『壹』 高溫超高壓法合成鑽石
早在18世紀的後期就已經證實了鑽石和石墨都由碳元素組成，後來就開始了合成鑽石的研究工作，經過較長時間的艱苦努力，於20世紀中葉才在實驗室合成出人工鑽石，初期的合成鑽石僅僅是磨料級的。我國在20世紀60年代也合成出了磨料級鑽石。
高溫超高壓法現又稱為高溫高壓法（HTHP）。由於超高壓設備和高溫技術的限制，起初合成鑽石進展較緩慢。直到1970年，美國GE公司才公布了第一顆寶石級合成鑽石的誕生，之後幾年各國一直在保密的情況下進行研究。進入90年代，合成鑽石有了突破性進展，日本的住友公司、英國的戴比爾斯公司和美國的GE公司等相繼公布了他們合成的寶石級鑽石，引起了珠寶界的震驚。
關於合成鑽石的方法，可分為靜壓法、動壓法和氣相外延生長法。大顆粒寶石級鑽石主要是用高溫超高壓（HTHP）靜壓法中的晶種觸媒法（包括壓帶法和BARS法）及最近多種媒體報道的化學氣相沉澱法（CVD法）合成的，本節及第七節將分別予以重點介紹。
一、HTHP法合成鑽石的原理
1.石墨與鑽石的轉換
合成鑽石就是人為地模擬天然鑽石的形成條件，使非金剛石結構的碳轉化為金剛石結構的碳。
鑽石的晶體結構是1913年由W.L.Bragy等測定出來的，鑽石大部分呈立方結構而石墨則呈層狀結構。金剛石的結構詳見本書「鑽石」一節，石墨結構如圖（4-1-20）。
圖4-1-20 石墨結構圖
鑽石中碳原子的2s、2px、2py、2pz四個軌道形成四個sp3雜化軌道，形成四面體配位，每個碳原子與周圍的四個碳原子形成共價飽和鍵，鍵長0.154nm。
石墨的碳原子分布在六角環上，每一個碳原子為相鄰的三個碳原子所圍繞，其間距為0.142nm。相鄰兩層碳原子錯位堆積，層間的間距為0.34nm，鍵力相對弱得多，所以石墨具一組極完全解理，可以滑移而分開。在高溫高壓下石墨可以轉化為金剛石。
如圖4-1-20所示，石墨的層間排列，間距為0.34nm，碳原子錯位堆積；高壓下Z軸方向中層間互相接近，由於碳原子錯位堆積，1 ′、3 ′、5 ′向上運動，1、3、5、2 ′、4 ′、6 ′向下運動，從而石墨結構變為金剛石結構。
圖4-1-21 碳的相圖
2.合成鑽石的生長機制
長期以來，各國科學家都在努力尋找金剛石晶體生長的條件。圖4-1-21是石墨－金剛石轉換相圖。由相圖可知：固相區I為石墨區，Ⅱ為金剛石區，Ⅲ為金屬碳區，還有液相區。在低壓高溫區，主要以石墨相存在，只有在較大的壓力和較高的溫度范圍內，金剛石才是穩定的相。除氣相法、外延生長法之外，金剛石晶體生長都在較高的壓力范圍內，觸媒法可以使壓力降低一些。
由相圖4-1-21還可以看出，在相圖上部，碳質原料在超高壓高溫下，碳原子集團經過壓縮、切變、熱振動，使非sp3雜化的原子軌道向sp3雜化轉化，從而使金剛石成核生長。在低於上述壓力下，在金剛石、石墨穩定區界線上，壓力和溫度不足以使碳原子達到金剛石結構。但如果利用熔劑－觸媒的復合作用，仍可達到目的，因為這些熔劑的熔化溫度相對低，並與碳共熔，使碳原子與熔劑相互擴散，形成二維、三維的間隙相，最終形成金剛石相。
現代的科技條件，很容易實現穩定可靠的技術裝備和實驗條件，因此，生長出寶石級鑽石就成為可能。近幾年，各國科學家進行了大量研究，就溫度、壓力、時間等實驗條件和熔媒種類、碳質原料種類、雜質影響等各方面得出許多實驗資料和經驗，從而更加完善了合成鑽石的生長理論。
二、HTHP法合成寶石級鑽石的設備與合成工藝
（一）HTHP法合成鑽石的設備
靜壓法合成鑽石的設備大致可以分為四部分，即大噸位的液壓機、合成鑽石用高溫高壓容器（即模具）、加熱系統和控制檢測系統。
由於採取的是超高壓設備，從技術上有許多難題，如材料的力學性能要高，加工精度高，壓機能長時間保持壓力穩定並可以升壓和降壓。這對壓機油缸、密封、液機元件、機械加工精度等均提出了很高的要求，達到這些要求絕非易事，它與整個機械工業水平有關。
此外，對於壓力容器的要求則更高。首先是材料問題，能承受高溫下500×108Pa以上的壓力的材質較少，且價格昂貴，高壓下材料的性能有可能改變，甚至會自爆。目前，加熱系統和測量系統已實現了自動化。
實現HTHP法的設備方案較多，有六面頂、四面頂、兩面頂。下面以兩面頂年輪式為例介紹一下設備原理（見圖4-1-22）。1為油壓機機架，可以整體鑄造，對於小於1000噸位的壓機可以採用鑄件，如果噸位較大，可以用纏繞式機架，即機架由鋼絲或鋼帶纏繞而成；2為高壓容器，是合成金剛石的關鍵部分，對它的材質、加工精度、形狀設計都有嚴格的要求；3為油缸，內部活塞靠高壓油上下移動，使模具壓緊，這和其他類型油壓機原理類似。
