㈠ 人造鑽石的用途
本來人造鑽石主要用於製造切割工具等工業用途上,但現在同橡檔宏樣也被使用在珠寶首飾上。
我們對鑽石最直觀的感受,就是它作為首飾時光芒璀璨。作為投資品,具有很大的升值空間。其實每年全球開採的天然金剛石鑽石,和合成的人造金剛石鑽石,只有不到10%被用作了首飾,其餘絕大部分鑽石都流向了工業界。
鑽石一直深受蠢態科學界和工業界的寵愛,被廣泛應用於光學,半導體,石油勘探等領域。鑽石具有從X射線到微波,整個波段高的透過率。兼備高硬度,高熱導率,高化學穩定性和低膨脹系數,是一種優異的光學材料。
半導體領域
鑽石的帶隙寬度大,載流子遷移率高,擊穿電壓高,熱傳導率高,是理想梁冊的半導體材料。隨著科技水平的發展,人造鑽石的成本可能進一步降低。對於珠寶領域的鑽石產業來說,在未來,人工鑽石可能會沖擊鑽石的市場價格,甚至徹底顛覆現有的鑽石市場。
雖然天然鑽石與人造鑽石兩者的形成方式不同,但它們在物理性質和光學特性上的表現完全相同。人造鑽石的品質和天然鑽石相若,前者在色澤,尺寸,重量,成分,純度等方面完全能和天然鑽石相媲美。如果不藉助光譜儀這類專業的儀器,肉眼看起來人造鑽石與天然鑽石沒有絲毫差別,因此人工培育的鑽石也被認為是真鑽石。
㈡ 人工鑽石怎麼形成的
原生金剛石是在地下深外處(130—180Km)高溫(900—1300℃)高壓(45—60)×108Pa下結晶而成的,它們儲存在金伯利岩或榴輝岩中,其形成年代相當久遠。南非金伯利礦,橄欖岩型鑽石約形成於距今33億年前,這個年齡幾乎與地球同歲;而奧大利亞阿蓋爾礦、波札那奧拉伯礦,榴輝岩型的鑽石雖說年輕,也分別已有15.8億年和9.9億年了。藏於如此大的地下深處達億萬年之久的鑽石晶體要重見天日,得有助於火山噴發,熔岩流將含有鑽石的岩漿帶入至地球近地表處,或長途遷徒淀於河流沙土之中。前者形成的是原生管狀礦,後者形成的則為沖積礦。這些礦體歷經艱辛開采後,還需經過多道處理遴選,才可從中獲怪毛坯金剛石。毛坯金剛石中僅有20%左右可作首飾用途的鑽坯,而大部分只能用於切割、研磨及拋光等工業用途上。有人曾粗略地估算過,要得到1ct重的鑽石,起碼要開采處理250噸礦石,采獲率是相當低的;如果想從成品鑽中挑選出美鑽,那兩者的比率更是十分懸殊的了。?
已知現今世界上只有三十餘個國家和地區產鑽石,且分布極不均勻,主要集中在澳洲、非洲,次為亞洲和南美洲。其中澳大利亞、扎伊爾、波札那、前蘇聯和南非為世界上五大鑽石生產國,佔全球鑽坯供應量八成有多。
我國鑽礦開發雖有著較長歷史,清道光年間湘西桃源、常德一帶、山東郯城區都先後發現過鑽石。20世紀中葉湖南還找到過鑽石砂礦。然而,鑽石原生礦床60—70年代僅在遼寧瓦房店、山東蒙陰和貴州東部地區發現。?
物以稀為貴。綜觀當今世界,鑽石分布范圍小,產量低。加之開采困難,自然鑽石就更顯彌足珍貴了。一顆鑽石,從孕育於地殼岩漿之中至佩戴於您的手上,輾轉周遊萬里,途經數百人之手,個中開采、加工艱辛復雜,做成精緻的飾品更是藝術的創造,最後又經您慧眼上識,佩戴,才再度炫耀於世,因此,這是一種何等奇特的福緣!
