人类刚刚发现钻石时,认为钻石非常稀有,价格自然非常昂贵。但随着钻石矿的发现,钻石的价格开始逐渐下降,钻石市场也陷入了混乱。
以戴比尔斯为首的钻石商人当然不甘钻石降价,于是他们联合垄断了钻石产业,限制钻石的大量开采。并且在戴比尔斯的炒作下,钻石被定义为爱情的见证,价格一路蹿升,活生生变成了堪比黄金的“稀有金属”。
于是,一种名为“培育钻石”的神秘宝石正悄然崛起,以独特的魅力在全球范围内掀起一股热潮。点开抖音、小红书、微博等各大平台,都能看到它们的身影,或许你会感到疑惑,“培育钻石”是什么?它们也是钻石吗?和天然钻石的区别又在哪里?
众所周知,钻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。而培育钻石,顾名思义就是实验室制造钻石或合成钻石,是通过科学方法在实验室内人工合成的钻石。
它的成分、结构和物理特性与天然钻石相同,而且生产环境更加可控,对环境影响较小,价格也要比天然钻石更低,因此也被称为“更加环保的钻石”。
培育钻石合成技术至今已有近70年历史,但近几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,因此并不算是新兴产物。
培育钻石是在实验室中人工模拟天然钻石结晶过程及条件培养的真钻石,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,只有通过极为精密的仪器来检测微量元素和晶体生长,才能看出微小差异。
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,在硬度值、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。
培育钻石和天然钻石主要区别在于它们的产地,可以这样理解:培育钻石就像冰箱里的冰,而天然钻石就像冰川里的冰。它们都是冰,但形成过程和年龄都大不相同。
与工业用金刚石类似,现阶段主要的培育钻石技术为高温高压法(HPHT)与化学气相沉淀法(CVD)。
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。其方法是将一颗晶种和金属助溶剂放入机器装置内的一个小舱室,紧接着再控制其舱室内的温度和压力,让其达到两千摄氏度以上以及103.4亿帕每平方英尺的压力。
在这样高温高压的环境下,钻石的粉末原料溶解在熔化的金属助溶剂中,然后在钻石晶种上结晶,形成合成钻石晶体。大约一个月的时间后,取出之前放入的组装块,进行电解提纯,然后就可以得到典型的HPHT钻石毛坯。最后进行切割,就是大家日常中见到的钻石的形状。
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部层上结晶。合成出来的碳晶体主要为褐色或者浅灰色,需要后期进行改色,但这种方法生产出来的钻石净度较高。而且生产大克拉钻石的成本较HPHT更有优势,CVDPG电子官网技术海外相对领先。
相比于HPHT高温高压法,它需要的是高温低压的环境。将一个种晶盘放入充满含碳氢气体的真空室,比如甲烷气体。然后用一种微波等离子能力源穿透这种气体,让其气体的分子分解,碳原子被吸附到下方钻石晶种盘里。
一般来说,数周的时间内可以生成一批为板状晶体物的CVD钻石毛坯,经过不断打磨,将附着的黑色石墨边缘去掉露出钻石的无色晶体。慢慢地,便从一片晶种变成了一颗钻石。
CVD钻石可以改变钻石颜色:CVD钻石在其晶种盘的生长过程中,在碳氢化合物气体中加入致色元素,便可以改变钻石的颜色。
CVD钻石内部更加纯净:因其生长环境更多是用气体,而不是像HPHT钻石加入金属助溶剂,所以钻石内部非常纯净。净度一般在VVS1-SI1,大部分都可在VS2以上。
CVD钻石的金刚光泽已经完全可以媲美天然钻石,而HPHT钻石则稍显逊色。因此HPHT钻石常被作为厘石,作为小厘石明亮又闪烁,非常完美。
与天然钻石一样,培育钻石也有多种不同形状和镶嵌方式,可以选择传统的形状,例如圆形、公主形,也可以选择时尚的形状,比如马眼形、梨形。而且培育钻石可以选择任何镶嵌方式,为款式设计提供了多种选择。
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出现的环境污染、过度开采及人权侵害等问题。根据弗若斯特沙利文数据显示,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、能源消耗等方面更是远远低于天然钻石,几乎不会出现环境事件、工伤以及职业病。
在宝石显微镜下,天然钻石中能见到一些透明的有色或无色的矿物包裹物,如石榴子石、透辉石等;而培育钻石中可以发现一些不透明的矿物包裹物,在反射光下呈现金黄色、银白色、黑色,且具又金PG电子官网属光泽,外观呈浑圆状、棒状、针状、板状。
用HPHT高温高压培育的钻石,容易被触媒剂中的铁和镍及不等量的铜、硫、硅等元素污染,因此有含有一些合金包裹体,产生一定程度的磁性,甚至有可能被吸铁石吸起来。
荧光现象:天然钻石在长紫外线照射下多见蓝色及少量的黄色荧光,而在短紫外线下无或者有较弱的蓝色、黄色荧光,并且荧光效果呈均匀状或不均匀的带状分布。而培育钻石荧光与之相反,在长波紫外线照射下为惰性荧光,短波紫外线照射下发中强的黄绿色荧光,并且短紫外线的荧光强度强于长紫外线的荧光强度。
除此之外,目前已知近无色HPHT培育小钻基本上都能发出磷光。(ps:一般认为,停止紫外光激发后仍然发出的光称作磷光。)
阴极发光:阴极发光是由电子束轰击样品时产生的可见光。由于天然钻石和培育钻石的生长环境和生长时间有明显差异,因而它们反映出的阴极发光图像也明显不同。
基于这一原理,“Diamond View”仪器应运而生,用于快速鉴别天然钻石和培育钻石,其原理是测量钻石表面的发光影像,从而确定钻石的生长结构。因为天然钻石与培育钻石的生长结构不同,所以它们的发光类型有明显区别。
紫外-可见光光谱检查:天然钻石在可见光谱中显示415nm的特征(此处指Ia型钻石,98%的钻石属于此类,其特点是氮含量在0.1%~0.25%之间)。大多数的培育钻石,在常温下的可见光谱中没有415nm处特征的吸收线,但在液氮低温状态下,可有658nm的吸收峰。
上述几个方面的特征,并非在每个培育钻石中均可观察到,而需要综合鉴定的结果相互支撑来判断是否为培育钻石。
钻石高昂的价格,也让一些不法分子看到了钻空子的机会,市场上出现了莫桑钻假冒钻石、培育钻石伪造成天然钻石等等骗局。用培育钻石伪造腰部镭射码,并引用真正的天然钻石报告编号,以此来出具GIA证书。
GIA是美国宝石研究院,它们主要对钻石进行鉴定并出具钻石鉴定书(GIA证书)。利用激光技术在钻石腰部刻上GIA的证书号码(GIA镭射码),以方便消费者对比钻石腰部编码和证书编码是否一致,防止钻石掉包,对分辨钻石真假有一定的作用。
现在市场上,有许多商家利用伪造的证书,将培育钻石卖出和天然钻石一样的价格。更有甚者,用莫桑钻来代替钻石,欺骗不懂行的老百姓。
在肉眼难以区分培育钻石和天然钻石,且伪造证书和腰码的情况频出的情况下,建议大家在购买钻石时选择可信度更高的正规钻石品牌,避免上当受骗。