年輪式高壓模具如圖4-1-23所示。
圖4-1-22 主壓機示意圖
圖4-1-23年輪式高壓模具
圖4-1-23中1為壓缸，它是由硬質合金做成的，一般為W、Co、C合金，w（Co）=15%;2為壓砧，也是硬質合金，一般w（Co）=6%;3為耐熱含金鋼環；由壓缸和壓砧組成一個艙體4，是合成金剛石的室。年輪式高壓模具也可用鋼絲纏繞而成，以使應力分布更合理，從而提高模具的使用壽命。合成金剛石所採用的生長艙有各種結構，簡單的生長艙結構如圖4-1-24所示。
圖4-1-24中，1為葉蠟石，是理想的固體傳壓介質和絕緣介質，由於它含結晶水，影響金剛石的合成，目前大部分是用燒過的葉蠟石粉末再壓製成型，不僅降低成本，提高了材料利用率，而且滿足了合成工藝的要求。葉蠟石是合成金剛石工藝中的關鍵性輔助材料，其作用是：傳壓、保溫、絕緣、密封。
圖4-1-24 金剛石生長艙
圖4-1-24中，2為石墨片，合成金剛石就是使石墨結構的碳轉化為金剛石結構的碳，因此，碳質材料是關鍵材料。從理論上講，各種形式的碳均可以轉化為金剛石，但研究表明，不同的碳質材料對生長金剛石的數量、質量和顆粒大小均有相當大的影響，石墨轉化為金剛石的自由能較低，因此使用較廣泛。現在國內常用的石墨材料為GAI（原SK-2），它是採用熟石油焦粉、瀝青焦粉和鱗片石墨為原料，並外加熔化瀝青作結合劑加工而成的。
碳質材料是影響合成金剛石質量和產量的重要因素之一，為了獲得較好的金剛石，對石墨有如下要求：①石墨有一定的氣孔率，這樣可以增加反應面積；②在合成金剛石的碳質素中，含少量Ni、Fe、Na、Co等元素是必要的，因為這些元素在合成過程中可以促進碳原子的活化，破壞原生的結構，為金剛石長大創造條件；③對石墨的結晶化程度也有要求，晶體的多少和排列對金剛石的轉化都有作用，石墨化程度高，從動力學觀點來看，轉化為金剛石相對容易。
圖4-1-24中，3為金屬合金，即觸媒片，根據碳的相圖，石墨轉化為金剛石時要1.25×1010Pb的壓力和2700℃以上的溫度，為了使合成溫度有所降低，用加入合金的辦法，使碳在熔化的合金的作用下，以類似於熔鹽法生長晶體的過程生長。在研究過程中，採用了各種金屬做試驗，現在大部分用Ni、Mn、Co、Fe的合金，甚至有專門用於合成金剛石的合金片，如Ni95Co5、Ni65Mn35、Fe73Co27等。研究表明，Ni、Mn、Co、Fe、Cr等元素或由它們組成的二元、三元、多元合金，是合成金剛石基本的、有成效的觸媒合金，若摻入微量Cu、Nb、Mg、B、Al等，不僅可改變金剛石成核與生長的條件，而且還可以生長出不同的金剛石。
晶體生長艙有各種形式的排列和組合，圖4-1-25為一種大顆粒金剛石生長室的結構。把原料如圖裝進生長艙（即壓缸）內，起動壓機，把兩個壓頭壓緊密封，並通電加熱。用這種加壓、加溫方式，可以生長出大於1mm的金剛石，但單次產量不高。
圖4-1-25 大顆粒金剛石生長艙
關於高溫加熱系統，在靜壓法中有直接加熱和間接加熱兩種，直接加熱是通過反應材料本身發熱，間接加熱是通過套在外面的石墨管（與缸體絕緣）加熱。
（二）HTHP法合成寶石級鑽石的工藝過程
最常見的合成寶石級鑽石的方法是壓帶法和BARS法。
1、壓帶法合成鑽石工藝
1955年通用電器公司（GE）宣布利用壓帶（belt）裝置首次成功生產出合成鑽石，直至1970年通用電器公司採用晶種觸媒法經過七天的生長獲得了大於5mm、重約1ct的鑽石單晶，其生長艙如圖4-1-26所示。
圖4-1-26 合成寶石級鑽石生長艙（a）和改進後的生長艙（b）
圖4-1-26所示的生長艙分上下兩部分，作為碳源的金剛石粉放在壓腔中心區，兩端放置籽晶，觸媒金屬（鐵或鎳）放在碳源與籽晶之間，利用碳管的電阻加熱（用碳管的不同厚度或用其他熱材料放在不同部位也可改變溫度梯度），在艙內保持一定的溫度梯度，中心碳源區溫度最高，端部結晶生長區的溫度最低。當加熱到1700℃時，金屬觸媒熔融，中心碳源區的金剛石粉就不斷溶解到金屬觸媒中變成游離碳原子。起初，碳的密度比金屬小，因此籽晶有從底部晶床向艙體中心區（籽晶被溶解）或從中心區向上端晶床上浮的傾向，約1h後達到平衡。頂部晶床含有許多細小的金剛石晶體，而在底部晶床上剩下少量的金剛石晶核，由於碳在金屬中已達到飽和，所以金剛石晶核不再繼續溶解，金屬熔融體中的碳開始了緩慢的擴散過程。由於艙體內溫度中心區高、兩端低，所以中心區溶解的碳原子多於端部，並向端部進行擴散，從而沉積在金剛石晶核上。這個過程不斷進行，直到中心區的細金剛石粉用完為止。若能使艙體中部與端部的溫度梯度保持在30℃/cm時，晶體就能穩定地生長成寶石級大小的金剛石。又由於底部晶床晶核少，故能獲得大的寶石級金剛石。
