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CVD钻石_百科

admin 人造钻石 2021年03月26日

  人造钻石是一种由直径10到30纳米的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石,早期的人造钻石由于空气中的氮原子进进钻石晶体而呈淡淡的糖稀颜色,经过科学家的改良製作方法,生产的人造钻石在外观上和自然钻石没有任何差异。

  由于天生环境的不同,人造钻石的的分子结构并不是自然钻石的完全八面体结构而是一种複杂结构,从而会产生磷光现象。随着人造钻石生产技术的成熟,其造价低廉,且可以製作出各种颜色的钻石而在珠宝市场上崭露头角。固然出自实验室或工厂的人工合成钻石已有几十年的历史,但是具备宝石质量的人造钻石是近年才出现的。本来人造钻石主要用于製造切割工具等产业用途上,同样也被使用在珠宝首饰上。

  公平交易的法则要求人造钻石商在销售时如实说明其质量实况,并用一般接受的辞彙来描述,如“人工合成”、“人造”或“实验室製造”。几乎所有的人造钻石都属于Ib型,而此类型在自然钻石中只占不足百分之二。有一种不很昂贵的设备能验证Ib型的钻石,但要确定一颗钻石是否是人工合成的,则依靠于合资格的宝石实验室的检测。

  1954年,人造钻石首次成功合成,当时,一批美国CVD钻石公司的研究员在实验室里製造出一颗钻石,他们仿造钻石在自然界形成的环境,给碳加以极度的高温顺高压。

  同样在上个世纪五十年代,另一种製造合成钻石的方法被研发成功,这种化学气相沉积(CVD)的方法,在很低压力和相对低的温度下,将碳从含碳的混合气体沉积成钻石基体。

  人造钻石的品质精良外貌与自然钻石难以区分。刚开始的时候由于人造钻石技术不够精良,钻石商可以用非常简单的方法确认钻石是否在实验室培养长大,他们用的是强力磁铁,由于人造钻石内部有培养过程残留的金属结晶,强力磁铁便能将钻石吸起。可是随着人造钻石技术的不断成熟,原来的老办法已经失效了。

  人造钻石的鉴别需要专门的鉴定机构和鉴定仪器才能实现,又由于设计的科技和仪器本钱十分高昂,国际上只有少数几家实验室具备鉴别合成钻石和自然钻石的能力,

  前不久,美国着名的宝石级别人造钻石生产商将推出其人造钻石珠宝产品线,所有钻石都必须经过IGI鉴定才能销售。人造钻石的等级已经可以达到半克拉以上,H色和VS级别以上。 人造钻石证书上会清楚注明该钻石是人造钻石,与自然钻石不同,保护消费者利益。消费者切忌贪图便宜购买来历不明未经认证的钻石以免上当受骗. 在2300℃、15到18万个大气压的高温高压环境下,在中心放一颗很小的自然钻石作为种子,在种钻四周是高温金属液体,在金属溶液的上层是石墨,在这种环境下石墨中的碳原子会从金属院子中列队走向钻石从而形成新的钻石。这个俄罗斯的研究小组在冷战结束后由于经费题目而使人造钻石研究一度停止,后来随着美国珠宝商的注资又重新恢复过来。

  2005年美国的人造钻石生产线克拉。近期,俄罗斯的科学家们已经研製出了直径在3毫米左右与自然钻石晶体结构完全一致的人工钻石。相信随着研究的深进,在不远的将来就可以造出与自然钻石一样的人工钻石。

  1、高温高压合成法:温度和压力还是製造晶体的两项关键因素,其方法是在陶瓷容器中而不是在地下製造钻石,水压提供高压,电力产生高温,使碳围绕着直径为1毫米,由自然钻石製成的籽晶而形成晶体.

  2、化学气相澱积合成法:使天然气和氢气加热后,在洗碗机大小的压力室里形成一种碳电浆,该电浆不断沉积在压力室底部的碳底层上,并逐渐积聚和硬化,形成钻石薄片,进而切割成宝石外形. 尺寸达8.2mm的高质量黄色钻石,该样品为内地重量和尺寸最大的人造金刚石单晶。此项成果标誌着在国内人工合成钻石(宝石级金刚石)领域已处于领先地位。

  据了解,优质宝石级金刚石单晶作为一种战略性资源,在产业、科技及国防等众多领域具有重要套用,市场远景广阔。此前,世界上仅有美国、英国、日本等几个已开发国家能够合成宝石级金刚石单晶。巨大的贸易价值使得宝石级金刚石单晶的合成技术长期以来一直受到严密的封闭。经过长期、大量的探索,成功把握了合成优质宝石级金刚石单晶的核心技术,实现了3-8mm优质金刚石单晶的批量化生产,合成实验的重複性超过90%。已成功合成出黄色、蓝色、绿色及无色透明的优质宝石级金刚石样品。近期将冲击更大尺寸(预计10-15mm)的宝石级金刚石单晶,为我国宝石级金刚石高压合成技术的发展做出新的贡献。

