麵包手套的鑽石怎麼合成

⑴ 高溫高壓法——合成鑽石

一、概述

眾所周知，鑽石是由單元素碳組成的寶石。在自然界，鑽石的生成是在高溫高壓下地質作用的結果。合成鑽石就是人工模擬天然鑽石形成的條件，讓非鑽石結構的碳轉化為鑽石結構的碳。早在1953年，瑞士工程公司(ASEL)就利用一種稱為「壓力球」的裝置成功地合成出了40顆小的鑽石晶體，但直到1955年美國通用電氣公司(gE)宣布利用稱為「壓帶」的裝置首次成功生產出鑽石時，他們才將其研究成果公布於眾。戴比爾斯公司(de Beers)也不甘落後，於1959年掌握了合成鑽石的復雜技術。他們所採用的方法與美國政府下令嚴格保密的通用電氣公司所使用的方法非常相似。60年代初期，戴比爾斯公司和通用電氣公司就開始了生產工業用合成鑽石粉。我國在60年代也已成功的合成了磨料級鑽石，並投入生產。1971年，通用電氣公司宣布他們已合成出了平均直徑為6mm的鑽石晶體。這些鑽石晶體不僅有黃色、褐色的，也有含氮低的近無色的，還有含硼的藍色鑽石。1985年日本住友電氣公司(Sumitorno Electric Instries)開始加入合成鑽石行列，1993年生產出高凈度的工業用鑽石。1990年俄羅斯的新西伯利亞(Novosibirsk )宣布他們利用「分裂球」(Spl(it-sphere)或稱BARS裝置已成功地合成出了鑽石。

由於受超高壓設備和高溫條件的限制，生產成本較高，故寶石級合成鑽石仍是昂貴和稀少的，但我們相信總有一天會有價格合理的寶石級合成鑽石面世。

二、合成鑽石的原理

1.碳元素的化合物

鑽石、石墨和無定性碳都是由碳原子組成的，它們不同的外觀和截然不同的物理性質，取決於它們完全不同的原子結構(圖9-7-1)。

圖9-7-1 碳原子的等間距緊密堆積結構(左)鑽石；層狀結構(右)石墨

2.石墨—鑽石的轉換

合成鑽石的溫壓條件要求高，即使有催化劑存在下，仍需要壓力(50～80)×10⁸Pa，溫度為1350～1800℃。用高壓設備合成鑽石最常用的金屬熔劑(催化劑)是鐵、鎳、鈷及鈀。圖9-7-2是在碳穩定相圖中，合成鑽石區晶形與溫壓關系。在合成鑽石區，溫度壓力不同，鑽石的晶形也各不相同。所以，合成鑽石受溫壓影響較大。溫度較低時，以立方體的生長為主；溫度較高時，以八面體的生長為主。所以人工生長的鑽石多為立方-八面體聚形。

合成鑽石的碳源一般用石墨，所以，合成鑽石的生產就是石墨轉換成鑽石的過程，不過，寶石級鑽石的合成分兩步走，先用石墨合成鑽石粉(工業磨料)，再用鑽石粉作原料，合成寶石級鑽石，鑽石粉可以保持壓力穩定，生長出大顆粒的晶體。若採用石墨，其斷裂的碳鍵改組成鑽石時，會有體積損失，而使體系的壓力降低，影響較大晶體的生成。

三、合成鑽石的技術與設備

1.六面頂壓機

合成鑽石的設備目前多採用高溫高壓的壓機，國內的合成鑽石主要是工業鑽(即工業金剛石)，設備是一種稱為「立方體超高溫高壓裝置」的壓機，壓機採用油壓和垂直固體傳壓裝置，根據頂錘數量的不同，分為兩面頂、四面頂、六面頂幾種。現國內用得最多的是六面頂壓機(即上下、前後、左右三對頂錘)，其工作壓力有1000～5000噸的多種，工作空間640mm×600mm×500mm，一般是上下頂錘通電加熱，溫度可達1900℃左右。

2.「壓帶」法

壓帶裝置如圖9-7-3所示，本方法與頂錘壓機大同小異，將鑽石粉末作為碳源放在生長艙內，生長艙放在特種材料做成的墊圈中，並放在兩個鐵砧之間，然後使生長艙內的原料經受極高的溫度和壓力，在生長艙內底部比頂部的溫度低，以便形成一個溫度梯度，使頂部的鑽石粉充分熔化並通過熔劑向生長艙底部遷移。在溫度較低的生長艙底部，鑽石圍繞籽晶生長成鑽石晶體。