實驗證明只要保持溫度為1370℃、壓力為6.0×109Pa，生長一周即可獲得5mm大小（約lct）的寶石級金剛石。若在艙體中加入適當的微量元素，可改善金剛石的性能，使金剛石著色，如加入氮，可使金剛石晶體顯黃色；加入硼，呈藍色，並具有半導體的性質。
2.「BARS」法合成鑽石工藝
1990年俄羅斯公布了他們用BARS系統生長合成鑽石的成果，BARS的意思是分裂球無壓裝置。近年來，美國Gemesis公司的技術人員在俄羅斯技術的基礎上改進，設計了一個新的BARS「分離體」的裝置。該裝置合成艙體（大約有2.5cm厚）中的壓力是從一個連續的碳化鋼壓砧復合施壓而獲得的。內艙設置6個壓砧，這些壓砧位於立方體的面部，圍繞著合成艙體；外艙設置8個壓砧，它們位於八面體的面部，圍繞著內艙。整個排列好的多壓砧部件被放在兩個鋼鑄的半球中（這兩個鉸接的半球就稱為「分離體」，可以作為壓砧和合成艙體的通道），有兩個大鋼鋏把這些部件連接在一起，見圖4-1-27。這種「BARS」裝置採用石墨管來加熱合成艙體。
圖4-1-27 改進的「BARS」法合成鑽石裝置
經過改進的設備具有使用壽命較長、生產率高、操作較為簡單、更容易維護等特點。重要的是，它的操作十分安全，在操作過程中高壓容器泄漏而導致危險的機率也很小。除了純度、濃度和晶體的初始生長外，商業化寶石級合成鑽石生長的關鍵是要小心謹慎地通過電腦控制整個晶體生長過程的溫度和壓力，以保證持續穩定的生長環境。另一個技術創新就是鑄造半球可以開合，便於進行樣品的裝卸。
使用這種改進的設備，生長3.5ct的合成鑽石晶體大約需要80h。合成鑽石中黃色的濃度及晶體的外形、對稱性、透明度，均可以控制在一定的范圍內。該裝置曾用實驗的方法在一個艙體內生長出多個晶體，晶體生長的周期為36h。但是，由於容積所限，這些晶體生長得很小。倘若艙體內生長4個晶體，則每個晶體只有0.6ct大小；如果艙體內生長8個晶體，則每個晶體只有0.35ct。
「BARS」法合成鑽石的工藝條件為：
1）壓力5.0～6.5GPa（相當於5萬～6.5萬大氣壓）。
2）溫度1350～1800℃。
3）觸媒各種過渡金屬（如Fe、Ni、Co等）。
4）種晶天然鑽石或合成鑽石。
5）碳源石墨粉或金剛石粉。
種晶的定位決定了生長晶體的晶形。在合成艙體的頂端（亦稱「熱端」，放置碳源）和底端（亦稱「冷端」，放置晶種）存在著很小但卻很重要的溫差。該溫差為鑽石晶體的生長提供了動力，因此，這項技術也被稱為「溫度梯度」法。在高溫高壓的條件下，原料區的石墨粉迅速在熱端熔融於金屬熔劑中。在溫度梯度的推動下，熱區碳原子通過熔劑，向艙體冷端擴散，最終沉積在籽晶上，結晶成為單晶體。
『貳』 培育鑽石有哪些上市公司
1、國機精工，公司生產並對外銷售的六面頂壓機可以用來生產培育鑽石。公司提供生產設備六面頂壓機（國內首家造出六面頂壓機）；去年收入1億元左右，目前產能2-3億元，訂單充足。國機精工公告顯示，前三季度，國機精工預計歸屬於上市公司股東的凈利潤1.66億元~1.86億元，同比增長202%~238%。
2、中兵紅箭，公開資料顯示，中兵紅箭全資子公司中南鑽石連續多年在超硬材料領域市佔率保持世界第一。同時公司CVD培育鑽石制備技術達到了國際主流水平，為拓展功能金剛石應用奠定基礎。中兵紅箭三季報預計今年前三季度歸屬於上市公司股東的凈利潤為5.95億至6.25億元，同比增長80.62%至89.73%。
3、黃河旋風，公司目前在培育鑽石方面從研發到量產有20年的技術沉澱優勢，20年公司的培育鑽石量佔全球培育鑽石銷售市場的20%左右，其中高端品質佔50%以上。
4、力量鑽石，公司是一家專業從事人造金剛石產品研發、生產和銷售的高新技術企業，主要產品包括金剛石單晶、金剛石微粉和培育鑽石。力量鑽石前三季度實現營業收入3.44億元，同比增長106.89%，實現歸屬於上市公司股東的凈利潤1.61億元，同比增長271.21%，實現歸屬於上市公司股東的扣除非經常性損益的凈利潤1.57億元，同比增長298.09%。
