㈠ 人造钻石的用途
本来人造钻石主要用于制造切割工具等工业用途上,但现在同橡档宏样也被使用在珠宝首饰上。
我们对钻石最直观的感受,就是它作为首饰时光芒璀璨。作为投资品,具有很大的升值空间。其实每年全球开采的天然金刚石钻石,和合成的人造金刚石钻石,只有不到10%被用作了首饰,其余绝大部分钻石都流向了工业界。
钻石一直深受蠢态科学界和工业界的宠爱,被广泛应用于光学,半导体,石油勘探等领域。钻石具有从X射线到微波,整个波段高的透过率。兼备高硬度,高热导率,高化学稳定性和低膨胀系数,是一种优异的光学材料。
半导体领域
钻石的带隙宽度大,载流子迁移率高,击穿电压高,热传导率高,是理想梁册的半导体材料。随着科技水平的发展,人造钻石的成本可能进一步降低。对于珠宝领域的钻石产业来说,在未来,人工钻石可能会冲击钻石的市场价格,甚至彻底颠覆现有的钻石市场。
虽然天然钻石与人造钻石两者的形成方式不同,但它们在物理性质和光学特性上的表现完全相同。人造钻石的品质和天然钻石相若,前者在色泽,尺寸,重量,成分,纯度等方面完全能和天然钻石相媲美。如果不借助光谱仪这类专业的仪器,肉眼看起来人造钻石与天然钻石没有丝毫差别,因此人工培育的钻石也被认为是真钻石。
㈡ 人工钻石怎么形成的
原生金刚石是在地下深外处(130—180Km)高温(900—1300℃)高压(45—60)×108Pa下结晶而成的,它们储存在金伯利岩或榴辉岩中,其形成年代相当久远。南非金伯利矿,橄榄岩型钻石约形成于距今33亿年前,这个年龄几乎与地球同岁;而奥大利亚阿盖尔矿、博茨瓦纳奥拉伯矿,榴辉岩型的钻石虽说年轻,也分别已有15.8亿年和9.9亿年了。藏于如此大的地下深处达亿万年之久的钻石晶体要重见天日,得有助于火山喷发,熔岩流将含有钻石的岩浆带入至地球近地表处,或长途迁徒淀于河流沙土之中。前者形成的是原生管状矿,后者形成的则为冲积矿。这些矿体历经艰辛开采后,还需经过多道处理遴选,才可从中获怪毛坯金刚石。毛坯金刚石中仅有20%左右可作首饰用途的钻坯,而大部分只能用于切割、研磨及抛光等工业用途上。有人曾粗略地估算过,要得到1ct重的钻石,起码要开采处理250吨矿石,采获率是相当低的;如果想从成品钻中挑选出美钻,那两者的比率更是十分悬殊的了。?
已知现今世界上只有三十余个国家和地区产钻石,且分布极不均匀,主要集中在澳洲、非洲,次为亚洲和南美洲。其中澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、前苏联和南非为世界上五大钻石生产国,占全球钻坯供应量八成有多。
我国钻矿开发虽有着较长历史,清道光年间湘西桃源、常德一带、山东郯城区都先后发现过钻石。20世纪中叶湖南还找到过钻石砂矿。然而,钻石原生矿床60—70年代仅在辽宁瓦房店、山东蒙阴和贵州东部地区发现。?
物以稀为贵。综观当今世界,钻石分布范围小,产量低。加之开采困难,自然钻石就更显弥足珍贵了。一颗钻石,从孕育于地壳岩浆之中至佩戴于您的手上,辗转周游万里,途经数百人之手,个中开采、加工艰辛复杂,做成精致的饰品更是艺术的创造,最后又经您慧眼上识,佩戴,才再度炫耀于世,因此,这是一种何等奇特的福缘!
