及医疗等先进制造领域,广泛应用于 各种精密部件的精加工,有色金属、合金、非金属材料的加工等。
超硬刀具可根据加工精度的不同,分为超高精密和高精密两大系列,涵盖钻石刀轮、 铰刀、 铣刀、 PCD/PCBN 数控刀片等产品。 行业内一般将加工公差在±25 微米以内的刀具称为高 精密刀具,加工公差在±13 微米以内的刀具称为超高精密刀具。2018 年至 2021 年,公司高 精密刀具占比持续提升,主要得益于汽车、新能源等领域精密加工需求的快速增长。2022 年 公司重新更改披露口径,将产品按材质进行划分,单独列示了硬质合金刀具板块。
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料,具 有高强度、硬度、耐磨性和耐磨性。用其作为刀具主要材料能显著提升刀具各项主要性能。 硬质合金刀具产品是公司近几年技术突破的结果,公司打造了从设计、原料、模具、压制、 烧结、磨削、涂层到应用技术等完整的工艺装备生产线,主要从事硬质合金数控刀片和整体 硬质合金刀片的生产。公司的硬质合金刀具主要用于航空航天、汽车工业、3C 等不同领域; 而棒材是制造硬质刀具的最主要原材料,公司通过精磨倒角、开槽、磨刃、涂层等工序可将 棒材制造成为铣刀、钻头、铰刀、丝锥等整体硬质合金刀具。
超硬材料指的是硬度可与金刚石相比拟或仅次于金刚石但远高于其它高硬度材料的超高硬 度材料,目前已有的超硬材料包含且仅包含金刚石与立方氮化硼(CBN)。公司在 CVD 金刚石 的制备及应用方面已有超过 15 年的研发和技术储备,是掌握 CVD 法三大制备工艺(热丝 CVD、 直流 CVD、微波 CVD)的公司之一,并已完成了 MPCVD 单晶金刚石生长车间的建设和运行。 公司主要生产金刚石功能材料和培育钻石,公司生产的超硬复合材料可用于半导体、高端医 疗器械等等尖端领域和首饰消费。
1.2.公司历程:深耕刀具行业多年,超硬材料布局加深
沃尔德成立于 2006 年,公司发展历程主要伴随着超硬刀具技术的发展和在新型材料领域的 技术突破。公司原名为北京昊奇创新超硬材料有限公司,2008 年更名为北京沃尔德超硬工具 有限公司,2014 年公司变更为北京沃尔德金刚石工具股份有限公司。公司发展可以分为以下 三个阶段: 阶段一:(2006-2013)突破海外技术垄断,业务显露雏形。2008 年公司自主研发出国内第一 个带齿钻石刀轮,并于 2009 年成功通过了京东方的产品试验,打破了国外厂商在液晶显示 玻璃切割领域的垄断,实现了规模销售;公司于 2010 年将高端超硬刀具作为未来发展的重 点,并打造沃尔德刀具品牌,并购北京希波尔及廊坊西波尔 100%股权;2013 年,公司入选国 家火炬计划。 阶段二:(2014-2018)加速推进自主研发,公司布局新产品应用。2014 年公司变更为北京沃 尔德金刚石工具股份有限公司;2014-2016 年,公司筹备、设计并制造了可转位 PCD 铣刀盘 并开始向市场推广,公司产品性能优越,逐渐被汽车发动机、变速箱加工厂商选用,开始逐 步打破国外厂商的垄断局面,同年成立嘉兴沃尔德金刚石工具有限公司;2017 年成立上海沃 尔德钻石有限公司。 阶段三:(2019-至今)科创板成功上市,并购进军新领域。2019 年公司在上交所科创板成功 上市,公司获得市场融资并扩展海内外知名度;2020 年成立嘉兴优易切精密工具有限公司; 2021 年嘉兴沃尔德二期建设落成,扩大生产规模,并启动收购刀具企业鑫金泉,开始进军 3C 领域;2022 年公司硬质合金刀具实现突破,新产品成为公司发展新增长点。