5、四方達，公司與鄭州大學在CVD金剛石相關技術合作，是基於戰略發展需要進行的技術儲備，相關CVD金剛石制備技術經過特定工藝調整後，可以用於培育鑽石的生產，但是還要提醒一下大家，公司尚未形成培育鑽石的營業收入。四方達前三季度營業收入為3.11億元，同比增長29.48%。歸屬於上市公司股東的凈利潤為7061.18萬元，同比增長52.99%。歸屬於上市公司股東的扣除非經常性損益的凈利潤為5804.67萬元，同比增長81.86%。
6、沃爾德，公司培育鑽石品牌ANNDIA採取線上和線下多種方式進行銷售。線上採取淘寶等多種方式，線下體驗店即將入駐上海。沃爾德前三季度實現營業收入2.33億元，同比增長36.65%，凈利潤4961.18萬元，同比增長20.05%，基本每股收益為0.62元。
『叄』 煤球如何變成鑽石
需要工具：壓縮機一台、打粉機一台
一、將煤炭放入打粉機中打粉打成煤粉。
『肆』 鑽石加工工藝流程
鑽石加工通常包括設計、劈、鋸、車、磨五道工序。
放射型的異形鑽除了腰棱的加工工藝和小面的擺布稍微不同之外，其工藝流程整體上接近圓鑽。階梯型的異形鑽的腰棱不用車鑽機加工，一律靠磨，其工藝流程和使用的器具與圓鑽差異很大。可見並不是每一顆鑽石從原坯到成品都必須經過設計、劈、鋸、車、磨五大工序，但無論何種磨工和琢形的鑽石，設計和磨鑽這兩道工序則是必不可少的。
（一）設計標線
設計標線是鑽石加工最基礎的一道工序。優秀的鑽石設計師，至少應該具備以下一些素質和技能：
1）對鑽石的主要特性，尤其像晶形、晶體結構、解理、內應力（異常雙折射現象）、包體、硬度各向異性等與加工工藝密切相關的那些特性，必須了如指掌。
2）熟悉鑽石加工的整個工藝流程、各道具體工序和本廠工人的技術水平，採取合理的設計選擇。
3）熟悉市場行情，能在市場需求、出成率、風險程度、賣價、資金周轉速度等諸多關系整體效益的因素之間權衡利弊，找出平衡點，做出最佳方案。
設計人員常備的工具有：電子秤、卡尺量規、10倍放大鏡（最好能有台式放大鏡）、計算器、鑽石燈、鑽石原石篩、偏光鏡、顯微鏡、紙包、標線筆和油性墨水等。設計的步驟如下。
1.原石分選
根據原石的大小、顏色、凈度、晶形四個方面進行分選。從設計的角度觀察原石，主要考慮晶形和凈度兩個方面的因素。
1）晶形CSO習慣上把原石的晶形分為六類，即規則晶形（Stones）、變形晶形（Shapes）、劈理晶形（Cleavages）、雙晶（Macles）、薄片（Flats）和六面體形（Cubes）等。規則晶形是指晶形完好、沒有或幾乎沒有形變的八面體和十二面體，加工工藝上就叫可鋸鑽（Sawable）；變形晶體指的是沿二次對稱軸方向加長、沿三次對稱軸方向加長或變扁，即明顯變形的完整晶體，加工工藝上叫顆粒鑽（Makeable,Wholoestone）；劈理晶形指嚴重殘缺的晶體或殘片。客觀地說，這幾類晶形之間的區分並沒有嚴整劃一的尺度，在一定程度上要憑經驗來判斷。
2）凈度如果說晶形主要影響出成率的話，凈度則直接影響到成品鑽石的價值。從設計的角度看原石，應先搞清內含物的種類、大小、數目、位置、對比度；其次確認通過加工可以去掉的瑕疵；再次，對於去不掉或去不幹凈的瑕疵要盡可能把它們安置在不顯眼、不反射的位置。碰到表面磨砂發毛和有「殼」的原石可在適當的部位磨一磨，行話叫「開窗」，透過這扇「窗戶」再去看個究竟。有時瑕疵的深淺不能一目瞭然，可以藉助顯微鏡測距。辦法是在同一放大倍率下，轉動聚焦旋鈕，找到縱深兩點間的實際距離與旋紐轉過的刻度之間的對應關系；然後把鑽石固定在載物台上，先把焦點聚在晶體表面上，再逐步地把焦距拉伸到內含物上，記下聚焦旋鈕轉過的刻度，即可推算出內含物距晶體表面的實際距離，以判斷能否在加工過程中把它們去掉。
2.設計原則
鑽石設計的原則主要有保重原則、求凈原則、適銷原則和省工原則。
1）保重原則目的在於提高原石的利用率，既要保證本道工序的原料損耗最少，又要使下一道工序不受影響，所有工序都要最大限度地保留成品鑽石的重量，即爭取最好的出成率，這就是保重原則。但同時要注意凈度和切工，片面保重忽視凈度和切工反而往往使其總體價值降低。
2）求凈原則鑽石是天然礦物，真正純凈無瑕的極少。設計人員應拿出一個切實可行的方案，將瑕疵在加工過程中去掉。比如把石墨包體設計在貼近鋸切面、劈理面的位置，以利於在磨製過程中把它們去掉。確實難以去除，也要將瑕疵設計放在不太顯眼、不發生鏡像反射的地方，將瑕疵對凈度等級的影響降低到最小。保重和求凈往往不能同時兼顧，這時設計人員就必須反復權衡，以經濟效益為尺度，做出有利的選擇。
