纯属无聊，发帖刷下存在感。今天讨论一下合成金刚石吧。 | 宝石控小组 | 果壳网 科技有意思
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矿物学名称：金刚石。化学成分：碳C，可含有硼B或氮N。结晶状态：均质体。晶系：等轴晶系。常见八面体、菱形十二面体、立方体等晶形。晶体常发育阶梯状生长纹，生长锥或蚀象、常见颜色：1白色系列，无色至浅黄、浅褐；2彩色系列，深黄、褐、灰色，浅至深的蓝、绿、橙黄、粉红、红、紫红色，偶见黑色。光泽：金刚光泽。摩氏硬度：10。密度：3.521g/cm?。光性特征：均质体，偶见异常消光。折射率：2.417。双折射率：无。色散率：0.044。紫外荧光：长波下荧光从无至强均有，荧光颜色偶有蓝色、黄色、橙黄色、粉色等，短波较长波荧光弱。物理性质：热导率高于所有天然材料，具有发光性。在纯氧中达到700~780度后可燃。熔点：度。化学性质：无论天然或人工合成化学性质均稳定，在熔融状态的碱、含氧盐和金属中容易受到侵蚀。人工合成金刚石的历史：1953年人工合成金刚石首次在瑞士ASEA公司试验成功，但未报道。日美国通用电器公司首先报道了人工生长金刚石获得成功的消息，取得了发明权。在70年代前人们只能大量合成出细小、质量不高的金刚石供工业方面使用。1970年美国通用电器公司宣布用晶种法，经过7天时间生长出了5~6mm的宝石级金刚石，晶体重量约1克拉左右。后来，他们在方法上不断改进，只需几十小时就可以生长出同样大小的晶体。1992年，通用电器公司又合成了热导率比天然金刚石高两倍的合成金刚石，颗粒重量达到3克拉。De Beers公司在20世纪70年代初能生长宝石级金刚石，1987年生长出了11.14克拉的浅黄色、宝石级透明八面体歪晶形（单晶）金刚石，1990年又生长出14.3克拉金刚石大单晶，资料表明，后来又合成了一颗30多克拉的黄——棕色金刚石晶体。前苏联科学院西伯利亚分院在1990年宣布生长出了7.5mm，重量1.5克拉的不同颜色的宝石级金刚石，他们是之前世界上唯一能将人工合成金刚石(指经过加工好后）投入市场的国家，后来美国也像俄罗斯购买了相关技术，因此，在市面上的人工合成金刚石中，也有美国合成的。我国的人工合成金刚石：我国的人工合成金刚石于1963年获得成功，由于工艺比较成熟，又有专门供应设备的厂家，需求量又大，因此不少乡镇企业都能生产。据1998年统计，我国有大小人工合成金刚石厂2000家左右，年产量5亿克拉左右，但合成的金刚石都比较小，质量属于工业级，只能做工业用。对于大颗粒金刚石，1974年，上海硅酸盐研究所用金属薄膜法生长出了优质金刚石大单晶，于1977年生长出最大达4mm，重量达0.29克拉的含硼半导体金刚石大单晶，于1985年又采用晶种法获得直径3.2mm，重量为0.2克拉的优质人工合成金刚石大单晶。但直到现在我国也没有进入商业用人工合成金刚石的行列，市面上至今没有我国生产的人工合成金刚石。人工合成金刚石的原理：众所周知，金刚石的化学成分和石墨相同，但是但是二者硬度差别很大，主要原因是石墨为六方结构，金刚石为立方结构，要把石墨六方结构转化为金刚石的立方结构，条件很苛刻，需要2700度的温度和12.5GPa的压力。这样搞的温度和压力给生产设备的制造带来了相当大的困难，且转化率不高。后来人们采用了过渡族金属元素铁、钴、镍、铬、锰等组成的”触媒剂“。便可以在1200度，4GPa下使石墨转化为金刚石。上图为石墨在触媒作用下转变成金刚石的结构简图。比较转变前后变化，石墨层间距缩小了大约1.3 * 10负10次方米。石墨层中的相邻原子分别相对于层平面垂直方向向上和向下位移了大约2.5*10负10次方米，变成间距为5.0*10负11次方米的双层。双层中原子间以共价键链接形成了扭曲的六边形格子，原子间距伸长约为1.54*10负10次方米。这样，上双层的下次层与下双层中的上次曾的院子彼此完全对应，且亦相距1.54*10负10次方米。只要原来的自由2Pz电子称对集中到这些相对应的原子对间形成建厂为1.54*10负10次方米的垂直共价键，就可以变为金刚石的结构。这种转变方式显然要比吧石墨中的碳原子拆散在重新组成金刚石要容易得多。目前，世界各国的人工合成工业级金刚石都采用此方法，操作时采用一片高纯度石墨片，一片金属触媒片交互重叠组装后放入专用装置中，再用二面顶或六面顶金刚石压机中进行合成。上图为六面顶金刚石机用叶腊石外形。上图为两面顶金刚石压机及产品。对于宝石级大颗粒金刚石的人工合成一般采用金刚石作晶种，用金刚石粉代替石墨作碳源，生长强的中间温度比两端高，必须采用金属触媒剂。