什麼是人造金剛石
鑽石由金剛石加工琢磨而成,是珠寶中的貴族,它通明剔透,散發著清冷高貴的光輝,頗有「出淤泥而不染」的氣質。天然金剛石的形成和發現極為不易,它是碳在地球深部高溫高壓的特殊條件下歷經億萬年的「苦修」轉化而成的,由於地殼的運動,它們從地球的深處來到地表,蘊藏在金伯利岩中,從而被人類發現和開采。
金剛石不僅可以加工成價值連城的珠寶,在工業中也大有可為。它硬度高、耐磨性好,可廣泛用於切削、磨削、鑽探;由於導熱率高、電絕緣性好,可作為半導體裝置的散熱板;它有優良的透光性和耐腐蝕性,在電子工業中也得到廣泛應用。18世紀末,人們發現身價高貴的金剛石竟然是碳的一種同素異形體,從此,制備人造金剛石就成為了許多科學家的光榮與夢想。
一個世紀以後,石墨 ——碳的另一種單質形式被發現了,人們便嘗試模擬自然過程,讓石墨在超高溫高壓的環境下轉變成金剛石。為了縮短反應時間,需要2 000 ℃高溫和5.5萬個大氣壓的特殊條件。
1955年,美國通用電氣公司專門製造了高溫高壓靜電設備,得到世界上第一批工業用人造金剛石小晶體,從而開創了工業規模生產人造金剛石磨料的先河,現在他們的年產量在20噸左右;不久,杜邦公司發明了爆炸法,利用瞬時爆炸產生的高壓和急劇升溫,也獲得了幾毫米大小的人造金剛石。
金剛石薄膜的性能稍遜於金剛石顆粒,在密度和硬度上都要低一些。即便如此,它的耐磨性也是數一數二,僅5微米厚的薄膜,壽命也比硬質合金鋼長10倍以上。我們知道,唱片的唱針在微小的接觸面上要經受極大的壓力,同時要求極長的耐磨壽命,只要在針尖上沉積上一層金剛石薄膜,它就可以輕松上陣了。如果在塑料、玻璃的外面用金剛石薄膜做耐磨塗層,可以大大擴展其用途,開發性能優越又經濟的產品。
更重要的是,薄膜的出現使金石的應用突破了只能作為切削工具的樊籬,使其優異的熱、電、聲、光性能得以充分發揮。目前,金剛石薄膜已應用在半導體電子裝置、光學聲學裝置、壓力加工和切削加工工具等方面,其發展速度驚人,在高科技領域更加誘人。
㈢ 人工寶石研究的發展
張道標
作者簡介:張道標,中寶協人工寶石專業委員會第一、二屆副主任委員,第三屆高級顧問,原中國科學院上海硅酸鹽研究所晶體研究室主任,研究員。
一、人工寶石研究和發展歷程
人工寶石的研究,自15世紀埃及製作含鉛玻璃寶石開始,至今已有六七百年的歷史了。開始階段,由於科學技術還沒有充分發展(直到19世紀末),它的進展是比較緩慢的,還是以無色的和彩色玻璃製品為主。從1902年法國 Auguste Verneuil首先用焰熔法合成紅寶石和藍寶石起,人工寶石的發展進入了一個新階段,到1907年焰熔法合成紅寶石每年可生產500萬克拉,發生了里程碑性的轉折,接著研究成功的合成寶石一個接著一個展現出來,人工寶石的研製進入了一個突飛猛進階段。
1908年首次合成單晶水晶,到1920年已為電子工業大規模生產無雙晶的單晶水晶。同時也生長了一些彩色水晶並產業化。
1920年合成了無色、紅色和藍色的尖晶石。
1948年合成了金紅石單晶。
1955年合成了鈦酸鍶單晶。同年美國通用電氣公司首次合成了細粒(0.15mm)狀的鑽石晶體。往後他們不斷致力於研究大顆粒鑽石。1970年首次成功合成了寶石級鑽石。
1960年研製成功人造無色的和綠色的釔鋁榴石(YAG)。隨後又研製出人造的釓鎵榴石晶體(GGG)和合成金綠寶石。
1960年後的幾年裡,發展了助熔劑法和水熱法,合成了大顆粒的祖母綠晶體和紅寶石晶體。
1976年蘇聯合成了大塊立方氧化鋯寶石,是一種較好的鑽石代用寶石,研製成功之後迅速投產,並飛速發展,已形成一個產業。
20世紀80年代後期,玻璃仿金綠寶石貓眼由美國Calhag公司研發成功。隨後在我國快速發展,並形成了玻璃貓眼產業,年產近1200t。
截至20世紀80年代,世界上重要的名貴寶石都可以人工合成。這些人工寶石晶體的原料製造、晶體生長的方法和工藝,都相繼建立了配套的生產條件,特別與科技、經濟和國防有關的合成寶石都有一定量的生產規模。如合成鑽石、合成藍寶石、合成水晶、合成立方氧化鋯、人造仿水晶玻璃及其產品都形成了不同規模的產業化,推動了國家的科技進步和經濟的發展。
