A. 高溫高壓法——合成鑽石
一、概述
眾所周知，鑽石是由單元素碳組成的寶石。在自然界，鑽石的生成是在高溫高壓下地質作用的結果。合成鑽石就是人工模擬天然鑽石形成的條件，讓非鑽石結構的碳轉化為鑽石結構的碳。早在1953年，瑞士工程公司(ASEL)就利用一種稱為「壓力球」的裝置成功地合成出了40顆小的鑽石晶體，但直到1955年美國通用電氣公司(gE)宣布利用稱為「壓帶」的裝置首次成功生產出鑽石時，他們才將其研究成果公布於眾。戴比爾斯公司(de Beers)也不甘落後，於1959年掌握了合成鑽石的復雜技術。他們所採用的方法與美國政府下令嚴格保密的通用電氣公司所使用的方法非常相似。60年代初期，戴比爾斯公司和通用電氣公司就開始了生產工業用合成鑽石粉。我國在60年代也已成功的合成了磨料級鑽石，並投入生產。1971年，通用電氣公司宣布他們已合成出了平均直徑為6mm的鑽石晶體。這些鑽石晶體不僅有黃色、褐色的，也有含氮低的近無色的，還有含硼的藍色鑽石。1985年日本住友電氣公司(Sumitorno Electric Instries)開始加入合成鑽石行列，1993年生產出高凈度的工業用鑽石。1990年俄羅斯的新西伯利亞(Novosibirsk )宣布他們利用「分裂球」(Spl(it-sphere)或稱BARS裝置已成功地合成出了鑽石。
由於受超高壓設備和高溫條件的限制，生產成本較高，故寶石級合成鑽石仍是昂貴和稀少的，但我們相信總有一天會有價格合理的寶石級合成鑽石面世。
二、合成鑽石的原理
1.碳元素的化合物
鑽石、石墨和無定性碳都是由碳原子組成的，它們不同的外觀和截然不同的物理性質，取決於它們完全不同的原子結構(圖9-7-1)。
圖9-7-1 碳原子的等間距緊密堆積結構(左)鑽石；層狀結構(右)石墨
2.石墨—鑽石的轉換
合成鑽石的溫壓條件要求高，即使有催化劑存在下，仍需要壓力(50～80)×108Pa，溫度為1350～1800℃。用高壓設備合成鑽石最常用的金屬熔劑(催化劑)是鐵、鎳、鈷及鈀。圖9-7-2是在碳穩定相圖中，合成鑽石區晶形與溫壓關系。在合成鑽石區，溫度壓力不同，鑽石的晶形也各不相同。所以，合成鑽石受溫壓影響較大。溫度較低時，以立方體的生長為主；溫度較高時，以八面體的生長為主。所以人工生長的鑽石多為立方-八面體聚形。
合成鑽石的碳源一般用石墨，所以，合成鑽石的生產就是石墨轉換成鑽石的過程，不過，寶石級鑽石的合成分兩步走，先用石墨合成鑽石粉(工業磨料)，再用鑽石粉作原料，合成寶石級鑽石，鑽石粉可以保持壓力穩定，生長出大顆粒的晶體。若採用石墨，其斷裂的碳鍵改組成鑽石時，會有體積損失，而使體系的壓力降低，影響較大晶體的生成。
三、合成鑽石的技術與設備
1.六面頂壓機
合成鑽石的設備目前多採用高溫高壓的壓機，國內的合成鑽石主要是工業鑽(即工業金剛石)，設備是一種稱為「立方體超高溫高壓裝置」的壓機，壓機採用油壓和垂直固體傳壓裝置，根據頂錘數量的不同，分為兩面頂、四面頂、六面頂幾種。現國內用得最多的是六面頂壓機(即上下、前後、左右三對頂錘)，其工作壓力有1000～5000噸的多種，工作空間640mm×600mm×500mm，一般是上下頂錘通電加熱，溫度可達1900℃左右。
2.「壓帶」法