  过往合成钻石及处理本钱仍然很高,品牌饰品尤其是在设备、技术、工艺等方面要求仍然很高,但世界上已有少量的合成钻石投放市场,但无价格上风。但随着科技的发展,人造钻石已经具备贸易价值。

  (1)内含物 具有不同形态合金包裹体,这些包裹体呈浑圆状、棒状、板状、针状等,其排列方式与内部生长区界限相关。包裹体还可呈微粒状分散于整个晶体中。这些包裹体不透明,反射光下呈金黄色或玄色,具金属光泽。种晶及种晶幻影区;种晶幻影区是在钻石内部存在的沿四方形种晶片向外生长形成的、边沿由相对明亮的细线构成的四方单锥状生长区,无论种晶片是否在加工过程中被磨掉,该幻影区始终存在,在暗域场中或将钻石置于浸液中观察该现象表现更为清楚。

  (2)颜色 尽大多数合成钻石呈黄色、渴黄色(大多数)具沙漏状色带;而自然钻石为无色、浅黄及其它颜色。

  (3)吸收谱线 合成钻石 缺失自然钻石中无色-浅黄色系列具有415nm最为特徵 谱线。另外尽大部分自然钻石为Ⅰa型,而合成钻石主要为Ⅰb型,少数情况下有双原子集合体氮存在。

  (4)异常双折射 正交偏光下,自然钻石因生长及运移过程的複杂性表现出複杂的异常双折射特徵,如不规则带状、波状、斑块状和格子状等,而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。

  (5)发光特徵 紫外萤光: 有些合成钻石在长波紫外光下呈惰性,在短波紫外光下显示中等至强的黄绿色萤光,并且具分带现象,与自然钻石的萤光特徵不同。 阴极发光仪(电子激发下):合成钻石:颜色:黄色-黄绿色,规则分区(主方体、八面体区不同) 自然钻石:蓝色为主,层状生长或複杂的生长形式

  (6)晶形及表面特徵 合成钻石常以八面体和立方体聚形为主体,并且可发育菱形十二面体、四角三八面体或三角三八面体晶面。 表面可能显示树枝状生长纹或不规则的小丘或瘤状物与自然钻石不同。

  CVD(Chemical Vapor Deposition化学气相沉澱)钻石的影响

  过去号称要百万年才能结晶的昂贵钻石,可以在实验室中不到一周就製造完成,颠覆了一般人对钻石的价值观感。

  以往钻石因价格高昂,多半用作珠宝饰品。一旦可便宜制出高质量的钻石,其套用价值,会迅速普及到各个领域。

  专家预言廿一世纪最重要的发明将是会长大的钻石。有朝一日,价廉物美的钻石会取代硅在半导体的角色,使人类科技进入另一世界。

  钻石大量生产后,可更平价,且发展有更多元的功能。钻石硬度高,具优异导热及切割、研磨特性,可在医疗上及电子组件上有很好之套用。

  合成钻石:HPHT合成钻石大多为Ⅰb型;CVD合成钻石都是Ⅱ型的。主要用于区分改色钻石。但就从科技发展本身的规律来看,所有的仪器并不可能成为终极武器。文献资料显示,还有更多的大型仪器和研究方法用于检测合成钻石及最佳化处理方法,例如,液氮冷却技术用于可见光吸收检测、红外光谱检测、光致发光光谱、雷射拉曼光谱、阴极发光等等。

  合成钻石也可经过辐照和高温高压处理获得各种艳丽的颜色。按行规,人造钻石需要在钻石的腰部注明“人造”字样,或是英文,或是中文,而这批100多粒的人造钻石并没有亮明身份,供货商也未附带任何产品说明,国内外均有人工钻石的加工基地,加工地点相当隐蔽。钻石难辨真假,市场上售卖的钻石往往带有专业机构出具的鉴定证书。用老方法检测易被“忽悠”,所以业内专家提醒消费者,人造钻石价格便宜近两成,且不具保值潜力,购买钻石时应看清楚第三方检测证书。

  这种方法较灵巧,是一种在高压器里製造钻石。具体是在一个如洗碗机大小的高压器里,用化学气体相沉积的方法来加热天然气和氢气,接着便会产生一种碳化电浆,电浆随后会像雨点一样撒落在高压器底部的碳化基片层上。电浆越积越多,而且慢慢变硬,最后形成像钻石一样的晶体,纯且清亮。

  在数十年的实验之后,科学家终于可以“种”出可媲美最珍贵的戴比尔斯钻石的人造钻石。

  大于2克拉的单晶钻石很快就可以被“种”出来。科学家们已经成功掌握了造出10克拉单晶钻石的方法,最厉害的是,这种钻石在颜色和纯净度上甚至超过了线年内,人造钻石将会变得越来越便宜。2011年,第一颗钻石半导体将会面市。


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