碳方程新材料公司在CVD长晶设备研发生产上形成了完善的设备及产品体系,并且在CVD金刚石实验室生长工艺研发上取得了突破性的进展,以“设备+工艺”为方针,相互引导,相互依托,以规模生产为研发基石,共筑”MPCVD”生产技术蓝图。

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培育钻石行业深度解析

  • 作者:碳方程新材料(山西)有限公司
  • 类别:行业新闻
  • 更新时间:2024-04-02 08:40:49
  • 浏览量:158人阅读

1、什么是培育钻石?

培育钻石即实验室合成的真钻石,培育钻石与天然钻石的关系可以简单以冰箱做的冰和自然形成的冰来理解。

2、培育钻石与天然钻石的区别有哪些?

培育钻石具有与天然钻石相同的光学、物理和化学特性,二者均为纯碳构成的晶体,在晶体结构完整性、透明度、折射率、色散等方面均无明显差异。专业人士可以通过高科技设备分辨实验室培育钻石和天然钻石,但肉眼无法区分二者外观上的差异。

培育钻石和天然钻石的差异主要体现在生产过程以及稀缺性两个方面。培育钻石生产过程约为半个月至一个月, 简单、环保、成本较低,稀缺性较低。而天然钻石的形成耗时数百万甚至数十亿年,是一种不可再生资源,稀缺性较高;其开采过程释放大量二氧化碳,对地表造成不可逆的损害。与天然钻石相比,培育钻石具备低廉的价格和环境友好的性质,可以说为消费者提供了更多样的钻石消费选择。

3、培育钻石的技术方式有哪些?

目前培育钻石的生产方式主要有高温高压法(HTHP)和气相沉积法(CVD)。高温高压法(HTHP)是将碳置于极端的温度和压力环境下,模拟地球深处天然钻石形成时的极端热量与压力条件。

在高温高压环境,借助金属助溶剂数周内结晶形成。HTHP钻石是在一个小舱室里生长的, 这个小舱室位于可以产生极高压力的装置内。舱室内的碳原料(如石墨)熔解在铁(Fe)、 镍(Ni)、钴 (Co) 等元素组成的金属助溶剂中,从而降低钻石生长所需的温度和压力。然后,碳材料借助助溶剂向温度较低的钻石晶种移动,并在其上结晶,形成培育钻石晶体。结晶过程需要数天至数周时间,以形成一个或多个晶体。目前,中国HTHP培育钻石生产技术已达到世界前列水平。

高温高压法生长过程.jpg

化学气相沉淀法(CVD)是在真空室内对烃类混合气体施加适当的压力和温度。CVD 钻石是在充满碳氢混合气体(如甲烷)的真空室内生长的。能量源(如微波束)分解气体分子,碳原子向下吸附到温度更低的扁平钻石排种盘中。结晶过程需要数周时间,多个晶体同时生长。确切的数量取决于真空室的尺寸和排种盘的数量。这种板状晶体通常会形成需要切除的黑色石墨粗糙边缘。它们还会呈现褐色,这种颜色在进行宝石刻面 步骤前,可通过热处理去除。

气象沉淀法生长过程.jpg

目前来看两种技术方式互有优劣,未来可能在中长期内呈现共存格局。中国企业以HPHT路线为主,海外企业以CVD路线为主。

4、培育钻石的行业现状?

当前“中-印-美“形成了培育钻石“生产-加工-消费”的产业链格局。中国等培育钻石原石供应商,生产制造的培育钻石原石95%流向印度进行人工打磨、切割、加工。加工完毕后经终端多家零售品牌购入并出售给消费者,其中美国消费了全球80%培育钻石份额。

2020年,中国生产了全球40%+培育钻石,其中70-80%最终流向美国市场;印度打磨了全球90%的钻石;美国则消费了全球80%的培育钻石,其中30-40%可追溯至中国。

5、产业链上下游有哪些?

培育钻石产业链可以分为三大环节:上游培育钻石原石制造、中游加工打磨、下游终端零售。

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6、如何鉴定培育钻石?

天然钻石与CVD培育钻石存在应力图案,HTHP培育钻石则一般不会呈现。在做偏振滤光片检查时,天然钻石通常呈现出明亮的交叉影线或干扰的马赛克图案或“应力”颜色。 这些干扰色是钻石在地球深处时或者在火山爆发而被带到地球表面的过程中因承受巨大压力而形成的。CVD培育钻石往往带有带状“应力”图案,相比之下,HTHP 生长的培育钻石生长在压力几乎始终一致的环境下,不会受到任何应力影响,因此HTHP培育钻石不会呈现应力图案或仅有微弱的带状应力图案。

培育钻石的荧光也是常用的识别符号。培育钻石的荧光在短波下通常比在长波紫外线光 源下更强,而天然钻石的荧光正好相反。HTHP 培育钻石切磨后,其冠部或底部往往会呈 现十字形荧光图案。而从底部刻面观察 CVD 培育钻石,钻石可能呈现条纹图案。常见的 荧光色包括绿色、黄绿色、黄色、橙色和红色。一些培育钻石甚至在紫外线灯关闭后, 还能发光一分钟或一分钟以上。这称作磷光现象,通常只有培育钻石才会出现这种现象。

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