上图为合成宝石级金刚石的两种不同合成腔的架构。其生长工艺过程如下：腔体中部（热区）放置金刚石粉（或光谱纯石墨与金刚石粉混合物），用镍铁1：1合金为触媒剂，金刚石晶种安放在两端冷区，在高温超高压条件下（5.5GPa，度之间），原料区的碳源迅速溶解于熔融触媒金属液中，在温度梯度30~50度的推动下，热区中间的碳像冷区的金刚石晶种方向扩散，在温度降低过程中必然出现部分过过饱和的碳，这些碳会沉积在金刚石的晶种上，从而使晶种不断长大成金刚石大晶体，直到碳源消耗完为止。若在原料中人为加入某些元素，就可以使金刚石着色，如加入氮（通过加入少量钛吸附氮元素）可获得黄色或绿色；加入硼可获得蓝色，并具有半导体性质；加入足够量的钛可使合成金刚石变为近于无色的合成钻石。在这里，触媒剂起起溶解碳的作用，又起加快金刚石生长的催化作用。其它一些人工合成金刚石的方法：1、爆炸法。利用烈性炸药爆炸时产生的高温高压使石墨转化成金刚石，但由于保持温度和压力的时间都很短，所以形成金刚石的颗粒都很小，平均粒度不到10微米，最大力度约40微米，最佳情况下，每千克炸药能合成60克拉的金刚石微粉，产品是以制造研磨膏，也可用作聚晶金刚石原料。2、液中放电法。将含有触媒金属的石墨电极及空心圆筒石墨（或金属）作为两电极，浸在低蒸发热的液体介质中（如四氧化碳），空心圆筒电极于石墨电极同轴，当接通很大电流电压时，两电极间产生火花放电，使液体产生冲击波，形成高温高压区，石墨可转化为金刚石。此法可获得0.5mm的金刚石微粉。3、常压高温合成法（CVD法）。这是在常压下合成钻石的方法。此法用含碳的甲烷气体或酒精浓度的白酒作为原料，在常压下经加热分解出碳原子（等离子体），在电场的作用下，游离的碳原子在金刚石籽晶表面上沉积生长出金刚石，也可以在非金刚石表面镀金刚石颗粒。用这个方法生长的金刚石原来速度很慢，颗粒很细，常用于表面镀膜，例如在导弹头上用此法镀金刚石薄层。近年来国际上对此法研究获得了技术上的突破，生长速度大大提高，已能生长出10克拉以上的大单晶金刚石，成为各国竞相开发的热门工艺，我国也在迎头赶超。4、常压真空合成法。在真空炉中饭购入触媒金属，再撒上石墨粉，然后抽真空加热，在900度下恒温10小时，可用于钻头和磨料的工业级金刚石就在加热的混合物中结晶析出，经过分离可使用。5、还原二氧化碳法合成金刚石。以二氧化碳为原料，使用Na作为还原剂，在440度和80MPa的条件下，经过12小时的化学反应，将二氧化碳还原为金刚石。目前已能生长出1.2mm的金刚石，有望达到宝石级。============================================================================节选自《我国的人工合成宝石》作者：沈才卿。
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话说gemesis的钻石能算人造金钢石么？还是也是其他成分的仿钻？来自
引用 的话：话说gemesis的钻石能算人造金钢石么？还是也是其他成分的仿钻？这种是HTHP法合成，在系统宝石学里有说过，是合成钻石的一种。
引用 的话：这种是HTHP法合成，在系统宝石学里有说过，是合成钻石的一种。有可能像淘宝上几克拉的几百元这么便宜的程度么?（淘宝上搜索gemesis）如果是的话，买两颗玩玩也不错记得宝石级的合成金钢石还是比较贵的，至少和天然钻是一个数量级的来自
以及gemesis官网上的也是一克拉两万左右的样子，到底哪个价格靠谱来自
引用 的话：有可能像淘宝上几克拉的几百元这么便宜的程度么? （淘宝上搜索gemesis）如果是的话，买两颗玩玩也不错记得宝石级的合成金钢石还是比较贵的，至少和天然钻是一个数量级的淘宝上那种一般属于其它宝石仿冒钻石，合成钻石价格一般略低于天然。
引用 的话：以及gemesis官网上的也是一克拉两万左右的样子，到底哪个价格靠谱他们能制作Ⅱa型钻石，这让我很惊讶
引用 的话：他们能制作Ⅱa型钻石，这让我很惊讶什么叫做IIa型钻石？来自
目测这贴又是很多人看不懂，要沉啊。
引用 的话：什么叫做钻石？这篇文章叙述IIa型钻石说的比较详细。
引用 的话：这篇文章叙述IIa型钻石说的比较详细。就是晶格缺陷导致的粉色钻石么？粉色可能通过某些过渡金属掺入获得类似的效果吗?来自
法理学硕士
这个帖子说能通过CVD法制造10克拉的无色金刚石而且专家都看不出来，这是真的？
