人工培育钻石

人工培育钻石-什么是培育钻石目录/CONTENTS什么是化学气相沉积法(CVD)生长钻石人工培育钻石HPHT钻石和CVD钻石的生长过程：制造实验室制造钻石过去30年间，GIA对实验室制造钻石或人造钻石进行了广泛研究，深入了解了这类钻石的制造及鉴定方法。虽然合成钻石是由工厂制造的，但其化学和物理特性却非常接近天然钻石有些人可能会将实验室制造钻石当作仿品，但这是不对的。真正的钻石仿品，如合成二氧化锆石或合成碳硅石，只是看起来像钻石，其化学和物理特性却截然不同，受过培训的宝石学家可以轻松鉴定出这类仿品。不过，鉴定实验室制造钻石难度就大多了在某些情况下，受过培训的宝石学家可以通过使用标准宝石检测设备，识别化学蒸气沉淀法(CVD)或高压高温(HPHT)制造和处理的钻石。但有些时候，宝石学家还需要使用先进的科学仪器对钻石进行测试，才能完成鉴定。GIA拥有关于各类钻石宝石学特性的庞大数据库，我们利用该数据库来开发其他的钻石鉴定方式实验室制造钻石简介人工培育钻石20世纪50年代，科学家首次在实验室制造钻石不过，当时制造的钻石太小，不适用于珠宝到了20世纪90年代中期，人们开始制造较大的宝石级晶体，并一直延续至今如今，越来越多的公司开始从事合成钻石制造业务多个国家/地区都在制造用于珠宝和工业用途的合成钻石，其中工业用途是这类材料的主要用途(LargeColorlessHPHTSyntheticGemDiamondsfromChina(《来自中国的大型无色高压高温合成宝石级钻石》)，国际宝石新闻，《宝石与宝石学》(Gems&Gemology)，2016年春季刊，第52卷，第1期)传统的钻石制造方法称为高压/高温(HPHT)法，是利用装置模拟天然钻石在地底形成时的高压高温条件，用装置内的碳材料制造合成钻石人工培育钻石相对较新的方法称为化学蒸气沉淀法(CVD)，是将含碳气体注入真空室，让其结晶沉积在合成钻石晶种上。这种方法比高压高温法所需的温度更低，压力更小。两种方法目前都是非常流行的钻石制造方法。用化学蒸气沉淀法制造钻石的前期设备成本比高压高温法要低，但使用这种方法制造的钻石，需要后续处理以改善颜色什么是高压高温(HPHT)钻石？HPHT代表高压高温法，这是实验室用于制造钻石的一种主要方法。这种钻石生长过程需要将碳置于极端的温度和压力环境下，这种环境模拟了地球深处天然钻石形成时的极端热量与压力条件HPHT钻石的生长过程人工培育钻石将钻石晶种置于专门打造的压力条件下将生长室加热至1300-1600°C，压力高于870,000磅每平方英寸(约5,998,440帕)熔融金属将高纯度碳源分解碳原子沉积在一小块钻石晶种上，合成钻石开始生长人工培育钻石之后，这块实验室制造晶体由钻石切磨师切磨详细说来，HPHT钻石是在一个小舱室里生长的，这个小舱室位于可以产生极高压力的装置内。舱室内的碳原料(如石墨)熔解在铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)等元素组成的金属助溶剂中，从而降低钻石生长所需的温度和压力。然后，碳材料借助助溶剂向温度较低的钻石晶种移动，并在其上结晶，形成合成钻石晶体。结晶过程需要数天至数周时间，以形成一个或多个晶体天然钻石晶体往往呈八面体，而HPHT合成钻石晶体除了八面体表面，通常还会呈现立方体表面。由于天然钻石晶体和HPHT合成钻石晶体的形状不同，它们的内部生长模式也大不相同。内部生长模式差异是区分天然钻石晶体和合成钻石晶体的一种可靠方法人工培育钻石NEXT经过刻面的合成宝石通常会呈现出特殊的颜色分布特征、荧光分区和孪晶纹，这些都和晶体的十字形生长区结构有关。有时这类宝石还会带有深色的金属助熔剂内含物。