1.3.公司架构:股权结构稳定,管理层具备过硬技术素养
公司管理架构稳定、股权激励绑定核心团队。陈继锋、杨诺夫妇为沃尔德实际控制人,陈继 锋为沃尔德的创始人兼董事长。截至 2023 年 Q3,陈继锋及杨诺夫妇合计持股 35.13%,张苏 来及钟书进为鑫金泉的创始人及高管,两人分别持股 6.17%。公司搭建了完善的股权激励体 系,创建了员工持股平台北京共享,并于 2020 年 7 月实施了限制性股票激励计划,完善的股 权激励体系,将充分调动优秀核心员工的研发和生产积极性。
子公司业务全面,按业务重心分布各地。沃尔德子公司主要分布于北京、嘉兴、廊坊以及珠 三角地区,卡位拥有技术研发、工业生产优势的核心经济带。不同区域的子公司在业务上各 有侧重,如北京、嘉兴地区的子公司注重超硬刀具的研发生产,珠三角地区子公司侧重硬质 合金刀具及 3C 刀具的产销,各家子公司在刀具行业内持续获得产业新趋势,赋能沃尔德的 研发和生产环节。
管理团队经验丰富,深耕研发技术过硬。董事长陈继锋本科毕业于中国科学技术大学,教授 级高级工程师,获评国家“科技创业领军人才”,在超高精密、高精密超硬刀具、超硬材料制 品的产品创新、生产工艺等领域具有较强实力;唐文林现任沃尔德董事,副总经理,从 2010 年 12 月至今历任刀轮事业部生产经理、超硬加工部生产副经理、公司副总经理、董事等职 务,具有丰富的生产研发经验,在钻石刀轮的产品创新、生产工艺等领域具有深厚经验;张 宗超 2006 年至今历任公司刀具技术工程师、总工程师、份监事、监事会主席、公司副总经理 等职务,具有丰富的刀具生产研发经验,在高精密 PCD、PCBN 刀具的产品创新、生产工艺等 领域具有独到见解。
1.4.财务分析:业绩稳步增长增长,超硬刀具为增长主力引擎
公司近年营收稳步提升,净利润重回增长区间。2018-2022 年,公司营收 CAGR 为 9.58%,净 利润 CAGR 为-1.60%;2022 年公司营收 4.14 亿,同比增长 26.99%;净利润为 0.62 亿元,同 比增长 13.39%;近年来收入和利润端先抑后扬,主因是刀具需求端持续变动:2020 受疫情影 响,刀具下游产业需求降低,使得 2020 年营收和净利润成为近 5 年来最低值,而 2021 年下 游行业重回景气、公司在新产品业务上的布局使得公司的业绩逐年上升。2019-2022 年期间, 利润端增速均低于收入端,主要系:①布局开发新产品,各项其他投入增加;②2022 年受外 因影响,人工成本、运输成本及其他成本增幅明显。据公司业绩快报披露,2023 年公司预计 实现收入 6.03 亿元,同增 45.52%;预计实现归母净利润 1.01 亿元,同增 61.37%。
近五年公司毛利率和净利率保持稳定,费用率微幅提升。近年来沃尔德毛利率整体保持稳定, 部分年份微幅下降,我们认为主要原因有两方面:一方面是公司持续推出新技术新产品,该 部分产品在发展初期需要一定时间培育;另一方面就是公司部分下游如面板切割等领域近年 来景气度下行,对应产品的利润空间对应收缩。但随着公司各类新品的逐步发展。沃尔德毛 利率有望重回上升区间。沃尔德净利率与毛利率变动基本同向,微幅下降的原因首先为公司 处于业务扩张和产品研发阶段,各项目费用投入较大;其次是近年公司受外部因素影响,费 用率存在波动。