引用 的话：就是晶格缺陷导致的粉色钻石么？ 粉色可能通过某些过渡金属掺入获得类似的效果吗?除了晶格缺陷，一般钻石颜色是碳被其它元素类质同象取代（除了1b型钻石是人工加入氮，使氮以不纯物的形式存在于钻石中）形成的，这对致色元素的要求很高，目前我还没找到其它哪种元素可以使钻石变红的文献。倒是含氮的钻石可以有橙红色的效果。
引用 的话：这个帖子说能通过CVD法制造10克拉的无色金刚石而且专家都看不出来，这是真的？原文是说至于珠宝专家仅凭肉眼或借助低倍放大镜已经无法区别。基本上鉴别合成钻石不借助仪器是不行的。
法理学硕士
引用 的话：原文是说至于珠宝专家仅凭肉眼或借助低倍放大镜已经无法区别。基本上鉴别合成钻石不借助仪器是不行的。是啊，这种钻石去哪里能买得到啊。。。虽然成本高，但是300刀一克拉已经灰常便宜了
引用 的话：是啊，这种钻石去哪里能买得到啊。。。虽然成本高，但是300刀一克拉已经灰常便宜了不谢
法理学硕士
引用 的话：不谢TAT我还是去买人造蓝宝吧。
法理学硕士
引用 的话：不谢这个怎么样？
引用 的话：TAT我还是去买人造蓝宝吧。天然的品质一般的，市面上进货起码都要5000刀。这些已经很便宜了
引用 的话：这个怎么样？链接挂掉了，重发。
法理学硕士
引用 的话：链接挂掉了，重发。
法理学硕士
引用 的话：链接挂掉了，重发。他们家还有很多其他的合成宝石，不知道能不能买
引用 的话：颜色不太好，价格可以。
法理学硕士
引用 的话：颜色不太好，价格可以。就是说是真的了吧？那就好啦~哈哈哈~谢谢~
引用 的话：就是说是真的了吧？那就好啦~哈哈哈~谢谢~真不真不晓得，不过合成刚玉也是可以开鉴定证书的，你到货后可以去附近的宝石鉴定机构让他们帮你检测一下。
引用 的话：不谢看来gemesis公司的东西利润率也高得惊人啊如果300刀一克拉地造3000刀地卖的话来自
引用 的话：看来gemesis公司的东西利润率也高得惊人啊 如果300刀一克拉地造3000刀地卖的话从英文维基上看，他们使用的方法明显比普通的合成方法成本高很多。而且300刀一克拉在原文里指的是形成晶体的重量，不是切割后宝石的重量。
那切割后的宝石重量是原晶体的百分之多少到底？来自
引用 的话：那切割后的宝石重量是原晶体的百分之多少到底？一般利用率不到60%
引用 的话：从英文维基上看，他们使用的方法明显比普通的合成方法成本高很多。而且300刀一克拉在原文里指的是形成晶体的重量，不是切割后宝石的重量。求解释他们使用的什么方法，成本高带来的好处是什么？来自
引用 的话：求解释他们使用的什么方法，成本高带来的好处是什么？In the company's HPHT diamond-growing method, carbon, in graphite form, is placed in a cylindrical "core". A tiny seed diamond is placed at the bottom of the cylinder. The graphite is subjected to extreme pressure, 850,000 lbf/in? (5.9 GPa) and temperature, 3000 °F (1600 °C) for four days. During the period, the carbon atoms within the molten metal crystallize on top of the seed diamond. A yellow gem quality diamond up to 3 carats (600 mg) in size grows inside the resolidified metal cylinder. The metal cylinder is then dissolved in mild acid and the diamond crystal is extracted.英文原文，自己翻译吧。维基链接：
引用 的话：In the company's HPHT diamond-growing method, carbon, in graphite form, is placed in a cylindrical ...我会说这段话我上午就拎出来看过了吗，但后一个问题还是木有答案来自
引用 的话：我会说这段话我上午就拎出来看过了吗，但后一个问题还是木有答案这个问题的话我也还在找相关文献，目前在CNKI上只找到了鉴定方法，在工艺上少有研究。