什么是人造金刚石
钻石由金刚石加工琢磨而成,是珠宝中的贵族,它通明剔透,散发着清冷高贵的光辉,颇有“出淤泥而不染”的气质。天然金刚石的形成和发现极为不易,它是碳在地球深部高温高压的特殊条件下历经亿万年的“苦修”转化而成的,由于地壳的运动,它们从地球的深处来到地表,蕴藏在金伯利岩中,从而被人类发现和开采。
金刚石不仅可以加工成价值连城的珠宝,在工业中也大有可为。它硬度高、耐磨性好,可广泛用于切削、磨削、钻探;由于导热率高、电绝缘性好,可作为半导体装置的散热板;它有优良的透光性和耐腐蚀性,在电子工业中也得到广泛应用。18世纪末,人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体,从此,制备人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想。
一个世纪以后,石墨 ——碳的另一种单质形式被发现了,人们便尝试模拟自然过程,让石墨在超高温高压的环境下转变成金刚石。为了缩短反应时间,需要2 000 ℃高温和5.5万个大气压的特殊条件。
1955年,美国通用电气公司专门制造了高温高压静电设备,得到世界上第一批工业用人造金刚石小晶体,从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河,现在他们的年产量在20吨左右;不久,杜邦公司发明了爆炸法,利用瞬时爆炸产生的高压和急剧升温,也获得了几毫米大小的人造金刚石。
金刚石薄膜的性能稍逊于金刚石颗粒,在密度和硬度上都要低一些。即便如此,它的耐磨性也是数一数二,仅5微米厚的薄膜,寿命也比硬质合金钢长10倍以上。我们知道,唱片的唱针在微小的接触面上要经受极大的压力,同时要求极长的耐磨寿命,只要在针尖上沉积上一层金刚石薄膜,它就可以轻松上阵了。如果在塑料、玻璃的外面用金刚石薄膜做耐磨涂层,可以大大扩展其用途,开发性能优越又经济的产品。
更重要的是,薄膜的出现使金石的应用突破了只能作为切削工具的樊篱,使其优异的热、电、声、光性能得以充分发挥。目前,金刚石薄膜已应用在半导体电子装置、光学声学装置、压力加工和切削加工工具等方面,其发展速度惊人,在高科技领域更加诱人。
㈢ 人工宝石研究的发展
张道标
作者简介:张道标,中宝协人工宝石专业委员会第一、二届副主任委员,第三届高级顾问,原中国科学院上海硅酸盐研究所晶体研究室主任,研究员。
一、人工宝石研究和发展历程
人工宝石的研究,自15世纪埃及制作含铅玻璃宝石开始,至今已有六七百年的历史了。开始阶段,由于科学技术还没有充分发展(直到19世纪末),它的进展是比较缓慢的,还是以无色的和彩色玻璃制品为主。从1902年法国 Auguste Verneuil首先用焰熔法合成红宝石和蓝宝石起,人工宝石的发展进入了一个新阶段,到1907年焰熔法合成红宝石每年可生产500万克拉,发生了里程碑性的转折,接着研究成功的合成宝石一个接着一个展现出来,人工宝石的研制进入了一个突飞猛进阶段。
1908年首次合成单晶水晶,到1920年已为电子工业大规模生产无双晶的单晶水晶。同时也生长了一些彩色水晶并产业化。
1920年合成了无色、红色和蓝色的尖晶石。
1948年合成了金红石单晶。
1955年合成了钛酸锶单晶。同年美国通用电气公司首次合成了细粒(0.15mm)状的钻石晶体。往后他们不断致力于研究大颗粒钻石。1970年首次成功合成了宝石级钻石。
1960年研制成功人造无色的和绿色的钇铝榴石(YAG)。随后又研制出人造的钆镓榴石晶体(GGG)和合成金绿宝石。
1960年后的几年里,发展了助熔剂法和水热法,合成了大颗粒的祖母绿晶体和红宝石晶体。
1976年苏联合成了大块立方氧化锆宝石,是一种较好的钻石代用宝石,研制成功之后迅速投产,并飞速发展,已形成一个产业。
20世纪80年代后期,玻璃仿金绿宝石猫眼由美国Calhag公司研发成功。随后在我国快速发展,并形成了玻璃猫眼产业,年产近1200t。
截至20世纪80年代,世界上重要的名贵宝石都可以人工合成。这些人工宝石晶体的原料制造、晶体生长的方法和工艺,都相继建立了配套的生产条件,特别与科技、经济和国防有关的合成宝石都有一定量的生产规模。如合成钻石、合成蓝宝石、合成水晶、合成立方氧化锆、人造仿水晶玻璃及其产品都形成了不同规模的产业化,推动了国家的科技进步和经济的发展。
