珠宝:培育钻石与天然钻石的区别

2021-11-30

与仿钻不同,培育钻石是在实验室中人工模拟天然钻石结晶的过程及条件培育的真钻石。

培育钻石合成技术发展历史

培育钻石合成技术至今已有近70年历史,但近5年来行业才真正具备规模化量产能力。目前行业最主流的培育钻石合成技术——HTHP和CVD分别早在1953年和1980s就成功合成出人造钻石和多晶金刚石膜,因此并非新兴产物。
2020年下半年,黄河旋风实现4-6克拉培育钻石毛坯的生产技术,并且良率提升至40%以上;几乎同一阶段,以DiamondFoundry、上海征世、杭州超然和宁波晶钻为代表的国内外CVD企业也开始快速崛起,规模化量产能力与经济效益实现平衡,至此培育钻石毛坯生产技术正式步入成熟阶段。

天然钻石的形成

苛刻形成条件和漫长孕育过程,沉淀稀缺价值。钻石:矿物学名金刚石,是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。通常认为钻石的形成条件包括:高压(4.5到6Gpa)、高温(1100到1500°C)、地下深处(地下150到200km)、年代久远(已开采的大部分钻石形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期,南非金伯利矿大约形成于45亿年之前)。
借助火山喷发等终得呈现。1)原生矿:火山喷发将含有钻石的岩浆带至地表附近,岩浆冷却后形成原生矿(分为金伯利岩和钾镁煌斑岩)。2)次生矿:原生矿在地球外力作用下发生风化、破碎等,经雨水及河流的冲刷、搬运作用,形成次生矿(也叫砂矿、冲积矿)。3)海底矿:纳米比亚拥有目前最丰富的海洋钻石矿床,其中纳米比亚钻石公司是DeBeers和纳米比亚政府的合资公司,致力于海洋钻石矿床开采。
培育钻石与天然钻石的区别
与仿钻不同,培育钻石是在实验室中人工模拟天然钻石结晶的过程及条件培育的真钻石。人造钻石在化学成分、晶体形态等化学物理性质方面与天然钻石相差无几,肉眼无法分辨,只有极为精密的仪器才能通过检测微量元素和晶体生长的微小差异从而检测出二者差异。培育钻石在晶体结构的完整性、折射率、相对密度、色散等方面已经可以与天然钻石媲美,在硬度値、导热性、热胀性、电阻率、可压缩性等方面,两者表现也几乎完全一致。

钻石的4C标准

培育钻石国标已经初步构建,4C为评级标准,与天然钻石相同。最新的培育钻石国标中,除了明确合成钻石品质评价与自然界的稀有度无相关性,其他品质评价项目多参照了GB/T 16554《钻石分级》执行。从颜色(Color)、净度(Clarity)、切工(Cut)及重量(Carat)四个维度对钻石的品质进行评测,简称4C分级。颜色级别分为D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N。

钻石的四大类型

钻石主要成分是碳(C),微量元素多达50+种,包括N、B、H、Si、Ni、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、S、惰性气体及稀土稀有元素,其中N、B、H、Si、Ni等可以进入钻石晶格,从而改变钻石的成色、类型、物理性质。
按照有无氮N元素,可将钻石分成I、II两个大类型。钻石中最常见的微量元素是氮,氮原子以类质同象形成替代碳原子(C)进入钻石晶格。N的存在含量和存在形式对钻石性质有重要影响。红外光谱中有氮的吸收峰称之为I型,没有检测到氮的吸收峰称之为II型。但II型钻石并非绝对没有氮,而是受红外光谱仪测试能力影响,测试能力越强,测到的氮越多,曾经的II型也可能重新归类为I类。

培育钻石工艺

与工业用金刚石类似,现有主要的培育钻石技术为高温高压法(HPHT)与化学气相沉积法(CVD)。
高温高压法(HPHT):模拟钻石在自然界的形成环境,整个结晶过程发生在一个拥有超高压力的装置中的小胶囊内。
化学气相沉积法(CVD):将含碳气体充满钻石生长室,在高温环境下,碳等离子体会在底部的碳底层上结晶。合成出来的碳晶体主要为褐色或者浅灰色,需要后期改色,但这种方法生产的钻石净度较高,同时生产大克拉钻石的成本较HPHT更有优势,CVD技术海外相对领先。

HPHT和CVD法对比

高温高压法(HTHP)合成培育钻石以塔状为主,生长速度快、成本低、纯净度稍差,但综合效益具有优势,特别是在1-5ct培育钻石合成方面具有明显优势;
化学气相沉积法(CVD)合成培育钻石呈板状,颜色不易控制、培育周期长、成本较高,但纯净度高,较适宜5ct 以上培育钻石合成。

培育钻石对环境更加友好

培育钻石生产天然无冲突,且更加环保可持续,是天然钻石的良好替代品。与天然钻石相比,培育钻石对环境更加友好,不会出现天然钻石开采过程中可能出现的环境污染、过度开采及人权侵害等问题。据弗若斯特沙利文数据,培育钻石的土地破坏量仅为天然钻石的1/1300,矿物废物量仅为1/4383,用水量仅为1/6.9,在气体排放、能源消耗等方面更远远低于天然钻石,并且几乎不会出现环境事件、工伤以及职业病。