引用 的话：从英文维基上看，他们使用的方法明显比普通的合成方法成本高很多。而且300刀一克拉在原文里指的是形成晶体的重量，不是切割后宝石的重量。我想知道的就是为什么他们不用普通的合成方法，以降低成本总归这种高成本的方法能带来一些好处吧来自
引用 的话：我想知道的就是为什么他们不用普通的合成方法，以降低成本 总归这种高成本的方法能带来一些好处吧恩，现在通常新的合成方法都在朝CVD法方向发展。这种方法比一般的HPHT法温度更高，压力更大，反应时间更长，晶种采用的是金刚石粉，这样的条件有利于形成宝石级的大单晶，不过里头没有提到触媒剂的材料，让我很郁闷。所以也没办法解答。
引用 的话：恩，现在通常新的合成方法都在朝CVD法方向发展。这种方法比一般的HPHT法温度更高，压力更大，反应时间更长，晶种采用的是金刚石粉，这样的条件有利于形成宝石级的大单晶，不过里头没有提到触媒剂的材料，让...难道是他们公司前期投入还没收回，没钱添置新家伙？来自
引用 的话：恩，现在通常新的合成方法都在朝CVD法方向发展。这种方法比一般的HPHT法温度更高，压力更大，反应时间更长，晶种采用的是金刚石粉，这样的条件有利于形成宝石级的大单晶，不过里头没有提到触媒剂的材料，让...一套HPHT的设备掏空了投资人的家底了估计来自
引用 的话：一套HPHT的设备掏空了投资人的家底了估计这公司看样子不像是穷逼。
引用 的话：一套HPHT的设备掏空了投资人的家底了估计CVD法他们用的也是炉火纯青，不然红钻石你以为哪来的。
法理学硕士
引用 的话：真不真不晓得，不过合成刚玉也是可以开鉴定证书的，你到货后可以去附近的宝石鉴定机构让他们帮你检测一下。好~
引用 的话：CVD法他们用的也是炉火纯青，不然红钻石你以为哪来的。为什么只有CVD才能弄出红钻石来自
引用 的话：为什么只有CVD才能弄出红钻石引用 的话：为什么只有CVD才能弄出红钻石HPHT法合成钻石基本1b型。
IIa型的粉钻也是CVD的吗？来自
以及求大侠科普Ia,Ib,IIa等术语的意思。相关链接亦可，中文为佳来自
以及大侠的专业是？化学么，如果是的话，悔恨当年没去读化学。来自
引用 的话：以及求大侠科普Ia,Ib,IIa等术语的意思。相关链接亦可，中文为佳钻石按照内部杂质元素的含量来分类型Ia含有N，以N3色心形式存在（绝大多数天然钻石）Ib含有N，以孤N形式存在（大多数合成钻石）IIa几乎纯净（晶格缺陷可以致色，比如粉色）（部分合成钻石，加入了N吸收剂）IIb含有硼（蓝色）（可以专门合成）基本就是这么个效果，再细分的话还有A集合体B集合体什么的，太复杂没必要记~
引用 的话：以及大侠的专业是？化学么，如果是的话，悔恨当年没去读化学。大侠学化学的么？来自
引用 的话：HPHT法合成钻石基本1b型。引用 的话：钻石按照内部杂质元素的含量来分类型Ia含有N，以N3色心形式存在（绝大多数天然钻石）Ib含有N，以孤N形式存在（大多数合成钻石）IIa几乎纯净（晶格缺陷可以致色，比如粉色）（部分合成钻石，加入...成品看起来的效果差别在哪？来自
引用 的话：钻石按照内部杂质元素的含量来分类型Ia含有N，以N3色心形式存在（绝大多数天然钻石）Ib含有N，以孤N形式存在（大多数合成钻石）IIa几乎纯净（晶格缺陷可以致色，比如粉色）（部分合成钻石，加入...为什么HPHT只能出Ib类型钻石？来自
引用 的话：为什么HPHT只能出Ib类型钻石？切磨好的成品的话，肉眼和放大镜下和完美的天然钻石没有比别（除非是合成的Ib钻石弄出来是尿黄色很特别）。用技术手段，比如用DiamondView和DiamondSure以及看阴极发光图像和其他很多方法都能够很方便区分成品的真假。HPHT只能出Ib，因为普通的这种压力法合成钻石就在空气条件下进行，空气中的N自然就被钻石吸收进去了。CVD法因为气氛环境可控，所以排除了N
引用 的话：切磨好的成品的话，肉眼和放大镜下和完美的天然钻石没有比别（除非是合成的Ib钻石弄出来是尿黄色很特别）。用技术手段，比如用DiamondView和DiamondSure以及看阴极发光图像和其他很多方...空!气!条!件!!太低端了吧为什么木有充点什么气体把氮气排掉呢？这一点成本应该是零头吧来自