人造YAG、人造GGG、人造钛酸锶和合成铌酸锂、钽酸锂及金红石等宝石晶体主要用于电子技术和激光技术;在装饰方面,自从合成立方氧化锆大量面市后,它们作为仿钻石的作用逐渐降低,因为这些宝石晶体相对于合成立方氧化锆的性价比低了很多,所以已经淡出宝石市场。但它们在电子技术和光电子技术方面的应用仍在飞速发展,并且人们还在不断探索和合成出许多新的晶体。
虽然许多名贵宝石都已合成出来,但按宝石的质量指标来说还是不尽如人意的,因为它与天然宝石的岩相结构、生长条纹、气泡及包裹体等的差距还比较大,很容易区分出它是人工制品,还不具足够的天然宝石的品味。
二、近十几年来人工宝石研究进展
近十几年来人工宝石的研究工作基本分为两大类:一类是装饰用的;另一类是用于科技工程系列的。装饰用人工宝石方面的研究,基本上是围绕着提高各种合成宝石质量,着重仿真和逼近天然宝石来进行;用于科技工程系列的宝石研究,着重于提高纯度、晶体结构完整性和大尺寸的单晶体,强调宝石的功能特性。这两类研究从研究内容和目标,技术路线和设备方面都有很大的不同。本文主要讨论装饰用人工宝石的研究进展。
1.合成钻石取得了很大进展
大颗粒合成钻石在1970年由美国通用电气公司首次成功合成,后来英国、俄罗斯、南非和瑞士等国也相继宣布合成了宝石级大颗粒钻石,但都因生产效率低,成本过高,未能进入市场,仅是实验产品而已。经过了20多年进行设备改进和提高生长技术后,目前美国Gemesis公司已成功研发出能稳定生产出1~2克拉大的黄色钻石和蓝色钻石(图1)的设备和技术,并以每月生产600克拉的产量投放市场,每颗钻石腰部都用激光刻上Gemesis制造及编号,用以保障消费者权益。南非和俄罗斯等也相继宣布能生产大颗粒1~4克拉黄色和蓝色钻石(图2),并推向市场。这种稳定量产的宝石级钻石合成工艺的研发成功,标志着合成宝石级钻石有了突破性的进展,打破了过去合成宝石级钻石成本高不能进入市场的老观念。今后人工合成大颗宝石级钻石将会以更大数量面市。
图1 Gemesis公司合成大颗粒黄色钻石和合成彩色钻石
图2 南非德拜尔公司合成的大钻石
在合成工业级金刚石方面各国都做了很大努力来提高质量和产量,常话说“没有金刚钻,不揽瓷器活。”各种刀具、切割研磨工具和地质钻探工具等都要大量使用工业级金刚石,人工合成工业级金刚石的产量已经成为衡量一个国家工业水平高低的标志之一。现在我国合成的工业级金刚石,虽然其质量还有待提高,但产量居世界第一,年产12亿多克拉。
CVD化学气相沉积法生长钻石和钻石薄膜
近十几年来,CVD化学气相沉积法生长钻石非常活跃,美国Apollo公司用CVD同质外延技术不仅能生长钻石单晶厚膜,也能生长单晶钻石,并已打磨出0.25克拉的钻石(图3,图4)。随着厚膜的沉积厚度增加,在不久的将来,大单晶钻石块将成为现实,这是很诱人的新技术。
图3 Apollo公司CVD法合成钻石的炉子
图4 Apollo公司CVD法合成的0.25克拉钻石
2.大颗粒合成碳硅石(莫桑石 Moissanite)
十几年来,合成碳化硅大单晶发展很快,它是宽禁带第三代半导体基片的重要材料,是生产耐高电压、耐高温、低功率损耗、大功率器件必备的基片材料,受到国家的重视和支持。目前批量生产出(75~80)mm×50mm的晶锭,主要用于半导体工业,其中有些晶锭不符合IT级要求的,必然流向宝石业中。它可以打磨出很美的合成碳硅石仿钻石,比合成立方氧化锆更接近于钻石,更受人们欢迎。这是1996年以来合成宝石的新成员,是合成宝石的重大新进展,不过由于晶体生长技术要求高和单炉产量小,在仿钻的性价比方面远不如合成立方氧化锆,在近期内不会改变合成立方氧化锆用于仿钻石的主导地位。
3.水热法合成红宝石、合成星光宝石和合成祖母绿宝石
