说到钻石,我们经常将它与昂贵和坚硬联系到一起。众所周知,钻石的主要成分是碳,本身原料并不稀奇。之所以稀有,是因为钻石的形成条件非常苛刻。
天然钻石诞生在地幔层,并随着火山运动来到地球表面。开采后的天然钻石中,大部分属于工业级金刚石,能够达到珠宝级的钻石少之又少,再加上开采难度大,因此在过去,钻石长期被皇室、贵族等垄断。
随着科学技术的进步,人们开始思考:既然钻石的原料很容易获取,且钻石售价高昂,我们可不可以生产出人造钻石呢?1954年,通用电气公司宣布他们生产出了第一个商业用途的人造钻石。至此,培育钻石正式进入了工业及消费领域。
如何培育钻石
在了解培育钻石之前,我们先要了解天然钻石是怎么形成的。
天然钻石形成于地下深处约177~241公里。这个深度的压力可以达到近50000个大气压。温度范围从1100℃~1500℃。这些强烈的地质条件将碳压缩成最致密的形式,在岩浆中形成钻石。所以在钻石的形成过程中,温度和压力是重要条件。
而培育钻石又称生长钻石,通俗得说就是用小钻石作为“种子”,通过技术手段模拟天然钻石的生长环境,让“养料”中的碳原子逐渐附着在钻石种子上,从而让钻石种子成长为更大的钻石晶体。
培育钻石在晶体结构完整性、透明度、折射率、色散等方面都可与天然钻石相媲美。从数据对比来看,培育钻石与天然钻石的光学特性、物理特性、化学特性及硬度也是完全相同的。
培育钻石的生产方式
培育钻石的生产技术主要有HPHT( High Pressure High Temperature)高压高温法和CVD(Chemical Vapor Deposition)化学气相沉积法,培育时间约为半个月至一个月。高温高压法主要以中小颗粒钻石为主,生长速度快;CVD法具备大颗粒优势,净度更高、更可控。
❶ 高温高压法(HPHT)
HPHT主要是利用高温高压技术模拟天然钻石的生长过程,在地上重现碳元素层的反应,使碳粉中的碳原子重新连接形成钻石晶体。