壓帶裝置如圖9-7-3所示，本方法與頂錘壓機大同小異，將鑽石粉末作為碳源放在生長艙內，生長艙放在特種材料做成的墊圈中，並放在兩個鐵砧之間，然後使生長艙內的原料經受極高的溫度和壓力，在生長艙內底部比頂部的溫度低，以便形成一個溫度梯度，使頂部的鑽石粉充分熔化並通過熔劑向生長艙底部遷移。在溫度較低的生長艙底部，鑽石圍繞籽晶生長成鑽石晶體。
圖9-7-2 碳穩定相圖中，合成鑽石區晶形與溫壓關系
圖9-7-4 BARS裝置的生長艙及其截面圖
以上不同設備和方法，應屬於不同的靜壓觸媒法。除此之外，合成工業級鑽石還有許多種方法，只是有的方法還不成熟，有的方法已被淘汰。如：爆炸法、液中放電法、氣相沉積法、地下核爆炸法等等。氣相沉積法近年來有很大的發展。
四、合成鑽石的鑒別特徵
由於合成鑽石的技術條件要求高，成本昂貴，目前尚無法大規模工業化生產，市場上銷售的鑽石一般不需要聲明它的天然屬性。但是，區別合成鑽石與天然鑽石仍有一些方法可遵循。
1.合成鑽石的顏色
由於很難排除掉生長艙中的氮，大部分合成鑽石多為含孤氮雜質的Ib型鑽石，常呈黃色至褐黃色。有時也在生長艙中引入硼原子，隨機取代鑽石結構中的碳原子，產生具有導電性的藍色IIb型鑽石。為了生長出無色的合成鑽石，常使用一種稱為「氮吸收劑」的金屬，如鋯或鋁。因為氮更易與這些元素結合，而不再取代鑽石中的碳原子，這樣就產生了無色的IIa 型鑽石。所以，合成鑽石很少出現 Ia 型鑽石(該型鑽石約占天然鑽石的98%)。
2.吸收光譜
絕大多數天然鑽石(Ia型)顯示415nm吸收線，而合成鑽石無這種特徵吸收線。
3.紫外熒光
通常合成鑽石在短波紫外線下的熒光比長波下的熒光強，且熒光顏色為黃色或黃綠色，而不是天然鑽石的藍或藍綠色。合成鑽石紫外熒光的顏色分帶式樣所表現的立方-八面體式樣，與天然鑽石的八面體式樣也是完全不同的。
4.包裹體
合成鑽石有時會出現金屬熔劑、塵狀物、麵包渣狀包裹體，及「砂漏狀」色帶。
5.儀器
針對合成鑽石的性質特徵，戴比爾斯公司研製了兩種鑒別合成鑽石的儀器。即鑽石光譜鑒定儀(Diamondsure)和鑽石結構熒光鑒定儀(DiamondView)。利用鑽石光譜鑒定儀可觀察到大部分天然鑽石中的415nm吸收線。如果發現有415nm吸收線，便不需進行進一步的檢測。鑽石結構熒光儀可用來觀察合成鑽石紫外熒光所表現出的立方·八面體式樣，這是由於不同的生長區和生長帶含雜質的濃度不同所致。
思考題
一、是非判斷題
1.珠寶市場上最常見的合成寶石是玻璃。
2.釔鋁榴石的代號是GGG。
3.有無氣液相包裹體是區分水晶與合成水晶的主要證據。
4.用水熱法可生產祖母綠，也可生產紅寶石。
5.弧形生長線是助熔劑法合成寶石的特徵之一。
6.摩爾硬度大於7的人工寶石中有SrTiO3這個品種。
7.目前市場上的合成變石是水熱法產品。
8.見到小片狀鉑或合金包裹體的合成寶石即水熱法的產品。
9.合成祖母綠常見的針柱狀、柱狀包裹體，可以是方解石。
10.合成的紅寶石的色帶總是彎曲的。
11.釔鋁榴石的代號是GGG。
12.有無汽液相包裹體是區分水晶與合成水晶的主要依據。
二、選擇題
1.區分綠碧璽與合成綠色水晶時應使用：( )
a.濾色鏡
b.偏光鏡
c.折光儀
2.一般講，助熔劑法合成寶石中的液滴狀的包體是( )
a.助熔劑的殘余
b.捕虜來的液體
c.填隙的後生氣液包體
3.區分水熱法合成紅寶石與紅寶石時，要觀測：( )
