A. 高温高压法——合成钻石
一、概述
众所周知，钻石是由单元素碳组成的宝石。在自然界，钻石的生成是在高温高压下地质作用的结果。合成钻石就是人工模拟天然钻石形成的条件，让非钻石结构的碳转化为钻石结构的碳。早在1953年，瑞士工程公司(ASEL)就利用一种称为“压力球”的装置成功地合成出了40颗小的钻石晶体，但直到1955年美国通用电气公司(gE)宣布利用称为“压带”的装置首次成功生产出钻石时，他们才将其研究成果公布于众。戴比尔斯公司(de Beers)也不甘落后，于1959年掌握了合成钻石的复杂技术。他们所采用的方法与美国政府下令严格保密的通用电气公司所使用的方法非常相似。60年代初期，戴比尔斯公司和通用电气公司就开始了生产工业用合成钻石粉。我国在60年代也已成功的合成了磨料级钻石，并投入生产。1971年，通用电气公司宣布他们已合成出了平均直径为6mm的钻石晶体。这些钻石晶体不仅有黄色、褐色的，也有含氮低的近无色的，还有含硼的蓝色钻石。1985年日本住友电气公司(Sumitorno Electric Instries)开始加入合成钻石行列，1993年生产出高净度的工业用钻石。1990年俄罗斯的新西伯利亚(Novosibirsk )宣布他们利用“分裂球”(Spl(it-sphere)或称BARS装置已成功地合成出了钻石。
由于受超高压设备和高温条件的限制，生产成本较高，故宝石级合成钻石仍是昂贵和稀少的，但我们相信总有一天会有价格合理的宝石级合成钻石面世。
二、合成钻石的原理
1.碳元素的化合物
钻石、石墨和无定性碳都是由碳原子组成的，它们不同的外观和截然不同的物理性质，取决于它们完全不同的原子结构(图9-7-1)。
图9-7-1 碳原子的等间距紧密堆积结构(左)钻石；层状结构(右)石墨
2.石墨—钻石的转换
合成钻石的温压条件要求高，即使有催化剂存在下，仍需要压力(50～80)×108Pa，温度为1350～1800℃。用高压设备合成钻石最常用的金属熔剂(催化剂)是铁、镍、钴及钯。图9-7-2是在碳稳定相图中，合成钻石区晶形与温压关系。在合成钻石区，温度压力不同，钻石的晶形也各不相同。所以，合成钻石受温压影响较大。温度较低时，以立方体的生长为主；温度较高时，以八面体的生长为主。所以人工生长的钻石多为立方-八面体聚形。
合成钻石的碳源一般用石墨，所以，合成钻石的生产就是石墨转换成钻石的过程，不过，宝石级钻石的合成分两步走，先用石墨合成钻石粉(工业磨料)，再用钻石粉作原料，合成宝石级钻石，钻石粉可以保持压力稳定，生长出大颗粒的晶体。若采用石墨，其断裂的碳键改组成钻石时，会有体积损失，而使体系的压力降低，影响较大晶体的生成。
三、合成钻石的技术与设备
1.六面顶压机
合成钻石的设备目前多采用高温高压的压机，国内的合成钻石主要是工业钻(即工业金刚石)，设备是一种称为“立方体超高温高压装置”的压机，压机采用油压和垂直固体传压装置，根据顶锤数量的不同，分为两面顶、四面顶、六面顶几种。现国内用得最多的是六面顶压机(即上下、前后、左右三对顶锤)，其工作压力有1000～5000吨的多种，工作空间640mm×600mm×500mm，一般是上下顶锤通电加热，温度可达1900℃左右。
2.“压带”法
压带装置如图9-7-3所示，本方法与顶锤压机大同小异，将钻石粉末作为碳源放在生长舱内，生长舱放在特种材料做成的垫圈中，并放在两个铁砧之间，然后使生长舱内的原料经受极高的温度和压力，在生长舱内底部比顶部的温度低，以便形成一个温度梯度，使顶部的钻石粉充分熔化并通过熔剂向生长舱底部迁移。在温度较低的生长舱底部，钻石围绕籽晶生长成钻石晶体。
图9-7-2 碳稳定相图中，合成钻石区晶形与温压关系
图9-7-4 BARS装置的生长舱及其截面图
以上不同设备和方法，应属于不同的静压触媒法。除此之外，合成工业级钻石还有许多种方法，只是有的方法还不成熟，有的方法已被淘汰。如：爆炸法、液中放电法、气相沉积法、地下核爆炸法等等。气相沉积法近年来有很大的发展。
四、合成钻石的鉴别特征
由于合成钻石的技术条件要求高，成本昂贵，目前尚无法大规模工业化生产，市场上销售的钻石一般不需要声明它的天然属性。但是，区别合成钻石与天然钻石仍有一些方法可遵循。
1.合成钻石的颜色
