人造钻石

直径10到30纳米的钻石结晶聚合的多结晶钻石

人造钻石，即培育钻石。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。

名称简介

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，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。

虽然出自实验室或工厂的人工合成钻石已有几十年的历史，但是具备宝石质量的人造钻石是最近才出现的。宝石级人造钻石采用高温超高压合成法 UPHT和等离子增强化学气象沉积PECVD合成法制造。本来人造钻石主要用于制造切割工具等工业用途上，但同样也被使用在珠宝首饰上。

公平交易的法则要求人造钻石商在销售时如实说明其质量实况，并用一般接受的词汇来描述，如“人工合成”、“人造”或“实验室制造”。几乎所有的人造钻石都属于Ib型，而此类型在天然钻石中只占不足百分之二。有一种不很昂贵的设备能验证Ib型的钻石，但要确定一颗钻石是否是人工合成的，则依赖于专门的宝石实验室的检测。

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。

鉴别方法

人造钻石的品质精良外貌与天然钻石难以区分。刚开始的时候由于人造钻石技术不够精良，钻石商可以用非常简单的方法确认钻石是否在实验室培养长大，他们用的是强力磁铁，因为人造钻石内部有培养过程残留的金属结晶，强力磁铁便能将钻石吸起。

可是随着人造钻石技术的不断成熟，原来的老办法已经失效了。人造钻石的鉴别需要专门的鉴定机构和鉴定仪器才能实现，又由于涉及的科技和仪器成本十分高昂，国际上只有少数几家实验室具备鉴别合成钻石和天然钻石的能力。前不久，美国著名的宝石级别人造钻石生产商将推出其人造钻石珠宝产品线，所有钻石都必须经过IGI鉴定才能销售。人造钻石的等级已经可以达到半克拉以上,H色和VS级别以上。

人造钻石证书上会清楚注明该钻石是人造钻石，与天然钻石不同，用以保护消费者利益。消费者切忌贪图便宜购买来历不明的钻石以免上当受骗。

生产方法

在2300℃、15到18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。

合成方法

1 、高温高压合成法 HPHT(high pressure high temperature ):温度和压力仍是制造晶体的两项关键因素，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 、化学气相沉积合成法CVD ( Chemical Vapor Deposition ) :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.

国内水平

河南工业大学材料学院超硬材料研究所成功合成出重2克拉、尺寸达8.2mm的高质量黄色钻石，该样品为内地重量和尺寸最大的人造金刚石单晶。此项成果标志着该校在国内人工合成钻石（宝石级金刚石）领域已处于领先地位。

据了解，优质宝石级金刚石单晶作为一种战略性资源，在工业、科技及国防等众多领域具有重要应用，市场前景广阔。此前，世界上仅有美国、英国、日本等几个发达国家能够合成宝石级金刚石单晶。巨大的商业价值使得宝石级金刚石单晶的合成技术长期以来一直受到严密的封锁。河南工业大学材料学院超硬材料研究所经过长期、大量的探索，成功掌握了合成优质宝石级金刚石单晶的核心技术，实现了3-8mm优质金刚石单晶的批量化生产，合成实验的重复性超过90%。

河南工业大学已成功合成出黄色、蓝色、绿色及无色透明的优质宝石级金刚石样品。近期该校将冲击更大尺寸（预计10-15mm）的宝石级金刚石单晶，为中国宝石级金刚石高压合成技术的发展作出新的贡献。（《大公报》2009年9月8日第A15版）

2017年郑州大学物理工程学院使用PECVD（ Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition等离子体增强化学的气相沉积法）技术成功合成出1.2克拉珠宝级钻石，净度、亮度不输天然钻石。

合成鉴别

过去合成钻石及处理成本仍然很高，尤其是在设备、技术、工艺等方面要求仍然很高，但世界上已有少量的合成钻石投放市场，但无价格优势。但随着科技的发展，人造钻石已经具备商业价值。主要鉴别特征：

（1）内含物

具有不同形态合金包裹体，这些包裹体呈浑圆状、棒状、板状、针状等，其排列方式与内部生长区界限相关。包裹体还可呈微粒状分散于整个晶体中。这些包裹体不透明，反射光下呈金黄色或黑色，具金属光泽。

种晶及种晶幻影区；种晶幻影区是在钻石内部存在的沿四方形种晶片向外生长形成的、边缘由相对明亮的细线构成的四方单锥状生长区，无论种晶片是否在加工过程中被磨掉，该幻影区始终存在，在暗域场中或将钻石置于浸液中观察该现象表现更为清楚。

（2）颜色

绝大多数合成钻石呈黄色、渴黄色（大多数）具沙漏状色带；而天然钻石为无色、浅黄及其它颜色。而品质较好的CVD钻石也能达到无色或浅咖啡色，肉眼几乎无法辨认。

（3）吸收谱线

合成钻石缺失天然钻石中无色－浅黄色系列具有415nm最为特征谱线。另外绝大部分天然钻石为Ⅰa 型，而合成钻石主要为Ⅰb 型，少数情况下有双原子集合体氮存在。

（4）异常双折射