3）適銷原則鑽石設計成什麼磨工和琢型，在保重和求凈兩者之間如何取捨，都必須從本身的客觀實際出發，使產品適銷對路，加快資金的周轉。
4）省工原則鑽石加工歷來就有勞動密集型產業之說。從原石到成品，勞動消耗量非同尋常。在保重、求凈、適銷的大前提下，在選擇檯面、編排加工工藝的時候，適當兼顧一下省工的原則也不失為提高經濟效益的一個方面。比如在一塊鑽石原石用鋸和劈兩種加工工藝都可以達到預期效果時，應首先考慮用劈的加工工藝，因為劈鑽的工效比鋸鑽高，這樣可以節省工時。鑽石的硬度有各向異性的特點，不同的晶面做檯面，磨的時候會有難易程度的差異。因此如果幾種方案都能取得同樣的結果，那麼應首先用立方體晶面做檯面（四向紋），十二面體晶面（兩向紋）次之，不得已才考慮八面體晶面（三向紋）。
本著以上原則，從每一顆原石的具體情形出發，確定對每一顆原石應採用的磨工、琢型。
3.設計標線
1）劈鑽標線劈鑽的方向一定要沿解理面方向，即平行於八面體晶面的方向。接觸雙晶原則上要求從雙晶結合縫處下刀。標線時可標出劈開面的一邊或兩邊，開口點用墨團標明，點在晶棱上（見圖5-1-18）。
2）鋸鑽標線鋸鑽時有兩種選擇，一是沿立方體晶面方向鋸，二是沿十二面體晶面方向鋸（見圖5-1-19）。最常用的是沿立方體晶面方向鋸，因為沿十二面體晶面鋸的出成率往往不理想。鋸切面必須與四次對稱軸垂直，傾斜度以15°為極限。大於15。基本上鋸不開。線標定之後，也用墨團點出開口點。
圖5-1-18 劈鑽標線
圖5-1-19 鑽石鋸開方向
3）成形鑽標線成形鑽不用劈和鋸，一顆就做一顆，故又叫顆粒鑽。一般只用墨團標出底尖的位置，也有用圓圈中間再加打叉（×）同時標出檯面位置的。碰到要「開窗」進行觀察的原石，設計人員也是用墨團點出開窗的部位。
4.分包
一般每個包有1粒、3粒、5粒直到10粒不等，視鑽石大小而定。分包的原則可以是下述各項中的一項或幾項。
1）大小按大小相等或相近的原則分包。
2）後續工序種類不屬同一個後續工序的石頭不能放在一包。
3）形狀按預計的出成率來分包。
4）紋向按研磨方向（四向紋、三向紋和兩向紋）來分包。
5）工藝要求相同相近的分成一包。
6）熒光特徵熒光色及其強度相同相近的分成一包。
7）凈度凈度相近的分成一包。
8）顏色顏色相近的分成一包。
一般來說，採用的項數越多就越便於監控和管理。而這主要取決於生產的規模和批量的大小。
（二）劈鑽
劈鑽是一門古老的鑽石加工工藝，起源於幾個世紀之前的印度。當時流行一種叫尖頂工（Point cut）的鑽石磨工，幾乎就是八面體原石。當時鋸鑽工藝尚未問世，印度人採用劈的方法把不規則的原石從四面八方剝「皮」，留下一個規規矩矩的八面體的「核」。而劈下來足夠大的石塊，還可以做成五花八門的玫瑰工鑽，因此劈鑽曾經盛極一時。隨著放射型圓鑽的流行，劈鑽工藝喪失了普遍性和通用性，到20世紀70年代利用薄片加工的「鋸齒工」出現時又稍微挽回了一些頹勢。如今，人們只是在對付晶形極不規則、解理上有嚴重瑕疵的原石或者接觸雙晶的時候才用到它。
迄今世上最大的原石、3106ct的庫利南鑽石和後來的瓊克鑽石（726ct）的加工，都是先行靠劈鑽工藝進行磨製的。此項工序要求劈鑽師對鑽石的特性，尤其對諸多異常情況要准確判斷並謹慎行事。
1.適宜用劈鑽工藝的原石
1）接觸雙晶，尤其是接合面破損或有隙可乘者。
2）解理面上有明顯瑕疵者（大的羽裂或者羽裂連帶深色後生包體等）。
3）晶形極不規則，不先劈就無從著手者。
4）劈開後的形狀同鋸鑽相比，出成率更高、效益更好者。
5）劈鑽後的非主體部分尚有其他利用價值者。
2.劈鑽的主要設備
劈鑽的主要設備：劈鑽工作台，上面有劈鑽盒；工作台內緣用木隔板固定一塊插劈鑽桿的鉛砧；劈鑽桿一套，規格從直徑10mm～40mm，每桿遞增5mm；劈鑽鋼刀一組，大中小俱全；木柄圓錘一個；煤氣（丁烷或天然氣）噴燈一盞；劈鑽膠若干。
3.劈鑽的操作程序
1）確定劈開面之後，把鑽坯粘牢在劈鑽桿頭上，開槽的面向上，並使劈線與劈鑽桿中軸18°～20°傾角，同時把開槽的鑽石刻刀粘牢。
2）左手執鑽坯夾桿，右手執刻刀夾桿，用手指鉤住鑽盒兩邊的立銷，讓刻刀在鑽坯開槽標線上來回蹭，刻出一條槽。目前這道工序在有的工廠已用激光來完成。
3）選擇厚度適宜的劈刀，使其刃口沒入刻槽之中。注意：刻刀刃口直鈍不宜尖，不能讓它接觸槽底，讓刻刀兩側抵在刻槽兩壁上。
4）扶正劈刀，用木柄圓錘輕擊刀臂，劈開鑽石。
5）用噴燈加熱劈鑽膠使之軟化，取出鑽坯，清洗干凈，檢查工作質量。
