人造鑽石

人造鑽石，即培育鑽石。是一種由直徑10到30納米的鑽石結晶聚合而成的多結晶鑽石。

培育鑽石與天然鑽石具備相同的物理、化學特性，價格卻只有天然鑽石價格的三分之一左右。

基本介紹

• 中文名：人造鑽石
• 外文名： imitation diamond； rhinestone
• 元素：碳
• 產生：磷光現象
• 類型：礦石

名稱簡介

人造鑽石是一種由直徑10到30納米的鑽石結晶聚合而成的多結晶鑽石。早期的人造鑽石由於空氣中的氮原子進入鑽石晶體而呈淡淡的糖稀顏色，經過科學家的改良製作方法，生產的人造鑽石在外觀上和天然鑽石沒有任何差異。由於生成環境的不同，人造鑽石的的分子結構並不是天然鑽石的完全八面體結構而是一種複雜結構，從而會產生磷光現象。隨著人造鑽石生產技術的成熟，其造價低廉，且可以製作出各種顏色的鑽石而在珠寶市場上嶄露頭角。

藏寶圖 合成鑽石

雖然出自實驗室或工廠的人工合成鑽石已有幾十年的歷史，但是具備寶石質量的人造鑽石是最近才出現的。寶石級人造鑽石採用高溫超高壓合成法 UPHT和等離子增強化學氣象沉積PECVD合成法製造。本來人造鑽石主要用於製造切割工具等工業用途上，但同樣也被使用在珠寶首飾上。

公平交易的法則要求人造鑽石商在銷售時如實說明其質量實況，並用一般接受的辭彙來描述，如“人工合成”、“人造”或“實驗室製造”。幾乎所有的人造鑽石都屬於Ib型，而此類型在天然鑽石中只占不足百分之二。有一種不很昂貴的設備能驗證Ib型的鑽石，但要確定一顆鑽石是否是人工合成的，則依賴於專門的寶石實驗室的檢測。

1954年，人造鑽石首次成功合成，當時，一批通用電器公司的研究員在實驗室里製造出一顆鑽石，他們仿造鑽石在自然界形成的環境，給碳加以極度的高溫和高壓。同樣在上個世紀五十年代，另一種製造合成鑽石的方法被研發成功，這種叫化學氣相沉積（CVD）的方法，在很低壓力和相對低的溫度下，將碳從含碳的混合氣體沉積成鑽石基體。

鑑別方法

人造鑽石的品質精良外貌與天然鑽石難以區分。剛開始的時候由於人造鑽石技術不夠精良，鑽石商可以用非常簡單的方法確認鑽石是否在實驗室培養長大，他們用的是強力磁鐵，因為人造鑽石內部有培養過程殘留的金屬結晶，強力磁鐵便能將鑽石吸起。

可是隨著人造鑽石技術的不斷成熟，原來的老辦法已經失效了。人造鑽石的鑑別需要專門的鑑定機構和鑑定儀器才能實現，又由於涉及的科技和儀器成本十分高昂，國際上只有少數幾家實驗室具備鑑別合成鑽石和天然鑽石的能力。前不久，美國著名的寶石級別人造鑽石生產商將推出其人造鑽石珠寶產品線，所有鑽石都必須經過IGI鑑定才能銷售。人造鑽石的等級已經可以達到半克拉以上,H色和VS級別以上。

人造鑽石證書上會清楚註明該鑽石是人造鑽石，與天然鑽石不同，用以保護消費者利益。消費者切忌貪圖便宜購買來歷不明的鑽石以免上當受騙。

生產方法

在2300℃、15到18個大氣壓的高溫高壓環境下，在中心放一顆很小的天然鑽石作為種子，在種鑽周圍是高溫金屬液體，在金屬溶液的上層是石墨，在這種環境下石墨中的碳原子會從金屬原子中列隊走向鑽石從而形成新的鑽石。這個俄羅斯的研究小組在冷戰結束後由於經費問題而使人造鑽石研究一度停止，後來隨著美國珠寶商的注資又重新恢復過來。2005年美國的人造鑽石生產線的產能達到每小時5克拉。近期，俄羅斯的科學家們已經研製出了直徑在3毫米左右與天然鑽石晶體結構完全一致的人工鑽石。相信隨著研究的深入，在不遠的將來就可以造出與天然鑽石一樣的人工鑽石。

合成方法

1 、高溫高壓合成法 HPHT(high pressure high temperature ):溫度和壓力仍是製造晶體的兩項關鍵因素，其方法是在陶瓷容器中而不是在地下製造鑽石,水壓提供高壓,電力產生高溫,使碳圍繞著直徑為 1 毫米,由天然鑽石製成的籽晶而形成晶體.