a.折射率
b.有無同生氣液包體
c.有無金紅石或鋯石等同生包裹體
4.「YAG」中文名稱是：( )
a.釔鋁榴石
b.鎵榴石
c.鈦酸鍶
5.人工生長的下列寶石，哪種必須在寶石名稱前冠以「合成」二字：( )
a.金綠寶石
b.鈦酸鍶
c.釔鋁榴石
6.合成變色剛玉加入的著色離子是：( )
a.釩
a.鉻
c.鈦
7.任何一種具有與天然無機寶石相同化學成分，原子結構和物理性質的人工生長晶體都應稱為：( )
a.人造寶石
b.人工寶石
c.合成寶石
8.用焰熔法可以合成( )
a.釔鋁榴石
b.祖母綠
c.尖晶石
d.立方氧化鋯
9.冷坩堝(熔殼)法生產立方氧化鋯所需的熱來自( )
a.液化石油氣
b.丙烷和氯
c.高頻電流
d.高溫電阻
10.合成綠色水晶：( )
a.有強二色性
b.無二色性
c.有弱二色性
11.目前合成寶石或人造寶石中色散最強的是：( )
a.α-SiC(α-碳硅石)
b.SrTiO3(鈦酸鍶)
c.TiO2(金紅石)
12.從熔體結晶的人工寶石中不會含( )
a.氣—液兩相包裹體
b.同生的氣-液兩相包裹體
c.後生的氣液兩相包裹體
13.目前人造GGG由以下途徑形成：( )
a.從熔體中結晶
b.從溶液中結晶
c.從氣體中結晶
14.助熔劑法合成祖母綠中的特徵包裹體為：( )
a.同生氣液兩相包裹體 b.固相-氣相兩相包裹體 c.指紋狀氣液兩相包裹體
15.提拉法合成變石的特徵包裹體為：( )
a.癒合裂隙中三相同生包裹體
b.指紋狀氣液兩相包裹體
c.彎麴生長紋
16.腰棱標有「GE POL」的改成白色的鑽石是：( )
a.用褐鑽改的
b.用黃色鑽石改的
c.用劣質綠色鑽石改的
17.下列仿鑽材料中，熱導率最接近鑽石的是：( )
a.合成CZ
b.合成α-SiC
c.合成剛玉
三、多項選擇題
1.合成Moissanite(α-SiC)的物理性質是：( )
a.有一個n值為2.417
b.有雙折射
c.熱導率高於鑽石
d.維氏硬度與鑽石十分相似
e.反射率高於鑽石
2.仿寶石 Imitation stones是指( )
a.人工寶石模仿天然寶石的顏色、外觀者
b.人工寶石模仿天然寶石的特殊光學效應者
c.某天然寶石模仿另一種天然寶石的特徵
3.天然水晶與合成水晶：( )
a.可有菱面體與六方柱等單形組成晶體外形
b.其化學式是SiO2·nH2O
c.可有較強的多色性
d.晶面條紋平行C軸
e.任何切面上都有一個固定不變的折射率為1.544
四、填空題
1.焰熔法合成尖晶石的密度和折射率比鎂鋁尖晶石都( )。
2.合成剛玉寶石主要方法有( )、( )、和( )。
3.人造與合成寶石中代號CZ是( )，GGG是( )。
4.合成紫水晶不僅需要在原料中加著色元素( )，還需經( )處理。
5.合成寶石指其製取的全部或部分工藝過程是由人控制進行的。它們的( )、( )與它們所)和(對應的天然寶石基本相同。
6.除拼合石之外，人工寶石的製造方法可分為：從熔體中結晶或冷凝，從( )中結晶及從( )中結晶，和( )等。
7.水熱法合成祖母綠的特徵包裹體形狀常為：( )、( )、( )。
8.與水熱法相比，助熔劑法合成寶石的優點是能在( )情況下加熱熔劑和熔解各種原料，並使晶體在熔體中結晶。