一顆鑽石可能不止劈一次，可按照上述程序反復操作進行。
（三）鋸鑽
鋸鑽的實際運用，可追溯到17世紀。當時鋸鑽的工具是一根綳緊拉直的細鐵絲，抹上鑽石微粉，與現今掏空用的木工鋼絲鋸相似。410ct的「攝政王」鑽石，足足用了一年時間才鋸開。由此可知其勞動效率非常低。
目前鋸鑽的方法主要是機械鋸鑽，最近興起的還有激光切割。
現代的機械鋸鑽機一般是十台一組，安裝在鑄鐵機架或實心水泥機座上。通常一個工人可以照看20台鋸機。
單台鋸機主要零部件有：鑄鐵機座、心軸、鋸石夾嘴、夾臂、重力臂、進給配重球、調節螺桿、橡皮墊塊及微型電機。常備的低質易耗品有：磷銅鋸片、鋸石膠、鑽石微粉、石墨軸墊等。
磷銅鋸片的直徑、厚度可視心軸法蘭盤的直徑和鑽石製品的大小而選定。各國的習慣不盡一致。
鑽石設計標好鋸切線之後，便可發送到鋸鑽工序，進行粘鑽、裝機、開口、鋸切、清洗、質檢等程序。
1.粘鑽
把鋸鑽膠填進鋸鑽夾嘴，注意適量，把鑽石摁入其中，注意使鋸切線與夾嘴唇口平行（或者說是與夾嘴中軸垂直）且伸出唇口一點，清除多餘的粘膠，勿使粘膠妨礙鋸片的旋進。把粘好的鑽石插進蜂窩狀夾嘴盒，移入乾燥箱乾燥後，再仔細檢查鑽石與夾嘴的相對位置是否改變。
2.裝鑽
把檢查好的鑽石夾嘴裝入夾臂，使鋸片對准鋸切線，從正面看呈一條直線，從上朝下看，鋸切線必須同鋸片正好在同一平面，不允許錯位。總之，從鋸片上方壓在鋸片上的鑽石必須精確定位，並且必須隨時檢查鋸路正不正，防止鋸偏。國外給鑽坯定位時有採用X射線法、測角器觀測法、平行光管觀測法等，但大多數工廠還是採用目測法，靠操作工人的責任感、眼力和經驗來確保精確定位。
3.開口
開口用的鋸片一般比正式鋸鑽的鋸片厚0.05～0.10mm。開口深度以1～1.5mm為宜。
開口位置的選定和開口的質量直接關繫到整個鋸鑽工序的質量和成敗。所謂開口位置的選定，實質上就是如何處置鑽石各種內含物和結構特徵的問題。
如果原石有一條蝕溝，那麼就從離蝕溝最近的那個晶頂開口；如果兩個相鄰的晶頂附近各有一條蝕溝，則從靠近深蝕溝的晶頂開口；如果兩條蝕溝分別靠近相對的兩個晶頂，則從靠近深蝕溝的晶頂開口；蝕溝在晶棱中段者可從它連接的兩個晶頂中任意選定一個開口。
有一個負晶頂的原石就從負晶頂開口；如果有幾個負晶頂就從發育最充分、最深的那個開口。
開口時勿使鋸片通過玫瑰花瓣形的石墨包體。含橄欖石包體的鑽石應從包體長度方向一致的地方開口。
有裂紋的原石應從裂紋最多或裂紋發育最深的那個晶頂開口。
4.鋸鑽
口子開好之後，更換薄1～2號的鋸片正式開始鋸鑽。鋸片直徑的選擇，以伸距稍大於鑽石直徑為准，伸距太長鋸片受壓彎曲，鋸切面將呈凹凸狀；伸距太短則鋸不開。鋸片最佳轉速為2800r/min。鋸鑽的工效主要取決於鑽石微粉的粒度、濃度及施壓的大小。為此，在整個鋸鑽過程中，每間隔2～3min就得用小滾輪把用橄欖油調和的鑽粉往鋸片上抹。同時旋出調節螺桿，盡可能保證鑽坯對鋸片的施壓為最大。但到鋸鑽接近尾聲時，必須適當減少施壓，避免鑽石在鋸開之前就崩開而留下未鋸完的墩子，影響鋸鑽質量和後續工序的出成率。
鋸鑽和單人單班工效因石頭大小和鋸片厚度不同而不同。
5.清洗
鋸鑽清洗一般用洗發香波兌水搖洗，再用清水沖洗、乾燥。
6.質檢
其實鋸鑽的檢驗在清洗之前就應該進行一次，目的主要是檢查鋸路是否遵從了設計標線。清洗以後，主要是檢查鋸切面的質量。以下幾種情形為不合格：
1）深鋸齒痕若不太深、對後續工序的出成率影響不大，可勉強通過（圖5-1-20（a）。
2）鋸切面凸凹不平主要是鋸片伸距太大，被鑽石壓彎而又未及時糾正所致（圖5-1-24（b））。
3）鋸切面傾斜因鋸片走偏而未及時糾正所致，但設計斜鋸者除外（圖5-1-20（c）。
4）鋸切面梯坎一般是一刀切不開、迎面又鋸時鋸路對不準造成的，梯坎越高情況越糟，因為磨檯面的損耗越大（圖5-1-20（d）。
5）墩子是鋸鑽進程接近尾聲時未及時減少鋸片施壓鑽石崩裂造成的，弄不好鋸掉的一半還會「飛」掉（圖5-1-20（e）。
圖5-1-20 質檢的各種情況
（a）深鋸齒痕；（b）凹鋸面和凸鋸面；（c）斜鋸面；（d）鋸面有梯坎；（e）墩子
（四）車鑽
車鑽的工作對象是鑽石腰棱，目的是賦予它以未來成品鑽琢型的優美曲線（圓形、雙弧形、彎弓形等）。階梯型的磨工腰棱呈直線，一部分混合型的磨工（如拜麗恩磨工等）的腰棱也是直線，打磨它們的時候用不著車鑽這道工序。
1.車鑽的設備
最早打磨腰棱全靠手工，如今電動車鑽機已經非常普遍。在此簡單介紹幾種最新的加工設備。
