這段時間，培育鉆石再次成為鉆石市場的熱門話題，那么你對培育鉆石是否完全了解呢？今天這篇文章就為大家深度科普下培育鉆石的相關(guān)知識。

一、什么是培育鉆石

培育鉆石（Lab-grown diamond），又稱合成鉆石。指在實(shí)驗(yàn)室或工廠里通過一定的技術(shù)與工藝流程制造出來的與天然鉆石的外觀、化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)完全相同的晶體。與天然鉆石一樣是真鉆石。

二、目前市場上培育鉆石的分類

截止到現(xiàn)在，市場上售賣的鉆石主要有兩種，真鉆石和仿鉆石。真鉆石包括天然鉆石（Mined Diamond）和培育鉆石（Lab-grown diamond），他們都是由同一種元素碳元素組成的物質(zhì)，具有相同的物理和化學(xué)性質(zhì)，因此兩者都是真鉆石。假鉆石包括莫桑石、鋯石等，它們與真鉆石的組成成分完全不同，可以說是毫無關(guān)系，是商家營銷出來的假鉆石。

三、培育鉆石的方法

培育鉆石的方法包括化學(xué)氣相沉積法(CVD法)和高溫高壓法(HTHP法)，兩種方法各有特色，CVD法主要培育高品質(zhì)的大鉆石，HTHP法主要培育小鉆石。

1、化學(xué)氣相沉積法(CVD法)

一般是在高溫等離子的作用下，分離含碳?xì)怏w，然后碳原子會在基底上沉積成鉆石膜。單晶鉆石就是這樣形成的?；卓梢允褂靡环N或多種氣體，利用甲烷、氫、氮等氣體輔助，讓甲烷中的碳分子不斷累積到鉆石原石上，經(jīng)過一層層增生，最后可以形成10克拉左右的大鉆石。1980年中期，化學(xué)氣相沉積法(CVD法)開始出現(xiàn)，1990年末，有人研究單晶CVD金剛石，2000年初期，卡耐基、阿波羅等公司已經(jīng)用這種方法培育出鉆石，但最終沒有形成市場銷售。2012年初，新加坡的IIa公司生長出了無色的高品質(zhì)鉆石，從小鉆到克拉級的鉆石都有，并且對外售價比同級天然鉆石低很多，引起了天然鉆石市場的很大震撼。實(shí)際上，CVD功能很多，生產(chǎn)單晶鉆石只是一小部分，大尺寸的單晶、多晶金剛石在聲、光、電等方面也有很重要的用途。

CVD反應(yīng)爐的種類分為三種：熱絲 （Hot Filament）、直流電弧噴射（DC Arc Jet）和微波等離子 （Microwave Plasma  ）。前兩種適合生長多晶薄膜。微波等離子反應(yīng)爐分為兩種頻率，2.45GHz和0.915GHz，其中后者的生產(chǎn)效率要比前者高很多，大型設(shè)備是未來CVD爐的趨勢。

上圖為2019-2022年各國CVD反應(yīng)爐的數(shù)量，可以看出，中國是也是主要的CVD鉆石生產(chǎn)廠家并且品質(zhì)最好。

2、高溫高壓法(HTHP法)

基本原理是在人造的高溫高壓環(huán)境下，將石墨轉(zhuǎn)生成鉆石，大概需要10GPa、3000℃以上的壓力和溫度。高溫高壓法制造鉆石的過程中需要用到的核心設(shè)備有六面頂壓機(jī)、合成塊和石墨芯柱等?？偟膩碚f，現(xiàn)在國際上主要有三種HTHP機(jī)，兩面頂、分離球式和六面頂。這種方法對培育鉆石的形狀有直接影響。溫度高的話，鉆石形狀接近于八面體，溫度低的話，鉆石則接近于立方體。

值得一提的是，高溫高壓法產(chǎn)出的鉆石會出現(xiàn)各種各樣的發(fā)光樣式，有的肉眼可以看見，有的需要借助光照儀器觀察。

四、國際培育鉆石工廠分布

高溫高壓法(HTHP法)六面頂主要集中在中國（10000臺），俄羅斯（100臺）和歐洲（25臺），國內(nèi)培育鉆石的公司主要有：中南、黃河旋風(fēng)和華晶等公司。

CVD工廠在世界上的分布如下圖，主要集中在美國，中國和印度等。

五、怎樣鑒別培育鉆石和天然鉆石

1、顯微鏡放大觀察

用顯微鏡放大觀察HPHT鉆石時，里面的內(nèi)含物為黑色金屬包裹體，形狀是拉長的八面體或者進(jìn)球形八面體。

CVD鉆石的內(nèi)含物多羽狀為裂紋，表面呈褶皺形狀，黑點(diǎn)群多為棉花球狀，并且上面有很多黑色多晶雜質(zhì)沒有切干凈。

2、深紫外光圖像

用深紫外光照射鉆石晶體表面，根據(jù)成分和結(jié)構(gòu)不同，會顯示出不同的顏色和形狀。比如如果出現(xiàn)貝殼狀條紋，一般都是CVD鉆石。

3、紫外—可見—近紅外光譜

利用UV-Vis-NIR光譜中N3色心415nm吸收峰作為鑒別特征，將天然鉆石中占98%的IaB型鉆石先確定，將其余2%沒有415nm峰的鉆石過濾出來，作進(jìn)一步檢測。