拆分公司费用。销售费用端,由于公司销售费用率除 2020 年外呈现上升趋势,原因为公司积 极进行产品营销及参与展会,2020 年受外界因素影响相关费用减少;研发费用端,公司研发 费用率的变动与新品研发进度相关,产生的费用主要为研发人员工资、研发材料及研发设备。 公司近年管理费用先增后减,主要系增上市后相关服务费增加、授予员工限制性股票激励计 划确认股份支付费用增加所致,随着公司业务正常开展,公司管理费用率正逐步回落。

机床刀具是机械加工行业实现切削的“牙齿”,是工件加工的关键耗材。从制造材料上看,刀 具的材质有工具钢、硬质合金、陶瓷以及超硬材料等;从加工材质上看,刀具可广泛应用于 加工不锈钢、钢、铸铁、有色金属、合金等材料;从应用领域上看,刀具加工领域涉及到汽 车、模具、机床、通用机械等多个领域。由于刀具直接接触加工件,对产品性能以及生产效 率起到直接的作用,并且也是降低加工成本的重要手段,属于工业发展的不可缺少的关键配 套产品。
刀具下游分布广泛,硬质合金刀具应用范围较大。据华经情报网信息显示,2020 年中国刀具 应用占比较高的领域分别为汽车及摩托车、机床工具、通用机械以及磨具行业,因此细分产 业的订单好转以及产品升级,将会直接拉动刀具产品的消耗量。以新能源车的发展趋势为例, 近年来国产新能源车持续发展,对刀具的需求产生了一定拉动。从刀具的制造材料端观察, 硬质合金仍为应用最为广泛的刀体材料,据华经情报网信息显示,2020 年全球硬质合金切削 刀具市场占比最高达到 63%,金刚石以及立方氮化硼等超硬材料占比相对较低。我们认为随 着工件强度以及加工难度的持续提升,超硬材料的市占率有望稳步增长。
全球刀具市场竞争格局呈现出整体分散,龙头稳固的特点。机床刀具的研发及生产涉及到材 料研发、结构设计、实际生产等多个环节,同时与机械加工行业的发展水平有着紧密关系。 目前在全球刀具市场的竞争中,欧美及日韩的企业处于优势地位,产品的耐久度、加工精度 以及可靠性均领先行业,国内企业正持续追赶,积极实现国产替代。据华经产业研究院数据 显示,2020 年全球市占率最高的刀具企业为山特维克,市占率高达 12%,CR5 合计市占率约 为 29%,且均为海外企业。因此中国刀具企业有望依托于高性价比以及持续开发新产品,抢 占广阔的市场空间。
中国刀具市场消费接近 500 亿元,且处于稳定发展状态。受益于我国产业升级以及制造生产 端的国产替代进程加速,国内刀具市场消费总额近年来保持稳定增长,2022 年国内刀具消费 总额已达 464 亿元。根据中国机床工具工业协会信息显示,2023 年 1-9 月我国刀具出口及进 口情况均较为平稳,这一定程度上预示了国内刀具的需求情况,其中刀具出口额 170.07 亿 元,同比下降 3%;进口额 64.8 亿元,同比下降 12%。我们认为随着 2024 年国内经济稳步复 苏,机械加工行业逐步进入开工新周期,刀具整体消费有望进一步回暖。
进口刀具仍是国内市场的重要组成部分,国产替代仍为行业主要驱动力。近年来国内进口海 外刀具规模经历了一个增长又逐步下降的过程。2005 年至 2018 年,国内进口刀具规模由 36 亿提升至 148 亿,增长超 400%。但自 2018 年起进口刀具规模逐步下滑,2022 年已经降至 126 亿元。我们认为进口刀具规模的下滑背后的原因之一为国产品牌正积极地提升品质,推动国 产刀具渗透率的提升。这一点在刀片进出口单价比中也可得到印证,2019 年至 2022 年,我 国涂层刀片出口单价由 8.8 元提升至 10.4 元,进出口单价比由 3.37 降低至 2.78,国产刀具 单价稳中有升。我们认为 2024 年国内刀具企业对海外高单价刀片的学习及超越仍是必经之 路,高单价刀片的突破,将持续为龙头企业提供业绩增量。