某些情况下，这种材料会呈现磷光现象，即暴露于紫外线光源后，即便切断光源仍然能持续发光制造无色的HPHT合成钻石曾是一大难题氮会使钻石变黄，因此必须将其排除在生长环境之外此外，高净度的无色钻石需要更长的生长时间，其生长所需温度和压力条件也需要更好的控制不过，最近的技术发展已经能让人们制造出10克拉以上的钻石刻面无色晶体(15CaratHPHTSyntheticDiamond(《15克拉HPHT合成钻石》)，实验室注意事项，《宝石与宝石学》(Gems&Gemology)，2018年夏季刊，第54卷，第2期)蓝色晶体的出现是因为在宝石生长过程中添加了硼。而粉红色和红色等其他颜色较为罕见，是通过宝石后期生长处理工艺(包括辐射和加热)形成的人工培育钻石什么是化学蒸气沉淀(CVD)钻石？CVD表示化学蒸气沉淀法，这是在实验室制造钻石的另一种方法。这种钻石的生长需要在真空室内对烃类混合气体施加适当的压力和温度CVD钻石的生长过程将钻石晶种置于钻石生长室中生长室中注入含碳气体将生长室加热至900-1200°C微波束让碳从等离子云中落下，沉积在晶种上每隔几天会取出其中钻石，打磨钻石顶部表面，移除其上的非钻石碳元素，然后再放回生长室。每批钻石可能需要经历几次开始/停止循环

，整个生长过程需要三到四周取出合成钻石晶体后，这些晶体就可以进行切磨，制成最终产品

人工培育钻石NEXT详细来说，CVD钻石是在充满碳氢混合气体(如甲烷)的真空室内生长的能量源(如微波束)分解气体分子，碳原子向下吸附到温度更低的扁平钻石排种盘中结晶过程需要数周时间，多个晶体同时生长确切的数量取决于真空室的尺寸和排种盘的数量这种板状晶体通常会形成需要切除的黑色石墨粗糙边缘它们还会呈现褐色，这种颜色在进行宝石刻面步骤前，可通过热处理去除目前市面上出售的大多数CVD生长的无色钻石很可能都是已经过高压高温(HPHT)热锻脱色处理的褐色晶体与HPHT钻石制造方法一样，CVD制造方法也在不断改善，让制造商能制造出颜色和净度都有较大提升的更大宝石。(ObservationsonCVD-GrownSyntheticDiamonds:AReview(《化学蒸气沉淀法生长的合成钻石观察：评述》)，《宝石与宝石学》(Gems&Gemology)，2016年秋季刊，第52卷，第3期)人工培育钻石上方表格列出了大多数合成钻石所具有的视觉特征。然而，并不是所有刻面合成钻石都会呈现上述特征。例如，特定的合成钻石可能不会呈现荧光。因此，依据尽可能多的判断特征来鉴定钻石非常重要色域是一种非常重要的判断特征。由于氮等元素在晶体形成过程中聚集，HPHT彩色合成钻石常常呈现出几何图案色域。天然钻石有时会呈现色域，但其色域不会像HPHT合成钻石的色域那样呈现几何图案。而CVD生长的合成钻石着色则通常比较均匀HPHT合成钻石通常含有金属助溶剂内含物，这内含物在透射光下呈黑色、不透明状，在反射光下则会呈现金属光泽。这是因为在HPHT钻石生长过程中，用作催化剂的金属有时会进入钻石晶体。这些助溶剂金属合金含有铁、镍、钴等元素。因此，有时用磁铁可以吸附含有较大金属内含物的合成钻石CVD生长的合成钻石不含金属内含物。但是它们通常含有深色石墨内含物或其他矿物内含物，这些内含物是在它们独特的生长过程中形成的。石墨内含物与金属内含物不同，它们没有金属光泽人工培育钻石在两个互呈90度角的偏振滤光片之间检查时，天然钻石通常呈现出明亮的交叉影线或干扰的马赛克图案或"应力"颜色这些干扰色是钻石在地球深处时或者在火山爆发而被带到地球表面的过程中因承受巨大压力而形成的CVD合成钻石往往带有带状"应力"图案，科学家可以利用这种图案符号将CVD合成钻石与HPHT合成钻石区分开来相比之下，HPHT生长的合成钻石生长在压力几乎始终一致的环境下，不会受到任何应力影响，因此这种钻石不会呈现应力图案或仅有微弱的带状应力图案合成钻石的荧光也是常用的识别符号。合成钻石的荧光在短波下通常比在长波紫外线光源下更强，而天然钻石的荧光正好相反。合成钻石的荧光也常常呈现独特的图案人工培育钻石HPHT合成钻石切磨后，其冠部或底部往往会呈现十字形荧光图案。