人造YAG、人造GGG、人造鈦酸鍶和合成鈮酸鋰、鉭酸鋰及金紅石等寶石晶體主要用於電子技術和激光技術;在裝飾方面,自從合成立方氧化鋯大量面市後,它們作為仿鑽石的作用逐漸降低,因為這些寶石晶體相對於合成立方氧化鋯的性價比低了很多,所以已經淡出寶石市場。但它們在電子技術和光電子技術方面的應用仍在飛速發展,並且人們還在不斷探索和合成出許多新的晶體。
雖然許多名貴寶石都已合成出來,但按寶石的質量指標來說還是不盡如人意的,因為它與天然寶石的岩相結構、生長條紋、氣泡及包裹體等的差距還比較大,很容易區分出它是人工製品,還不具足夠的天然寶石的品味。
二、近十幾年來人工寶石研究進展
近十幾年來人工寶石的研究工作基本分為兩大類:一類是裝飾用的;另一類是用於科技工程系列的。裝飾用人工寶石方面的研究,基本上是圍繞著提高各種合成寶石質量,著重模擬和逼近天然寶石來進行;用於科技工程系列的寶石研究,著重於提高純度、晶體結構完整性和大尺寸的單晶體,強調寶石的功能特性。這兩類研究從研究內容和目標,技術路線和設備方面都有很大的不同。本文主要討論裝飾用人工寶石的研究進展。
1.合成鑽石取得了很大進展
大顆粒合成鑽石在1970年由美國通用電氣公司首次成功合成,後來英國、俄羅斯、南非和瑞士等國也相繼宣布合成了寶石級大顆粒鑽石,但都因生產效率低,成本過高,未能進入市場,僅是實驗產品而已。經過了20多年進行設備改進和提高生長技術後,目前美國Gemesis公司已成功研發出能穩定生產出1~2克拉大的黃色鑽石和藍色鑽石(圖1)的設備和技術,並以每月生產600克拉的產量投放市場,每顆鑽石腰部都用激光刻上Gemesis製造及編號,用以保障消費者權益。南非和俄羅斯等也相繼宣布能生產大顆粒1~4克拉黃色和藍色鑽石(圖2),並推向市場。這種穩定量產的寶石級鑽石合成工藝的研發成功,標志著合成寶石級鑽石有了突破性的進展,打破了過去合成寶石級鑽石成本高不能進入市場的老觀念。今後人工合成大顆寶石級鑽石將會以更大數量面市。
圖1 Gemesis公司合成大顆粒黃色鑽石和合成彩色鑽石
圖2 南非德拜爾公司合成的大鑽石
在合成工業級金剛石方面各國都做了很大努力來提高質量和產量,常話說「沒有金剛鑽,不攬瓷器活。」各種刀具、切割研磨工具和地質鑽探工具等都要大量使用工業級金剛石,人工合成工業級金剛石的產量已經成為衡量一個國家工業水平高低的標志之一。現在我國合成的工業級金剛石,雖然其質量還有待提高,但產量居世界第一,年產12億多克拉。
CVD化學氣相沉積法生長鑽石和鑽石薄膜
近十幾年來,CVD化學氣相沉積法生長鑽石非常活躍,美國Apollo公司用CVD同質外延技術不僅能生長鑽石單晶厚膜,也能生長單晶鑽石,並已打磨出0.25克拉的鑽石(圖3,圖4)。隨著厚膜的沉積厚度增加,在不久的將來,大單晶鑽石塊將成為現實,這是很誘人的新技術。
圖3 Apollo公司CVD法合成鑽石的爐子
圖4 Apollo公司CVD法合成的0.25克拉鑽石
2.大顆粒合成碳硅石(莫桑石 Moissanite)
十幾年來,合成碳化硅大單晶發展很快,它是寬禁帶第三代半導體基片的重要材料,是生產耐高電壓、耐高溫、低功率損耗、大功率器件必備的基片材料,受到國家的重視和支持。目前批量生產出(75~80)mm×50mm的晶錠,主要用於半導體工業,其中有些晶錠不符合IT級要求的,必然流向寶石業中。它可以打磨出很美的合成碳硅石仿鑽石,比合成立方氧化鋯更接近於鑽石,更受人們歡迎。這是1996年以來合成寶石的新成員,是合成寶石的重大新進展,不過由於晶體生長技術要求高和單爐產量小,在仿鑽的性價比方面遠不如合成立方氧化鋯,在近期內不會改變合成立方氧化鋯用於仿鑽石的主導地位。
3.水熱法合成紅寶石、合成星光寶石和合成祖母綠寶石