圖9-7-2 碳穩定相圖中，合成鑽石區晶形與溫壓關系

圖9-7-4 BARS裝置的生長艙及其截面圖

以上不同設備和方法，應屬於不同的靜壓觸媒法。除此之外，合成工業級鑽石還有許多種方法，只是有的方法還不成熟，有的方法已被淘汰。如：爆炸法、液中放電法、氣相沉積法、地下核爆炸法等等。氣相沉積法近年來有很大的發展。

四、合成鑽石的鑒別特徵

由於合成鑽石的技術條件要求高，成本昂貴，目前尚無法大規模工業化生產，市場上銷售的鑽石一般不需要聲明它的天然屬性。但是，區別合成鑽石與天然鑽石仍有一些方法可遵循。

1.合成鑽石的顏色

由於很難排除掉生長艙中的氮，大部分合成鑽石多為含孤氮雜質的Ib型鑽石，常呈黃色至褐黃色。有時也在生長艙中引入硼原子，隨機取代鑽石結構中的碳原子，產生具有導電性的藍色IIb型鑽石。為了生長出無色的合成鑽石，常使用一種稱為「氮吸收劑」的金屬，如鋯或鋁。因為氮更易與這些元素結合，而不再取代鑽石中的碳原子，這樣就產生了無色的IIa 型鑽石。所以，合成鑽石很少出現 Ia 型鑽石(該型鑽石約占天然鑽石的98%)。

2.吸收光譜

絕大多數天然鑽石(Ia型)顯示415nm吸收線，而合成鑽石無這種特徵吸收線。

3.紫外熒光

通常合成鑽石在短波紫外線下的熒光比長波下的熒光強，且熒光顏色為黃色或黃綠色，而不是天然鑽石的藍或藍綠色。合成鑽石紫外熒光的顏色分帶式樣所表現的立方-八面體式樣，與天然鑽石的八面體式樣也是完全不同的。

4.包裹體

合成鑽石有時會出現金屬熔劑、塵狀物、麵包渣狀包裹體，及「砂漏狀」色帶。

5.儀器

針對合成鑽石的性質特徵，戴比爾斯公司研製了兩種鑒別合成鑽石的儀器。即鑽石光譜鑒定儀(Diamondsure)和鑽石結構熒光鑒定儀(DiamondView)。利用鑽石光譜鑒定儀可觀察到大部分天然鑽石中的415nm吸收線。如果發現有415nm吸收線，便不需進行進一步的檢測。鑽石結構熒光儀可用來觀察合成鑽石紫外熒光所表現出的立方·八面體式樣，這是由於不同的生長區和生長帶含雜質的濃度不同所致。

思考題

一、是非判斷題

1.珠寶市場上最常見的合成寶石是玻璃。

2.釔鋁榴石的代號是GGG。

3.有無氣液相包裹體是區分水晶與合成水晶的主要證據。

4.用水熱法可生產祖母綠，也可生產紅寶石。

5.弧形生長線是助熔劑法合成寶石的特徵之一。

6.摩爾硬度大於7的人工寶石中有SrTiO₃這個品種。

7.目前市場上的合成變石是水熱法產品。

8.見到小片狀鉑或合金包裹體的合成寶石即水熱法的產品。

9.合成祖母綠常見的針柱狀、柱狀包裹體，可以是方解石。

10.合成的紅寶石的色帶總是彎曲的。

11.釔鋁榴石的代號是GGG。

12.有無汽液相包裹體是區分水晶與合成水晶的主要依據。

二、選擇題

1.區分綠碧璽與合成綠色水晶時應使用：( )

a.濾色鏡

b.偏光鏡

c.折光儀

2.一般講，助熔劑法合成寶石中的液滴狀的包體是( )

a.助熔劑的殘余

b.捕虜來的液體

c.填隙的後生氣液包體

3.區分水熱法合成紅寶石與紅寶石時，要觀測：( )

a.折射率

b.有無同生氣液包體

c.有無金紅石或鋯石等同生包裹體

4.「YAG」中文名稱是：( )

a.釔鋁榴石

b.鎵榴石

c.鈦酸鍶

5.人工生長的下列寶石，哪種必須在寶石名稱前冠以「合成」二字：( )