而从底部刻面观察CVD合成钻石，钻石可能呈现条纹图案。常见的荧光色包括绿色、黄绿色、黄色、橙色和红色一些合成钻石甚至在紫外线灯关闭后，还能发光一分钟或一分钟以上。这称作磷光现象，通常只有合成钻石才会出现这种现象GIA使用DiamondView™荧光成像仪器来检查钻石。该仪器可以显示钻石晶体内部的生长模式钻石鉴定的真正难点是鉴定微小的米粒钻。在珠宝行业中，米粒钻都是成包出售，每一包都有成百上千颗钻石。有些人会把天然钻石和CVD/HPHT生长的合成钻石混合包装为了解决这一大难题，GIA研发出GIAiD100®。可以购买这种设备，自动检测尺寸非常小的钻石。。此外，我们的鉴定所也提供米粒钻检测服务人工培育钻石随着合成钻石技术日益复杂，GIA科学家凭借不断进步的检测技术和研究工作，始终走在行业前沿。要想确定您所购买的钻石种类，请务必购买带有GIA钻石鉴定证书或GIA实验室制造钻石鉴定证书的钻石。了解更多GIA米粒钻检测服务和钻石检测设备—GIAiD100®、GIADiamondCheck™作为合成钻石持续研究项目的一部分，GIA打造了CVD生长设施，并利用该设施制造CVD合成钻石，以供研究人工培育钻石什么是培育钻石01什么是培育钻石？培育钻石(labgrowndiamond)，根据英文，顾名思义，是实验室里培育出来的钻石。通过将天然或人工的钻石作为籽晶生长合成钻石层，通过模拟自然界生成天然钻石的生长环境，就像种子一样，"种"在实验室的环境里慢慢发育长大。天然钻石和培育钻石都是纯碳构成的晶体，两者的晶体结构、物理性质、化学性质、光学性质完全一样人工培育钻石02培育钻石和天然钻石的区别只是形成的环境不一样物理、化学和光学性质都一致，那培育钻石到底是不是真钻石呢？培育钻石业界常用这些类比来回答这个问题：培育钻石和天然钻石，就像是温室花朵和自然界花朵的关系，它们都是花朵，只是生长的环境不一样。培育钻石和天然钻石，就像是冰箱里的冰和大自然里的冰，他们都是冰，只是形成的环境不一样……天然钻石的形成需要经过亿万年的"磨炼"。火山喷发前，由于火山口经常被堵死，从地壳深处大约150～200公里处上升的炙热岩浆，只能在火山口慢慢冷却，这时的纯碳物质压力为4.5～6*10^9Pa，当温度降到1000～1250°C时，便会结晶，形成天然钻石。在地球的深部只有很少的地方具有钻石形成的物理、化学条件人工培育钻石1但是现在实验室已经可以模拟自然界生成天然钻石的生长环境，通过HPHT(高温高压)技术或CVD(化学气相沉积)技术，只需用数周时间就能生成宝石级的培育钻石203培育钻石有多少个名称？3除了"培育钻石"，也许大家还听说过"合成钻石"、"人造钻石"、"人造金刚石"、"莫桑钻"、"水钻"，它们是一样的吗？4在国家标准GB/T16552-2017《珠宝玉石名称》的定义里，"合成宝石"是指完全或部分由人工制造且自然界有已知对应物的晶质体、非晶质体或集合体，其物理性质、化学成分和晶体结构与所对应的天然珠宝玉石基本相同。"人造宝石"是由人工制造且自然界无已知对应物的晶质体、非晶质体或集合体5根据这个定义，"合成钻石"的叫法是目前国家标准里面的表述，因为自然界有已知的对应物钻石，所以称之为"合成"人工培育钻石1而"人造钻石"的叫法就没那么规范了2而根据国家标准GB/T16553-2017《珠宝玉石鉴定》的定义，"金刚石"是"钻石"的矿物名称。工业应用领域普遍认可"合成/人造金刚石"的称谓，珠宝行业鲜用"金刚石"一词3那"培育钻石"的名称又是从何而来？4不同语言体系下，词汇的内涵可能不同。其中一种说法认为，"合成(Synthesis)是多种化学前体形成更复杂分子的化学反应过程。根据这个定义，在实验室中生长的钻石不是"合成"的，因为生长的钻石不是一个复杂的分子，也不需要多种化学前体来制造钻石，生长钻石仅仅是把一种碳单质存在形式(石墨)转变成另一种碳单质存在形成(钻石)5钻石的独特之处在于它是唯一不是由复杂分子构成的宝石。