十幾年來在實驗室開展水熱法合成紅寶石、合成星光寶石和合成祖母綠寶石的工作是很多的,斷斷續續從未停止過。首先為了更模擬,克服焰熔法和提拉法合成的紅寶石有明顯的弧狀生長條紋,和串狀氣泡而開展了高溫高壓水熱法的生長研究。水熱法主要模擬天然寶石成礦的條件,以天然寶石晶片作為晶種(這點與助熔劑法生長紅寶石的自發成核是不同的)。所生長出的紅寶石大塊晶體,既有六角形的生長條紋,又有天然寶石岩相結構的假象,這些晶體可打磨出5~8克拉,甚至更大的紅寶石戒面。許多國家,如俄羅斯、美國、印度、瑞士,都不斷有水熱法紅寶石、黃色藍寶石等上市,現在有些公司籌建70~100mm的耐腐蝕高壓斧,擬生長50~60mm的紅寶石,逐漸開拓出更模擬、更逼近於天然紅寶石、藍色和黃色藍寶石,星光寶石等,創造批量生產的能力,前景是樂觀的。
同樣,用水熱法生長合成祖母綠寶石也很成功。在美國、瑞士、俄羅斯和中國都能生長出大塊祖母綠寶石,目前只是市場需求不旺,拉動有難度,所以水熱法生長祖母綠晶體進展緩慢,沒有投入大批量生產。
4.用熔體提拉法、熔體泡生法和熔體熱交換法研發無色藍寶石
目前,各國研發無色藍寶石更是突飛猛進,由於它具有紅外透過率高、強度高和耐高溫的特性,在國防工業上有很好的應用空間,可用作窗口材料和導彈頭罩子等;在光電子技術上作氮化鎵(GaN)鍍膜基片,是半導體照明工程的重要材料,質量要求達到IT級水平,需求量很大,許多國家有關公司正在努力開發。目前用提拉法可生長直徑120~200mm的無色藍寶石大單晶;用泡生法可生長直徑200~250mm重25~30kg的無色藍寶石(圖5);用熱交換法已生長出世界上最大的藍寶石直徑34cm重68kg(圖6)。我國雖有多家公司積極研發大直徑藍寶石晶體,也大有進展,但還沒有量產的規模,LED用的基片基本上還是靠進口。
5.合成長余輝人造夜光寶石
長余輝人造夜光寶石是我國北京華隆亞陽公司在1996年研發成功的,命名為「慶隆夜光寶石」,已獲得中國、美國、韓國等國的發明專利。它的性能優異,無放射性,余輝亮度高,時效長,優於天然「夜明珠」。已研製出顏色有綠色、藍綠色、乳白色、紅色和紫色等人造夜光玉,大塊人造夜光玉可供雕刻大型工藝品。目前已大量生產,供不應求,有望形成產業化。
圖5 熔體泡生法生長藍寶石大晶體
直徑95mm和110mm,高150mm
圖6 熱交換法生長直徑34cm的藍寶石
6.合成綠松石和孔雀石
美國和俄羅斯對合成綠松石和孔雀石的研發工作,一直沒有間斷過。目前合成的大塊孔雀石可達8~10kg,做雕刻擺設件,有一定市場。
7.玻璃仿寶石
玻璃仿寶石雖然很古老,但它也是不斷與時俱進、不斷發展的一類仿寶石。雖然它是中低檔的仿寶石,但今天的玻璃飾品和工藝品比十多年前的產品要優美得多。玻璃仿鑽石的「水鑽」,其質量品味有較大的提高,它的市場佔有率也不小。特別是在人們的裝飾理念發生改變的今天,要求時尚,物美價廉,對飾品更換頻繁,新穎的玻璃製品便成為首選了,例如奧地利施華洛世奇(Swarovski)鉛玻璃仿水晶和仿鑽石裝飾系列產品,彩色玻璃和稀土玻璃的仿寶石飾品,仿貓眼石飾品,鉛玻璃工藝品、獎品、紀念品和擺設件都很時尚,很受歡迎。玻璃仿寶石已經取得了人們的認可,幾年來發展得很快。
近幾年研發玻璃仿鑽石的「水鑽」自動化生產線取得了突破性進展,它不但推進了鉛玻璃仿鑽石的工業化生產,還將對其他人工寶石的加工業發生重大推動作用。
由於重金屬鉛對人體有毒害,高鉛玻璃飾品將會受到嚴格限制,人們正在開展研究廉價的無鉛高折射率的仿水晶玻璃和降低稀土玻璃的成本,都是取代含鉛玻璃的重大舉措,應予重視。
三、產業化人工寶石的深化研發問題
合成鑽石、合成水晶、合成碳硅石和合成大尺寸無色藍寶石,主要用於科技工程技術上,與寶石行業的要求不同,在這里不予討論。
1.焰熔法合成紅寶石、藍寶石
當前焰熔法生長紅寶石、藍寶石已經達到相當大的規模,世界年產量達1000多噸,中國的產量為300多噸,佔世界產量的1/3左右。但是晶體質量有待提高,而且生產成本仍然很高,要想把產業再向前推進,必須解決充分利用有關化工廠富餘的氫、氧氣體能源和努力提高單爐的日產量。
利用化工廠富餘氫氣,是直接改變高電耗的問題;按過去電解水獲取氫,生產1kg紅寶石要用1100kW·h電,由於電價的提高,使生產成本很高。改用化工廠富餘的氫,節電很可觀。但氫氣的純化必須提高,否則影響寶石的質量和成品率。