a.金綠寶石

b.鈦酸鍶

c.釔鋁榴石

6.合成變色剛玉加入的著色離子是：( )

a.釩

a.鉻

c.鈦

7.任何一種具有與天然無機寶石相同化學成分，原子結構和物理性質的人工生長晶體都應稱為：( )

a.人造寶石

b.人工寶石

c.合成寶石

8.用焰熔法可以合成( )

a.釔鋁榴石

b.祖母綠

c.尖晶石

d.立方氧化鋯

9.冷坩堝(熔殼)法生產立方氧化鋯所需的熱來自( )

a.液化石油氣

b.丙烷和氯

c.高頻電流

d.高溫電阻

10.合成綠色水晶：( )

a.有強二色性

b.無二色性

c.有弱二色性

11.目前合成寶石或人造寶石中色散最強的是：( )

a.α-SiC(α-碳硅石)

b.SrTiO₃(鈦酸鍶)

c.TiO₂(金紅石)

12.從熔體結晶的人工寶石中不會含( )

a.氣—液兩相包裹體

b.同生的氣-液兩相包裹體

c.後生的氣液兩相包裹體

13.目前人造GGG由以下途徑形成：( )

a.從熔體中結晶

b.從溶液中結晶

c.從氣體中結晶

14.助熔劑法合成祖母綠中的特徵包裹體為：( )

a.同生氣液兩相包裹體 b.固相-氣相兩相包裹體 c.指紋狀氣液兩相包裹體

15.提拉法合成變石的特徵包裹體為：( )

a.癒合裂隙中三相同生包裹體

b.指紋狀氣液兩相包裹體

c.彎麴生長紋

16.腰棱標有「GE POL」的改成白色的鑽石是：( )

a.用褐鑽改的

b.用黃色鑽石改的

c.用劣質綠色鑽石改的

17.下列仿鑽材料中，熱導率最接近鑽石的是：( )

a.合成CZ

b.合成α-SiC

c.合成剛玉

三、多項選擇題

1.合成Moissanite(α-SiC)的物理性質是：( )

a.有一個n值為2.417

b.有雙折射

c.熱導率高於鑽石

d.維氏硬度與鑽石十分相似

e.反射率高於鑽石

2.仿寶石 Imitation stones是指( )

a.人工寶石模仿天然寶石的顏色、外觀者

b.人工寶石模仿天然寶石的特殊光學效應者

c.某天然寶石模仿另一種天然寶石的特徵

3.天然水晶與合成水晶：( )

a.可有菱面體與六方柱等單形組成晶體外形

b.其化學式是SiO₂·nH₂O

c.可有較強的多色性

d.晶面條紋平行C軸

e.任何切面上都有一個固定不變的折射率為1.544

四、填空題

1.焰熔法合成尖晶石的密度和折射率比鎂鋁尖晶石都( )。

2.合成剛玉寶石主要方法有( )、( )、和( )。

3.人造與合成寶石中代號CZ是( )，GGG是( )。

4.合成紫水晶不僅需要在原料中加著色元素( )，還需經( )處理。

5.合成寶石指其製取的全部或部分工藝過程是由人控制進行的。它們的( )、( )與它們所)和(對應的天然寶石基本相同。

6.除拼合石之外，人工寶石的製造方法可分為：從熔體中結晶或冷凝，從( )中結晶及從( )中結晶，和( )等。

7.水熱法合成祖母綠的特徵包裹體形狀常為：( )、( )、( )。

8.與水熱法相比，助熔劑法合成寶石的優點是能在( )情況下加熱熔劑和熔解各種原料，並使晶體在熔體中結晶。

9.水熱法合成的紅寶石內部可見：( )、( )、( )、金屬包裹體和( )。

⑵ 合成鑽石是真鑽石嗎，前景怎麼樣

合成鑽石是真鑽石，物理化學性質和天然鑽石一樣。將來很有可能是鑽石行業的一個大變革，有篇關於這方面的文章我覺得寫得很好，分享給你。希望能被採納幫助到你。

鑽石行業百年未有之大變革——合成鑽石開啟行業新紀元

如果說戴比爾斯的成功在於抓住了天然鑽石開采及推廣的歷史機遇，在我們仍舊津津樂道其成功的今天，鑽石行業已經迎來了另一個重要的歷史轉折點——合成鑽石。

一、鑽石行業新紀元

2020年，李雷和韓梅梅去挑選訂婚鑽戒的時候，可能會遇見不少新問題。

他們會考慮是否要選擇一顆合成鑽石——在實驗室人為生產出來的鑽石。「反正看起來沒有差別，為什麼不買合成鑽石，便宜太多了」，韓梅梅可能會猶豫「雖然知道都是鑽石，但是結婚意義不一樣，我還是想買天然的」。

