合成碳硅石辨别

1、合成碳硅石的宝石学特点及辨别摘要:光荣夺目、晶莹剔透的钻石一直深受人们的喜爱。钻石是爱情、自信和成功 的象征。漂亮、耐久、稀少的钻石被誉为宝石之王。钻石稀少而昂贵，其仿造品和代用品应运而生。长期以来，仿钻石如玻璃、 钇铝榴石、合成立方氧化锆，代用品如锆石、水晶、无色刚玉等，早已为业内人 士所熟知，导热仪的应用，使钻石和非钻石的辨别快速而准确。可是最近几年来， 在欧美市场显现了一种人工仿钻制品Moissanite,珠宝界将其称为摩星钻、莫桑 石，国际定名为合成碳硅石，由于合成碳硅石与天然钻石的某些宝石学特点超级 相似，更要紧的是传统的热导仪无法检测合成碳硅石和钻石，二者容易混淆，合成碳硅石仿钻制

2、品不仅拥有钻石的高贵大方，而且具有与钻石无法比拟， 平易近人的价钱，这种独具魔力的人工仿钻制品将被我国广大消费者同意。使某 些珠宝行业的从业人员及消费者被骗被骗，乃至有的珠宝质检机构的检测人员竟 给合成碳硅石开具了 “钻石”的鉴定证书。自1998年以来，合成碳硅石在我国 珠宝市场显现，江苏、山东、浙江等省接踵有发觉合成碳硅石或合成碳硅石冒充 钻戒的报导。针对上述情形，本文将要紧对合成碳硅石的沿革，特点及辨别进行论述。 一.天然碳硅石的发觉及合成碳硅石的有关情形 1合成碳硅石的由来1904年，由曾经取得过诺贝尔奖的法国化学家佛迪南德亨利莫桑（Ferdinand Henri Moissan）博士第

3、一在美国利亚桑那州 Canyon Diablo 的陨 石中发觉了天然碳硅石。1905年矿兹（G F Kunz）为表示对Moissan的敬意， 将此类自然碳硅化物命名为Moissanite。尔后，活着界其他地域，如前苏联的 西伯利亚，我国华东等地接踵发觉有天然碳硅石。天然碳硅石（a-碳硅石）产 于碳酸盐岩中或金伯利岩中，以小包体形式存在于磁铁矿中，直径可达（B-SiC 可达1mm，是在火山活动热液上升时形成的）。天然碳硅石亦见于金刚石砂矿或 冲击层中。早在1893年，爱德华阿查森试图用碳和粘土合成金刚石，却意外制得了 合成碳硅石，后来也利用碳和石英砂等的混合物，取得了更好的成效。随着工艺 的改良

4、，这种产品一直作为磨料被普遍应用于工业上。人工合成SiC单晶体的研 制也已有数十年的历史，只有莱利（Lely）的“种晶升华法”能有操纵的生长出 大颗粒的合成碳硅石晶体。1980年就有学者指出了合成碳硅石的单晶体替代钻 石的潜在前景。1990年戴维斯（Davis）等人报导，1987年已能生长出直径12mm, 厚度6mm的合成碳硅石（a-SiC6H型），1994年生长出的SiC单晶直径已达50mm, 切磨成标准圆钻型戒面高25mm，重约380克拉。1997年12月，一名学者在美国 C3公司的办公室里见到1000多个翻面的合成碳硅石成品，该公司宣称这件成品 是为了快要于无色的刻面材料打入市场而设计的

5、，同时在1998年初进行销售， 价钱为与之相当的钻石平均零售价的5%10%。最近几年，在市场上流通的合成碳硅石晶体是由美国克瑞研究（CreeRecearch Inc.）生产的。而C3公司将晶体加工成刻面宝石并销售，持有切磨加 工合成碳硅石晶体的专利权，要紧加工地在泰国、韩国和中国。C3公司的董事 长兼总领导为杰费亨特（Jeff N Hunter），而他的兄弟尼尔（Neal）是克瑞研究 公司的领导者。据报导，合成碳硅石已在美国29个州100多个商店出售，同时活着界上23 个国家和加勒比地域有销售打算。C3公司宣传合成碳硅石是“独特的实验室中 生成的新宝石”，而不是作为钻石代用品出售。目标人群是收