提高單爐日產量的研發內容是指,改變設備結構和生產工藝。在目前單爐日產6個70~80g的紅寶石產量的基礎上把晶體的直徑稍為加大,晶體的長度加長,如爐膛加大,提高爐子的保溫能力,適當擴大氣體噴嘴口徑和供氣的穩定性,改善火焰溫度分布,提高原料純度和細度等措施,這是研發工作的重要內容,是一個系統工程的研發,創新有空間,有望提高晶體質量和提高單爐日產量2倍左右,可見潛力很大,值得重視,特別是產品要與市場要求密切結合。
2.合成立方氧化鋯的深化研發
合成立方氧化鋯在我國已形成一個產業,當前產量居世界首位。由於市場價格比較低,廠家承受壓力較大。
當前應該重視研發附加值大的新品種,減少一些低值產品的生產。產品的顏色很重要,祖母綠色的、倫敦藍色的、海藍色的和胭脂紅色的合成立方氧化鋯都是很受歡迎的,而且它們的價格也高些,所以研發人們喜愛的新色調的立方氧化鋯是引導合成立方氧化鋯生產不斷發展的課題,因為立方氧化鋯的折射率高、色散大、硬度高,且易於規模生產,特別是性價比高,遠非其他人工寶石所能比擬的,在這個基礎上引入人們喜愛的顏色,必然會長盛不衰。
圖7 祖母綠色的YZrO2
合成立方氧化鋯生產是用電大戶,用電問題一直困擾著生產廠家,把生產廠搬到有低價電的偏遠山區,是暫時可行的辦法,但終不是長久之計。研究降低單產電耗是不容忽視的問題,早期生產的電耗約200kW·h/kg晶體,近期電耗降至約80kW·h/kg晶體。現在有望降到低於60 kW·h/kg晶體,降低電耗是許多因素的綜合結果,設備的改革,特別是採用晶體管高頻發生器有重要作用。
參考文獻
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㈣ 有人說高溫高壓就能人工造鑽石,與天然鑽石會一樣嗎你怎麼看
鑽石的形成
火山爆發以及礦石中的鑽石均是在地球內部經過高溫高壓後形成的。
鑽石在地下 160~480km 處形成。大部分鑽石被發現位於一種稱作 「金伯利岩」 的火山岩中,這種岩石埋藏於火山活動依然活躍的地帶。其他任何被直接發現的鑽石,都是經其他作用而直接從原始的金伯利岩中分離出來的。
鑽石騙局鑽石又名金剛石,其本質上是由碳構成的一種單質,其除了外觀精美和硬度極高也並無多大特點。
其實在19世紀鑽石本應不是那樣稀有和昂貴,而當今如此昂貴的鑽石可以說完全是由 鑽石巨頭戴比爾斯一手吹捧出來的。
1870年采礦工人在南非先後發現幾個巨大的鑽石礦場,僅在當時的開采技術下一天便可開采出上噸的鑽石。
於是鑽石商聯合成立了戴比爾斯公司將幾乎所有的鑽石礦坑都收入囊中,從此便開始了飢餓營銷的模式,之後更是在媒體吹捧鑽石象徵著永輝的愛情,於是這個概念便一直深入人心。
人工鑽石所謂人工鑽石就是如天然鑽石形成一般模擬高溫高壓的條件合成鑽石。而且現如今的人工鑽石已經達到寶石級別。2005年美國人造鑽石的產能已達到每小時5克拉,且隨著技術的進步要造出與天然鑽石無異的鑽石只是時間的問題。
鑽石是一種昂貴的寶石,是由金剛石加工而成。除了首飾行業會用到鑽石,工業領域也會用金剛石製作鑽頭、玻璃刀等。金剛石是碳元素組成的單質,和石墨為同素異形體。在知道了金剛石是由純碳組成之後,就有人想方設法用碳製造金剛石,並且早就取得了成功。上世紀70年代人類就有能力製造出1克拉以上的鑽石,目前很難統計出市場上的鑽石有多少是人造鑽石。
金剛石為正八面體結構,不論是中國產的還是南非產的,也不論是地球上的金剛石還是火星上的金剛石, 也不論是天然的金剛石還是人造的金剛石。
地球表面附近的金剛石比較少,內部的金剛石相對就要多很多。地球上天然的金剛石一般是在高溫、高壓的環境下產生的,地球內部的溫度及壓強比較高,碳元素要比在地面附近更容易結晶成金剛石。地殼深處的金剛石可以通過火山噴發或大地震到達地球表面附近。人工製造金剛石的時候可以用石墨做原料,在高溫、高壓的環境中改變碳原子的排列結構,就有可能製造出金剛石。人造金剛石的成本要遠低於鑽石的價格,只是目前限於技術手段,人造金剛石的尺寸還達不到幾十克拉、幾百克拉之巨。