9.水熱法合成的紅寶石內部可見：( )、( )、( )、金屬包裹體和( )。
B. 鑽石可以融化嗎
鑽石可以融化
鑽石（金剛石）熔點在華氏6900度，金剛石在純氧中燃點為720~800℃，在空氣中為850~1000℃，而且不導電。
鑽石的摩氏硬度為10；由於在自然界物質中硬度最高，鑽石的切削和加工必須使用鑽石粉來進行。鑽石的密度為3.52g/立方厘米，折射率為2.417，色散率為0.044。
由於鑽石中的C-C鍵很強，所以所有的價電子都參與了共價鍵的形成，沒有自由電子，所以鑽石不僅硬度大，熔點極高，而且不導電。在工業上，鑽石主要用於製造鑽探用的探頭和磨削工具，形狀完整的還用於製造手飾等高檔裝飾品，其價格十分昂貴。
(2)鑽石粉怎麼稀釋擴展閱讀：
用途
1、工業用途
地質鑽頭和石油鑽頭金剛石、拉絲模用金剛石、磨料用金剛石、修整器用金剛石、玻璃刀用金剛石、硬度計壓頭用金剛石、工藝品用金剛石。若塗在音響紙盆上，音箱音質會大為改善。
2、觀賞寶石
鑽石由於折射率高，在燈光下顯得閃閃生輝，成為女士最愛的寶石。巨型的美鑽可以價值連城。而摻有深顏色的鑽石的價錢更高。目前最昂貴的有色鑽石，要數帶有微藍的水藍鑽石。
鑽石分為一型和二型兩種，這主要是根據它是否含有N元素：一型含；二型不含。而藍色的鑽石是二B型的，是半導體。
C. 如何自製鑽石
你想知道的是人工合成鑽石的技術吧，主要就是模仿天然鑽石生長時的環境來培養鑽石。合成鑽石就晶體形成之生長方式而言，大致可分為三種方式：一就是高溫高壓法，二是震波法，三是化學氣相沉澱法。
一、高溫高壓法：這種方法用的材料有煤、焦炭、石墨、石蠟、糖等；有份報告曾列舉二十幾種合成成功的材料。應用的催化劑可用鐵、鈷、鎳、銠、釕、鈀、鋨、銥、鉻、鉭、鎂，或這些金屬元素的混合物。要求至少要達75,000atm(大氣壓)，最好在80,000atm至110,000atm的高壓狀態，形成溫度則要在1200℃??2000℃之間，最好是在1400℃??1800℃之間。反應艙的中部為高溫區，碳源置放在該區，晶種放在反應艙下部的低溫區。以石墨為碳源，晶種固定在氯化鈉（食鹽）晶床內，晶種某特殊晶面對著金屬催化劑，在晶種和碳源之間放置直徑6mm，厚3mm，金屬催化劑圓柱，此金屬催化劑是鐵鎳合金。組合後，置入單向加壓，四塊斜滑面式立體超高壓高溫裝置中，再放入1000頓的油壓機內，反應腔溫度約1450℃，壓力控制在6GPa左右，生長時間22~52小時。
二、震波法：主要是利用爆炸時所產生的瞬間高溫高壓條件來合成鑽石，所合成的鑽石顆粒都很小(通稱鑽石粉)，只適合在工業上應用。
三、化學氣相沉澱法：首先把氫氣和含碳氫的氣體(一般使用甲烷CH4)，通過一組調節器，調節兩種氣體的比例，然後利用微波波源或電熱絲等，加熱混合的氣體，使溫度達2000℃左右，氫氣和甲烷會分解成氫原子和碳原子形成的電漿流，然後在加熱至600~1000℃的基質上，結核長成薄膜。
D. 金剛石(鑽石)研磨膏怎麼製作
樓主有眼光!!
但是現在金剛石行業方面的配方是很值錢的,
誰願意為了你這20分就把配方給你了..
我可以告訴你的是:
金剛石研磨膏用的是um級金剛石,也就是微粉級金剛石,
價格可是很貴哦,你要有一筆可觀的投入基金才可以.
其他一些原料可以配一些脂類啊,樹脂類的東西,比例調好即可.
具體的我就不驁述了.
祝您早日成功.