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违法和不良信息举报邮箱：&&&&举报电话：1．“库利南”（Cullinan）。日发现于南非普列米尔矿山。它纯净透明，带有淡蓝色调，重量为3106克拉。后来被加工成9粒大钻石和96粒较小钻石。其中最大的一粒名叫“非洲之星第Ⅰ”，水滴形，镶在英国国王的权杖上。次大的一粒叫做“非洲之星第Ⅱ”，方形，64个面，重317.克拉，镶在英帝国王冠。2．布拉岗扎（Braganza）。1725年发现，系巴西境内发现的最大钻石。它近乎无色，仅带有极轻微的黄色，重量为1680克拉。后来不知去向。有人怀疑，这颗钻石后来可能经更权威的鉴定，发现它并不是钻石，而是一颗黄玉。罕见的钻石戒指。重6.63克拉，估价310万美元，粉红垫…3．一颗未予命名的大钻石。1919年，在普列米尔矿山找到一颗重达1500克拉的宝石金刚石，颜色也和库利南相似，因此有人认为它和库利南是同一个大晶体破裂而成的，故没有给这块金刚石专门命名。4．尤里卡（Eureke）。1893年，发现于南非奥兰治自由邦的贾格斯丰坦钻石矿。它光滑透明，呈蓝白色，光泽极佳。蓝宝石世界五大宝石 - 荷斋主人 - 风荷斋空间，是一颗质量上乘的钻石。琢磨后最大的一颗重69.68克拉，被称作“高贵无比”。5． 塞拉里昂之星（ Star of Sierra Leone）。塞拉里昂的钻石以品质佳，颗粒大，有良好的八面体晶形而著称于世。塞拉里昂之星是1972年2月在扬格玛的钻石矿上发现的，重为968.9克拉，无色。6．科尔德曼．德迪奥斯。是巴西在发现“布拉岗扎”之后所发现的最大的钻石，重922.5克拉，具极佳的蓝白色。7．库稀努尔（Kohinur）是世界上已知最古老的钻石。相传早在13世纪时发现于印度著名的古钻石矿区——哥尔负达。原石重约800克拉，被称为“库稀努尔”。后被加工成椭圆形，重108.83克拉，无色（略带灰），并更名为“光明之山”。8．大莫卧儿（Great Mogul），也是世界著名的古钻石之一。大约年间发现于印度的可拉矿区，原石重787.5旧克拉，被加工成玫瑰花型，后来去向不明。9．沃耶河（Weyie River），系1945年发现于塞拉里昂沃耶河谷砂矿中的大钻石。原石重770克拉，近于无色，品质甚佳，后被切割加工成30颗琢形钻石。最大者为31.35 克拉，被命名为“胜利钻石”。10．金色纪念币（Golden Jubilee），1986年发现于南非的普列米尔矿山。原石重755.50克拉，呈深金褐色，后来磨出了一颗545.67克拉的大钻。这是目前最大的一颗琢型钻石。该钻石现被镶嵌在泰王的权杖上。珠宝微视界(gh_695f)　
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京公网安备78摘要：金刚石和钻石这两个名词所指的是同一种物质，只是使用习惯有所不同，金刚石是矿物学名称，而钻石是宝石学名称。钻石一般指天然的、可用作宝石的金刚石，而金刚石一般指人造的、工业生产中应用的场合。在科技文献中，经常用天然金刚石来指钻石。不过近年来随着人造大单晶金刚石进入首饰市场，金刚石和钻石在使用习惯上也趋向混同。
　和这两个名词所指的是同一种物质，只是使用习惯有所不同，金刚石是矿物学名称，而钻石是宝石学名称。钻石一般指天然的、可用作宝石的金刚石，而金刚石一般指人造的、工业生产中应用的场合。在科技文献中，经常用天然金刚石来指钻石。不过近年来随着人造金刚石进入首饰市场，金刚石和钻石在使用习惯上也趋向混同。　　宝石级大单晶金刚石一般有两个限制条件，首先是纯度要达到一定水准才能称为宝石级。其次是粒径一般3毫米以上可称为大单晶金刚石，3毫米以下、30/35目以粗的单晶金刚石称为粗颗粒金刚石。　　科学家之所以梦寐以求地去合成宝石级大单晶金刚石的理由，首先在于金刚石作为一种特殊材料集许多优异性能于一身，其中包括多种极限性能如最高硬度和最高热导率等，名副其实的材料之王，根据性能其应用领域应当遍及半导体、电子、光学以及精密/超精密机械等工业领域，而这些领域的应用往往对金刚石晶体的纯度和尺寸提出了基本要求。换言之，只有宝石级大单晶金刚石才能充分拓展金刚石的用途，才能充分发挥出它的众多优异性能。　　其次，天然金刚石的来源非常有限，而且开采十分困难。天然金刚石矿藏的金刚石含量很低，即使蕴藏丰富的所谓&富矿&，金刚石含量也仅仅是百万分之一到千万分之一，要开采处理数吨矿石，才能获得1克拉金刚石。不仅如此，开采出来的大部分金刚石因为粒径小、颜色暗和纯度低，仅能作为工业用，只有约20%达到宝石级要求。　　再次，作为一种大批量在工业领域中应用的产品，大单晶金刚石必须具备高度的质量稳定性。每一颗天然金刚石在大小、形状、颜色、纯度以及晶体缺陷类型和密度等方面都不会完全相同，多少颗天然金刚石就有多少种&个性&，并不适合批量应用于工业产品。　　21世纪将进入金刚石时代。但如果金刚石不能大规模应用于半导体和光学等高科技领域，或者说宝石级金刚石不能大批量生产，金刚石时代就无从谈起。　　