1）全自動車鑽機這種機器除了裝石之外，其餘的事都由車鑽機完成。與通常的車鑽機不同的是：雙頭車鑽機兩根心軸的轉向完全相反，兩顆鑽石同樣既為工具（車刀），又為工件（被加工件）。兩顆鑽石互相刮擦的情況由攝像頭放大再現在觀監屏幕上，便於操作工掌握進度。
2）激光車鑽設備其原理同激光打孔、激光切割相似。激光加工造成的表面微裂和較高的成本費用，是其不足之處。
3）車鑽機這種機器在國內普遍使用，有單頭和雙頭兩種：單頭機用膠粘在製品（工件）上，雙頭機則靠左邊的夾嘴和右邊的頂針配合來夾持鑽石。
以雙頭機為例介紹一下車鑽機的結構：一個整體澆鑄的機座，左邊裝有制動輪和浮游卡盤，右邊是頂針座和彈力頂針，中間是車刀架和殘渣收集盒，有的還配備有吸塵器。安裝在機台底下的電動機通過分配軸和兩條同步皮帶帶動雙軸同步旋轉。
與車鑽機配套使用的主要工具是車鑽棒。主要輔助工具有各種規格的車鑽夾嘴，一個木榔頭，若干作為車刀用的有稜有角的鑽坯或人造聚晶顆粒。像牙醫工具那樣靠轉軸驅動的旋轉車鑽棒被越來越多地採用。除了工效提高以外，它加工出來的腰棱質量也好。
2.車鑽的步驟
1）仔細觀察鑽坯主要看尖正不正、高度夠不夠，有無瑕疵和瑕疵的確切方位，以決定部分或全部去掉的方案，決定是粘還是夾。
2）固定鑽坯辦法有兩種，一種是粘，一種是夾（見圖5-1-21）。
圖5-1-21 固定鑽坯的兩種方法
兩種辦法各有優缺點。夾的優點是操作簡便，工效較高，更適宜正尖、無瑕的坯料；而粘的方法多了一道粘的工序，比較費事，但適用於幾乎所有的坯料，尤其是夾有所不能的歪尖、無尖、有裂、有瑕的坯料，其車裂鑽坯的概率較小，安全系數較大。
粘：先加熱銅頭，抹上專用粘膠劑，把鑽坯輕輕地摁在粘膠劑上，粘牢，再加熱30分鍾左右，使粘膠劑硬化，復查鑽坯是否移位。加工好之後再加熱使鑽坯與粘膠劑分離。
夾：選擇夾嘴，使其承窩與底尖相配，把它安裝在車鑽機前頂底座上，左手執鑽石，底尖向左，右手扳動後頂針座頂住鑽石檯面。注意頂壓的力度：太小夾不住鑽石，太大會把鑽石夾壞。
固定鑽石車刀的辦法也是粘和夾兩種。已鋸鑽（Sawn）、圓粒金剛石（Boart）或人工聚晶顆粒都可以充當車刀。
3）鑽坯定中即令鑽坯的轉動軸與可能獲得最大直徑的成品鑽的中軸重合。定中精確與否，在很大程度上就決定了車鑽工序的最終結果：出成率、該去的瑕疵是否已經去掉或下道工序有無把握去掉。
4）粗車粗車的目標是將鑽坯突出的部分（如晶頂等）打磨掉。注意進刀量不宜太大太猛，並要反復多次補充定中。
5）精車預期目的是使在製品的直徑圓度和腰箍預留高度均達到工藝要求。
6）光邊對腰棱進行最後修葺。有三條途徑可供選擇：
第一種途徑是仍舊在車鑽機進行，把車刀換成已鋸鑽的鋒刃，輕觸在製品。這樣加工的腰棱較粗糙，表面呈灰白色，鑒定證書上註明為「打磨腰棱」（Bruted girdle）。
第二種途徑是採用專用的光邊機。這種機器比車鑽機小巧，原理相近，只是做工具用的已不是手執的車刀，而是一個在一定振幅內前後振擺的高速旋轉的鑽石微粉拋光輪。按照燒結在輪邊上的鑽石微粉的目數，它有很細、細、中等和粗之分。光邊機加工的腰棱鑒定證書上註明為「拋光腰棱」（Polished girdle）。它們表面光亮而且透明，幾何形狀規整。
第三條途徑是在磨鑽機上進行。對中、小鑽而言，這必須是在成品完成以後，腰棱上發現有缺口、過大的原晶面等嚴重影響正圓度的問題才採用的補救辦法。只有大鑽和巨鑽，才會有意識地把腰棱修飾成一連串的小面。在鑒定證書上，這樣處理過的腰棱註明「小面腰棱」（Faceted girdle）。
以上三種光邊的辦法僅適用於圓鑽，均不適用於階梯型磨工。對於腰棱呈曲線的異形鑽，如心形、馬眼、梨形、橢圓之類，只考慮有「打磨腰棱」和「小面腰棱」兩種可能，暫時還沒有一種安裝鑽石磨輪的機器，能夠勝任它們那種不同曲率、比例伸縮性又很大的腰棱。
7）質檢 對車好的圓鑽在製品的工藝要求是：①製品俯視圖必須正圓。容許誤差只能是1.1%～1.5%。②製品腰距高度最小值不小於直徑的12.5%，即要能容納下成品鑽的整個冠部和腰棱。③製品高度與直徑之比不小於60%且不大於80%。④製品底部傾角應不小於45%且不大於56%。⑤腰箍表面必須光滑，無崩缺、無凹陷，無露面的瑕疵，無微裂，粗糙度不明顯，呈暗灰白色。
檯面不得傾斜，底尖要正。
（五）磨鑽
1.磨鑽機理