伴隨著近年來合成鑽石生產速度和質量的飛速提升，這樣的未來並不遙遠。

2012年5月，IGI安特衛普實驗室（International Gemological Institute）曾在一位商人送檢的605顆大小為0.30-0.70克拉不等的鑽石中，檢測出混有461顆合成鑽石，然而在購入時他認為這些鑽石都是天然的。

為了提高全行業的警惕，提醒業內注意篩查合成鑽石，IGI選擇在第一時間將這次送檢的情況告知全球各大鑒定實驗室，並分享合成鑽石具體的鑒定方法，希望在鑒定環節將這樣的風險降到最低。

此後短短四年時間，合成鑽石的生產能力已迅速提高。據統計，2014年，合成鑽石年產量小於35萬克拉，占天然鑽石產量的比例小於0.3%。2015年，合成鑽石年產量激增至230-420萬克拉，占天然鑽石比例也已經增長至2%-3%。與此同時，合成鑽石的品質也逐年提升，實驗室檢測到世界最大無色合成鑽石，已經可以做到10.02ct,E色VS1。在同等品質下，礦業分析師基拉利爾認為「消費者可能轉向合成寶石，畢竟他們平均比天然鑽石便宜了20%至30%」。

2016年中國國際鑽石產業高峰論壇9月於深圳舉辦，各方人士就「天然&合成 鑽石市場的趨勢和挑戰」展開了一整天的討論，合成鑽石進入珠寶市場已是大勢所趨。整個行業正站在歷史變革的路口，每個從業者都面臨著新的挑戰和沖擊。

二、從業者面臨新選擇

在天然鑽石與合成鑽石的問題上，面臨多重選擇的不止消費者，商家與鑒定實驗室受到的沖擊更加直接。

1、鑽石商家：天然 vs. 合成？

多年來，鑽石作為婚嫁剛需，幾乎不存在來自其他寶石的競爭，但合成鑽石的出現將改變固有格局，競爭將來自鑽石品類內部。

早期曾有天然鑽石商家公開抵制合成鑽石，批判其搶走了「非洲人民的牛奶和麵包」，這是選擇堅守天然鑽石。另一方面，已經有不少品牌走出了邁向合成鑽石的第一步。

歷經五代的傳統鑽石切割及零售商Royal Asscher已經於2013年推出「Rebel Chique Diamonds」品牌，專門銷售合成鑽石作品。一直想進入鑽石市場的施華洛世奇，也已於2016年在美國開啟合成鑽石品牌「DIAMA」,選擇一些獨立的高級珠寶零售店進行銷售，他們表示「並不急於收回成本，會耐心等待年輕消費群體的成長，想要讓合成鑽石與天然鑽石並駕齊驅」。

傳統鑽石帝國的開創者戴比爾斯De Beers也從未放棄進入該領域，可謂雙管齊下的代表。日前，業內曾傳出其欲與施華洛世奇就合成鑽石達成合作的消息。雖然尚未落實，但戴比爾斯子公司第六元素Element Six早已於上世紀五十年代成立，一直致力於合成鑽石的研究和教育。

目前，國內展會上已頻頻出現合成鑽石批發商及零售商的展位，吸引不少業內與消費者駐足咨詢。根據年初摩根斯坦利的行業預測，發展至2020年，合成鑽石在珠寶級別的小克拉鑽石中佔比將達到15%，大克拉合成鑽石佔比也將達到7.5%。

鑽石行業正從單純消費天然鑽石，轉向合成鑽石參與市場競爭的新階段。無論商家是否選擇合成鑽石，積極了解和調整才能更好的應對正在展開的新格局。

2、鑒定實驗室：行業信任的橋梁

上世紀五十年代，實驗室與鑽石行業共同經歷了第一次飛速發展。為了幫助消費者了解天然鑽石的品質，鑒定實驗室為行業制定了明確的4C鑒定標准，也奠定了其後幾十年實驗室的發展方向。但隨著合成鑽石進入市場，實驗室再次站在了發展的十字路口：堅持天然鑽石的4C鑒定，還是研究合成鑽石的鑒定技術？