2 、化學氣相沉積合成法CVD ( Chemical Vapor Deposition ) :使天然氣和氮氣加熱後,在洗碗機大小的壓力室里形成一種碳電漿,該電漿不斷沉積在壓力室底部的碳底層上,並逐漸積聚和硬化,形成鑽石薄片,進而切割成寶石形狀.

國內水平

河南工業大學材料學院超硬材料研究所成功合成出重2克拉、尺寸達8.2mm的高質量黃色鑽石，該樣品為內地重量和尺寸最大的人造金剛石單晶。此項成果標誌著該校在國內人工合成鑽石（寶石級金剛石）領域已處於領先地位。

據了解，優質寶石級金剛石單晶作為一種戰略性資源，在工業、科技及國防等眾多領域具有重要套用，市場前景廣闊。此前，世界上僅有美國、英國、日本等幾個已開發國家能夠合成寶石級金剛石單晶。巨大的商業價值使得寶石級金剛石單晶的合成技術長期以來一直受到嚴密的封鎖。河南工業大學材料學院超硬材料研究所經過長期、大量的探索，成功掌握了合成優質寶石級金剛石單晶的核心技術，實現了3-8mm優質金剛石單晶的批量化生產，合成實驗的重複性超過90%。

河南工業大學已成功合成出黃色、藍色、綠色及無色透明的優質寶石級金剛石樣品。近期該校將衝擊更大尺寸（預計10-15mm）的寶石級金剛石單晶，為中國寶石級金剛石高壓合成技術的發展作出新的貢獻。（《大公報》2009年9月8日第A15版）

2017年鄭州大學物理工程學院使用PECVD（ Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition電漿增強化學的氣相沉積法 ）技術成功合成出1.2克拉珠寶級鑽石，淨度、亮度不輸天然鑽石。

合成鑑別

過去合成鑽石及處理成本仍然很高，尤其是在設備、技術、工藝等方面要求仍然很高，但世界上已有少量的合成鑽石投放市場，但無價格優勢。但隨著科技的發展，人造鑽石已經具備商業價值。主要鑑別特徵：

（1）內含物

具有不同形態合金包裹體，這些包裹體呈渾圓狀、棒狀、板狀、針狀等，其排列方式與內部生長區界限相關。包裹體還可呈微粒狀分散於整個晶體中。這些包裹體不透明，反射光下呈金黃色或黑色，具金屬光澤。

種晶及種晶幻影區；種晶幻影區是在鑽石內部存在的沿四方形種晶片向外生長形成的、邊緣由相對明亮的細線構成的四方單錐狀生長區，無論種晶片是否在加工過程中被磨掉，該幻影區始終存在，在暗域場中或將鑽石置於浸液中觀察該現象表現更為清楚。

（2）顏色

絕大多數合成鑽石呈黃色、渴黃色（大多數）具沙漏狀色帶；而天然鑽石為無色、淺黃及其它顏色。而品質較好的CVD鑽石也能達到無色或淺咖啡色，肉眼幾乎無法辨認。

（3）吸收譜線

合成鑽石 缺失天然鑽石中無色－淺黃色系列具有415nm最為特徵 譜線。另外絕大部分天然鑽石為Ⅰa 型，而合成鑽石主要為Ⅰb 型，少數情況下有雙原子集合體氮存在。

（4）異常雙折射

正交偏光下，天然鑽石因生長及運移過程的複雜性表現出複雜的異常雙折射特徵，如不規則帶狀、波狀、斑塊狀和格子狀等，而合成鑽石異常雙折射表現較弱，某些合成鑽石呈十字形交叉的亮帶。

（5）發光特徵

紫外螢光： 有些合成鑽石在長波紫外光下呈惰性，在短波紫外光下顯示中等至強的黃綠色螢光，並且具分帶現象，與天然鑽石的螢光特徵不同。

陰極發光儀（電子激發下）：

合成鑽石：顏色：黃色-黃綠色，規則分區（主方體、八面體區不同）

天然鑽石：藍色為主，層狀生長或複雜的生長形式

（6）晶形及表面特徵

合成鑽石常以八面體和立方體聚形為主體，並且可發育菱形十二面體、四角三八面體或三角三八面體晶面。

表面可能顯示樹枝狀生長紋或不規則的小丘或瘤狀物與天然鑽石不同。