6、入较高，受过良好 教育的女性，自我消费，追求时尚。2合成碳硅石的宝石学特点据“系统矿物学”，碳硅石分为a-SiC和B-SiC。a-SiC都是纤锌矿型结构， 属三方或六方晶系；B-SiC都是闪锌矿型结构，属等轴晶系。目前，合成碳硅石只有a-SiC的4H和6H构型能长成大个晶体，这两种构 型均为六方晶系，而且可近于无色。6H构型通常近于无色；4H构型中一部份近 于无色，另一部份为带色者，常作为半导体材料B-SiC属于3C构型，等轴晶 系，具有比4H或6H构型更接近于钻石的晶体结构，但是，目前它还无法生产出 大个晶体，而且老是具有顽固的黄色。合成碳硅石的英文名称是Synthetic Moissani

7、te。中文名称为合成碳硅石 或莫桑石。合成碳硅石特点如下: 化学成份：SiC，含有Mg、Fe、Ti等元素。颜色：无色少见，多为浅灰绿、浅黄、灰蓝。其中无色合成碳硅石按 GB/T16554-1996钻石分级标准色级在9六、95（H、I）。多色性：可具二色性，不明显蓝色；弱蓝色（e），更弱蓝色（w）；光泽：金刚光泽；透明度：宝石级的透明。折射率：高于钻石，一样为。双折率:，因此可见棱线重影（光轴方向观看除外）。摩氏硬度：密度：密度小于钻石，为0山3。内含物：白点组成的细白线状内含物，方向约与桌面大致垂直，相互间不完全平 行（有几度的差距）；极少数有暗色金属球状物，偶见小晶体或气泡。结晶状态：晶质体

8、；晶系：六方晶系；结晶形状：六方板状、大部份为不规那么 粒状及柱状晶系。光性特点：中级晶族，六方晶系，一轴晶正光性，为非均质体，在偏光镜下可显 现四明四暗现象（光轴方向除外）。紫外荧光：多数无荧光，少数中等一弱橙红色荧光；X荧光：多数无荧光，少数 中等一弱黄色荧光。可见光吸收谱：近于无色者在425nm以下有一弱吸收。导热性：具有很高的热导率，在热导仪下发出蜂鸣声，呈钻石反映，导热率有效 单位制，合成碳硅石为 （cm C Se）;钻石为 Cal/ （cm C Se）。导电性：有导电性。大多数近无色钻石无导电性，浅灰或蓝色钻石有导电性。红外光谱：1800 cm-1以下的吸收为SiC的特点吸收谱，2

9、0002600 cm-1区域内 有几条强的吸收峰。3钻石与合成碳硅石的辨别1999年2月2日，在杭州有一个克拉白金钻戒，价钱为4800元人民币，送 至浙江省某珠宝质检站，鉴定为“钻石”戒指，并出了鉴定证书，后经国家级实 验室“杭州宝石应用研究所宝石鉴定分级中心”鉴定为合成碳硅石。在我国，江苏省第一发觉了合成碳硅石。江苏省技术监督局珠宝质检站在鉴 定一名顾客送检的样品时，发觉了一颗合成碳硅石，重克拉，裸石，呈无色，微 带灰蓝色调，是在观看其内部特点和偏光性时发觉的，他们及时将这一检测结果 通报了国家珠宝玉石检测中心和戴比尔斯钻石推行中心。以后，山东省宝玉石公 正计量行与11月3日测试昌乐送检的3

10、0件铂金“钻戒”，鉴定结果都是合成碳 硅石。11月9日又发觉昌乐送检的另29件铂金“钻戒”一样是合成碳硅石。历史上已知的仿钻或钻石代用品，在诸如硬度、光泽、火彩、热导率等方面， 与钻石相较，多少都存在着某一项或几项明显的缺点，而新型仿钻材料一合成碳 硅石，与钻石更为接近，辨别更困难。合成碳硅石的导热能力与钻石接近，用钻石热导仪测试合成碳化硅会显现钻 石反映，因此不能依托热导仪鉴定，由于合成碳化硅的高硬度及高折射率特性的 缘故，已切割的合成碳化硅表面反光及光泽与钻石极为接近。确实是用硬度笔也 不容易区分钻石与合成碳化硅。那么可利用以下方式进行辨别和检测：1.肉眼和放大观看（1）刻面棱线合成碳化硅

11、的硬度虽高达，但仍是远不如钻石，因此刻面棱线仍 不及钻石那么锐利。（2）复影观看 钻石单折射，而合成碳硅石那么为双折射，且两个值相差专门大， 因此会产生复影，即刻面棱线会变成两个影像，从风筝面，上腰小面可见尖底周 围的棱线均为重影，状如莲花；从桌面斜看腰缘反光亦有重影。但在切割合成碳 化硅时常会把没有复影的方向（即光轴方向）垂直于台面，因此必需倾斜一个角 度或侧边观看才能看出复影现象。（3）内部特点 钻石内常含天然晶体状，云状物，裂隙等内含物特点，合成碳硅 石，那么常含类似细长白色针状物的特点。（1）色散现象 合成碳硅石的色散率高达，大约是钻石数值的三倍。合成碳硅石 的下腰面呈现橙黄色至橙红色