在過去的幾年中，部分實驗室對鑒定合成鑽石持保留態度，只針對天然鑽石出具鑒定證書，對無法確定天然性的鑽石選擇退檢。另一些實驗室則選擇持開放態度，在確保天然鑽石准確鑒定的基礎上，投入人力物力深入研究合成鑽石的鑒定方法。

在合成鑽石的研究與鑒定上，IGI始終走在行業前沿。與過去市場要求實驗室依據明確標准出具嚴謹的4C鑒定證書不同，IGI實驗室認為「在合成鑽石進入市場的新階段，鑒定的重點將從4C轉向天然性，只有在深入研究並准確鑒定合成鑽石的基礎上，才能進一步保障天然鑽石鑒定的准確和可靠性。」
為了做到鑒別合成鑽石，實驗室除了配備專業的合成鑽石鑒定儀器，專業人才的培養也至關重要。與此同時，如何與世界最頂尖的合成鑽石生產技術保持同步，更新相應的鑒定技術，成為實驗室面臨的新挑戰。

無論消費市場是否接受合成鑽石，鑒定行業都面臨著重大調整。如果說4C標準的貫徹和維護是鑒定實驗室之前的主要職責，對合成鑽石採取的態度和行動則將決定它在鑽石新紀元的話語權。

三、應對變革：行業需要專業的珠寶教育

2015年，全球最大的七家天然鑽石礦業公司聯合成立鑽石生產商協會（DPA），而相應的國際合成鑽石協會（IGDA）也已經成立。合成鑽石進入市場的大趨勢下，行業普遍認為，在確保鑒別天然與合成的基礎上，合成鑽石將作為天然鑽石的補充，為消費者提供更多選擇，擴大鑽石的消費市場。

大變革中機遇與挑戰並存。無論是消費者、商家還是鑒定實驗室，都需要接受新一輪的知識更新和再教育。每個從業者只有在全面認識合成鑽石的基礎上，才能對行業發展做出准確判斷，找到在行業中相應的位置。

畢竟，風向開始變了。

⑶ 我的世界鑽石怎麼獲得及合成

鑽石藏於地下深處，很難找，要用鐵鎬或更好的鎬子才能挖，不能通過合成獲得。

⑷ 鑽石是怎麼做出來的

人工合成鑽石的技術，主要就是模仿天然鑽石生長時的環境來培養鑽石。合成鑽石就晶體形成之生長方式而言，大致可分為三種方式：一就是高溫高壓法，二是震波法，三是化學氣相沉澱法。
一、高溫高壓法：這種方法用的材料有煤、焦炭、石墨、石蠟、糖等；有份報告曾列舉二十幾種合成成功的材料。應用的催化劑可用鐵、鈷、鎳、銠、釕、鈀、鋨、銥、鉻、鉭、鎂，或這些金屬元素的混合物。要求至少要達75,000atm(大氣壓)，最好在80,000atm至110,000atm的高壓狀態，形成溫度則要在1200℃�9�12000℃之間，最好是在1400℃�9�11800℃之間。反應艙的中部為高溫區，碳源置放在該區，晶種放在反應艙下部的低溫區。以石墨為碳源，晶種固定在氯化鈉（食鹽）晶床內，晶種某特殊晶面對著金屬催化劑，在晶種和碳源之間放置直徑６mm，厚３mm，金屬催化劑圓柱，此金屬催化劑是鐵鎳合金。組合後，置入單向加壓，四塊斜滑面式立體超高壓高溫裝置中，再放入１０００頓的油壓機內，反應腔溫度約１４５０℃，壓力控制在６GPa左右，生長時間２２~５２小時。
二、震波法：主要是利用爆炸時所產生的瞬間高溫高壓條件來合成鑽石，所合成的鑽石顆粒都很小(通稱鑽石粉)，只適合在工業上應用。
三、化學氣相沉澱法：首先把氫氣和含碳氫的氣體(一般使用甲烷CH4)，通過一組調節器，調節兩種氣體的比例，然後利用微波波源或電熱絲等，加熱混合的氣體，使溫度達2000℃左右，氫氣和甲烷會分解成氫原子和碳原子形成的電漿流，然後在加熱至600~1000℃的基質上，結核長成薄膜。