3.1.收购鑫金泉提升整硬实力,踏步迎接钛合金刀具新机遇
为了提升公司在整体硬质刀具领域以及精密加工领域的整体能力,沃尔德 2022 年完成了对 刀具企业鑫金泉的收购工作。鑫金泉创立于 2012 年,是集研发、生产、销售于一体的精密、 超精密数控刀具供应商,公司产品主要包括硬质合金刀具、单晶金刚石(MCD)刀具、聚晶金刚 石(PCD)刀具及聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具等,并广泛应用于 3C 精密部件、新能源汽车、航 空航天、精密模具、通讯设备、光学零件、汽车零件等众多领域。对鑫金泉的收购,丰富了 公司的可加工领域,进一步提升了公司的增长潜力。
从收入结构上观察,鑫金泉的产品结构以超硬刀具为主,硬质合金刀具为辅。2022 年,鑫金 泉超硬刀具营收为 1.18 亿元,收入占比为 66.07%,毛利率为 57.42%;硬质合金刀具收入为 0.37 亿元,占比为 20.81%,毛利率为 30.49%。我们认为依托于超硬刀具与硬质合金刀具的 产品组合,鑫金泉能够满足客户企业的全套产品方案,并有望加深与客户之间的研发合作。
公司持续赋能鑫金泉,积极推进惠州项目产能提升。在收购方式上,沃尔德通过发行股份及 支付现金方式,向张苏来、钟书进等股东购买鑫金泉 100%股权,并发行股份募集配套资金用 于鑫金泉的产能投建。据公司已公告内容显示,公司拟投入 2.2 亿元用于鑫金泉的项目建设, 从投入进度上观察,2023 年第三季度公司计划对鑫金泉惠州基地进行 1 亿元的设备投资,拟 投入的设备在整体硬质合金刀具和超硬刀具都有匹配,预计明年一季度开始投产。同时沃尔 德会于 2023 年第四季度继续制定后续设备投资计划,从资本开支层面持续赋能鑫金泉。
鑫金泉盈利能力稳定优异,已连续两年完成业绩承诺。鑫金泉 2019 年至 2021 年分别实现净 利润 0.33、0.47 及 0.51 亿元,对应净利率为 26.44%、31.83%及 29.32%,整体趋势稳中有 升。我们认为鑫金泉的稳定的净利率预示了公司良性的业务循环及较强的内生增长能力。据 沃尔德公告显示,鑫金泉在收购后的业绩承诺期内(2021 年-2024 年),承诺扣非归母净利润 分别 4,766、5,307、5,305 以及 6,522 万元,截至 2022 年底鑫金泉已完成 2021 年度和 2022 年度合计业绩承诺的 102.94%。随着鑫金泉新设备新产能的持续释放,公司业绩有望进一步 提升。
绑定精密制造龙头,受益于新型 3C 产品发展。鑫金泉已与国内多家精密制造业龙头企业形 成合作关系,其中与立铠精密、比亚迪精密的合作时间已经超过十年。据公司公告披露,2022 年鑫金泉前五大客户合计收入为 1.33 亿元,占比达到 74.47%。我们认为较高的大客户占比, 证明了鑫金泉主打中高端产品战略,以核心大客户为主要发展方向;同时由于 3C 行业的新 产品通常由行业龙头生产,因此也预示着鑫金泉直接受益于 3C 新产品发展带来的新需求。
鑫金泉具备钛合金加工能力,有望承接钛合金刀具新机遇。据公司公告显示,鑫金泉于 2021 年开始研发钛合金相关刀具,2022 年用于某国际品牌高端智能手表的钛合金表壳加工,2023 年用于手机钛合金中框等机构件的加工。近年来 3C 行业逐步开启了钛合金材料的应用潮流 2023 年 9 月,苹果公司在发布的 iPhone15 Pro 及 iPhone15 Pro Max 系列中采用了钛铝中框 构架,这是苹果公司首次将钛金属材质应用于智能手机产品线;2023 年 10 月,小米公司正 式发布了小米 14 系列,其中的小米 14 Pro 钛金属特别版将采用钛铝中框架构。我们认为随 着钛合金材料的知名度逐步提升,未来或有更多 3C 厂商会开启钛金属产品线。
