天然鉆石形成于地下深處約177至241公里。這個(gè)深度的壓力可以達(dá)到近 50,000個(gè)大氣壓。溫度范圍從900o到1,300o C。這些強(qiáng)烈的地質(zhì)條件將碳?jí)嚎s成最致密的形式，在巖漿中形成鉆石，然后火山爆發(fā)通過形成稱為金伯利巖的巖石將這些鉆石帶到地表。 

有兩種主要的培育鉆石生產(chǎn)方法：高壓/高溫工藝(HPHT) 和化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)，這兩種方法都很常用。CVD由于工藝和生產(chǎn)成本限制，適合生產(chǎn)3.5克拉以上的培育鉆石毛坯，這個(gè)重量的毛坯打磨切割后正好是1克拉以上的裸鉆。越來越流行用于生產(chǎn)用于珠寶的寶石級(jí)合成鉆石。HPHT高溫高壓法則各個(gè)粒度尺寸的培育鉆石都適合生長，目前的局限是壓機(jī)的生長倉普遍較小，單臺(tái)壓機(jī)產(chǎn)量極其有限。

能區(qū)分天然鉆石和培育鉆石嗎？

HPHT和 CVD生產(chǎn)的鉆石具有與天然鉆石相同的光學(xué)、物理和化學(xué)特性，硬度也完全一樣都是10。目前大多數(shù)培育鉆石裸鉆，僅憑肉眼已經(jīng)無法區(qū)分天然鉆石還是培育鉆石。然而，這些培育鉆石在生長的過程中確實(shí)留下了一些生長的紋理跡象，權(quán)威的鉆石鑒定機(jī)構(gòu)可以用特定的儀器檢查來識(shí)別。

如果培育鉆石是在毛坯狀態(tài)的時(shí)候，這種很容易分辨，一旦培育鉆石加工為裸鉆，僅憑肉眼是無法區(qū)分培育鉆石和天然鉆石的。

另一方面，HPHT鉆石形成具有14個(gè)生長方向的立方八面體形狀。CVD 鉆石形成具有一個(gè)生長方向的立方體形狀。

高溫高壓工藝

HPHT方法開發(fā)于1950年代，是第一種用于制造培育鉆石的方法。

該過程首先將一個(gè)包含碳材料、稱為金屬熔劑的金屬混合物和小鉆石種子放入壓機(jī)中。該過程中使用的碳原料通常是石墨，一種由純碳組成的常見礦物。然后將壓機(jī)生長倉加熱至1,300o至1,600o C的溫度，并加壓至高達(dá)59,200個(gè)大氣壓的壓力。這將碳源溶解到金屬熔劑中。金屬助熔劑的組成各不相同，但通常包括鐵、鎳和鈷的混合物，這有助于降低形成金剛石所需的溫度，然后溶解的碳源可以通過熔融金屬混合物在鉆石種子周圍結(jié)晶緩慢長大，最終形成培育鉆石毛坯。

HPHT過程可能需要數(shù)小時(shí)到數(shù)周的時(shí)間，具體取決于所需鉆石的尺寸和質(zhì)量。

HPHT高溫高壓法生產(chǎn)用的壓機(jī)

HPHT金剛石合成中常用的壓機(jī)有三種類型：帶式壓機(jī)、立方壓機(jī)和分裂球壓機(jī)（也稱為BARS）。

帶式壓機(jī)是用于培育鉆石生產(chǎn)的第一臺(tái)壓機(jī)。隨著各種進(jìn)步和變化，它今天仍在使用。帶式壓機(jī)使用兩個(gè)砧座從上方和下方對(duì)生長倉施加壓力。

帶式壓機(jī)導(dǎo)致了立方壓機(jī)的發(fā)展。立方壓機(jī)的功能類似于帶式壓機(jī)，但使用六個(gè)砧座，以便處理更大的立方材料。盡管立方壓機(jī)可以施加比帶式壓機(jī)更大的壓力，但技術(shù)人員無法像帶式壓機(jī)那樣縮放。因此，立方壓機(jī)不像帶式壓機(jī)那樣經(jīng)常使用。

分裂球壓力機(jī)使用八個(gè)外砧座和六個(gè)較小的內(nèi)砧座，方便最大限度地施加在膠囊上的壓力，然后將圓柱形膠囊放入充滿油的桶中以加速熱傳遞。這有助于以更快的速度實(shí)現(xiàn)更高的溫度。

大多數(shù)HPHT鉆石在從壓力機(jī)出來后會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步的熱處理。這些處理將改善它們的顏色和凈度，甚至可以制造出彩色鉆石。例如，硼熱處理可使HPHT鉆石變成藍(lán)色。用鎳進(jìn)行熱處理可使HPHT鉆石變綠。輻射處理還可以使HPHT 鉆石中變成粉紅色和紅色。

CVD化學(xué)氣相沉積工藝

CVD工藝首先用混合氣體（包括碳、氫和氧）填充腔室，接下來，將基板添加到腔室中，通常是金剛石種子的晶種片，然后使用微波、激光或熱燈絲將腔室加熱到800o 至900o C的溫度，來自熱源的能量使碳從氣態(tài)混合物中沉淀出來并粘附在基材上，基材開始結(jié)晶成金剛石。

技術(shù)人員必須經(jīng)常中斷這個(gè)形成過程，以便去除在鉆石周圍結(jié)晶的多余石墨。

CVD和HPHT一樣可能需要數(shù)天和數(shù)周的時(shí)間，具體取決于所需的鉆石尺寸和質(zhì)量。但是，可以同時(shí)生長數(shù)十顆鉆石。

大多數(shù)CVD鉆石從腔室出來時(shí)呈棕色或黃色，為了作為白色或無色鉆石出售，這些鉆石必須經(jīng)過熱處理。處理完成后，CVD鉆石還可以再接受處理以產(chǎn)生粉紅色或紅色。在形成過程中將硼或氮添加到腔室中也可以在CVD鉆石中產(chǎn)生花哨的藍(lán)色或黃色。而且實(shí)驗(yàn)室培育的彩色鉆石，無論是通過高溫高壓還是化學(xué)氣相沉積法生產(chǎn)，都比天然鉆石便宜得多。

培育鉆石的兩種生產(chǎn)方法已經(jīng)介紹完了，是不是感覺很神奇？只要按照這兩種方法進(jìn)行，就可以得到與天然鉆石一樣的真鉆石！在這之前，又有誰會(huì)想到能夠用科技把鉆石生產(chǎn)出來呢？培育鉆石是科技與浪漫結(jié)合，而且它的價(jià)格非常實(shí)惠，是預(yù)算不夠消費(fèi)者的最佳選擇。