人工合成钻石的鉴定讲义.ppt

1 宝石之王-钻石 1.2 钻石的结构和成分 钻石的化学成分是碳，属等轴晶系。常含有0.05%-0.2%的杂质元素，晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。有强金刚光泽。硬度为10，是目前已知最硬的矿物，绝对硬度刚玉的150倍，钻石具有发光性，日光照射后 ，夜晚能发出淡青色光。钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会对其产生作用。 钻石的立方晶体结构中每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以钻石硬度大，熔点极高。 钻石的结构 石墨和钻石的成分相同，石墨结晶格架为六边形层状结构，属六方晶系，分子键为主。 石墨与金刚石、碳六十、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体。 石墨的结构 1 宝石之王-钻石 1.3 钻石的主要产地 世界各地均有钻石产出，已经有30多个国家拥有钻石资源，年产量一亿克拉左右。产量前五位的国家分别是澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯。 钻石单位为克拉。一克拉等于0.2毫克，因其外观，储量和加工等因素，钻石价格昂贵。 TESIRO 定制戒指? 商品总重量10g 售价10719元 2 人工合成钻石 2.1 人工钻石 钻石在众多领域应用广泛，但由于价格开采因素，需求远大于供给，因此出现人工钻石。 人工钻石是一种由直径10到30nm的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石。此外还存在其它材质的仿制钻石。由于生成环境的不同，人工钻石的分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构，从而会产生磷光现象。 经过科学家的改良制作方法，现在生产的人工钻石在外观上和天然钻石没有任何差异，随着人工钻石生产技术的成熟，其造价低廉，且可以制作出各种颜色的钻石而在珠宝市场上崭露头角。 \ 2 人工合成钻石 2.2 人工合成钻石技术的发展 1954年人工钻石首次合成成功，当时，一批通用电器公司的研究员仿造钻石在自然界形成的环境，给碳加以极度的高温和高压，在实验室里制造出一颗钻石。 后来，俄罗斯研究小组在2300℃、15到18万个大气压的高温高压环境下，在中心放一颗很小的天然钻石作为种子，在种钻周围是高温金属液体，在金属溶液的上层是石墨，在这种环境下石墨中的碳原子会从金属原子中列队走向钻石从而形成新的钻石。这种技术可以制作大颗粒的钻石，但由于经费等问题这一课题一度停止。 \ 2 人工合成钻石 为降低试验条件，节约成本，科研工作者开始采用CVD（化学气相沉积）的方法，在很低压力和相对低的温度下，将碳从含碳的混合气体沉积成钻石基体。 实验过程：将天然气和氮气加热后，在洗碗机大小的压力室里形成一种碳等离子体，该等离子体不断沉积在压力室底部的碳底层上，并逐渐积聚和硬化，形成钻石薄片，进而切割成宝石形状。 现今，人工钻石技术更加成熟，涌现出蒸汽沉积、冷坩埚融壳法和射频加热技术等方法。总体而言，人工钻石技术可被归为HPHT（高温高压法）和CVD（化学气相沉积法）两大类。HPHT钻石和CVD钻石与天然钻石几乎完全相同，仅在原子结构层面存在差异。 2 人工合成钻石 2.3 其它种类的人工钻石 其它人工钻石还有：合成碳硅石、立方氧化锆、钛酸锶、合成金红石、仿钻火石玻璃（铅玻璃的一种）等。这些物质之所以能作为人工钻石，主要是因为它们都有较高的折光率和明显的色散，使得这些人工钻石在外观光学特征上与钻石 非常相似。 立方氧化锆 以假乱真的人工钻石 2 人工合成钻石 另外还有一些更为低劣的仿冒品，包括有：无色尖晶石、无色刚玉、无色黄玉、无色水晶和石英玻璃等，由于它们的折光率和色散明显低于钻石，肉眼直观鉴定很容易鉴定很容易区分。 目前市场常见的人工钻石是立方氧化锆， 因为这种人工合成品的物理性质与钻石很接 近，成本也很低。最近新出现的合成碳硅石， 光学性质更接近钻石，是比立方氧化锆更好 的钻石仿制品，价格为同等效果钻石的5-10%。 碳化硅戒指 碳化硅(carborundum)，多为人工合成，天然的非常稀少，仅出现在陨石坑内，其颜色多为暗绿色、黑色。一些碳化硅带有浅绿色色调，碳化硅的外观与钻石极为相同。 2 人工合成钻石 2.4 人工钻石带来的问题 现在，随着科学技术的发展，人工生产钻石的技术已经越来越强 ， 在天然钻石嵌入了更多的人工加工的痕迹，钻石产业变得参差不齐，而且，天然钻石中可能嵌入了人工钻石的成分，这就使得钻石业的真假程度变得难以判定。天然钻石和人工钻石一起混淆于市场中，消费者极易上当受骗。这直接导致了人们不得不寻求专门的技术来鉴别天然钻石和人工钻石，