十几年来在实验室开展水热法合成红宝石、合成星光宝石和合成祖母绿宝石的工作是很多的,断断续续从未停止过。首先为了更仿真,克服焰熔法和提拉法合成的红宝石有明显的弧状生长条纹,和串状气泡而开展了高温高压水热法的生长研究。水热法主要模拟天然宝石成矿的条件,以天然宝石晶片作为晶种(这点与助熔剂法生长红宝石的自发成核是不同的)。所生长出的红宝石大块晶体,既有六角形的生长条纹,又有天然宝石岩相结构的假象,这些晶体可打磨出5~8克拉,甚至更大的红宝石戒面。许多国家,如俄罗斯、美国、印度、瑞士,都不断有水热法红宝石、黄色蓝宝石等上市,现在有些公司筹建70~100mm的耐腐蚀高压斧,拟生长50~60mm的红宝石,逐渐开拓出更仿真、更逼近于天然红宝石、蓝色和黄色蓝宝石,星光宝石等,创造批量生产的能力,前景是乐观的。
同样,用水热法生长合成祖母绿宝石也很成功。在美国、瑞士、俄罗斯和中国都能生长出大块祖母绿宝石,目前只是市场需求不旺,拉动有难度,所以水热法生长祖母绿晶体进展缓慢,没有投入大批量生产。
4.用熔体提拉法、熔体泡生法和熔体热交换法研发无色蓝宝石
目前,各国研发无色蓝宝石更是突飞猛进,由于它具有红外透过率高、强度高和耐高温的特性,在国防工业上有很好的应用空间,可用作窗口材料和导弹头罩子等;在光电子技术上作氮化镓(GaN)镀膜基片,是半导体照明工程的重要材料,质量要求达到IT级水平,需求量很大,许多国家有关公司正在努力开发。目前用提拉法可生长直径120~200mm的无色蓝宝石大单晶;用泡生法可生长直径200~250mm重25~30kg的无色蓝宝石(图5);用热交换法已生长出世界上最大的蓝宝石直径34cm重68kg(图6)。我国虽有多家公司积极研发大直径蓝宝石晶体,也大有进展,但还没有量产的规模,LED用的基片基本上还是靠进口。
5.合成长余辉人造夜光宝石
长余辉人造夜光宝石是我国北京华隆亚阳公司在1996年研发成功的,命名为“庆隆夜光宝石”,已获得中国、美国、韩国等国的发明专利。它的性能优异,无放射性,余辉亮度高,时效长,优于天然“夜明珠”。已研制出颜色有绿色、蓝绿色、乳白色、红色和紫色等人造夜光玉,大块人造夜光玉可供雕刻大型工艺品。目前已大量生产,供不应求,有望形成产业化。
图5 熔体泡生法生长蓝宝石大晶体
直径95mm和110mm,高150mm
图6 热交换法生长直径34cm的蓝宝石
6.合成绿松石和孔雀石
美国和俄罗斯对合成绿松石和孔雀石的研发工作,一直没有间断过。目前合成的大块孔雀石可达8~10kg,做雕刻摆设件,有一定市场。
7.玻璃仿宝石
玻璃仿宝石虽然很古老,但它也是不断与时俱进、不断发展的一类仿宝石。虽然它是中低档的仿宝石,但今天的玻璃饰品和工艺品比十多年前的产品要优美得多。玻璃仿钻石的“水钻”,其质量品味有较大的提高,它的市场占有率也不小。特别是在人们的装饰理念发生改变的今天,要求时尚,物美价廉,对饰品更换频繁,新颖的玻璃制品便成为首选了,例如奥地利施华洛世奇(Swarovski)铅玻璃仿水晶和仿钻石装饰系列产品,彩色玻璃和稀土玻璃的仿宝石饰品,仿猫眼石饰品,铅玻璃工艺品、奖品、纪念品和摆设件都很时尚,很受欢迎。玻璃仿宝石已经取得了人们的认可,几年来发展得很快。
近几年研发玻璃仿钻石的“水钻”自动化生产线取得了突破性进展,它不但推进了铅玻璃仿钻石的工业化生产,还将对其他人工宝石的加工业发生重大推动作用。
由于重金属铅对人体有毒害,高铅玻璃饰品将会受到严格限制,人们正在开展研究廉价的无铅高折射率的仿水晶玻璃和降低稀土玻璃的成本,都是取代含铅玻璃的重大举措,应予重视。
三、产业化人工宝石的深化研发问题
合成钻石、合成水晶、合成碳硅石和合成大尺寸无色蓝宝石,主要用于科技工程技术上,与宝石行业的要求不同,在这里不予讨论。
1.焰熔法合成红宝石、蓝宝石
当前焰熔法生长红宝石、蓝宝石已经达到相当大的规模,世界年产量达1000多吨,中国的产量为300多吨,占世界产量的1/3左右。但是晶体质量有待提高,而且生产成本仍然很高,要想把产业再向前推进,必须解决充分利用有关化工厂富余的氢、氧气体能源和努力提高单炉的日产量。
利用化工厂富余氢气,是直接改变高电耗的问题;按过去电解水获取氢,生产1kg红宝石要用1100kW·h电,由于电价的提高,使生产成本很高。改用化工厂富余的氢,节电很可观。但氢气的纯化必须提高,否则影响宝石的质量和成品率。
提高单炉日产量的研发内容是指,改变设备结构和生产工艺。在目前单炉日产6个70~80g的红宝石产量的基础上把晶体的直径稍为加大,晶体的长度加长,如炉膛加大,提高炉子的保温能力,适当扩大气体喷嘴口径和供气的稳定性,改善火焰温度分布,提高原料纯度和细度等措施,这是研发工作的重要内容,是一个系统工程的研发,创新有空间,有望提高晶体质量和提高单炉日产量2倍左右,可见潜力很大,值得重视,特别是产品要与市场要求密切结合。
