培育钻石小课堂开课了，带你全面了解培育钻石的小知识

这段时间，培育钻石再次成为钻石市场的热门话题，那么你对培育钻石是否完全了解呢？今天这篇文章就为大家深度科普下培育钻石的相关知识。

一、什么是培育钻石

培育钻石（Lab-grown diamond），又称合成钻石。指在实验室或工厂里通过一定的技术与工艺流程制造出来的与天然钻石的外观、化学成分和晶体结构完全相同的晶体。与天然钻石一样是真钻石。

二、目前市场上培育钻石的分类

截止到现在，市场上售卖的钻石主要有两种，真钻石和仿钻石。真钻石包括天然钻石（Mined Diamond）和培育钻石（Lab-grown diamond），他们都是由同一种元素碳元素组成的物质，具有相同的物理和化学性质，因此两者都是真钻石。假钻石包括莫桑石、锆石等，它们与真钻石的组成成分完全不同，可以说是毫无关系，是商家营销出来的假钻石。

三、培育钻石的方法

培育钻石的方法包括化学气相沉积法(CVD法)和高温高压法(HTHP法)，两种方法各有特色，CVD法主要培育高品质的大钻石，HTHP法主要培育小钻石。

化学气相沉积法(CVD法)

一般是在高温等离子的作用下，分离含碳气体，然后碳原子会在基底上沉积成钻石膜。单晶钻石就是这样形成的。基底可以使用一种或多种气体，利用甲烷、氢、氮等气体辅助，让甲烷中的碳分子不断累积少钻石原石上，经过一层层增生，最后可以形成10克拉左右的大钻石。1980年中期，化学气相沉积法(CVD法)开始出现，1990年末，有人研究单晶CVD金刚石，2000年初期，卡耐基、阿波罗等公司已经用这种方法培育出钻石，但最终没有形成市场销售。 2012年初，新加坡的IIa公司生长出了无色的高品质钻石，从小钻到克拉级的钻石都有，并且对外售价比同级天然钻石低很多，引起了天然钻石市场的很大震撼。实际上，CVD功能很多，生产单晶钻石只是一小部分，大尺寸的单晶、多晶金刚石在声、光、电等方面也有很重要的用途。

CVD反应炉的种类分为三种：热丝 （Hot Filament）、直流电弧喷射（DC Arc Jet）和微波等离子 （Microwave Plasma  ）。前两种适合生长多晶薄膜。微波等离子反应炉分为两种频率，2.45GHz和0.915GHz，其中那个后者的生产效率要比前者高很多，大型设备是未来CVD炉的趋势。

上图为2019-2022年各国CVD反应炉的数量，可以看出，中国是主要也是主要的CVD钻石生产厂家并且品质最好。

高温高压法(HTHP法)

基本原理是在人造的高温高压环境下，将石墨转生成钻石，大概需要10GPa、3000℃以上的压力和温度。高温高压法制造钻石的过程中需要用到的核心设备有六面顶压机、合成块和石墨芯柱等。总的来说，现在国际上主要有三种HTHP机，两面顶、分离球式和六面顶。这种方法对培育钻石的形状有直接影响。温度高的话，钻石形状接近于八面体，温度低的话，钻石则接近于立方体。

值得一提的是，高温高压法产出的钻石会出现各种各样的发光样式，有的肉眼可以看见，有的需要借助光照仪器观察。

四、国际培育钻石工厂分布

高温高压法(HTHP法)六面顶主要集中在中国（10000台），俄罗斯（100台）和欧洲（25台），国内培育钻石的公司主要有：中南、黄河旋风和华晶等公司。

CVD工厂在世界上的分布如下图，主要集中在美国，中国和印度等。

五、怎样鉴别培育钻石和天然钻石

1、显微镜放大观察

用显微镜放大观察HPHT钻石时，里面的内含物为黑色金属包裹体，形状是拉长的八面体或者进球形八面体。CVD钻石的内含物多羽状为裂纹，表面呈褶皱形状，黑点群多为棉花球状，并且上面有很多黑色多晶杂质没有切干净。

2、深紫外光图像

用深紫外光照射钻石晶体表面，根据成分和结构不同，会显示出不同的颜色和形状。比如如果出现贝壳状条纹，一般都是CVD钻石。

3、紫外—可见—近红外光谱

利用UV-Vis-NIR光谱中N3色心415nm吸收峰作为鉴别特征，将天然钻石中占98%的IaB型钻石先确定，将其余2%没有415nm峰的钻石过滤出来，作进一步检测。

