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合成钻石及鉴别

admin 人造钻石 2020年06月17日

  合成钻石及鉴别_设计/艺术_人文社科_专业资料。通过一定的技术与工艺流程人工制造出来的钻石,与天然钻石的外观、化学成分和晶体结构基本相同。 现有技术使合成钻石在颗粒、透明度及色彩方面已接近天然钻石。

  合成钻石及其鉴别 第一节 合成钻石的历史 一、合成钻石的概念 通过一定的技术与工艺流程人 工制造出来的钻石,与天然钻 石的外观、化学成分和晶体结 构基本相同。 现有技术使合成钻石在颗粒、透明度 及色彩方面已接近天然钻石。 二、合成钻石的发展历史 1、瑞士工程公司(ASEA) 1953年瑞士工程公司(ASEA)使用压力球装置,生产出40颗 钻石小晶体,未正式对外宣布。 2、美国通用电气公司(GE) 1955年美国通用电气公司(GE)公布用压带法-- (Belt)合成钻 石成功。1971年,GE公司首次合成了5mm以上的宝石级钻石, 不仅有黄、褐色,还有近无色及蓝色钻石。 3、南非De beers公司 1959 年 合成出工业钻石—钻砂; 1987年合成了11.14克拉宝石级钻石; 1990年合成了质量很好的14.2克拉钻石单晶。 4、1985年日本住友公司合成了2ct黄色的宝石级钻石 5、1990年俄国采用分裂球装置合成了晶体形态、净度、 色级达到了宝石级天然钻石的合成钻石 6、中国:1963年研究成功细粒合成钻石 ;1965年 生产出1~3.5mm的大颗粒钻石 上述的合成都是采用高压高温法。近年来低压高温条件下化学 气相沉淀法(CVD)合成单晶钻石取得了重大进展。 合成宝石级钻石生产技术复杂、成本非常昂贵、价格远远超过 同等质量的天然品,尚未投向市场。 现今大部分工业钻砂都是合成的。 合成工业用钻砂, 现年产量已超过一亿克拉(2万公斤), GE公司和De beers公司各自占据着世界40%的产量。 第二节 宝石级钻石合成方法 一、合成钻石的方法 静压合成法 静压触媒法 静压直接转变法 晶种触媒法 爆炸法 液中放电法 直接转变六方钻石法 气相法 液相外延生长法 气液固相外延法 常温高温合成法 人工合成 钻石的方法 动压合成法 低压合成法 宝石级钻石合成方法:种晶触媒法。 种晶触媒法又包括压带法和BARS系统(俄罗斯) 1)原理、理论基础 模拟天然钻石的生长环境: 高温: 1350--1800Co 高压: 50--80kb 高压高温条件下,使碳原料在其饱和溶液中,随后在 温度较低的生长舱底部围绕籽晶生长合成钻石晶体。 因钻石中的C-C键要转变为石墨结构需很大能量,因此 钻石可在常温、常压下稳定存在。 2)合成钻石生长条件: 1、高温、高压条件下生长: 2、金属触媒(催化剂)作用: (1)金属触媒:Fe、Ni、Co、Pd 等合金 (2)作用: 降低合成的温度、压力; 提高合成效率(石墨--钻石的转变率提高); 无触媒时需更高温度。 3.碳源: (1)原料:钻石粉或石墨; (2)碳被吸收到周边的金属溶剂中,过饱和时结晶成钻石。 (3)合成较大颗粒的钻石时需籽晶作晶核,围绕它生长 成钻石晶体。 3)设备及合成方法 1、压带法合成方法 (1)将钻石粉作为碳源放在生长仓内; (2)生长仓放在两个碳化钨砧之间;使其经受高温高压作用; (3)生长仓底部的温度比顶部略低,顶部钻石粉溶解并朝底部运动; (4)钻石在低温区围绕籽晶开始生长.