2.合成立方氧化锆的深化研发
合成立方氧化锆在我国已形成一个产业,当前产量居世界首位。由于市场价格比较低,厂家承受压力较大。
当前应该重视研发附加值大的新品种,减少一些低值产品的生产。产品的颜色很重要,祖母绿色的、伦敦蓝色的、海蓝色的和胭脂红色的合成立方氧化锆都是很受欢迎的,而且它们的价格也高些,所以研发人们喜爱的新色调的立方氧化锆是引导合成立方氧化锆生产不断发展的课题,因为立方氧化锆的折射率高、色散大、硬度高,且易于规模生产,特别是性价比高,远非其他人工宝石所能比拟的,在这个基础上引入人们喜爱的颜色,必然会长盛不衰。
图7 祖母绿色的YZrO2
合成立方氧化锆生产是用电大户,用电问题一直困扰着生产厂家,把生产厂搬到有低价电的偏远山区,是暂时可行的办法,但终不是长久之计。研究降低单产电耗是不容忽视的问题,早期生产的电耗约200kW·h/kg晶体,近期电耗降至约80kW·h/kg晶体。现在有望降到低于60 kW·h/kg晶体,降低电耗是许多因素的综合结果,设备的改革,特别是采用晶体管高频发生器有重要作用。
参考文献
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Chandra P.Khattak,Frederick Schmid.2001.Growth of wourd’s largest sapphire crystals.Journal of crys-tal growth.225,572~579.
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http://www.bwsmigel.info/Lesson 9/DE Synthetics.Simu-lants.html
Synthetic and Simulant,http://www.gemscape.com/html/simulants.htm
㈣ 有人说高温高压就能人工造钻石,与天然钻石会一样吗你怎么看
钻石的形成
火山爆发以及矿石中的钻石均是在地球内部经过高温高压后形成的。
钻石在地下 160~480km 处形成。大部分钻石被发现位于一种称作 “金伯利岩” 的火山岩中,这种岩石埋藏于火山活动依然活跃的地带。其他任何被直接发现的钻石,都是经其他作用而直接从原始的金伯利岩中分离出来的。
钻石骗局钻石又名金刚石,其本质上是由碳构成的一种单质,其除了外观精美和硬度极高也并无多大特点。
其实在19世纪钻石本应不是那样稀有和昂贵,而当今如此昂贵的钻石可以说完全是由 钻石巨头戴比尔斯一手吹捧出来的。
1870年采矿工人在南非先后发现几个巨大的钻石矿场,仅在当时的开采技术下一天便可开采出上吨的钻石。
于是钻石商联合成立了戴比尔斯公司将几乎所有的钻石矿坑都收入囊中,从此便开始了饥饿营销的模式,之后更是在媒体吹捧钻石象征着永辉的爱情,于是这个概念便一直深入人心。
人工钻石所谓人工钻石就是如天然钻石形成一般模拟高温高压的条件合成钻石。而且现如今的人工钻石已经达到宝石级别。2005年美国人造钻石的产能已达到每小时5克拉,且随着技术的进步要造出与天然钻石无异的钻石只是时间的问题。
钻石是一种昂贵的宝石,是由金刚石加工而成。除了首饰行业会用到钻石,工业领域也会用金刚石制作钻头、玻璃刀等。金刚石是碳元素组成的单质,和石墨为同素异形体。在知道了金刚石是由纯碳组成之后,就有人想方设法用碳制造金刚石,并且早就取得了成功。上世纪70年代人类就有能力制造出1克拉以上的钻石,目前很难统计出市场上的钻石有多少是人造钻石。
金刚石为正八面体结构,不论是中国产的还是南非产的,也不论是地球上的金刚石还是火星上的金刚石, 也不论是天然的金刚石还是人造的金刚石。
地球表面附近的金刚石比较少,内部的金刚石相对就要多很多。地球上天然的金刚石一般是在高温、高压的环境下产生的,地球内部的温度及压强比较高,碳元素要比在地面附近更容易结晶成金刚石。地壳深处的金刚石可以通过火山喷发或大地震到达地球表面附近。人工制造金刚石的时候可以用石墨做原料,在高温、高压的环境中改变碳原子的排列结构,就有可能制造出金刚石。人造金刚石的成本要远低于钻石的价格,只是目前限于技术手段,人造金刚石的尺寸还达不到几十克拉、几百克拉之巨。