12、的色散。相同位置的钻石不显现红色的色散。肉眼 观看合成碳硅石火彩比钻石强，但常不及钻石敞亮。将合成碳硅石置于水中，在 聚光灯的照射下将显示出“斑点”和“火彩”状的色散晕（环）。10X倍放大镜下的复影合成碳硅石中的针状包裹体“斑点”和“火彩”状的色散晕颜色特点合成碳硅石颜色最高相当于钻石H,I色，且从顶部观看有较明显 的绿色，灰色色调。密度测定钻石的密度是cm3，而合成碳化硅的密度是g/cm，因此对未镶嵌 钻石与合成碳化硅可用密度法测定。合成碳硅石裸石在cm3重液中上浮，钻石那么 下沉。偏光检查 合成碳硅石在正交偏光镜下转动360呈四明四暗非均质体消光现 象。钻石呈全暗或异样消光的均质体消光现象

13、。抛光纹理检查 合成碳硅石抛光成效不及钻石，棱线较圆钝或可见相邻刻面 的抛光纹理彼此平行。50X放大见到带状磨光面Tester Model 590 测试仪Tester Model 590测试仪是美国C3公司制造生产的。该仪器利用无色和浅色 钻石对长波紫外光具有穿透性，而合成碳硅石具有吸收性的原理，美国C3公司制 造了 Tester Model 590测试仪，内装有可发射和同意长波紫外光的设备，当光线 射到待测的无色或浅色石内部时，若是是钻石，射出的长波紫外光即被反射回仪 器内部，仪器收到后会发出“滴”一声，同时绿色灯亮。若是是合成碳硅石，发 射出的长波紫外光就被吸收，仪器就没有反映。因此，任何

14、合成碳硅石或中深色 的钻石（包括人工改色的）仪器都没有反映。为减少仿钻的阻碍，应先用热导探 针剔除仿钻（只留下钻石和合成碳化硅）。鉴定步骤如下：a.导热仪测试：如有反映，那么是钻石或合成碳硅石；无反映那么不是二者。Model 590测试：测试时无反映者为合成碳硅石。在比重液中合成碳硅石漂浮，钻石下沉Tester Model 590测试仪（2）反射计当测试样品放置反射计平台上时，测试石的反光量会转为数值，我国产的反 射计，钻石及合成碳硅石的数值别离是8596及100118；用新加坡反射仪，钻石 为%,合成碳硅石为。但因钻石台面过小或被戒爪挡住时成效不佳。（3）导电仪（莫桑仪）合成碳硅石是导电体，

15、而钻石大部份是绝缘体，只有小量的1卬型天然蓝钻（含 B）及合成钻石是导电体。将样品放置在金属承托器上，握着导电仪，轻力使探针 按下于测试石表面，若是是合成碳硅石，仪器会亮黄色及红灯并发出警告；若是 是钻石，导电仪无反映。若是鉴定样品是镶嵌的珠宝，电线夹应该夹在金属部份。 若是探针接触金属也会导电，显现假性反映，因此利用者必需注意。有颜色包体 的钻石可能引发导电仪有反映，应该考虑再附加其它测试以确保准确性。（4）热 导仪检测二者热导仪检测尽管均呈钻石反映（发出蜂鸣声），但合成碳硅石热导率具有 方向性，可用日本II型热导仪进行不同方向测试（平行光轴方向热导率最大）。另外，还可用通过电子探针、红外光

16、谱、拉曼光谱、x荧光光谱等大型仪器进 行鉴定。合成碳硅石与钻石部份特点比较名称合成碳硅石钻石成分SiC(Al,Fe,Ca,Mg)C（N、B 等）光性特征六方晶系，一轴(+)非 均质体等轴晶系，均质体颜色无色、浅黄、灰蓝、灰绿无色及各种彩色多色性不明显无双折射无折射率色散硬度Hm=Hm=10密度g/面g/cm反射率%紫外荧光惰性，个别弱橙红惰性或蓝、黄、黄绿、粉红导电性具导电性一般不具三.结论合成碳硅石有很多用途，要紧用作磨料、半导体和新型仿钻材料。由于其特殊 的宝石学特点，合成碳硅石一进入珠宝市场，即引发轰动，已在欧美普遍流行。合成碳硅石流入珠宝市场，使得珠宝鉴定人员、营销人员必需给予足够的重