钛合金给予了 3C 产品较为明显的产品变化,未来或有更多机型及产品系列采用钛合金产品, 鑫金泉有望持续受益。据中国有色金属工业协会钛锆铪分会信息显示,钛合金材料在消费电 子领域的使用首先能提高产品结构强度,如折叠屏手机的屏幕铰链采用钛合金材料能够显著 提高使用寿命;其次是钛合金材料的使用也将降低消费电子产品的重量,如 iPhone 15 Pro 的重量约为 188 克,相较 iPhone 14 Pro 减重约 9.6%。目前钛合金在 3C 电子领域主要应用 于智能手表的表壳、智能手机中框、折叠屏手机铰链及轴盖等部位,未来有望在更多产品线 中得到应用,对应钛合金刀具的加工需求也将持续提升,沃尔德有望受益于钛合金的应用浪 潮,实现收入增量。
3.2.滚珠丝杠旋风铣削刀具:技术先进,生产高效,广阔空间逐步铺开
滚珠丝杠是工具机械和精密机械上常用的传动元件,主要功能是将旋转运动转换成线性运动, 或将扭矩转换成轴向反复作用力。滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚珠丝 杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。目前滚珠丝杠的螺杆生产主要为磨 削、轧制、铣削以及旋风铣削等工艺。据文献《CNC 螺纹旋风硬铣削——高效绿色制造技术》 信息显示,螺纹旋风硬铣技术可以对 60HRC 以上的滚珠丝杠和滚珠螺母实施硬铣削并达到较 高的精度和加工表面质量。德国等西方工业发达国家上世纪 80 年代已推出 CNC 旋风铣机床 及高刚度精密定位刀盘,我国的螺纹旋风铣削技术仍处于发展阶段。
在技术原理上,螺纹旋风铣削是用安装在刀盘上的多把成形刀,借助于刀盘旋转中心与工件 中心的偏心量来完成渐进式的高速铣削。加工时,工件以低速旋转,刀盘以与工件同向高速 旋转,工件每转 360°刀盘纵向进给一个导程,从而铣出螺纹。刀盘上有多把成形刀,但只 能依次由一把刀参加切削。切削余量由每把刀合理分配,切屑厚度的渐进式变化使切削力减 小,而偏心量使尚未进入切削区的刀具有充分的散热时间,这有利于延长刀具使用寿命,提 高加工表面质量。旋风铣削的刀具基础,在于刀体的高硬度以及强大切削能力,只有在刀具 涂层(CBN 及 PCBN)及生产层面拥有相关技术储备的企业,才能生产出合格的旋风铣削刀具。
螺纹旋风铣加工拥有效率高、精度高以及排屑顺畅等优点。据威士多刀具官网信息显示,CBN 刀具螺纹旋风铣刀盘可以在一次走刀中切出螺纹,同时可以保持稳定切持续底加工,直接铣 削加工出高精度螺纹。据文献《CNC 螺纹旋风硬铣削——高效绿色制造技术》信息显示,与 一般的磨削及铣削比较,旋风铣削的金属切削率要高得多,因不用切削液,采用压缩空气强 冷,切屑带走绝大部分热量,工件温升低,热变形小;同时由于旋风铣加工是螺旋式加工, 因此工件碎屑会以“逗号”的形式产生,并顺利脱离工件。