磨鑽過程是一個熱學作用和力學作用兼而有之的理化過程，即一方面鑽石與磨盤摩擦生熱，導致鑽石表層石墨化，另一方面鑽石在鑽石微粉的碰撞沖擊下一點一點地剝落。磨鑽的效率取決於磨盤的磨削性能及其轉速、鑽石微粉的目數和密度、鑽石對磨盤施加的壓力，以及鑽石在磨盤上的取向，即檯面的選定和機頭的朝向。
2.研磨方向
鑽石加工行內的習慣叫法有：四尖石（Four points）、兩尖石（Two points）和三尖石（Three Points），或者四向紋、兩向紋和三向紋。其實質就是鑽石硬度的各向異性，同一顆鑽石不同的晶面硬度會有差異，同一個晶面不同的方向上的硬度也會有差異。磨鑽時發生的所謂「紋向」的問題，就與鑽石硬度的各向異性有關。
用立方體晶面方向做檯面方向的鑽石是四尖石，用菱形十二面體晶面方向做檯面方向的鑽石是兩尖石，用八面體晶面方向做檯面方向的鑽石是三尖石。換句話說，就一個八面體而言，從晶頂開面（開始磨檯面）的是四尖石，從晶棱開面的是兩尖石，從晶面開面的是三尖石（見圖5-1-22）。
圖5-1-22 鑽石檯面的選取方向
這些表述法都是以未來成品鑽檯面的選定為著眼點的。理論和實踐證明：四向紋相對硬度最小，兩向紋居中，三向紋最大，其相對硬度之比約為1:1.414:2.308。所以設計師在選擇檯面時，也應該參照這個比率，在同質等大的前提下，設計成四向紋是上策，兩向紋是中策，三向紋是下策。
檯面選定了，紋向就確定了。而對於同一種紋向的鑽石，還有進一步的硬度各向異性的問題。一般地說，四尖石有四組平行於立方體晶棱的紋向硬度相對較小，同時有四組沿四邊形對角線方向的紋向硬度相對較大；兩尖石有兩組平行於菱形短對角線方向的紋向硬度相對較小，同時有兩組沿長對角線方向的紋向硬度相對較大；三尖石有三組平行於三角形之高的紋向硬度相對較小，同時有三組平行於三角形三條邊的紋向硬度相對較大。磨鑽的時候，只有當研磨方向與硬度相對較小的紋向大體一致時，研磨面才會是鋥亮的鏡面。
檯面和紋向確定之後，磨鑽師就在既定的紋向下，找到硬度相對較小的方向，按照規定的比例把石頭磨好。在理想的情況下，最佳研磨方向的確認本來是有章可循的，但自然界中理想的規則的晶體很少見，這就使得問題復雜化。
當然，鑽石相對硬度的大小，還有可能受其他因素的影響，比如結構現象（雙晶縫、生長線等）、應力狀態、內含物乃至熒光顏色等。
3.磨鑽設備和磨鑽步驟
（1）磨鑽設備
磨鑽工的主要工具是：磨床、磨鑽夾具、10×放大鏡、腰棱劃線器，鑽石微粉、橄欖軸等。
磨床要強調三點：
1）修整好的磨盤必須達到大面積平整和微觀不平度的統一，保持動態平衡。磨盤工作面修整平以後，用粗砂輪或砂條劃上雙弧線或拋物線的劃痕，以便嵌入鑽石微粉。最後還要在調平衡機上用配重法作好動平衡測試。
2）用適量的橄欖油（有時為桃油或其他植物油）拌上鑽石微粉，用泡沫塑料塊均勻地塗抹在磨盤工作面上，開動磨床，用大鑽石來回蹭軋，使鑽粉與磨盤比較牢固地粘合，以提高磨具磨料的工作效率和延長其使用壽命。
3）磨盤的使用，應強調明確分區。一般把靠近轉軸的內圈作為試磨區，把磨盤邊緣線速度最大的外圈作為研磨區，而把內、外圈之間的中圈部分作為拋光區（見圖5-1-23）。
圖5-1-23 磨盤工作面的區域劃分
早先的磨鑽夾具用錫頭來固定鑽石。現代的夾具採用帶分度尺、角度板和微調旋鈕的機頭，此夾具又叫磨手、機械手。用於磨檯面的叫檯面夾具，用於磨底小面的叫底小面夾具，用於磨冠小面的叫冠小面夾具，等等。
（2）磨鑽步驟
磨鑽是占據鑽石加工工藝流程整個工作量50%～60%的一道主要工序。
西方國家傳統的做法是分兩步走：
第一步：「磨十字」（Cross），即磨檯面、底四面、冠四面。
第二步：「添光加彩」（Brilliantering），即磨底八、底腰小面、冠八、冠腰小面、星小面。
在這種情況下，磨底和磨冠是交替進行的。也有先磨底再磨冠的，或者反過來。前者一般適用於小鑽，後者一般適用於中、大鑽。國內一般小型的鑽石廠，大都採取這種做法。
最細致的做法可以分成八道工序：檯面→底四→冠四→底八→冠八→底腰小面→冠腰小面→星小面（見圖5-1-24）。具體怎麼做，依習慣而定。但專業化分工、流水作業無疑是發展趨勢。生產規模則是一個重要的制約因素。
圖5-1-24 鑽石加工工序
（六）清洗和檢驗分級
鑽石磨成之後的清洗是成品分級前最後一道工序。將1000m L濃硫酸摻100g硝酸鉀配成溶液，注入盛有適量鑽石的瓷盤或燒杯，煮沸幾分鍾，冷卻後用蒸餾水或開水沖洗幾遍，濾干，然後送檢並分級。
『伍』 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( )。