E. 翡翠拋光，拋光粉配多少目的沙條打磨
現代的拋光一般分兩種，一是手工拋光，一是機器拋光，機器就不介紹了，雕刻好了放到機器里轉個幾天就好了！下面重點介紹下手工拋光的過程！其實手工的也分機器拋光和純手工拋光，在沒有現代化的機器之前拋光的活真是辛苦之極，具體介紹的就是手工拋光！手工拋光還有一種方法，有些時候會用到，要是沒有機器設備在手邊的時候，可以買2000-4000號的金剛砂紙，由低2000號到高4000號開始，以石頭的一部分為目標，努力的擦，效果也不差!哈哈，就是得使勁擦，用力的用砂紙打磨，一般會有一定拋光效果的，也只是權宜之計，畢竟力度不夠！但是真的做起來老累了！
翡翠拋光的全過程
拋光粉的配法：鑽石拋光粉一般是用食用油或水調配成膏狀即拋光。其他拋光膏一般綠色的為氧化鉻，橙紅色的為氧化鈰．
玉器拋光
1、准備一個類似小電鑽的吊磨機和一個圓盤拋光機還有震動拋光機一般適合大批量的拋光。
2、准備相應的一套金剛石打磨頭（作修飾玉件用）及玉石條形銼刀和砂紙等
3、准備相應的一套氈磨頭和橡膠磨頭及拋光膏、羊毛氈和牛皮及橡膠打磨輪和毛刷等
4、准備相應的一套圓砂紙和圓布輪。拋光粉或拋光膏和上光臘。
5、准備一套金剛石什錦銼、雕刻時使用的固定膠。
6、准備一些600#---1200#的拋光磨料，作為手拋拋光用、震動拋光機使用的研磨石
工序是：先用電動工具安上金剛石鑽頭修飾玉件，再用金剛石什錦銼細致修好。*由粗砂細砂進行大面積修磨。*用圓布輪抹上拋光膏進行大面積拋光。*用氈磨頭抹上拋光膏進行細部拋光。*亦可用橡膠磨頭直接拋光。*最後可用1200號砂進行手工拋。
這與玉件初磨的細致程度、拋光材料的粗細、拋光的速度、拋光的力度有關，當然也與玉質有關了。這在實踐中很容易摸索出經驗
拋光粉的配法：鑽石拋光粉一般是用食用油或水調配成膏狀即拋光。其他拋光膏一般綠色的為氧化鉻，橙紅色的為氧化鈰．
第一步：上膏，將雕好的翡翠的表面塗上一層膏狀的拋光粉，綠色的為氧化鉻橙紅色的為氧化鈰．
雙效果，我們的做法是：完成拋光以後，把不用噴砂的位置貼上強力膠紙，然後噴砂，撕掉膠紙以後，在把邊緣部分應該是光水但是也噴到的位置，再仔細的用竹簽頂光，（或者反過來先噴砂再拋光也可以，看要做東西實際情況來）然後細位置需要再細修（如鉤毛），再頂光~`
上面就是拋光的全過程，
F. 光亮鑽石粉怎麼調制
第一步：上膏，將雕好的翡翠的表面塗上一層膏狀的拋光粉，綠色的為氧化鉻橙紅色的為氧化鈰.
第二步：推磨，用二千目的砂輪磨表面.
第三步：重復前兩步，一般要重復二次.
第四步：上毛刷，將鑽石粉塗在翡翠的表面然後用硬毛刷來拋.
第五步：細工，開始對大工具拋不到的小地方來拋磨.用竹子，沾鑽石粉，大一點用竹筷子，小的地方就要用到竹牙簽了
.第六步：精拋，將翡翠塗上鑽石粉後用硬皮來拋磨，國內大多用牛皮，緬甸大多用象皮.翡翠這就拋好光了，不過還要有幾道收尾的工作要做.
第七步：清洗，目的是將拋光好的翡翠上面殘留的拋光粉清洗干凈.主要用超聲波機來清洗，清洗不到的地方再用酒精來擦.第八步：上臘，對翡翠成品表面一的種保護，可用開水洗掉.