4、在雙目寶石顯微鏡下使用偏光鏡觀察

在載物臺上置放一個折疊正交偏光鏡，關(guān)掉上方燈光，打開下方底光，用攝子夾住鉆石臺面及尖底，把他放在上下兩片偏光鏡之間。從鉆石的冠部、亭部進(jìn)行觀察，用棉花棒輕輕轉(zhuǎn)動鉆石，觀察鉆石冠部、亭部面上的條柱狀圖案和顏色。

培育鉆石小問答，你想知道的這里全都有

1、電弧噴射的CVD能否在理論上超越MP CVD作為單晶生長？

理論上是不可能的。電弧噴射法的培育鉆石的速度很快，但是必須要釬焊，溫度太高了，還特別容易造成金屬污染，對鉆石品質(zhì)影響極大，不適合生長單晶，也不適合做鉆石首飾。

2、目前有哪些方法可以辨別天然和培育鉆石？

3、TEM是怎么觀察鉆石的，直接觀察合成的納米金剛石嗎？

這個比較困難，我們是直接觀察單晶鉆石，先將鉆石減薄至0.03mm，再氬離子減薄儀減至穿透，然后放在TEM里面觀察，最大可放大到百萬倍，經(jīng)過處理后才可以看到圖像，難度比較大。

4、固態(tài)微波源和磁控管電源相比有優(yōu)勢嗎？

固態(tài)微波源是最新的一種模式，是未來發(fā)展的趨勢，特別是小一點(diǎn)的功率，比如5KW，6KW，用固態(tài)微波源效果非常好。但是它也有體積大，成本高的缺點(diǎn)，最重要的是它的穩(wěn)定性。

5、納米金剛石有顆粒嗎？還是只是薄膜呢？

納米金剛石的意思就是納米尺寸的金剛石顆粒。顆粒狀一般有兩種產(chǎn)生方式，一種是爆炸法制造的非常小的金剛石顆粒，另一種是將大金剛石顆粒研磨至微米尺寸。金剛石膜是用CVD方法生長多晶薄膜。

6、目前MP CVD生長情況呢如何？快速生長的話有什么需要解決的問題嗎？

快速生長一定會產(chǎn)生咖啡色，然后又要高溫高壓改色，改色之后就會產(chǎn)生灰黑色，那么久沒有辦法銷售出去了。但是慢速生長的話獲得高品質(zhì)白鉆的概率極高。

7、培育鉆石什么時候能夠在市場上普及呢？未來會對天然鉆石市場造成怎樣的沖擊？

隨著戴比爾斯培育鉆石的大量供應(yīng)，肯定會影響到現(xiàn)有培育鉆石的價格，價格會有一段時間的大幅度降低。培育鉆石會逐步侵蝕天然鉆石顧及不到的空間，比如其中的小顆粒、中低品質(zhì)的鉆石會漸漸被培育鉆石替代。

8、CVD金剛石正交偏光條紋狀產(chǎn)生的原因是什么？可以消除嗎？對后續(xù)鉆石加工有什么影響？

CVD培育鉆石的正交偏光條紋是因?yàn)樯L時的區(qū)域狀而產(chǎn)生的條柱狀應(yīng)力。一旦產(chǎn)生后無法消除。對后續(xù)加工沒有什么影響，只是鑒定的時候無法根據(jù)這種現(xiàn)象來判定CVD鉆石。

9、 目前市面上是用什么方法培育黑鉆?

大部分都是用輻照改色，先用品質(zhì)差的鉆石進(jìn)行過度輻照處理，使鉆石變成暗綠色，只要不用強(qiáng)光看，正常情況下就成了黑鉆。

10 、天然的鉆石用HPHT法改色提純也會變成彩色，為什么沒有得到大范圍推廣？

天然IIa型鉆石經(jīng)過HPHT法改色后會變成無色，這種方法在市場上已經(jīng)普遍使用了。Ia型鉆石經(jīng)過HPHT法改色后會變成很好看的黃綠色，但是培育鉆石市場對這種鉆石需求量不大，所以不多見。

11、 是不是所有的HTHP和CVD都沒有415吸收峰？

國際上有報導(dǎo)，Ib型合成鉆石經(jīng)過HPHT長時間處理，使N結(jié)合成IaB，這種方法非常困難。曾經(jīng)試過達(dá)到IaA，想要達(dá)到IaB，則需要更多的成本。小顆粒鉆石沒有市場價值，大顆粒鉆石有很多方法鑒定出來是合成鉆，也沒有商業(yè)價值，所以不擔(dān)心混充。

12、 培育鉆石的分級體系什么時候可以成熟起來？

IGI上海公司已經(jīng)在做細(xì)分級證書，HRD、EGL也都可以簽發(fā)細(xì)分級證書。對培育鉆石不做細(xì)分級，是天然鉆石的擁護(hù)者。NGTC延用老規(guī)則粗分級，等到國家標(biāo)準(zhǔn)改變后才有可能細(xì)分級。