除了价格低廉,人工制造金刚石的时候还可以掺入一些杂质,使得制造出的钻石具有某种特定的绚丽色彩。这是人造钻石的其中一个优势。有时候可以根据掺杂在钻石中的杂质鉴定出这是一枚人工制造的钻石,若是制造钻石的时候没有留下类似的痕迹,还能不能鉴定出那是一枚人工制造的钻石?难!很难!因为钻石的结构都一样,物理性质、化学性质也是一样的。
钻石虽然价格昂贵,但它没有金融属性,不像黄金那样可以作为支付手段或金融储备。钻石有工业用途,除此之外就是一件奢饰品。如果你不是小资女人,不是傻白甜,不是土豪,没必要关心钻石是人造的还是天然的。
天然钻石也是在高温高压的地方产生,所以钻石矿附近一般曾有小行星撞击或者火山喷发。模拟天然钻石的形成时的高温高压环境就可以制造钻石,但其晶体结构和天然化石有所不同。
天然钻石一般是在地下 压力在4.5到6Gpa,温度在1100到1500℃。大致换算下来相当于地下150到200km的环境中 形成,然后被火山喷发等地质运动过程带到地球表面,形成钻石储量较高的矿藏;而另一种情况是小行星撞击,由于短时间内大量动能转化为热能,撞击时的压力也非常高,也能形成钻石晶体。钻石可以分为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石,是均匀性质相同的碳单质晶体,密度(g/mLat 25°C):3.5, 熔点3550°C-4000°C,绝对硬度10000-2500,因为含有的杂质元素不同,也是钻石有不同的颜色,有粉的、黄的、蓝的等等颜色,而天然的钻石未经打磨,形状可能不是很规则,而且也不会像经打磨的钻石一样形成正八面体的规则、闪耀的晶体。
既然知道了钻石形成的环境,那么人工模拟那样的高温高压环境就能制造钻石,可以在2300℃、15到18个大气压的环境下,以一颗直径1毫米左右的天然钻石作为“种子”,石墨作为碳的来源,在那样的环境中石墨中的碳原子会在天然钻石的外层重新形成结晶,但是由于不能完美地重现地下数百公里或者小行星撞击时的温度或者压力变化曲线,人造钻石的晶体结构更加混乱一些,不像天然钻石是规则的等轴晶系结构。但是硬度方面与天然钻石差别也不是很大,而且经过打磨后肉眼很难分辨天然或者人造。而如今美国的人造钻石生产已经能达到5克拉每小时,由于天然钻石开采的难度而具有一定的稀缺性,人工钻石可以在很多场合替代天然钻石。
通过钻石的人工制造和天然形成过程,可以知道人造钻石并不能完全地替代天然钻石,但也不是过分追求钻石的理由。钻石可以算是“可再生资源”,不过投入市场的钻石不是很多造就了它们的稀有,然而实际上在地下深处钻石的储量还是很高的,据一些科学家估计地球上总共有1000万亿吨钻石。
天然的钻石是在地球的深处,经过几亿、几十亿年的时间,高温高压的环境下自然形成的,火山喷发、地震等自然之力,将钻石从地表以下160公里的深处带到浅层地表。我们可以参照已挖出最深的洞来看,俄罗斯的科拉超深钻孔,仅约12.3公里,相对来说,160公里简直是遥不可及。天然的钻石是稀有的,不是自然界的钻石少,而是可获取的非常少,除了地球深处有大量钻石,木星、土星、天王星、海王星还会下钻石雨,其大气中的甲烷,在闪电的作用下变成煤灰型态的碳。煤灰在沉降的过程中固化成石墨,高温高压的环境使之变成钻石。
高温高压就能人工造钻石,第一批人工钻石是1954年在通用电气实验室制造的,在1600摄氏度高温和10万个大气压的环境下,使钻石晶种生长成钻石,利用晶种可以缩短钻石形成的时间。 人工钻石是真钻石,天然钻石和人工钻石的主要元素是碳,它们的化学结构和外观基本相同,硬度也一致。 人工钻石与天然钻石之间唯一的化学区别是, 大多数天然钻石含有微量氮,而人工钻石通常不含氮 ,正因为天然钻石的稀有性,人工钻石的价格约为天然钻石价格的30-50%。绝大多数天然钻石是科学家所称的IA型钻石,IA型钻石含有大量的氮,呈团状或成对,目前这种钻石不能人工合成。
因此,想要区分天然钻石还是人工钻石,只能用科学仪器微观鉴定,肉眼是分辨不出来的。现在,你知道在哪里有可能捡到天然钻石吗?
