9 合成钻石及鉴别

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1、第九章合成钻石及其鉴别第一节合成钻石的历史现有技术使合成钻石在颗粒、透明度及色彩方面已接近天然钻石。一、合成钻石的概念通过一定的技术与工艺流程人工制造出来的钻石，与天然钻石的外观、化学成分和晶体结构基本相同。1953年瑞士工程公司（ASEA）使用压力球装置，生产出40颗钻石小晶体，未正式对外宣布。1955年美国通用电气公司(GE)公布用压带法--(Belt)合成钻石成功。1971年，GE公司首次合成了5mm以上的宝石级钻石,不仅有黄、褐色，还有近无色及蓝色钻石。二、合成钻石的发展历史1、瑞士工程公司（ASEA）2、美国通用电气公司（GE

2、）1959年合成出工业钻石—钻砂；3、南非Debeers公司1987年合成了11.14克拉宝石级钻石；1990年合成了质量很好的14.2克拉钻石单晶。5、1990年俄国采用分裂球装置合成了晶体形态、净度、色级达到了宝石级天然钻石的合成钻石4、1985年日本住友公司合成了2ct黄色的宝石级钻石6、中国：1963年研究成功细粒合成钻石；1965年生产出1~3.5mm的大颗粒钻石上述的合成都是采用高压高温法。近年来低压高温条件下化学气相沉淀法（CVD）合成单晶钻石取得了重大进展。合成宝石级钻石生产技术复杂、成本非常昂贵、价格远远超过同等质量的

3、天然品，尚未投向市场。合成工业用钻砂,现年产量已超过一亿克拉（2万公斤）,GE公司和Debeers公司各自占据着世界40%的产量。现今大部分工业钻砂都是合成的。一、合成钻石的方法人工合成钻石的方法低压合成法静压触媒法静压直接转变法晶种触媒法爆炸法液中放电法直接转变六方钻石法气相法液相外延生长法气液固相外延法常温高温合成法静压合成法动压合成法第二节宝石级钻石合成方法种晶触媒法又包括压带法和BARS系统(俄罗斯)高温：1350--1800Co高压：50--80kb因钻石中的C-C键要转变为石墨结构需很大能量，因此钻石可在常温、常压下稳定存在

4、。高压高温条件下，使碳原料在其饱和溶液中，随后在温度较低的生长舱底部围绕籽晶生长合成钻石晶体。宝石级钻石合成方法:种晶触媒法。1）原理、理论基础模拟天然钻石的生长环境：1、高温、高压条件下生长：无触媒时需更高温度。2、金属触媒（催化剂）作用：（1）金属触媒：Fe、Ni、Co、Pd等合金（2）作用：降低合成的温度、压力；提高合成效率（石墨--钻石的转变率提高）；2）合成钻石生长条件:3.碳源：（1）原料：钻石粉或石墨；（2）碳被吸收到周边的金属溶剂中，过饱和时结晶成钻石。（3）合成较大颗粒的钻石时需籽晶作晶核，围绕它生长成钻石晶体。3)设

5、备及合成方法1、压带法合成方法(1)将钻石粉作为碳源放在生长仓内;(2)生长仓放在两个碳化钨砧之间;使其经受高温高压作用;(3)生长仓底部的温度比顶部略低,顶部钻石粉溶解并朝底部运动;(4)钻石在低温区围绕籽晶开始生长.(见图)压带法设备图（4）内部是反应仓，内有:加热装置；籽晶碳源金属溶剂（1）即分裂球无压装置；（2）其所需压力是通过将液体注入压力桶内得到；（3）高压使八个球体合拢，从而对构成八面体形状的6个活塞产生压力；2、BARS合成方法BARS装置二、合成钻石的控制生长速度：合成1克拉晶体需要60小时，每次1或2颗晶体1、加入所

6、需量的氮即可合成深黄色的Ib型晶体2、使用N的“吸收剂”铅或锆，形成Ⅱa钻石，呈无色1）合成钻石的颜色控制3、加入少量的硼，就可合成IIb型蓝色钻石。4、可通过对合成钻石辐照和加热产生粉红到红色5、可对合成钻石进行高温高压处理（HPHT),晶体结构中的孤氮原子可运移并集合,从而产生Ia型钻石2）控制晶体生长温度调整可控制晶体的生长，13000C为立方体16000C为八面体。第三节宝石级合成钻石的鉴别随着合成技术的成熟、成本下降或天然钻石随着资源的减少，会不断的进入市场，关注并掌握合成钻石中的鉴定非常必要。天然钻石常呈八面体、菱形十二面体

7、或聚形及不规则的形态。合成钻石八面体和立方体的聚形一、合成钻石晶体鉴别合成钻石晶体基本上为立方体与八面体聚形。晶面平直、晶棱陡立、晶角尖锐、晶体表面有树枝状、不规则的小丘或瘤状物。合成钻石具树枝及不规则图案天然钻石熔蚀使晶面、晶棱弯曲，浑圆状外观，三角形、四边形、网格状等蚀象。合成钻石颜色具高的饱和度二、合成钻石的颜色鉴别1、大多数合成钻石呈黄色、褐黄色，色泽鲜艳,具沙漏状色带。颜色分布不均匀是合成钻石的明显特征合成钻石中沙漏状纹近无色的合成钻石常带一些浅灰调2、合成钻石近无色带有浅灰、浅蓝、微浅黄色调；合成钻石更具鲜艳的色调3、合成蓝

8、色钻石比天然蓝色钻石鲜艳常见各种不规则状和大小混杂的金属包裹体、粉尘或面包渣状包裹体不同形状的金属包裹体三、合成钻石内含物鉴别含有金属包裹体，因而产生磁性。四、合成钻石磁性鉴别天然钻石中未见此特性。天然钻石