根据合成机理的不同，宝石级大单晶金刚石的合成方法有两种，即静态高温高压法（可细分为薄膜法和温差法）和化学气相沉积法。　　　　静态高温高压法中的薄膜法，因为生长的金刚石晶体被一层触媒薄膜所包裹而得名，薄膜法可以用来合成3毫米以下的粗颗粒单晶金刚石，主要用作超级磨料，目前年产1000多吨的工业金刚石就是用该法生产出来的。温差法从英文直译应称温度梯度法，是利用生长腔体中的温度差来驱动碳原子的扩散，从而达到金刚石晶体生长的目的。　　化学气相沉积法根据英文字头简称为CVD法，该法的基本原理是在高温、等离子体或高能光束的激发下，甲烷等碳氢化合物与氢气反应产生过饱和的H、CH2和CH3等活性粒子，这些粒子在机体表面生成金刚石和。但在一定的温度条件下由于活性氢原子和氢离子对石墨的刻蚀作用比对金刚石的刻蚀作用强，仅金刚石被保存下来。　　一、天然大单晶金刚石　　据不完全统计，全世界生产天然金刚石的国家有二十多个，保有储量约21亿克拉，推测储量约30亿克拉。主要集中于五个国家：南非、前苏联、澳大利亚、刚果、博茨瓦纳。近几年五大生产国的年产量就占了世界年总产量的86%至94%。但博茨瓦纳、南非和前苏联的宝石级天然金刚石约占20%～25%，准宝石级占40%～50%，产值较高；澳大利亚与刚果的产量很大，而宝石级只占5%左右，准宝石级占30%～40%，所以产值并不大。　　一般认为，单颗粒1克拉以上的为大金刚石，100克拉以上的为特大金刚石。特大块的金刚石极为罕见。其中最大的&库利南&重3，106克拉，是1905年在南非发现的，它是世界上最大的金刚石，产地为南非德兰士瓦的普雷米尔矿山，发现此矿山的人姓库利南，金刚石由此得名。根据大量资料搜集统计，目前已知世界上大于100克拉的金刚石约2000颗，其中大于200克拉的约300颗，大于500克拉的约30颗，大于700克拉的约有12颗。　　我国是一个金刚石资源储量不大的囯家。全国具有一定开采规模的金刚石矿区有17个，保有储量约2，000万克拉。主要集中在辽宁、山东、湖南三省。既有原生矿，储量占总量的98%，也有少量砂矿。　　中国最大的宝石级金刚石名叫&金鸡&，起名缘于山东金鸡岭。该金刚石色泽浅黄，晶莹无瑕，重量为281.25克拉。1937年由山东郯城一村民拾得，后被侵华日军掠夺去，至今下落不明。　　中国另一颗宝石级金刚石于日在山东临沭县被一农民发现，命名为&常林钻石&，该金刚石重量为158.786克拉，晶形为立方体和四六面体聚形，淡黄色，晶莹剔透，流光溢彩，非常美观。现收藏于国家银行的金库中。　　二、国外宝石级大单晶金刚石　　1、静态高温高压法　　1967年初，GE公司获得了利用晶种外延生长金刚石的技术专利授权，这是温差法的首个专利。1970年GE公司利用温差法成功生长出1克拉（边长5毫米）的黄色（Ib型）单晶金刚石，同年GE公司又宣布合成出0.8-0.9克拉的无色透明（IIa）金刚石和0.9克拉的蓝色（IIb型）单晶金刚石。　　1985年日本的住友电气公司将优质Ib型金刚石单晶的生长速度提高到4mg/h，实现了1克拉优质金刚石单晶的批量化生产；1990年，该公司用大晶种（5 mm）等技术生长出9克拉(12mm左右)金刚石大单晶，生长速度由通常2～2.5 mg/h提高到12～15 mg/h；2000年将无色大单晶的生长速度由通常1～1.5 mg/h提高到6～7 mg/h，优质IIa型单晶最大达到8.0克拉（对角线10 mm）。&　　1996年，De Beers Co用1000小时合成出25克拉的优质Ib型金刚石单晶，代表了当今宝石级金刚石的培育最高技术水平。　　用温差法生长宝石级大单晶金刚石产业化方面走得最远规模最大的是美国Gemesis公司。该公司成立于1995年，从俄罗斯引进了3台两段式分球压机（俄文简称BARS）起家。 2001年开始用这种压机成功地合成出黄色大单晶。2003年Gemesis公司世界上首次将经切割打磨过的黄色金刚石推向首饰市场。两段式分球压机仅有1.8吨重，设备成本低，Gemesis公司在数年之内就将压机迅速扩展到300多台。近年来，Gemesis公司的主要产品逐渐转移到了无色透明大单晶金刚石，产品标准与天然金刚石的4C标准相同，其价格比天然金刚石便宜约20%。　　上世纪90年代前期， De Beers和住友电工在它们的主页上均介绍过2毫米以细的粗颗粒黄色单晶金刚石，上下表面经过平行研磨抛光，用来做单晶金刚石拉丝模坯料。这些粗颗粒金刚石应该是用薄膜法生长出来的。　　2、CVD法　　1996年美国阿波罗金刚石公司的创始人发现了CVD法合成无色单晶金刚石的条件，1999年申请并于2003年获得美国专利。