因此，按这个理论，实验室生长的钻石不是合成的；然而，实验室生长的红宝石、蓝宝石或绿宝石，可以被认为是合成的，因为它是在实验室中由多种化学前体合成的人工培育钻石此外，美国联邦贸易委员会(FederalTradeCommission，FTC)在2018年7月修订了"珠宝指南"，指出"合成(synthetic)"一词通常让人联想到"伪造"，而人工钻石不是伪造的，他们与开采的钻石有完全一致的光学、物理及化学性质，因此，不建议使用"合成"一词描述人工钻石，而推荐使用实验室培育/制造(laboratory-grown/created)等术语随着FTC的指南颁布，行业越来越倾向使用"实验室培育钻石(laboratorygrowndiamond)"的称谓。在中文语境下，行业同样更乐意使用"培育钻石"，而非"合成金刚石"、"合成钻石"。大概前者更能传达出钻石的浪漫属性以及实验室技术进步带来的科技感，同时又暗含了钻石培育过程的艰辛，如种子生长一般，经历重重困难才能最终培育出美丽的果实，这在一定程度上也给培育钻石带来了情感附加价值而"莫桑钻"、"水钻"则是完全与"钻石"不相关的物质人工培育钻石"莫桑钻"，又叫莫桑石，化学名称为合成碳化硅SiC，是一种人工宝石，因为具有高折光率和高色散值，光学表现较好，通俗地说，就是光泽感强、火彩强，所以常被用作钻石的模仿品123456"水钻"一般指合成立方氧化锆，简称CZ，同样是一种人工宝石，折光率和色散值与钻石接近，但硬度较钻石低，佩戴后可能出现被磨花的现象"莫桑钻"和"水钻"的出现，大大丰富了饰品市场，满足了人们对美的追求，但从价值和文化的角度而言，远远不如钻石珍贵04如何知道购买的是不是培育钻石？培育钻石的命名术语在国际国内行业还未达成统一美国FTC在2018年修订的指南中扩大了钻石的定义，指出"钻石"一词既包括"开采"的，也包括"人工制造"的人工培育钻石加拿大珠宝商协会(CanadianJewellersAssociation，CJA)于2020年3月发布的"实验室培育钻石(LGD)广告CJA指南"则要求，必须对非天然的材料做出声明，'人造的'、'实验室培育的'或'实验室创造的'等词必须紧接在'钻石'之前，不得将它们分开。"世界珠宝联合会(CIBJO)于2020年初向行业发布《培育钻石指南(征求意见稿)》，提出"实验室培育钻石、实验室制造钻石、以及合成钻石"都是同义词，虽然"合成"不是首选的"修饰词"，但仍然是一个合法的术语，而不加修饰的"钻石"一词仅指天然钻石如何知道购买的是不是培育钻石呢？虽然命名术语尚未统一，但行业普通认同应当明确地向消费者披露钻石是否为"人工培育"的，消费者可以借助第三方鉴定检测机构的权威报告进行判别人工培育钻石T国内的检测机构、行业机构和龙头企业纷纷制定了相应标准，为培育钻石的鉴定、分级提供依据。注：名称中"T"代表团体标准，"Q"代表企业标准2018年8月，CTI华测宝石实验室为培育钻石品牌凯丽希(CARAXY)签发了中国第一份《实验室培育钻石鉴定报告(LaboratoryGrownDiamondReport)》，为一枚蓝色实验室培育钻石戒指出具鉴定和分级数据国际权威实验室也对培育钻石报告做出相应修订。2019年3月，HRD安特卫普推出新版实验室培育钻石报告，将分级描述调整为与天然钻石一致，并扩大了培育钻石的颜色分级范围2019年4月，GIA美国宝石学院(GemologicalInstituteOfAmerica)宣布用"实验室培育钻石(LaboratoryGrownDiamond)"的命名术语替代"合成钻石(SyntheticDiamond)"，以便与FTC最新的指南保持一致人工培育钻石IGI国际宝石学院(InternationalGemologicalInstitute)出具的报告中，采用"实验室培育钻石(LaboratoryGrownDiamond)"的称呼2020年3月，GSI国际宝石研究院(GemologicalScienceInternational)推出新的培育钻石报告LGXComplete™，进一步提供培育钻石的优化处理信息可以看到，所有专业、权威的第三方检测机构都有能力出具鉴定分级证书，并都将在证书中披露是否为钻石，是"从天然开采的钻石"还是"由人工培育的钻石"。