合成钻石

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究竟什么是实验室制造钻石?

合成钻石有许多不同的名字 — 实验室培育钻石、实验室制造钻石、实验室合成钻石甚至人造钻石。这些名称都指向这样一个事实,即人造钻石是在实验室或工厂创造的,而不是在自然界中天然形成、从地底开采出来的。一些合成钻石实验室利用先进的技术来模拟地壳下天然钻石的形成条件。这一形成过程是区分合成钻石与天然钻石区的主要因素,毕竟合成钻石本质上与天然钻石的化学、光学和物理性质及晶体结构全部相同。

合成钻石大事年表

  • 20 世纪 50 年代:合成钻石问世,此时的合成钻石使用高压高温 (HPHT) 法生产,主要用于工业用途,例如用于电信和激光光学领域以及用作研磨材料等。
  • 20 世纪 70 年代:通用电气的研究员制成了第一颗宝石级合成钻石。它们净度够高,尺寸够大,可以用作珠宝首饰中的宝石。
  • 20 世纪 80 年代中期:制造商开始商业化规模生产宝石级合成钻石晶体。起初,这些实验室制造钻石几乎都很小,呈黄色或褐色,但在后来的数十年里,它们的品质不断提升。
  • 2000 年代:使用化学蒸气沉淀 (CVD) 法制造钻石,与 HPHT 法相比,该方法所需的压力和温度较低。
  • 2010 年代中期:珠宝市场可商业化规模供应无色实验室制造钻石。HPHT 和 CVD 仍然是合成钻石的主要生产方法。
CVD 合成钻石、HPHT 合成钻石和天然钻石晶体

CVD 合成钻石(左)、HPHT 合成钻石(中)和天然钻石晶体(右)。CVD 钻石边缘包覆着制造过程中积聚的碳。

实验室是如何制造合成钻石的?

实验室制造钻石主要采用两种工艺:

1. 高压高温 (HPHT)
使用这种方法制造合成钻石,实验室模拟了天然钻石在地底形成时的高温高压条件。HPHT 钻石是在压强 5–6 GPa(大约等于一架商用喷气式飞机停在人的指尖上所产生的压力)、温度 1300–1600°C 的条件下制造的。

品质较低的天然钻石和合成钻石均可通过 HPHT 工艺进行处理,改善颜色和净度。除提高无色钻石的颜色等级外,此工艺还可用于将钻石颜色变成粉红色、蓝色或黄色。这类钻石称为“经处理”的钻石。

2. 化学蒸气沉淀 (CVD)
利用这项相对较新的技术,科学家能够在中等温度(700°C 至 1300°C)和较低压力下制造合成钻石。将含碳气体抽入真空室,沉积在钻石晶种上,并结晶成为合成钻石。钻石的最终尺寸取决于允许生长的时间。

如何鉴别实验室制造钻石?

肉眼下,合成钻石(左)和天然钻石(右)看起来一样。

肉眼下,合成钻石(左)和天然钻石(右)看起来一样。

肉眼下,实验室制造钻石和天然钻石看起来完全一样。通常情况下,只有在宝石鉴定所使用专门的仪器才能对其进行鉴定。这些仪器可以检测微量元素和晶体生长的微小差异,从而确定钻石是合成钻石还是天然钻石。

实验室制造钻石是如何分级的?

GIA 天然钻石鉴定证书。

GIA 天然钻石鉴定证书。

在 GIA,合成钻石的分级过程与天然钻石同样严格。GIA 收到需要分级的宝石后,会对其进行检测,确定其身份,并检测可能进行过的处理。分析方法包括观察内含物以及荧光和磷光。如果一颗钻石经检测是合成钻石,GIA会开具实验室制造钻石报告。作为保护消费者的进一步防范措施,GIA 还会在钻石腰围进行镭射刻字,标示其证书编号以及表明该钻石为实验室制造钻石的声明。

实验室制造钻石如今已成为许多人的主流替代选择,因为它们具有与开采钻石相同的美感和性质,而且通常更加便宜。无论您考虑购买实验室制造钻石还是天然钻石,只要购买带有 GIA 钻石证书的宝石就可以知道其身份和品质。