沃尔德已于 2023 年正式推出滚珠丝杠加工用的 PCBN 旋铣刀片。据公司公告显示,PCBN 旋铣 刀片新产品已推向市场,目前已经在多个客户实现批量供应或打样测试,并取得不错的市场 效果,现在已经追加部分生产设备。公司在旋铣刀片的领域主要的优势有以下两点:一是敏 捷的市场响应机制,例如滚珠丝杠加工刀具的开发,2020 年公司已在海外市场开始对该产品 进行调研和分析,发现国内市场以进口刀具为主,国产刀具尚处于空白期,公司于 2021 年开 始组建研发团队,开发从刀盘、刀夹、刀片等一系列产品;二是公司传统超硬刀具技术积累 深厚,能够迅速将前沿技术及需求商品化。同时除现有产品外,公司正在开发滚珠丝杠螺母 的加工及行星滚柱丝杠铣削加工等相关刀具,有望打开更大市场空间。
新技术及新产品的应用将会提升滚珠丝杆的需求,如人形机器人领域的发展。人形机器人是 一种模仿人类外貌和运动能力的机器人。人形机器人具有高度通用性,通过多层次、精密设 计,极大提升了机器人应用场景的灵活性,其终极目标是让机器人“解放人类劳动力”。人形 机器人的设计是基于人类功能,同时性能又能超越人类,从替人类搬运、搜救、排爆、驾驶, 到拥有高智能后甚至可以成为人类的陪伴提供情绪价值,其发展存在无限可能。近年来随着 AI 大模型的超预期发展,以及产业资本的密集投入,人形机器人产业发展加速。Tesla 在 2023 年 5 月的股东大会上发布其人形机器人最新视频,我们可以看到其性能更加稳定、形态也更 加自然。
人形机器人中关节成本占比过半,滚珠丝杠是直线执行器中的重要零部件。关节是人形机器 人身体各个部分的连接点,用于实现运动和姿态调整。人形机器人关节中主要由执行器驱动, 执行器包括旋转执行器、线性执行器和手关节执行器,其中滚珠丝杠主要应用在直线执行器 中,保证了机器人的稳定性和可靠性,以及关节传动的精准控制,为人形机器人的运动控制 和姿态调整提供了可靠的传动解决方案,进而能够执行更复杂和精细的任务。根据我们对 Tesla Optimus 的成本拆分,可以得到滚珠丝杠占到机器人总制造成本的 11.60%,其中行星 滚柱丝杠占比 9.47%,滚柱丝杠占比 2.13%,仅次于电机的成本占比,成为诸多零部件中价值 量较高的一环。

我们预计人型机器人的发展,或将催化出数亿元的旋风铣刀具市场。对于潜在的人型机器人 丝杠旋风铣刀具市场,我们进行如下推演: 1、 单体人型机器人加工长度:机器人滚珠丝杆滚珠丝杠为机器人重要传动装置,从类人体 四肢的排布结构出发,我们预计在单台人型机器人中可能将有 12 个滚珠丝杠,其中四肢 (双大小臂、双大小腿)预计有 8 个,四肢和躯体连接处预计有 4 个。根据 Tesla AI Day 2022 所展示的数据,其人形机器人约高 170 厘米,据此为测算依据,我们假设平均单个 丝杠长度约为 15 厘米。目前现有市面常见且符合条件的可选 4005 丝杆,即丝杆直径为 4厘米,螺距为 0.5 厘米。 2、 人型机器人总生产量:我们假设在保守、中性以及乐观情况下,分别生产 50/100/150 万 台人型机器人。 3、 刀片用量、价格及消耗:以产业调研数据为基础,我们预计旋风铣单刀盘使用八枚旋风 铣刀片,由于旋风铣刀片属于超硬刀具且需要进行特别设计,因此预计单片产品售价约为 500 元。刀片使用寿命层面,我们分别假设一组刀盘可连续加工 300 及 500 米丝杠。 综上,如果未来人型机器人板块的丝杠加工应用旋风铣,或将打开数亿元的市场空间,龙头 企业将直接受益。
3.3.金刚石材料:科技前沿产品,“集成电路+消费级产品”打开发展上限