来源:行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com
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珠宝:培育钻石与天然钻石的区别
2021-11-30

与仿钻不同,培育钻石是在实验室中人工模拟天然钻石结晶的过程及条件培育的真钻石。

培育钻石合成技术发展历史

培育钻石合成技术至今已有近70年历史,但近5年来行业才真正具备规模化量产能力。目前行业最主流的培育钻石合成技术——HTHP和CVD分别早在1953年和1980s就成功合成出人造钻石和多晶金刚石膜,因此并非新兴产物。
2020年下半年,黄河旋风实现4-6克拉培育钻石毛坯的生产技术,并且良率提升至40%以上;几乎同一阶段,以DiamondFoundry、上海征世、杭州超然和宁波晶钻为代表的国内外CVD企业也开始快速崛起,规模化量产能力与经济效益实现平衡,至此培育钻石毛坯生产技术正式步入成熟阶段。

天然钻石的形成

苛刻形成条件和漫长孕育过程,沉淀稀缺价值。钻石:矿物学名金刚石,是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。通常认为钻石的形成条件包括:高压(4.5到6Gpa)、高温(1100到1500°C)、地下深处(地下150到200km)、年代久远(已开采的大部分钻石形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期,南非金伯利矿大约形成于45亿年之前)。
借助火山喷发等终得呈现。1)原生矿:火山喷发将含有钻石的岩浆带至地表附近,岩浆冷却后形成原生矿(分为金伯利岩和钾镁煌斑岩)。2)次生矿:原生矿在地球外力作用下发生风化、破碎等,经雨水及河流的冲刷、搬运作用,形成次生矿(也叫砂矿、冲积矿)。3)海底矿:纳米比亚拥有目前最丰富的海洋钻石矿床,其中纳米比亚钻石公司是DeBeers和纳米比亚政府的合资公司,致力于海洋钻石矿床开采。
培育钻石与天然钻石的区别
与仿钻不同,培育钻石是在实验室中人工模拟天然钻石结晶的过程及条件培育的真钻石。人造钻石在化学成分、晶体形态等化学物理性质方面与天然钻石相差无几,肉眼无法分辨,只有极为精密的仪器才能通过检测微量元素和晶体生长的微小差异从而检测出二者差异。培育钻石在晶体结构的完整性、折射率、相对密度、色散等方面已经可以与天然钻石媲美,在硬度値、导热性、热胀性、电阻率、可压缩性等方面,两者表现也几乎完全一致。

钻石的4C标准

培育钻石国标已经初步构建,4C为评级标准,与天然钻石相同。最新的培育钻石国标中,除了明确合成钻石品质评价与自然界的稀有度无相关性,其他品质评价项目多参照了GB/T 16554《钻石分级》执行。从颜色(Color)、净度(Clarity)、切工(Cut)及重量(Carat)四个维度对钻石的品质进行评测,简称4C分级。颜色级别分为D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N。

钻石的四大类型

钻石主要成分是碳(C),微量元素多达50+种,包括N、B、H、Si、Ni、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、S、惰性气体及稀土稀有元素,其中N、B、H、Si、Ni等可以进入钻石晶格,从而改变钻石的成色、类型、物理性质。
按照有无氮N元素,可将钻石分成I、II两个大类型。钻石中最常见的微量元素是氮,氮原子以类质同象形成替代碳原子(C)进入钻石晶格。N的存在含量和存在形式对钻石性质有重要影响。红外光谱中有氮的吸收峰称之为I型,没有检测到氮的吸收峰称之为II型。但II型钻石并非绝对没有氮,而是受红外光谱仪测试能力影响,测试能力越强,测到的氮越多,曾经的II型也可能重新归类为I类。

培育钻石工艺

与工业用金刚石类似,现有主要的培育钻石技术为高温高压法(HPHT)与化学气相沉积法(CVD)。
高温高压法(HPHT):模拟钻石在自然界的形成环境,整个结晶过程发生在一个拥有超高压力的装置中的小胶囊内。
化学气相沉积法(CVD):将含碳气体充满钻石生长室,在高温环境下,碳等离子体会在底部的碳底层上结晶。合成出来的碳晶体主要为褐色或者浅灰色,需要后期改色,但这种方法生产的钻石净度较高,同时生产大克拉钻石的成本较HPHT更有优势,CVD技术海外相对领先。

HPHT和CVD法对比

高温高压法(HTHP)合成培育钻石以塔状为主,生长速度快、成本低、纯净度稍差,但综合效益具有优势,特别是在1-5ct培育钻石合成方面具有明显优势;
化学气相沉积法(CVD)合成培育钻石呈板状,颜色不易控制、培育周期长、成本较高,但纯净度高,较适宜5ct 以上培育钻石合成。

培育钻石对环境更加友好

培育钻石生产天然无冲突,且更加环保可持续,是天然钻石的良好替代品。与天然钻石相比,培育钻石对环境更加友好,不会出现天然钻石开采过程中可能出现的环境污染、过度开采及人权侵害等问题。据弗若斯特沙利文数据,培育钻石的土地破坏量仅为天然钻石的1/1300,矿物废物量仅为1/4383,用水量仅为1/6.9,在气体排放、能源消耗等方面更远远低于天然钻石,并且几乎不会出现环境事件、工伤以及职业病。

来源:行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com
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