怎样生产cvd钻石?

怎样生产cvd钻石?

An impractical guide to CVD production

有些人可能将实验室种出来的钻石和其他天然钻石替代品统称之为仿钻,但这是不正确的。

实际上,仿钻是指如立方氧化锆或合成莫桑石等这类只是看起来像钻石,但具有非常不同的化学和物理性质的钻石替代品,不同种类的仿钻的这些特征能让经过培训的宝石学家们轻松鉴别出它们。

然而,实验室生长的钻石更具挑战性,现在市场上可以检测到各种各样的天然,合成和彩色的宝石钻石。 因为天然钻石,优化钻石,合成钻石在商业价值中有很大差异,所以从业人员在销售时对消费者的估值和披露至关重要。

在某些情况下,训练有素的宝石学家可以通过使用符合标准的宝石测试设备识别这些CVD / HPHT生长和处理的钻石。 在其他情况下,识别需要使用更先进的科学仪器测试钻石。 在GIA有一个记录了许多不同类型钻石的宝石学特性的大型数据库,用来制定甄别钻石的额外方法。

比方说,天然金刚石晶体通常以圆形的八面体形状形成由地球内部的条件引起的圆形八面体形状。 它们被形成了金伯利岩管的火山在喷发过程中带到地球表面。 天然宝石的典型晶体形状是八面体,钻石的生长同时发生在八个不同的晶面上的。

在20世纪50世纪50年代中期,科学家首次在实验室中首先尝试种植钻石。 然而,这些合成钻石对于珠宝来说太小了。 20世纪90年代中期他们开始尝试生产较大的,宝石级的晶体,并持续到今天。越来越多的公司生产合成钻石。 现在种植合成金刚石的国家已有几个。

工业用途始终是合成金刚石材料的主要功能。

传统的金刚石生长方法,称为高压高温法(HPHT),合成金刚石由碳材料制成,通过模拟地球中的天然金刚石生长环境来合成金刚石。

较新的方法,即化学气相沉积法(CVD),包括填充真空室,其中含碳气体在合成金刚石种子上进行结晶。 该方法比HPHT合成法的温度和压力要求更低。 这两种方法目前是种植合成金刚石的常见方法。 CVD金刚石生长法同时也要比HPHT的前期设备成本更低,但可能需要随后进行优化来改善长出的钻石的颜色。

什么是CVD钻石?

CVD,汉译为化学气相沉积,即Chemical Vapor Deposition,是用于在实验室中合成金刚石的另一种方法。 金刚石通过在真空室中注入烃气体混合物在固定压力和温度中合成。

CVD合成金刚石实验步骤如下:

先将金刚石晶粒置于金刚石生长室中。

接着向腔室填充含碳气体。

再将腔室加热至一定温度。

最后用微波束使碳从等离子体云中沉淀出来并沉积在种晶上。

每批钻石可能需要几个生息周期,并且整个生长过程可能需要几周。

除去合成金刚石晶体后,可以切割并抛光成最终产品。

更准确的说,CVD金刚石生长在填充有氢和含碳气体的真空室内进行,能量源破坏气体分子,并且碳原子朝向较冷的扁平金刚石种子板弥漫。 结晶发生在几周内,几个晶体同时生长。 确切的数量取决于腔室的尺寸和种子板的数量。 生长的晶体经常需要切除的黑色石墨的粗糙边缘。 它们还可能呈棕色,需要在刻面之前通过热处理除去。 大多数CVD种植的无色材料可能曾经是通过HPHT退火脱色的棕色晶体。

这些无色CVD种植的合成钻石可以看起来与天然钻石相同到肉眼难以鉴别,需要有一定资质的专业人员借助专业设备或通过专业宝石/钻石鉴定所进行鉴定。记得要证书。

与HPHT钻石生长过程一样,CVD方法还在继续改进,在技术上的突破能让制造商们进一步改善的颜色,净度,以及提供更大的合成CVD。

As I have said, it is merely an impractical guide, it is meant to be fun as an experiment, and bond to fail in mass production if intentionally abused.