人造金刚石,也称为合成金刚石,是通过人工模拟天然金刚石结晶条件和生长环境采用科学 方法合成出来的金刚石晶体,具有类似于天然金刚石的物理和化学性质。人造金刚石产品的 生产方法有两种,高温高压法(HTHP)和化学气相沉积法(CVD)。高温高压法(HTHP)是以 石墨粉、金属触媒粉为主要原料,通过液压装置保持恒定的超高温、高压条件来模拟天然金 刚石结晶条件和生长环境合成出金刚石晶体;化学气相沉积法(CVD)是含碳气体和氧气混合 物在高温和低于标准大气压的压力下被激发分解,形成活性金刚石碳原子,并通过控制沉积 生长条件促使活性金刚石碳原子在基体上沉积交互生长成金刚石单晶。 人造金刚石在力学、热学、光学、声学、电学和化学等方面性能优异,终端应用领域十分广 泛,主要包括工业领域应用和时尚消费领域应用两大类。
1)工业领域应用:人造金刚石的工业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,应用于金属及合金材料、 高硬脆材料(硅、蓝宝石、磁性材料等)、软韧材料(橡胶、树脂等)及其他难加工材料的加 工;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, 应用于电子电器、装备制造、航空航天、国防军工、医疗检测和治疗等高科技领域。
2)时尚消费领域应用:人造金刚石中颜色、重量和纯净度达到一定标准的宝石级金刚石大单 晶可作为培育钻石镶嵌饰品应用于消费领域,培育钻石经过设计、切割、打磨和加工等工序 可以被制作成各种璀璨夺目的钻石饰品。培育钻石与天然钻石除生长环境不同外,化学成分 以及颜色、净度等物理性质完全相同,但培育钻石饰品的销售价格低于同等级天然钻石饰品 销售价格。近几年来,随着培育钻石合成技术的发展以及消费者对培育钻石认知程度的提升, 培育钻石越来越多地应用到佩戴饰品、工艺装饰品和艺术收藏品中。
沃尔德具备较强的 CVD 金刚石生产能力,能够提供多种形状的金刚石产品。沃尔德在 CVD 金 刚石的制备及应用方面已有超过 15 年的研发和技术储备,是少数能够掌握三大 CVD 金刚石 生长技术(热丝 CVD、直流 CVD、微波 CVD)的公司之一,包括热丝 CVD 金刚石产业化技术、 大尺寸 CVD 金刚石涂层技术、大尺寸厚膜及曲面膜生长技术、CVD 培育钻石技术。公司的金 刚石产品主要产品包括 CVD 单晶金刚石、光学窗口、金刚石热沉材料、金刚石声学器件、金 刚石工具材料及金刚石膜涂层制品等,可以同时满足消费级及工业级。
公司培育钻石及 CVD 金刚石功能材料业务已经初具规模,并积极开展工业级应用尝试。2023 年 H1 公司共有 MPCVD 设备 100 台,同期公司完成金刚石扬声器振膜的业务研发,钻石声学 振膜的产品可用于汽车、消费电子等领域,并已在某汽车音响客户测试成功;同时公司的单 晶金刚石热沉产品已可用于 5G 微波射频功率放大器的散热,并已完成客户的两轮测试。
公司金刚石材料相关业务已经涉及到了集成电路等高新科技领域。金刚石拥有高导热率以及 较高的禁带宽度,因此金刚石可以实现更高效导热以及更高的载流子迁移率。据专利顾如信 息显示,目前部分高校已经开启了通过 Cu/SiO2 混合键合技术,将硅基与金刚石衬底材料进 行三维集成的研究,如果该方向技术实现突破,那么金刚石材料有望应用于新一代集成电路 的生产中。我们认为沃尔德的培育金刚石主要为 CVD 路线,培育方式及材料形状的自由度更 高,如果未来金刚石膜类材料受到集成电路领域的拉动,那么公司的培育金刚石业务有望成 为公司发展的新方向。
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