有了权威实验室和机构的保障，培育钻石越来越被大众所接受，不少社会名流和明星大咖都曾在重要场合佩戴培育钻石人工培育钻石什么是化学气相沉积法(CVD)生长钻石2019年2月，HRD安特卫普实验室鉴定了首枚直接由培育钻石切割而成的戒指"ProjectD"，其生产商为著名的培育钻石公司DutchDiamondTechnologies。这枚戒指有133个刻面，重3.865克拉，切磨自155ct的化学气相沉积法(CVD)制成的培育钻石板晶(plate)在上一篇科普文中，我们给大家介绍了高温高压(HPHT)培育钻石技术《什么是高温高压法生长钻石》，行业里还有另一种最常用的培育钻石技术——化学气相沉积法(CVD)？CVD生产技术到底是怎样的？发展到什么水平了？中国能生产CVD钻石吗？我们今天就来一探究竟化学气相沉积法(CVD)怎么长钻石？人工培育钻石化学气相沉积法，英文名称为ChemicalVaporDeposition，简称CVD法，是指将含碳元素的混合气体置于一定条件下，气体中的碳原子按金刚石的结构在预先放置在生长舱中的种晶上沉淀，不断长大后形成的等轴晶系晶质体，简称为CVD培育钻石通俗点来讲，CVD法培育钻石就像种粮食，需要"种子"与"养料"，一颗小小的天然钻石就是"种子"。整个过程首先要有一个天然或培育钻石的籽晶片，还需要用到气体原料(主要是氢气H2和甲烷CH4)，在低压高温(压力小于1Pa,温度800~1000℃)的环境中，甲烷在高能微波或放电等方式的激发下，分裂出一个个碳的等离子体，这些等离子体就像灰尘一样，在空气中一点一点沉积到"种子钻石"上，籽晶片就会慢慢地"一层一层"越长越大最后生长出来的CVD钻石通常呈板晶状，周围包裹着一圈黑色石墨人工培育钻石01CVD培育钻石历史最早可以追溯到1952年，美国联邦碳化硅公司的WilliamEversole在低压条件下用含碳气体成功地生长出培育钻石。但当时CVD法生长钻石的速度很慢，以至很少有人相信其生长速度能提升到可供商业应用｡0520世纪80年代末，戴比尔斯公司的工业钻石部(现在的ElementSix公司)开始从事CVD培育钻石的研究，并迅速在这个领域取得领先地位，提供了许多CVD多晶质金刚石工业产品｡02031956年，苏联科学家通过研究，显著提高了CVD培育钻石的速度，当时是在非钻石的基片上生长培育钻石薄膜｡0420世纪80年代初，这项培育技术在日本取得重大突破｡1982年日本国家无机材料研究所(NIRIM)宣布，培育钻石的生长速度已超过每小时1微米(0.001mm)｡CVD培育钻石历史最早可以追溯到1952年，美国联邦碳化硅公司的WilliamEversole在低压条件下用含碳气体成功地生长出培育钻石。但当时CVD法生长钻石的速度很慢，以至很少有人相信其生长速度能提升到可供商业应用｡人工培育钻石01进入20世纪90年代，CVD培育单晶钻石的研发取得显著进展｡05进入21世纪，宝石级CVD单晶培育钻石的研发有了突破性进展02031990年荷兰Nijmegen大学的研究人员用火焰和热丝法生长出了厚达0.5mm的CVD单晶体｡041993年美国Crystallume公司用微波CVD法生长出了相似厚度的单晶培育钻石；同年，Badzian等生长出了厚度为1.2mm的单晶培育钻石｡DTC和ElementSix公司生产出了大量用于研究目的的单晶培育钻石｡