2003年阿波罗生长出边长10 mm见方的无色单晶金刚石晶片并开始在市场销售由晶片切割抛光而成的首饰用金刚石。2005年阿波罗能够生长出约2克拉的单晶金刚石，生长速度达到每周5克拉，经切割打磨后成为首饰用金刚石，单颗重量达到0.25～1克拉，净度IF~SI。　　美国卡内基地质物理实验室于1998年开始CVD单晶金刚石合成技术开发。2004年生长出对角长10 mm，厚4.5 mm的单晶金刚石，生长速度100 &m /hr，最高速度达到300 &m /hr。所得到的单晶呈褐色，经高温高压处理后呈无色。2005年生长出10克拉的透明单晶金刚石，并且能直接生长近无色、蓝色和黄色大单晶，无需高温高压处理。卡内基地质物理实验室于2002年申请并于2005年获得美国专利。　　Element 6公司于2002年用CVD方法生长出单晶金刚石，2004年合成出5 mm见方的单晶金刚石晶片。根据公司的产品宣传彩页Element 6公司已经能够生产边长4.5 mm的无色单晶金刚石晶片，晶片的主长方面为（110）面，根据晶体的尺寸、颜色和净度我们可以判断在CVD单晶合成方面他们已经达到很高的水准。　　三、国内宝石级大单晶金刚石　　国内在宝石级金刚石合成研究方面，起步时间并不太晚，但人力和资金投入不足，无论是关键技术创新还是生产规模与发达国家相比均有相当大的差距。可喜的是，进入本世纪以来随着国外宝石级大单晶金刚石进入首饰市场，引起了国内行业的普遍重视，从事有关技术开发的大学、研究所和企业的数量明显增多，大单晶金刚石产品开始进入市场。可以毫不夸张地说，宝石级大单晶金刚石产品是我国行业一颗冉冉升起的、闪闪发光的希望之星，对金刚石的应用范围普及到高新技术领域有重大而深远的意义。　　1、早期试验研究　　1967年美国GE公司生长大单晶金刚石的专利冲击波传遍世界，引起了我国超硬材料行业的震动。郑州磨料磨具磨削研究所、上海厂、北京人工晶体研究所、中科院物理所和上海硅酸盐研究所的科学家和工程技术人员进行了很多大单晶金刚石生长的尝试。当时许多开发成果没有以科技论文的形式报道，更谈不上申报专利（中国第一部专利法1985年开始实施）。有些即使见诸期刊其叙述也十分简单，很少有反映结果的照片，很难追朔成果的先进性与实用性。　　1974年中科院上海硅酸盐研究所采用静态高温高压法合成出2.7mm完整单晶金刚石，1977年又成功合成出3～4mm单晶金刚石。两次结果之间经过了三年，而单颗金刚石的重量也提高了约两倍，可惜没有金刚石的照片，无从判断晶体形状、有无明显的包裹体、透度等质量指标和质量是否明显提高。　　与此同时，郑州磨料磨具磨削研究所也在该所DS-027型铰链式六面顶压机和广州砂轮厂单压源紧装式六面顶压机上探索过大颗粒单晶金刚石的合成。结果表明，在单压源六面顶压机合成的成功率达到70%～80%，而在铰链式六面顶压机合成的成功率只有30%～40%。　　1982年以来，上海硅酸盐研究所用晶种法生长数十颗优质金刚石大单晶。1986年合成出一颗边长为3.2mm，重40mg（0.2克拉）的良质单晶金刚石。所用合成装备为单压源四对斜滑面式六面顶压机（吨位1000t），NaCl晶床，晶种0.5mm磨料级金刚石，以Pt箔加Co箔保护晶种，生长时间52小时。这一结果距该单位上一次发表已经经历了9年时间，所得金刚石的重量或大小进步不大，但晶体质量得到了明显提高，这应该归功于加热功率控制精度的提高和/或触媒的选择，以及非常慢的晶体生长速度（0.77mg/hr）。该成绩基本上代表了我国上个世纪七八十年代大单晶金刚石合成技术的研究开发水平。　　以上成果标志着我国专家挑战宝石级大单晶金刚石合成的开端，虽是新的万里长征的第一步，其意义不容低估。　　1986年至2002年之间的16年间我国大单晶金刚石研究开发进入沉寂期，国内专业期刊上几乎看不到这方面的论文。　　2、温差法技术开发　　上世纪90年代后半期，我国超硬材料行业突飞猛进，尤其在压机的对中性、同步性、油压和加热功率的控制精度、原辅材料质量等方面均取得了突破性进展，为大单晶金刚石生长技术的研究开发奠定了良好基础。　　2000年以来，吉林大学超硬材料国家重点实验室系统研究了宝石级金刚石的合成技术，取得了一系列成果。其主要成果如下。　　2003年，通过提高腔体内的温度梯度，实现了优质宝石级金刚石单晶的可重复性快速生长。利用&限型生长法&来抑制晶体内金属包裹体的进入，将优质宝石级黄色单晶金刚石（Ib型）的生长速度提高了4倍之多，由原来的1.1mg/h提高到了4.5mg/h。