把人工钻石放开进入珠宝市场会把天然钻石市场打的溃不成军……而且不止钻石,很多其他宝石都很容易工业化生产出来
㈤ 钻石可以人造吗
这个是可以的 人造钻石是指人工模拟天然钻石的生长环境。比如现在常见的有CVD,HTHP都是人工模拟天然钻石的生长环境来制造人工钻石
㈥ 人造钻石是什么 人造钻石的生产方法是什么
人造钻石在市面上应该有见到很多,人造钻石没有天然钻石那样完全八面体结构,那么人造钻石是什么呢,人造钻石的生产方法是什么呢。
人造钻石是什么
人造钻石是一种由直径10到30纳米的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石,早期的人造钻石由于空气中的氮原子进入钻石晶体而呈淡淡的糖稀颜色,经过科学家的改良制作方法,现在生产的人造钻石在外观上和天然钻石没有任何差异,由于生成环境的不同,人造钻石的的分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构,从而会产生磷光现象。随着人造钻石生产技术的成熟,其造价低廉,且可以制作出各种颜色的钻石而在珠宝市场上崭露头角。
人造钻石的生产方法是什么
在2300℃、15到18万个大气压的高温高压环境下,在中心放一颗很小的天然钻石作为种子,在种钻周围是高温金属液体,在金属溶液的上层是石墨,在这种环境下石墨中的碳原子会从金属原子中列队走向钻石从而形成新的钻石。这个俄罗斯的研究小组在冷战结束后由于经费问题而使人造钻石研究一度停止,后来随着美国珠宝商的注资又重新恢复过来。2005年美国的人造钻石生产线的产能达到每小时5克拉。近期,俄罗斯的科学家们已经研制出了直径在3毫米左右与天然钻石晶体结构完全一致的人工钻石。相信随着研究的深入,在不远的将来就可以造出与天然钻石一样的人工钻石。
人造钻石的合成方法是什么
1、高温高压合成法:温度和压力仍是制造晶体的两项关键因素,索钻珠宝专业人士介绍,其方法是在陶瓷容器中而不是在地下制造钻石,水压提供高压,电力产生高温,使碳围绕着直径为1毫米,由天然钻石制成的籽晶而形成晶体.
2、化学气相淀积合成法:使天然气和氮气加热后,在洗碗机大小的压力室里形成一种碳等离子体,该等离子体不断沉积在压力室底部的碳底层上,并逐渐积聚和硬化,形成钻石薄片,进而切割成宝石形状。
首个人造钻石成功是什么时候
1954年,人造钻石首次成功合成,当时,一批通用电器公司的研究员在实验室里制造出一颗钻石,他们仿造钻石在自然界形成的环境,给碳加以极度的高温和高压。同样在上个世纪五十年代,另一种制造合成钻石的方法被研发成功,这种叫化学气相沉积(CVD)的方法,在很低压力和相对低的温度下,将碳从含碳的混合气体沉积成钻石基体
㈦ 人造钻石是怎么做的啊
、钻石的单折光性 钻石的单折光性,是由于钻石的本质特性决定的。而其它天然宝石或人造宝石大都是双折光性的。冒充的钻石在10倍放大镜观察下,从正面稍斜的角度看,很容易看出棱角线出现重叠影像,并同时呈现出两个底光。双折射率差别小的如锆石等,也可看出底光重叠的影像。 2、钻石的吸附性 钻石对油脂及污垢有一定的亲和力,即油污很容易被钻石吸附。因此,用手指抚摸钻石会感到胶粘性,手指似乎有粘糊的感觉。这是任何宝石所没有的。这种方法需要加以训练方能掌握其中微妙的区别。 3、一线直落的特征 钻石表面抛光很光滑。用一支钢笔蘸上墨水在钻石上划过,若是真钻石,表面留下的是一条光滑连续的线条,特征是一线直落。仿冒品留下的是一个个小圆点组成的线条。用此法观察应借助放大镜。 4、特有的金刚光泽 大致在100度的白炽灯光下,切磨很好的钻石与仿冒品相互比较,很容易看出哪个具有金刚光泽。此方法不宜在过暗或过强的灯光下是进行。 是可以做
㈧ 人工合成的钻石的主要材料和条件
人工合成的钻石主要材料就是市面上的锆石,锆石化学组成为Zr[SiO4],晶体属四方晶系的岛状结构硅酸盐矿物。晶体呈短柱状,通常为四方柱、四方双锥或复四方双锥的聚形。锆石颜色多样,有无色、紫红、黄褐、淡黄、淡红、绿等,金刚光泽。无解理。摩氏硬度7.5-8,比重大,达4.4-4.8。