G. 金剛石怎樣加工
金剛石也叫鑽石，俗稱「金剛鑽」
加工鑽石(金剛石）最普通的方法是傳統的打圓、鋸和拋光。鑽石由粘附在轉碟片上的其它鑽石或鑽石粉末進行機械加工—部分鑽石在加工過程中變成了鑽石粉末。盡管鑽石的重量減輕了，但由於經過拋光之後形狀有了改變，它的價值反而提高了。當然，鑽石的凈度也有了提高。
除了傅統的機械加工方法，雷射在今天已經成為一種非常重要的分割方法。與傅統的機械相比，雷射加工的初始投資大，而且材枓的損耗也比較多。但可切成許多新形狀的鑽石。
然而，雷射也有其很大的優越性，在劈開鑽石時無需考慮鑽石晶體的生長方向，鑽石的機械性能也無關重要。這就使得人們可以分割多晶鑽石，先前這幾乎是不可能的。由於劈鑽石過程中的風險，特別對於大鑽石而言，因此傅統劈鑽法已很少使用。
打圓
也就是使鑽石成為圓形，還是按照傳統方法來操作：將鑽石繞軸快速旋轉並與另一顆鑽石接觸研磨。現在人工粗磨已經越來越多地被自動研磨機所取代。
拋光
依然按照傳統方法進行：將鑽石粉與油混合，粘附在一個鑄鐵的盤子上。最新的發展是開發了一種」硬碟」，鑽石粉可以粘附在盤子上。
自動拋光機也已經出現，盡管還處於上升勢頭，但傳統的手工拋光還是主要的加工方法。
對鑽石凈度影向最深的傳統方法是拋光。粗拋光除去明顯的雜質，提高了鑽石的價值。為了獲得最佳的效果，現在需要一種非常專業的技術秘訣，即電腦模擬.以及精湛的手工技衛。
雷射打孔不同於另外兩項新的技術。這項新技術首先用於加工鑽石中明顯的深色雜質。雷射可以在鑽石上打出通往缺陷的微孔，將黑色的碳通過微孔排除。然後用侵蝕性的化學物質對鑽石進行處理，提高壓力和升溫，使之深度沸騰，侵蝕性的化學物質通過雷射孔使深色的包裹體淡化，使得鑽石的凈度提高。雷射孔不難發現：用手鏡或顯微鏡就可以很清楚地辨認。
深度沸騰技術也可以用於除去鑽石內部的深色包裹體。典型的例子是處理由氧化鐵滲入裂紋而引起的著色。深度沸騰可以除去這種顏色。
H. 金剛石是怎樣加工成鑽石的
用來加工鑽石的金剛石就是鑽石的毛坯了。鑽石工匠先檢驗毛坯，以盡可能高地體現毛坯的價值，製造盡可能大的、純凈的、完美的鑽石，在需分割處作好標記。
對於大多數不適宜劈開的鑽石毛坯，就需要用鋸切開，同樣也是只有鑽石才能切割鑽石。使用的鋸片是在一張磷青銅圓片的邊緣上，塗上鑽石粉及潤滑劑的。固定好毛坯，高速旋轉鋸盤，就可將鑽石鋸開。
切割後的鑽坯還要打圓，將鑽石加工成為圓形。傳統方法是將鑽坯繞軸快速旋轉，與另一顆磨料鑽石接觸研磨，就可以慢慢地打磨成圓形了。
然後就是用打磨機拋光。打磨機是用馬達帶動一根輪軸，輪軸下面安裝一個厚重的鐵盤，將鑽石粉和油混合，粘附在鐵盤上，打磨匠師把固定好的鑽坯，輕觸轉動的鐵盤，邊打磨邊觀察，細心琢磨，把鑽坯打圓或其它樣式。
(8)鑽石粉怎麼稀釋擴展閱讀：
光學性質：
金剛石因為具有極高的反射率，其反射臨界角較小，全反射的范圍寬，光容易發生全反射，反射光量大，從而產生很高的亮度。
金剛石的閃爍就是閃光，即當金剛石或者光源、 觀察者相對移動時其表面對於白光的反射和閃光。無色透明、結晶良好的八面體或者曲面體聚形鑽石，即使不加切磨也可展露良好的閃爍光。
金剛石多樣的晶面象三棱鏡一樣，能把通過折射、反射和全反射進入晶體內部的白光分解成白光的組成顏色——紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色光。
金剛石出類拔萃般堅硬的、平整光亮的晶面或解理面對於白光的反射作用特別強烈，而這種非常特徵的反光作用就叫作金剛光澤。