(见图) 压带法设备图 2、BARS合成方法 (1)即分裂球无压装置; (2)其所需压力是通过将液体注入压力桶内得到; (3)高压使八个球体合拢,从而对构成八面体形状的6个活塞 产生压力; (4)内部是反应仓,内有: 加热装置; 籽晶 碳源 金属溶剂 BARS装置 二、合成钻石的控制 生长速度:合成1克拉晶体需要60小时,每次1或2颗晶体 1)合成钻石的颜色控制 1、加入所需量的氮即可合成深黄色的Ib型晶体 2、使用N的“吸收剂”铅或锆,形成Ⅱa钻石,呈无 色 3、加入少量的硼,就可合成IIb型蓝色钻石。 4、可通过对合成钻石辐照和加热产生粉红到红色 5、可对合成钻石进行高温高压处理(HPHT),晶体结构 中的孤氮原子可运移并集合,从而产生Ia型钻石 2)控制晶体生长 温度调整可控制晶体的生长, 13000C为立方体 16000C为八面体。 第三节 宝石级合成钻石的鉴别 随着合成技术的成熟、成本下降或天然钻石随着资源 的减少,会不断的进入市场,关注并掌握合成钻石中的 鉴定非常必要。 一、合成钻石晶体鉴别 合成钻石晶体基本上 为立方体与八面体聚形。 天然钻石常呈八面体、菱形十 二面体或聚形及不规则的形态。 合成钻石 八面体和立方体的聚形 晶面平直、晶棱陡立、晶角 尖锐、晶体表面有树枝状、 不规则的小丘或瘤状物。 合成钻石具树枝及不规则图案 天然钻石熔蚀使晶面、晶棱弯曲,浑圆状外观,三角形、四边 形、网格状等蚀象。 二、合成钻石的颜色鉴别 1、大多数合成钻石呈黄色、褐黄色,色泽鲜艳, 具 沙漏状色带。颜色分布不均匀是合成钻石的明显特征 合成钻石颜色具高的饱和度 合成钻石中沙漏状纹 2、合成钻石近无色带有浅灰、浅蓝、微浅黄色 调; 近无色的合成钻石常带一些浅灰调 3、合成蓝色钻石比天然蓝色钻石鲜艳 合成钻石更具鲜艳的色调 三、合成钻石内含物鉴别 常见各种不规则状和大小混杂的金属包裹体、粉尘或面包渣 状包裹体 不同形状的 金属包裹体 四、合成钻石磁性鉴别 含有金属包裹体,因而产生磁性。 天然钻石中未见此特性。 五、阴极发光仪 合成钻石具有规则的阴极发光,八面体发光区和立方体发 光区排列规则。 天然钻石表现为复杂的发光图案。 合成钻石阴极发光的式样 六、吸收光谱的鉴别 合成钻石缺失天 然钻石中无色— 浅黄色系所具有 415nm特征谱线。 Diamond Sure (钻石光谱鉴定仪) 5%的天然钻石和全部的合成钻石不能通过第一代的钻石确认 仪,而使用Ⅱ型的确认仪时,只0.8%的天然钻石和全部的合 成钻石不通过。 七、合成钻石紫外荧光鉴别 在长、短紫外线下,均 为黄—黄绿色荧光,短 波强于长波荧光 荧光分布呈十字、八边形或其它 几何图形。 合成钻石在短波有 较强不均匀的荧光 天然钻石在紫外线下荧光可有可无,若有则为长波下强 于短波,短波很弱。 利用合成钻石与天然钻 石荧光的差异De Beers 研制的仪器,称 “Diamond View”,区 分合成钻石与天然钻石。 钻石观测仪(Diamond View TM) 八、磷光鉴别 合成钻石在短波紫外光照射后可看到磷光; 天然钻石若是发磷光的话则是在长波紫外光下。 九、异常双折射 合成钻石异常双折射表现较弱,某些合成钻石呈十字形交叉 的亮带 天然钻石因生长及运移过程的复杂性表现出复杂的异常双 折射特征,如不规则带状、波状、斑块状和格子状等。 十、籽晶及籽晶幻影区 某些合成钻石中存在的沿着四方形种晶向外生长延伸边缘 由相对明亮的细线构成的锥状生长区。无论种晶是否被切 磨掉,幻影区仍可存在,浸液中观察更明显。 籽晶片 籽晶幻影区 ? 用图画出合成钻石的一些晶体外形,描述生 长温度如何影响晶体外形。 ? 说明合成宝石级钻石的过程,合成宝 石级钻石对未来钻石商贸有什么影响。 简述合成钻石与天然钻石的鉴别,如何鉴别 已切磨的合成钻石。 ? 感谢您的观看 古艺袋古玩论坛


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