4、在双目宝石显微镜下使用偏光镜观察

在载物台上置放一个折叠正交偏光镜，关掉上方灯光，打开下方底光，用摄子夹住钻石台面及尖底，把他放在上下两片偏光镜之间。从钻石的冠部、亭部进行观察，用棉花棒轻轻转动钻石，观察钻石冠部、亭部面上的条柱状图案和颜色。

培育钻石小课堂开课了，你想知道的这里全都有

1、电弧喷射的CVD能否在理论上超越MP CVD作为单晶生长？

理论上是不可能的。电弧喷射法的培育钻石的速度很快，但是必须要钎焊，温度太高了，还特别容易造成金属污染，对钻石品质影响极大，不适合生长单晶，也不适合做钻石首饰。

2、目前有哪些方法可以辨别天然和培育钻石？

3、TEM是怎么观察钻石的，直接观察合成的纳米金刚石吗？

这个比较困难，我们是直接观察单晶钻石，先将钻石减薄至0.03mm，再氩离子减薄仪减至穿透，然后放在TEM里面观察，最大可放大到百万倍，经过处理后才可以看到图像，难度比较大。

4、固态微波源和磁控管电源相比有优势吗？

固态微波源是最新的一种模式，是未来发展的趋势，特别是小一点的功率，比如5KW，6KW，用固态微波源效果非常好。但是它也有体积大，成本高的缺点，最重要的是它的稳定性。

5、纳米金刚石有颗粒吗？还是只是薄膜呢？

纳米金刚石的意思就是纳米尺寸的金刚石颗粒。颗粒状一般有两种产生方式，一种是爆炸法制造的非常小的金刚石颗粒，另一种是将大金刚石颗粒研磨至微米尺寸。金刚石膜是用CVD方法生长多晶薄膜。

6、目前MP CVD生长情况呢如何？快速生长的话有什么需要解决的问题吗？

快速生长一定会产生咖啡色，然后又要高温高压改色，改色之后就会产生灰黑色，那么久没有办法销售出去了。但是慢速生长的话获得高品质白钻的概率极高。

7、培育钻石什么时候能够在市场上普及呢？未来会对天然钻石市场造成怎样的冲击？

随着戴比尔斯培育钻石的大量供应，肯定会影响到现有培育钻石的价格，价格会有一段时间的大幅度降低。培育钻石会逐步侵蚀天然钻石顾及不到的空间，比如其中的小颗粒、中低品质的钻石会渐渐被培育钻石替代。

8、CVD金刚石正交偏光条纹状产生的原因是什么？可以消除吗？对后续钻石加工有什么影响？

CVD培育钻石的正交偏光条纹是因为生长时的区域状而产生的条柱状应力。一旦产生后无法消除。对后续加工没有什么影响，只是鉴定的时候无法根据这种现象来判定CVD钻石。

9、 目前市面上是用什么方法培育黑钻?

大部分都是用辐照改色，先用品质差的钻石进行过度辐照处理，使钻石变成暗绿色，只要不用强光看，正常情况下就成了黑钻。

10 、天然的钻石用HPHT法改色提纯也会变成彩色，为什么没有得到大范围推广？

天然IIa型钻石经过HPHT法改色后会变成无色，这种方法在市场上已经普遍使用了。Ia型钻石经过HPHT法改色后会变成很好看的黄绿色，但是培育钻石市场对这种钻石需求量不大，所以不多见。

11、 是不是所有的HTHP和CVD都没有415吸收峰？

国际上有报导，Ib型合成钻石经过HPHT长时间处理，使N结合成IaB，这种方法非常困难。曾经试过达到IaA，想要达到IaB，则需要更多的成本。小颗粒钻石没有市场价值，大颗粒钻石有很多方法鉴定出来是合成钻，也没有商业价值，所以不担心混充。

12、 培育钻石的分级体系什么时候可以成熟起来？

IGI上海公司已经在做细分级证书，HRD、EGL也都可以签发细分级证书。GIA对培育钻石不做细分级，是天然钻石的拥护者。NGTC延用老规则粗分级，等到国家标准改变后才有可能细分级。