17、视。 消费者也应该了解钻石与合成碳硅石的特点与辨别常识，严防被骗被骗。若是购 买钻石饰品，街头交易是绝对靠不住的，应该到有信誉的大商场的珠宝柜台或珠 宝行，钻石专营店购买，而且应该附有权威检测机构的鉴定证书。本文探讨了合成碳硅石的宝石学特点和鉴定方式，指出Tester Model 590测 试仪是一种较有效的辨别仪器，可有效地辨别浅色和无色系列的合成碳硅石。参考文献：Methods of IdentificationEB/OL, , 2003-06-10.张林.新型仿钻材料J.长春工程学院报，2001,2 (2)； 13-15.J.中国宝石，1998. (4)： 46-48.Gemmologi

18、cal Characteristics and Identification of Synthetic Moissanite王璞，潘兆橹，翁玲宝等，系统矿物学M.北京：地质出版社，.M.北京：航空工业出版社.N.宝玉石信息，1999-2-28.XU Genhong & BAO Saohua(College of Urban Construction, Zhejiang shuren University,Hangzhou,Zhejiang,310015,China)Abstract:As a diamond stimulant, artifical moissanite is very har

19、d to differentiate from diamond and can fool many paper systematically discusses its gemmological characteristics and identification methods and intends to help jewelers to distinguish moissanite from diamond. Key words: synthetic moissanite; diamond simulants; diamond; identification钻石仿造品及其辨别钻石的稀少和

20、所具有的昂贵价值，致使了利用廉价材料来仿冒钻石的企图。 早在古代印度，就有效与钻石有相似外观的其他宝石仿冒钻石。到了技术更为发 达的现今世界，能够仿冒钻石的材料也日趋增多，仿造品与钻石也愈来愈相似， 乃至显现了合成钻石。合成钻石由美国通用电气公司于1970年第一制造成功， 随后戴比尔斯公司、日本助友公司、前苏联和我国上海硅酸盐研究所都前后制造 出了钻石。但到目前为止，合成钻石尚未成为天然钻石的强劲对手。合成钻石的 生产本钱仍然太高，例如美国一家公司与俄罗斯合作生产的白色（即无色）合成 钻石，净度级别较低，每克拉原石的售价在1000美元左右。另一些带黄色调的 合成钻石，单粒重左右的抛光钻石，售价

21、也要达到每克拉1000美金。这些价钱 远高于天然钻石的价钱。仿冒钻石最为有效的是一些人工材料。例如铅玻璃，早在18世纪就被用作 钻石仿造品。现在被错误地称为奥地利钻石的材料，即为一种色散率与折光率都 比较高的铅玻璃。而钇铝榴石、立方氧化锆那么具有比玻璃更适合做钻石仿造品 的物理性质。在众多的仿钻中，合成立方氧化锆仿钻的外观与钻石更相似，问世之初，不仅一 样消费者，乃至业内人士也受其蒙骗。事实上每一种新的仿钻，都具有与钻石相 似的方面，假设不熟知仿钻的性质和特点，不具有识别仿钻的技术，不维持对仿 钻的警觉，就极易把它与钻石混淆。在进行钻石品质分级的同时，识别出钻石仿造品，是珠宝业界人士必需具有的

22、能 力。要具有这种能力，除应该熟知现有的仿冒材料的性质与特点外，还应该始终 维持警戒性，并提防新的仿钻品种的显现。钻石仿造品的种类广义地说，任何透明的材料，包括天然的宝石，都能够作为钻石的替代品来 仿冒钻石。可是，部份材料，尤其是天然宝石，由于外观上与钻石相差太远，或 不易切磨与佩带，事实上较少用于做钻石仿造品，例如水晶、无色托帕石、白钨 矿、锡石和闪锌矿等。用于仿冒钻石、制作廉价房钻首饰方面大显身手的是各类 各样的人工材料。现代的人工材料用作钻石的替代品，开始于20是世纪初。随着Verneuil发 明用焰熔法生长红宝石晶体的成功，用各类人工材料来仿照宝石的活动也日趋活 跃。最先用来仿冒钻石的