除了價格低廉,人工製造金剛石的時候還可以摻入一些雜質,使得製造出的鑽石具有某種特定的絢麗色彩。這是人造鑽石的其中一個優勢。有時候可以根據摻雜在鑽石中的雜質鑒定出這是一枚人工製造的鑽石,若是製造鑽石的時候沒有留下類似的痕跡,還能不能鑒定出那是一枚人工製造的鑽石?難!很難!因為鑽石的結構都一樣,物理性質、化學性質也是一樣的。
鑽石雖然價格昂貴,但它沒有金融屬性,不像黃金那樣可以作為支付手段或金融儲備。鑽石有工業用途,除此之外就是一件奢飾品。如果你不是小資女人,不是傻白甜,不是土豪,沒必要關心鑽石是人造的還是天然的。
天然鑽石也是在高溫高壓的地方產生,所以鑽石礦附近一般曾有小行星撞擊或者火山噴發。模擬天然鑽石的形成時的高溫高壓環境就可以製造鑽石,但其晶體結構和天然化石有所不同。
天然鑽石一般是在地下 壓力在4.5到6Gpa,溫度在1100到1500℃。大致換算下來相當於地下150到200km的環境中 形成,然後被火山噴發等地質運動過程帶到地球表面,形成鑽石儲量較高的礦藏;而另一種情況是小行星撞擊,由於短時間內大量動能轉化為熱能,撞擊時的壓力也非常高,也能形成鑽石晶體。鑽石可以分為等軸晶系四面六面體立方體與六方晶系鑽石,是均勻性質相同的碳單質晶體,密度(g/mLat 25°C):3.5, 熔點3550°C-4000°C,絕對硬度10000-2500,因為含有的雜質元素不同,也是鑽石有不同的顏色,有粉的、黃的、藍的等等顏色,而天然的鑽石未經打磨,形狀可能不是很規則,而且也不會像經打磨的鑽石一樣形成正八面體的規則、閃耀的晶體。
既然知道了鑽石形成的環境,那麼人工模擬那樣的高溫高壓環境就能製造鑽石,可以在2300℃、15到18個大氣壓的環境下,以一顆直徑1毫米左右的天然鑽石作為「種子」,石墨作為碳的來源,在那樣的環境中石墨中的碳原子會在天然鑽石的外層重新形成結晶,但是由於不能完美地重現地下數百公里或者小行星撞擊時的溫度或者壓力變化曲線,人造鑽石的晶體結構更加混亂一些,不像天然鑽石是規則的等軸晶系結構。但是硬度方面與天然鑽石差別也不是很大,而且經過打磨後肉眼很難分辨天然或者人造。而如今美國的人造鑽石生產已經能達到5克拉每小時,由於天然鑽石開採的難度而具有一定的稀缺性,人工鑽石可以在很多場合替代天然鑽石。
通過鑽石的人工製造和天然形成過程,可以知道人造鑽石並不能完全地替代天然鑽石,但也不是過分追求鑽石的理由。鑽石可以算是「可再生資源」,不過投入市場的鑽石不是很多造就了它們的稀有,然而實際上在地下深處鑽石的儲量還是很高的,據一些科學家估計地球上總共有1000萬億噸鑽石。
天然的鑽石是在地球的深處,經過幾億、幾十億年的時間,高溫高壓的環境下自然形成的,火山噴發、地震等自然之力,將鑽石從地表以下160公里的深處帶到淺層地表。我們可以參照已挖出最深的洞來看,俄羅斯的科拉超深鑽孔,僅約12.3公里,相對來說,160公里簡直是遙不可及。天然的鑽石是稀有的,不是自然界的鑽石少,而是可獲取的非常少,除了地球深處有大量鑽石,木星、土星、天王星、海王星還會下鑽石雨,其大氣中的甲烷,在閃電的作用下變成煤灰型態的碳。煤灰在沉降的過程中固化成石墨,高溫高壓的環境使之變成鑽石。
高溫高壓就能人工造鑽石,第一批人工鑽石是1954年在通用電氣實驗室製造的,在1600攝氏度高溫和10萬個大氣壓的環境下,使鑽石晶種生長成鑽石,利用晶種可以縮短鑽石形成的時間。 人工鑽石是真鑽石,天然鑽石和人工鑽石的主要元素是碳,它們的化學結構和外觀基本相同,硬度也一致。 人工鑽石與天然鑽石之間唯一的化學區別是, 大多數天然鑽石含有微量氮,而人工鑽石通常不含氮 ,正因為天然鑽石的稀有性,人工鑽石的價格約為天然鑽石價格的30-50%。絕大多數天然鑽石是科學家所稱的IA型鑽石,IA型鑽石含有大量的氮,呈團狀或成對,目前這種鑽石不能人工合成。
因此,想要區分天然鑽石還是人工鑽石,只能用科學儀器微觀鑒定,肉眼是分辨不出來的。現在,你知道在哪裡有可能撿到天然鑽石嗎?