在合成压力5.5GPa，温度1250℃条件下，合成时间持续12h，晶体尺寸接近4mm，重量大约为50mg。　　2004年，在触媒KOV(FeNiCo合金)的基础上加上一定量的Ti和Cu ,用温度梯度法首次在国产的六面顶压机上合成出约 1.5mm高质量的Ⅱa型金刚石单晶。同年合成出优质Ib型金刚石，晶体尺寸5mm，重量0.5克拉。　　2005年，采用石英管做反应容器材料，生长出的宝石级金刚石单晶晶面完整，显微镜下几乎没有发现包裹体和缺陷，这说明国产石英管适合用于宝石级金刚石单晶合成。&　　2007年，合成出了3.5mm的优质绿色高氮宝石级单晶金刚石，其氮含量高达1600ppm。　　2008年，合成出了4.3mm优质IIa型和4.0mm优质IIb型大单晶金刚石，并开发出单次生长多颗Ib型宝石级金刚石的批量化生长技术，合成出了7.3mm(1.7克拉)的优质塔状Ib型宝石级单晶金刚石，在国内首次实现了优质克拉级Ib型宝石级单晶金刚石的可重复性生长，且晶体生长速度达到了4.8mg/h，达到了工业化生产要求。　　2009年，将优质Ib型单晶金刚石的尺寸提高到8mm(2.1克拉)。　　2010年，成功合成出了重1克拉，径向尺寸达6.0mm的优质掺硼金刚石单晶和最大方向尺寸达到7.3 mm、重1.2克拉的优质立方六面体大单晶，其径向生长速度达到0.22 mm/h，轴向生长速度仅为0.08mm/h，增重速度为7.3 mg/h。　　2002年，河南黄河旋风股份有限公司开始大单晶金刚石合成研究，日，省科技厅组织对黄河旋风河南杰出人才基金《1～10mm大单晶金刚石合成》通过验收。通过高温高压合成腔体计算机辅助设计以及温度压强精密控制技术等7项创新，合成出了边长达10mm(重6.03克拉)的黄色大单晶金刚石和6mm（重2克拉）的蓝色和无色大单晶金刚石。这标志着我国的宝石级大单晶金刚石生长技术水平与国外的差距正在缩小。该公司5台六面顶压机以及大量的附属设备和大型仪器，全年每日24小时进行宝石级大单晶金刚石合成。其产品照片见图1~图3。
图1 两颗黄色大单晶金刚石，重量和尺寸分别为7.56ct 9.0&9.5&5.0mm3、5.30ct 8.5&8.0&4.5mm3
图2 切割后无色透明大单晶金刚石重量0.2～0.6ct颜色E级，净度VS2级
图3 加工后的黄色钻石，最大的一颗重0.9ct，晶体净度达到VVS1级
　　山东昌润钻石股份有限公司近年3-5mm级的单晶大颗粒金刚石发展也很快，晶体完整、金黄色、透明度高，已经有4-5台压机成年批量生产，产品全部销往韩国。　　3、薄膜法技术开发　　2008年豫西集团中南钻石股份有限公司开始研发&16/20高品级工业钻石&， 2012年7月，该项目被兵器集团公司评为重大科技创新项目二等奖。　　16/20（0.9～1.125 mm）粗颗粒工业钻石诞生的消息不胫而走，同行惊叹，国人振奋！该产品的投产改变了国内该类产品被国外公司长期垄断的局面，带动国内和精密加工领域等相关产业的发展，为振兴民族工业做出了贡献。　　日，河南省科学技术厅对该公司2012年度完成的 &1.2～1.7毫米修整工具用超硬材料单晶研发&项目进行了成果鉴定。该项目关键技术达到国际先进水平。　　四、人造大单晶金刚石的产业化　　2009年，焦作华晶钻石有限公司臧传义博士等研究开发出一套完整的优质大单晶金刚石生产工艺，实现了工业用片状大单晶（3.0&3.0mm～8.0&8.0mm）和宝石级大单晶（6～7mm，裸钻重0.2～1.5克拉）的工业化生产。工业级用片状大单晶主要用于高精密和拉丝模等；宝石级大单晶可用作首饰等。该产品已经过国内外市场的严格认证，并被苹果公司列为全球供应商。公司由最初的一台压机，发展到现在的25台，月产片状单晶10,000片。2013年将扩大到150台压机进行大规模生产。该成果填补了国内大单晶金刚石规模化生产的空白，把合成技术提高到了一个新的高度。
图4、焦作华晶钻石有限公司生产的工业用片状金刚石大单晶
图5 焦作华晶钻石有限公司加工后的黄色钻石
　　在粗颗粒高强单晶金刚石大规模商业化生产后，应进一步加大对宝石级单晶金刚石的开发力度，加快商业化进程。这不仅仅是金刚石材料本身发展的需要，而其意义与价值在于它对信息、能源、精密加工、航天航空、军工等技术以及人类物质文明具有不可替代的重大作用。为此，我们应不断创新，勇攀高峰，为高端技术又快又好发展提供最理想的材料支撑。（本文节选自《中国超硬材料工业50年》，请勿转载）
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