23、人工晶体，既是用焰熔法合成的无色蓝宝石和尖晶石， 在20世纪初见于珠宝市场，并称为Diamondite。这两种仿钻材料，都有较 大硬度，只是折光率和色散率都比较小，切磨成的仿钻惨白无光，目前已很少用 做钻石仿造品。无色的合成蓝宝石在制表业中找到了新用途，即所谓“永不磨损 的表壳玻璃”。1947年，焰熔法合成的金红石问世。合成金红石具有很高的折光率和色散 率，尤其是色散率，竟然比钻石后的色散率高出六倍，切磨抛光后，具有极强的 火彩，尽管超级漂亮，但与钻石的外观却有加大的不同。合成金红石最大的缺点 是硬度太低，摩氏硬度仅为4左右，不适于做首饰，没有成为重要的钻石仿造品。 事实上，在现今的珠宝市场上

24、，已很难找到合成金红石，即便是当做标本。另一种折光率与色散率都很高的材料是1953年用“彩光石”的品名见于市 场的钛酸锶。钛酸锶也是用焰熔法制造的人工晶体。钛酸锶的折光率为，色散率， 约是钻石的4倍，切磨以后其外观比合成金红石更像钻石。可是，钛酸锶的硬度 仍然太低，摩氏硬度仅为5左右，因此也没有成为生产商所希望的“钻石最正确 替代品”，目前市场已很难见到。钇铝榴石，简称YAG （Yttrium Aluminum Garnet），是一种具有石榴石结构 的氧化物（石榴石是硅酸盐），于1960年见于珠宝市场，成为那时常见的钻石仿 造品。钇铝榴石是用助溶剂法或提拉发生产的人造晶体，用于首饰的钇铝榴石多

25、 采纳生产本钱较低的提拉发。钇铝榴石的硬度较大，摩氏硬度约为8。硬度尽管 较大，但折光率仅为，色散率仅为，几乎只有钻石的一半，因此亮度和火彩远 不及钻石。目前，在市场较为少见。另一种与钇铝榴石一样具有石榴石结构的氧化物称为GGG，是用提拉法生产 的人造晶体，折光率为，色散率为，与钻石相当接近，切磨成圆敞亮式琢型以后， 具有与钻石相似的外观，而且硬度也较大，摩氏硬度为。可是，GGG也没有成为 钻石仿造品的要紧材料，其中一个重要的缘故是，GGG在紫外光的照射下，会变 成褐色，并产生雪花状的白色内含物。这种现象会因阳光中所含的紫外光所诱发， 成为制造仿钻的一项不利因素。另一些与钇铝榴石相似的材料，例

26、如氧化钇（Y2O3）、铝酸钇（YalO3 ）和 酸金里（LiNbO3 ）等，也都有很高的折光率和色散率，与钻石接近。但这些材料都 是双折射的，有的硬度也较低，少用作仿钻。1972年，前苏联的研究人员（Aleksandow等）利用了一种称为冷壳法 的技术，生长出了熔融温度高达2800C左右的立方氧化锆晶体。立方氧化锆是 两位德国化学家（和Chudoba）于1937年在高度蜕晶化的锆石中发觉的微小颗 粒。那时这两位没有给他定矿物学名称，因此至今仍用它的晶体化学名称“立方 氧化锆”（Cubic Zirconia，简写CZ）。前苏联的技术在美国、英国和德国等国家 申请了专利。1976年起，前苏联把无色

27、的合成立方氧化锆作为钻石的仿造品推 向市场，他迅速取代了其他钻石仿造品，如钇铝榴石、GGG、钛酸锶等一跃成为 最盛行的仿钻。合成立方氧化锆的折光率（左右）和色散率（）与钻石比较接近， 而且不像GGG易于在紫外光下变色。硬度也较高，模式硬度为，切磨和抛光性能 好。切磨成圆钻琢型，其亮光和火彩与钻石接近。合成立方氧化锆制作的钻石， 有时被不适本地称为“俄国钻”、“苏联钻”等，极易令人与产自西伯利亚的天然 钻石产生阻碍。其实最简单分辨立方氧化锆与钻石的方法是：即用干净的布或麂皮擦干净被 测试品，用手指在被测试品上按一下，若是测试品上有明显的指纹印，那么是钻 石，因为钻石是亲油的，反之是立方氧化锆，因为立方氧化锆是亲水的。合成碳化硅即莫桑石，是最新的钻石仿照品。其常见颜色是微黄色的，化学 成份是碳化硅，摩氏硬度9. 2 5，比重3.&127; 2 2。具双折射率，折射率2.6 4 8 - 2.6 9 1，双折射率是0 .0 4 3。合成碳化硅的导热能力与钻石接 近，用钻石热导仪测试合成碳化硅会显现钻石反映，因此不能依托热导仪鉴定， 由于合成碳化硅的高硬度及高折射率特性的缘故，已切割的合成碳化硅表面反光 及光泽与钻石极