由于很难排除掉生长舱中的氮，大部分合成钻石多为含孤氮杂质的Ib型钻石，常呈黄色至褐黄色。有时也在生长舱中引入硼原子，随机取代钻石结构中的碳原子，产生具有导电性的蓝色IIb型钻石。为了生长出无色的合成钻石，常使用一种称为“氮吸收剂”的金属，如锆或铝。因为氮更易与这些元素结合，而不再取代钻石中的碳原子，这样就产生了无色的IIa 型钻石。所以，合成钻石很少出现 Ia 型钻石(该型钻石约占天然钻石的98%)。
2.吸收光谱
绝大多数天然钻石(Ia型)显示415nm吸收线，而合成钻石无这种特征吸收线。
3.紫外荧光
通常合成钻石在短波紫外线下的荧光比长波下的荧光强，且荧光颜色为黄色或黄绿色，而不是天然钻石的蓝或蓝绿色。合成钻石紫外荧光的颜色分带式样所表现的立方-八面体式样，与天然钻石的八面体式样也是完全不同的。
4.包裹体
合成钻石有时会出现金属熔剂、尘状物、面包渣状包裹体，及“砂漏状”色带。
5.仪器
针对合成钻石的性质特征，戴比尔斯公司研制了两种鉴别合成钻石的仪器。即钻石光谱鉴定仪(Diamondsure)和钻石结构荧光鉴定仪(DiamondView)。利用钻石光谱鉴定仪可观察到大部分天然钻石中的415nm吸收线。如果发现有415nm吸收线，便不需进行进一步的检测。钻石结构荧光仪可用来观察合成钻石紫外荧光所表现出的立方·八面体式样，这是由于不同的生长区和生长带含杂质的浓度不同所致。
思考题
一、是非判断题
1.珠宝市场上最常见的合成宝石是玻璃。
2.钇铝榴石的代号是GGG。
3.有无气液相包裹体是区分水晶与合成水晶的主要证据。
4.用水热法可生产祖母绿，也可生产红宝石。
5.弧形生长线是助熔剂法合成宝石的特征之一。
6.摩尔硬度大于7的人工宝石中有SrTiO3这个品种。
7.目前市场上的合成变石是水热法产品。
8.见到小片状铂或合金包裹体的合成宝石即水热法的产品。
9.合成祖母绿常见的针柱状、柱状包裹体，可以是方解石。
10.合成的红宝石的色带总是弯曲的。
11.钇铝榴石的代号是GGG。
12.有无汽液相包裹体是区分水晶与合成水晶的主要依据。
二、选择题
1.区分绿碧玺与合成绿色水晶时应使用：( )
a.滤色镜
b.偏光镜
c.折光仪
2.一般讲，助熔剂法合成宝石中的液滴状的包体是( )
a.助熔剂的残余
b.捕虏来的液体
c.填隙的后生气液包体
3.区分水热法合成红宝石与红宝石时，要观测：( )
a.折射率
b.有无同生气液包体
c.有无金红石或锆石等同生包裹体
4.“YAG”中文名称是：( )
a.钇铝榴石
b.镓榴石
c.钛酸锶
5.人工生长的下列宝石，哪种必须在宝石名称前冠以“合成”二字：( )
a.金绿宝石
b.钛酸锶
c.钇铝榴石
6.合成变色刚玉加入的着色离子是：( )
a.钒
a.铬
c.钛
7.任何一种具有与天然无机宝石相同化学成分，原子结构和物理性质的人工生长晶体都应称为：( )
a.人造宝石
b.人工宝石
c.合成宝石
8.用焰熔法可以合成( )
a.钇铝榴石
b.祖母绿
c.尖晶石
d.立方氧化锆
9.冷坩埚(熔壳)法生产立方氧化锆所需的热来自( )
a.液化石油气
b.丙烷和氯
c.高频电流
d.高温电阻
10.合成绿色水晶：( )
a.有强二色性
b.无二色性
c.有弱二色性
11.目前合成宝石或人造宝石中色散最强的是：( )
a.α-SiC(α-碳硅石)
b.SrTiO3(钛酸锶)
c.TiO2(金红石)
12.从熔体结晶的人工宝石中不会含( )
a.气—液两相包裹体
b.同生的气-液两相包裹体
c.后生的气液两相包裹体
13.目前人造GGG由以下途径形成：( )
a.从熔体中结晶
b.从溶液中结晶
c.从气体中结晶
14.助熔剂法合成祖母绿中的特征包裹体为：( )
a.同生气液两相包裹体 b.固相-气相两相包裹体 c.指纹状气液两相包裹体
15.提拉法合成变石的特征包裹体为：( )
a.愈合裂隙中三相同生包裹体
b.指纹状气液两相包裹体
c.弯曲生长纹
16.腰棱标有“GE POL”的改成白色的钻石是：( )
a.用褐钻改的
b.用黄色钻石改的
c.用劣质绿色钻石改的
17.下列仿钻材料中，热导率最接近钻石的是：( )
a.合成CZ
b.合成α-SiC
c.合成刚玉
三、多项选择题
1.合成Moissanite(α-SiC)的物理性质是：( )
a.有一个n值为2.417
b.有双折射
c.热导率高于钻石