锆石在各种火成岩中作为副矿物产出。在碱性岩和碱性伟晶岩中可富集成矿,着名的产地有挪威南部和俄罗斯乌拉尔。锆石也常富集于砂矿中。世界上重要的宝石级的锆石产于老挝、柬埔寨、缅甸、泰国等地。中国东部的碱性玄武岩中也有宝石级的锆石。锆石是提取锆和铪的最重要的矿物原料,也用于国防和航天
以无色最着名,因为极像钻石,一直有意无意地被当成钻石。尽管质纯的锆石是无色的,杂质却可产生黄、橙、蓝、红、棕及绿色等变种。产于泰国、越南和高棉的棕色宝石经过热处理,可以变成受青睐的无色或蓝色宝石。变回棕色的蓝锆石再重新加热又可变成蓝色。在氧气中重新加热的蓝锆石则会变成金黄色。有别于钻石的地方在于具有双折射现象,并可从刻面边缘的磨损情况鉴别。有些锆石具有放射性的钍和铀,会使晶体结构分解;衰变的锆石称为“低质”锆石,带有“辐射变晶”结构;没有受损的则称为“高质”锆石。
产地:斯里兰卡、缅甸、泰国、高棉、越南、澳洲、巴西、奈及利亚、坦尚尼亚和法国。
成功之石-锆石
锆石是12月份的诞生石,象征着“成功”。
锆石的美最重要是源自它的高色散。无色的锆石是天然钻石最佳的代用品。如果你很想拥有一枚像钻石一样光芒四射的天然宝石而又囊中羞涩的话,买一枚锆石戒指便是最佳的选择。
锆石除无色的外,较重要的有红色和蓝色两种,其他诸如褐色、绿色等在宝石上都不重要。
锆石的成因一般可分成高型锆石和低型锆石。低型锆石因有较多的放射性,因而不宜做首饰;只有透明度较高的高型无色、红色锆石才能做宝石用,而雅美的蓝色锆石则可由对红锆石进行加热处理转变而成(国际珠宝界接受)。
1、锆石的识别与评估
锆石成分为ZR[SIO4],硬度为7左右,它具有高的折光率、色散及高的双折光率,因而可见明显的双影。市场上用其他材料仿锆石的不多,较多情况下是用锆石去仿其他宝石如钻石等。锆石与钻石的区别主要是钻石能源出五颜六色的“火”,且不会有偏光性及双影。而锆石则“火”彩较弱,可见明显双影。
此外,值得注意的是,市场上人们经常说的“苏联钻”、“方晶锆石”(香港)、“白锆”、“紫锆”等,并不是真正的锆石,它们与天然锆石有不同的木结构及成分,其中“苏联钻”和“方晶锆石”学名为立方氧化锆,与锆石的重要区别是没有偏光性,更不会见到“双影 ”。
鉴别关键 外表光芒射,内部可见双影。
锆石的价格主要决定于颜色、透明度、净度、大小及做工好坏等几个因素,同时受市场因素影响较大。目前市场上对蓝色锆石的需求量较大,因而其价格就高于其他颜色的锆石。其他因素的影响与一般宝石如石榴石等相同。
评估关键 纯净、透明、色美。
2、锆石的产地
锆石的主要产地是柬埔、斯里兰卡和缅甸。在这些地区开采锆石并不是一件容易的事。因为锆石大多位于表土层下8-10英尺下,且当地的矿床又多位于水平线以下,因此开采时水经常会淹没矿坑。在斯里兰卡,人们在开采时,往往要举行一些迷信的仪式,乞求上帝的保佑,使开采顺利等。
3、锆石首饰选购要诀
(1)想选钻石的代用品最好选色白、圆型切工的锆石。
(2)锆石性脆,表面边棱易于磨花,选购时应留心它的边棱。
4、锆石虽与钻石有相似之处,但仍然有很大区别
(1)锆石是非均质体,从琢磨好的锆石刻面石顶面往下看,可以见到底部的棱面具有清晰的双影,而钻石则无此双影。
(2)钻石的硬度为10,而锆石的硬度为8。用锆石来刻划硬度为9的标准硬度片刻不动,便可与钻石区别。
(3)钻石的比重为3.52,而锆石的比重则达4.2以上。
价格因产品不同,价格不太一样,可以自己查看一下,网上很多
参考:互联网
㈨ 钻石是如何形成的人造钻石值钱吗
在人眼看来,天然钻石和人造钻石非常相似,但两者都有各自独特的特点。那么钻石是如何形成的?人造钻石值钱吗?我们一起来讨论一下吧。
加工和抛光钻石是很困难的。经过仔细的筛选,能被制成钻石的原石很少。水钻的制作成本很低,但它们有同样闪烁的效果。即使人造钻石的质量非常高,那么它的价值也不如天然钻石,也不可能取代天然钻石,主要是因为两者在性质上是不同的。天然钻石是大自然的产物,需要数亿年的时间才能形成。人造钻石只需要几个月的时间。人造钻石的价格不是很贵,有的人造钻石只有几块钱,几百块钱,不是特别贵,无法与人造相比,但有些合成材料不同,可以达到几千块钱,价格也不会太贵,有些买不起的天然钻石就可以用它来替代。