把人工鑽石放開進入珠寶市場會把天然鑽石市場打的潰不成軍……而且不止鑽石,很多其他寶石都很容易工業化生產出來
㈤ 鑽石可以人造嗎
這個是可以的 人造鑽石是指人工模擬天然鑽石的生長環境。比如現在常見的有CVD,HTHP都是人工模擬天然鑽石的生長環境來製造人工鑽石
㈥ 人造鑽石是什麼 人造鑽石的生產方法是什麼
人造鑽石在市面上應該有見到很多,人造鑽石沒有天然鑽石那樣完全八面體結構,那麼人造鑽石是什麼呢,人造鑽石的生產方法是什麼呢。
人造鑽石是什麼
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,現在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復雜結構,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。
人造鑽石的生產方法是什麼
在2300℃、15到18萬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。
人造鑽石的合成方法是什麼
1、高溫高壓合成法:溫度和壓力仍是製造晶體的兩項關鍵因素,索鑽珠寶專業人士介紹,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、化學氣相淀積合成法: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等離子體,該等離子體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。
首個人造鑽石成功是什麼時候
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
㈦ 人造鑽石是怎麼做的啊
、鑽石的單折光性 鑽石的單折光性,是由於鑽石的本質特性決定的。而其它天然寶石或人造寶石大都是雙折光性的。冒充的鑽石在10倍放大鏡觀察下,從正面稍斜的角度看,很容易看出稜角線出現重疊影像,並同時呈現出兩個底光。雙折射率差別小的如鋯石等,也可看出底光重疊的影像。 2、鑽石的吸附性 鑽石對油脂及污垢有一定的親和力,即油污很容易被鑽石吸附。因此,用手指撫摸鑽石會感到膠粘性,手指似乎有粘糊的感覺。這是任何寶石所沒有的。這種方法需要加以訓練方能掌握其中微妙的區別。 3、一線直落的特徵 鑽石表面拋光很光滑。用一支鋼筆蘸上墨水在鑽石上劃過,若是真鑽石,表面留下的是一條光滑連續的線條,特徵是一線直落。仿冒品留下的是一個個小圓點組成的線條。用此法觀察應藉助放大鏡。 4、特有的金剛光澤 大致在100度的白熾燈光下,切磨很好的鑽石與仿冒品相互比較,很容易看出哪個具有金剛光澤。此方法不宜在過暗或過強的燈光下是進行。 是可以做
㈧ 人工合成的鑽石的主要材料和條件
人工合成的鑽石主要材料就是市面上的鋯石,鋯石化學組成為Zr[SiO4],晶體屬四方晶系的島狀結構硅酸鹽礦物。晶體呈短柱狀,通常為四方柱、四方雙錐或復四方雙錐的聚形。鋯石顏色多樣,有無色、紫紅、黃褐、淡黃、淡紅、綠等,金剛光澤。無解理。摩氏硬度7.5-8,比重大,達4.4-4.8。
鋯石在各種火成岩中作為副礦物產出。在鹼性岩和鹼性偉晶岩中可富集成礦,著名的產地有挪威南部和俄羅斯烏拉爾。鋯石也常富集於砂礦中。世界上重要的寶石級的鋯石產於寮國、柬埔寨、緬甸、泰國等地。中國東部的鹼性玄武岩中也有寶石級的鋯石。鋯石是提取鋯和鉿的最重要的礦物原料,也用於國防和航天