d.维氏硬度与钻石十分相似
e.反射率高于钻石
2.仿宝石 Imitation stones是指( )
a.人工宝石模仿天然宝石的颜色、外观者
b.人工宝石模仿天然宝石的特殊光学效应者
c.某天然宝石模仿另一种天然宝石的特征
3.天然水晶与合成水晶：( )
a.可有菱面体与六方柱等单形组成晶体外形
b.其化学式是SiO2·nH2O
c.可有较强的多色性
d.晶面条纹平行C轴
e.任何切面上都有一个固定不变的折射率为1.544
四、填空题
1.焰熔法合成尖晶石的密度和折射率比镁铝尖晶石都( )。
2.合成刚玉宝石主要方法有( )、( )、和( )。
3.人造与合成宝石中代号CZ是( )，GGG是( )。
4.合成紫水晶不仅需要在原料中加着色元素( )，还需经( )处理。
5.合成宝石指其制取的全部或部分工艺过程是由人控制进行的。它们的( )、( )与它们所)和(对应的天然宝石基本相同。
6.除拼合石之外，人工宝石的制造方法可分为：从熔体中结晶或冷凝，从( )中结晶及从( )中结晶，和( )等。
7.水热法合成祖母绿的特征包裹体形状常为：( )、( )、( )。
8.与水热法相比，助熔剂法合成宝石的优点是能在( )情况下加热熔剂和熔解各种原料，并使晶体在熔体中结晶。
9.水热法合成的红宝石内部可见：( )、( )、( )、金属包裹体和( )。
B. 钻石可以融化吗
钻石可以融化
钻石（金刚石）熔点在华氏6900度，金刚石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，而且不导电。
钻石的摩氏硬度为10；由于在自然界物质中硬度最高，钻石的切削和加工必须使用钻石粉来进行。钻石的密度为3.52g/立方厘米，折射率为2.417，色散率为0.044。
由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。在工业上，钻石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。
(2)钻石粉怎么稀释扩展阅读：
用途
1、工业用途
地质钻头和石油钻头金刚石、拉丝模用金刚石、磨料用金刚石、修整器用金刚石、玻璃刀用金刚石、硬度计压头用金刚石、工艺品用金刚石。若涂在音响纸盆上，音箱音质会大为改善。
2、观赏宝石
钻石由于折射率高，在灯光下显得闪闪生辉，成为女士最爱的宝石。巨型的美钻可以价值连城。而掺有深颜色的钻石的价钱更高。目前最昂贵的有色钻石，要数带有微蓝的水蓝钻石。
钻石分为一型和二型两种，这主要是根据它是否含有N元素：一型含；二型不含。而蓝色的钻石是二B型的，是半导体。
C. 如何自制钻石
你想知道的是人工合成钻石的技术吧，主要就是模仿天然钻石生长时的环境来培养钻石。合成钻石就晶体形成之生长方式而言，大致可分为三种方式：一就是高温高压法，二是震波法，三是化学气相沉淀法。
一、高温高压法：这种方法用的材料有煤、焦炭、石墨、石蜡、糖等；有份报告曾列举二十几种合成成功的材料。应用的催化剂可用铁、钴、镍、铑、钌、钯、锇、铱、铬、钽、镁，或这些金属元素的混合物。要求至少要达75,000atm(大气压)，最好在80,000atm至110,000atm的高压状态，形成温度则要在1200℃??2000℃之间，最好是在1400℃??1800℃之间。反应舱的中部为高温区，碳源置放在该区，晶种放在反应舱下部的低温区。以石墨为碳源，晶种固定在氯化钠（食盐）晶床内，晶种某特殊晶面对着金属催化剂，在晶种和碳源之间放置直径6mm，厚3mm，金属催化剂圆柱，此金属催化剂是铁镍合金。组合后，置入单向加压，四块斜滑面式立体超高压高温装置中，再放入1000顿的油压机内，反应腔温度约1450℃，压力控制在6GPa左右，生长时间22~52小时。
二、震波法：主要是利用爆炸时所产生的瞬间高温高压条件来合成钻石，所合成的钻石颗粒都很小(通称钻石粉)，只适合在工业上应用。
三、化学气相沉淀法：首先把氢气和含碳氢的气体(一般使用甲烷CH4)，通过一组调节器，调节两种气体的比例，然后利用微波波源或电热丝等，加热混合的气体，使温度达2000℃左右，氢气和甲烷会分解成氢原子和碳原子形成的电浆流，然后在加热至600~1000℃的基质上，结核长成薄膜。
D. 金刚石(钻石)研磨膏怎么制作
楼主有眼光!!