以無色最著名,因為極像鑽石,一直有意無意地被當成鑽石。盡管質純的鋯石是無色的,雜質卻可產生黃、橙、藍、紅、棕及綠色等變種。產於泰國、越南和高棉的棕色寶石經過熱處理,可以變成受青睞的無色或藍色寶石。變回棕色的藍鋯石再重新加熱又可變成藍色。在氧氣中重新加熱的藍鋯石則會變成金黃色。有別於鑽石的地方在於具有雙折射現象,並可從刻面邊緣的磨損情況鑒別。有些鋯石具有放射性的釷和鈾,會使晶體結構分解;衰變的鋯石稱為「低質」鋯石,帶有「輻射變晶」結構;沒有受損的則稱為「高質」鋯石。
產地:斯里蘭卡、緬甸、泰國、高棉、越南、澳洲、巴西、奈及利亞、坦尚尼亞和法國。
成功之石-鋯石
鋯石是12月份的誕生石,象徵著「成功」。
鋯石的美最重要是源自它的高色散。無色的鋯石是天然鑽石最佳的代用品。如果你很想擁有一枚像鑽石一樣光芒四射的天然寶石而又囊中羞澀的話,買一枚鋯石戒指便是最佳的選擇。
鋯石除無色的外,較重要的有紅色和藍色兩種,其他諸如褐色、綠色等在寶石上都不重要。
鋯石的成因一般可分成高型鋯石和低型鋯石。低型鋯石因有較多的放射性,因而不宜做首飾;只有透明度較高的高型無色、紅色鋯石才能做寶石用,而雅美的藍色鋯石則可由對紅鋯石進行加熱處理轉變而成(國際珠寶界接受)。
1、鋯石的識別與評估
鋯石成分為ZR[SIO4],硬度為7左右,它具有高的折光率、色散及高的雙折光率,因而可見明顯的雙影。市場上用其他材料仿鋯石的不多,較多情況下是用鋯石去仿其他寶石如鑽石等。鋯石與鑽石的區別主要是鑽石能源出五顏六色的「火」,且不會有偏光性及雙影。而鋯石則「火」彩較弱,可見明顯雙影。
此外,值得注意的是,市場上人們經常說的「蘇聯鑽」、「方晶鋯石」(香港)、「白鋯」、「紫鋯」等,並不是真正的鋯石,它們與天然鋯石有不同的木結構及成分,其中「蘇聯鑽」和「方晶鋯石」學名為立方氧化鋯,與鋯石的重要區別是沒有偏光性,更不會見到「雙影 」。
鑒別關鍵 外表光芒射,內部可見雙影。
鋯石的價格主要決定於顏色、透明度、凈度、大小及做工好壞等幾個因素,同時受市場因素影響較大。目前市場上對藍色鋯石的需求量較大,因而其價格就高於其他顏色的鋯石。其他因素的影響與一般寶石如石榴石等相同。
評估關鍵 純凈、透明、色美。
2、鋯石的產地
鋯石的主要產地是柬埔、斯里蘭卡和緬甸。在這些地區開采鋯石並不是一件容易的事。因為鋯石大多位於表土層下8-10英尺下,且當地的礦床又多位於水平線以下,因此開采時水經常會淹沒礦坑。在斯里蘭卡,人們在開采時,往往要舉行一些迷信的儀式,乞求上帝的保佑,使開采順利等。
3、鋯石首飾選購要訣
(1)想選鑽石的代用品最好選色白、圓型切工的鋯石。
(2)鋯石性脆,表面邊棱易於磨花,選購時應留心它的邊棱。
4、鋯石雖與鑽石有相似之處,但仍然有很大區別
(1)鋯石是非均質體,從琢磨好的鋯石刻面石頂面往下看,可以見到底部的棱面具有清晰的雙影,而鑽石則無此雙影。
(2)鑽石的硬度為10,而鋯石的硬度為8。用鋯石來刻劃硬度為9的標准硬度片刻不動,便可與鑽石區別。
(3)鑽石的比重為3.52,而鋯石的比重則達4.2以上。
價格因產品不同,價格不太一樣,可以自己查看一下,網上很多
參考:互聯網
㈨ 鑽石是如何形成的人造鑽石值錢嗎
在人眼看來,天然鑽石和人造鑽石非常相似,但兩者都有各自獨特的特點。那麼鑽石是如何形成的?人造鑽石值錢嗎?我們一起來討論一下吧。
加工和拋光鑽石是很困難的。經過仔細的篩選,能被製成鑽石的原石很少。水鑽的製作成本很低,但它們有同樣閃爍的效果。即使人造鑽石的質量非常高,那麼它的價值也不如天然鑽石,也不可能取代天然鑽石,主要是因為兩者在性質上是不同的。天然鑽石是大自然的產物,需要數億年的時間才能形成。人造鑽石只需要幾個月的時間。人造鑽石的價格不是很貴,有的人造鑽石只有幾塊錢,幾百塊錢,不是特別貴,無法與人造相比,但有些合成材料不同,可以達到幾千塊錢,價格也不會太貴,有些買不起的天然鑽石就可以用它來替代。