但是现在金刚石行业方面的配方是很值钱的,
谁愿意为了你这20分就把配方给你了..
我可以告诉你的是:
金刚石研磨膏用的是um级金刚石,也就是微粉级金刚石,
价格可是很贵哦,你要有一笔可观的投入基金才可以.
其他一些原料可以配一些脂类啊,树脂类的东西,比例调好即可.
具体的我就不骜述了.
祝您早日成功.
E. 翡翠抛光，抛光粉配多少目的沙条打磨
现代的抛光一般分两种，一是手工抛光，一是机器抛光，机器就不介绍了，雕刻好了放到机器里转个几天就好了！下面重点介绍下手工抛光的过程！其实手工的也分机器抛光和纯手工抛光，在没有现代化的机器之前抛光的活真是辛苦之极，具体介绍的就是手工抛光！手工抛光还有一种方法，有些时候会用到，要是没有机器设备在手边的时候，可以买2000-4000号的金刚砂纸，由低2000号到高4000号开始，以石头的一部分为目标，努力的擦，效果也不差!哈哈，就是得使劲擦，用力的用砂纸打磨，一般会有一定抛光效果的，也只是权宜之计，毕竟力度不够！但是真的做起来老累了！
翡翠抛光的全过程
抛光粉的配法：钻石抛光粉一般是用食用油或水调配成膏状即抛光。其他抛光膏一般绿色的为氧化铬，橙红色的为氧化铈．
玉器抛光
1、准备一个类似小电钻的吊磨机和一个圆盘抛光机还有震动抛光机一般适合大批量的抛光。
2、准备相应的一套金刚石打磨头（作修饰玉件用）及玉石条形锉刀和砂纸等
3、准备相应的一套毡磨头和橡胶磨头及抛光膏、羊毛毡和牛皮及橡胶打磨轮和毛刷等
4、准备相应的一套圆砂纸和圆布轮。抛光粉或抛光膏和上光腊。
5、准备一套金刚石什锦锉、雕刻时使用的固定胶。
6、准备一些600#---1200#的抛光磨料，作为手抛抛光用、震动抛光机使用的研磨石
工序是：先用电动工具安上金刚石钻头修饰玉件，再用金刚石什锦锉细致修好。*由粗砂细砂进行大面积修磨。*用圆布轮抹上抛光膏进行大面积抛光。*用毡磨头抹上抛光膏进行细部抛光。*亦可用橡胶磨头直接抛光。*最后可用1200号砂进行手工抛。
这与玉件初磨的细致程度、抛光材料的粗细、抛光的速度、抛光的力度有关，当然也与玉质有关了。这在实践中很容易摸索出经验
抛光粉的配法：钻石抛光粉一般是用食用油或水调配成膏状即抛光。其他抛光膏一般绿色的为氧化铬，橙红色的为氧化铈．
第一步：上膏，将雕好的翡翠的表面涂上一层膏状的抛光粉，绿色的为氧化铬橙红色的为氧化铈．
双效果，我们的做法是：完成抛光以后，把不用喷砂的位置贴上强力胶纸，然后喷砂，撕掉胶纸以后，在把边缘部分应该是光水但是也喷到的位置，再仔细的用竹签顶光，（或者反过来先喷砂再抛光也可以，看要做东西实际情况来）然后细位置需要再细修（如钩毛），再顶光~`
上面就是抛光的全过程，
F. 光亮钻石粉怎么调制
第一步：上膏，将雕好的翡翠的表面涂上一层膏状的抛光粉，绿色的为氧化铬橙红色的为氧化铈.
第二步：推磨，用二千目的砂轮磨表面.
第三步：重复前两步，一般要重复二次.
第四步：上毛刷，将钻石粉涂在翡翠的表面然后用硬毛刷来抛.
第五步：细工，开始对大工具抛不到的小地方来抛磨.用竹子，沾钻石粉，大一点用竹筷子，小的地方就要用到竹牙签了
.第六步：精抛，将翡翠涂上钻石粉后用硬皮来抛磨，国内大多用牛皮，缅甸大多用象皮.翡翠这就抛好光了，不过还要有几道收尾的工作要做.
第七步：清洗，目的是将抛光好的翡翠上面残留的抛光粉清洗干净.主要用超声波机来清洗，清洗不到的地方再用酒精来擦.第八步：上腊，对翡翠成品表面一的种保护，可用开水洗掉.
G. 金刚石怎样加工
金刚石也叫钻石，俗称“金刚钻”
加工钻石(金刚石）最普通的方法是传统的打圆、锯和抛光。钻石由粘附在转盘片上的其它钻石或钻石粉末进行机械加工—部分钻石在加工过程中变成了钻石粉末。尽管钻石的重量减轻了，但由于经过抛光之后形状有了改变，它的价值反而提高了。当然，钻石的净度也有了提高。
除了傅统的机械加工方法，雷射在今天已经成为一种非常重要的分割方法。与傅统的机械相比，雷射加工的初始投资大，而且材枓的损耗也比较多。但可切成许多新形状的钻石。
然而，雷射也有其很大的优越性，在劈开钻石时无需考虑钻石晶体的生长方向，钻石的机械性能也无关重要。这就使得人们可以分割多晶钻石，先前这几乎是不可能的。由于劈钻石过程中的风险，特别对于大钻石而言，因此傅统劈钻法已很少使用。
打圆
也就是使钻石成为圆形，还是按照传统方法来操作：将钻石绕轴快速旋转并与另一颗钻石接触研磨。现在人工粗磨已经越来越多地被自动研磨机所取代。
抛光
依然按照传统方法进行：将钻石粉与油混合，粘附在一个铸铁的盘子上。最新的发展是开发了一种”硬盘”，钻石粉可以粘附在盘子上。
自动抛光机也已经出现，尽管还处于上升势头，但传统的手工抛光还是主要的加工方法。
对钻石净度影向最深的传统方法是抛光。粗抛光除去明显的杂质，提高了钻石的价值。为了获得最佳的效果，现在需要一种非常专业的技术秘诀，即电脑模拟.以及精湛的手工技卫。
雷射打孔不同于另外两项新的技术。这项新技术首先用于加工钻石中明显的深色杂质。雷射可以在钻石上打出通往缺陷的微孔，将黑色的碳通过微孔排除。然后用侵蚀性的化学物质对钻石进行处理，提高压力和升温，使之深度沸腾，侵蚀性的化学物质通过雷射孔使深色的包裹体淡化，使得钻石的净度提高。雷射孔不难发现：用手镜或显微镜就可以很清楚地辨认。
深度沸腾技术也可以用于除去钻石内部的深色包裹体。典型的例子是处理由氧化铁渗入裂纹而引起的着色。深度沸腾可以除去这种颜色。
H. 金刚石是怎样加工成钻石的
用来加工钻石的金刚石就是钻石的毛坯了。钻石工匠先检验毛坯，以尽可能高地体现毛坯的价值，制造尽可能大的、纯净的、完美的钻石，在需分割处作好标记。
对于大多数不适宜劈开的钻石毛坯，就需要用锯切开，同样也是只有钻石才能切割钻石。使用的锯片是在一张磷青铜圆片的边缘上，涂上钻石粉及润滑剂的。固定好毛坯，高速旋转锯盘，就可将钻石锯开。
切割后的钻坯还要打圆，将钻石加工成为圆形。传统方法是将钻坯绕轴快速旋转，与另一颗磨料钻石接触研磨，就可以慢慢地打磨成圆形了。
然后就是用打磨机抛光。打磨机是用马达带动一根轮轴，轮轴下面安装一个厚重的铁盘，将钻石粉和油混合，粘附在铁盘上，打磨匠师把固定好的钻坯，轻触转动的铁盘，边打磨边观察，细心琢磨，把钻坯打圆或其它样式。
(8)钻石粉怎么稀释扩展阅读：
光学性质：
金刚石因为具有极高的反射率，其反射临界角较小，全反射的范围宽，光容易发生全反射，反射光量大，从而产生很高的亮度。
金刚石的闪烁就是闪光，即当金刚石或者光源、 观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。无色透明、结晶良好的八面体或者曲面体聚形钻石，即使不加切磨也可展露良好的闪烁光。
金刚石多样的晶面象三棱镜一样，能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。
金刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈，而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。