人工合成钻石的鉴定 PPT课件

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2 人工合成钻石
为降低试验条件，节约成本，科研工作者开始采用CVD（化学气相沉 积）的方法，在很低压力和相对低的温度下，将碳从含碳的混合气体沉 积成钻石基体。 实验过程：将天然气和氮气加热后，在洗碗机大小的压力室里形成一种 碳等离子体，该等离子体不断沉积在压力室底部的碳底层上，并逐渐积 聚和硬化，形成钻石薄片，进而切割成宝石形状。
3 人工钻石鉴定方法
2）立方氧化锆人工钻石鉴定方法 立方氧化锆的鉴定方法和碳化硅类似，鉴定难度比碳化硅较低，主要
从比重、色散、硬度等方面鉴定： 色散：立方氧化锆的色散为0.060，高于钻石的0.044。因此立方氧化锆看 来比钻石更为熣灿。 硬度：立方氧化锆的摩氏硬度为8.5至9.0，钻石为10。 比重：立方氧化锆比钻石重1.7倍。立方氧化锆的手感更重。但是这特点 只能用来分别未镶嵌的宝石。 折射率：立方氧化锆的折射率为2.176，稍低于钻石的2.417。 传热：立方氧化锆与钻石的导热性为两个极端。立方氧化锆是上佳隔热 材料，可被用作喷射引擎隔热。而钻石则是最佳导热体之一，其导热能 力超越铜。只要使用适合的器材，这性质最能分辨两者。
现今，人工钻石技术更加成熟，涌现出蒸汽沉积、冷坩埚融壳法和射 频加热技术等方法。总体而言，人工钻石技术可被归为HPHT（高温高压 法）和CVD（化学气相沉积法）两大类。HPHT钻石和CVD钻石与天然 钻石几乎完全相同，仅在原子结构层面存在差异。
2 人工合成钻石
❖ 2.3 其它种类的人工钻石
其它人工钻石还有：合成碳硅石、立方氧化锆、钛酸锶、合成金红石、 仿钻火石玻璃（铅玻璃的一种）等。这些物质之所以能作为人工钻石， 主要是因为它们都有较高的折光率和明显的色散，使得这些人工钻石在 外观光学特征上与钻石 非常相似。
碳化硅(carborundum)，多为人工合成，天然的非常稀少，仅出 现在陨石坑内，其颜色多为暗绿色、黑色。一些碳化硅带有浅 绿色色调，碳化硅的外观与钻石极为相同。
碳化硅戒指
2 人工合成钻石
❖ 2.4 人工钻石带来的问题
现在，随着科学技术的发展，人工生产钻石的技术已经越来越强 ， 在天然钻石嵌入了更多的人工加工的痕迹，钻石产业变得参差不齐，而 且，天然钻石中可能嵌入了人工钻石的成分，这就使得钻石业的真假程 度变得难以判定。天然钻石和人工钻石一起混淆于市场中，消费者极易 上当受骗。这直接导致了人们不得不寻求专门的技术来鉴别天然钻石和 人工钻石，
2 人工合成钻石
❖ 2.1 人工钻石
钻石在众多领域应用广泛，但由于价格开采因素，需求远大于供给， 因此出现人工钻石。
人工钻石是一种由直径10到30nm的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石。 此外还存在其它材质的仿制钻石。由于生成环境的不同，人工钻石的分 子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构，从而会产 生磷光现象。
钻石形成地
有颜色的钻石
1 宝石之王-钻石
❖ 1.2 钻石的结构和成分
钻石的化学成分是碳，属等轴晶系。常含有0.05%-0.2%的杂质元素，晶体形态多 呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。有强金刚光泽。硬度为10，是目 前已知最硬的矿物，绝对硬度刚玉的150倍，钻石具有发光性，日光照射后 ，夜晚 能发出淡青色光。钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会 对其产生作用。
3 人工钻石鉴定方法
❖ 3.3 立方氧化锆和碳化硅鉴定方法
对于立方氧化锆和碳化硅等市场上常见的人工钻石，在色散、硬度、 比重等方面和钻石有较大区别。
三种宝石参数对比
折射率
色散
光泽指数 莫式硬度
韧性
比重
钻石
2.42
0.044
17.2%
10
好
3.52
碳化硅 2.65-2.69
0.104
20.4%
9.25
1 宝石之王-钻石
❖ 1.3 钻石的主要产地
世界各地均有钻石产出，已经有30多个国家拥有钻石资源，年产量一 亿克拉左右。产量前五位的国家分别是澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄 罗斯。 钻石单位为克拉。一克拉等于0.2毫克，因其外观，储量和加工等因素， 钻石价格昂贵。
TESIRO 定制戒指 商品总重量10g 售价10719元
后来，俄罗斯研究小组在2300℃、15到18万个大气压的高 温高压环境下，在中心放一颗很小的天然钻石作为种子，在 种钻周围是高温金属液体，在金属溶液的上层是石墨，在这 种环境下石墨中的碳原子会从金属原子中列队走向钻石从而 形成新的钻石。这种技术可以制作大颗粒的钻石，但由于经 费等问题这一课题一度停止。
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3 人工钻石鉴定方法
❖ 3.1 早期鉴定方法-磁石吸引
最早的时候时候由于人工钻石技术不够精良，钻石商可以用非常简单 的方法确认钻石是否在实验室里面合成的，他们采用的是强力磁铁，因 为人工钻石内部有培养过程中残留的金属结晶，强力磁铁便能将钻石吸 起。
但随着人工技术的发展，金属残留量越来越少，该方法因而失效。
英皇的权杖上，重达530.2 carats。
1 宝石之王-钻石
❖ 1.1 钻石从哪里来
钻石是在地球深处，约150~200公里处富含碳元素的矿层，在巨大压力 和大约1200℃的环境下，碳的分子排列结构发生巨大变化，变成透明的钻 石晶体，钻石其实是一种密度相当高的碳结晶体。在形成过程中，如有其 它元素混进来，会使一些天然钻石具有多种颜色。
人工合成钻石的鉴定
二0一六年十一月
1 宝石之王-钻石
对于钻石，我们从不陌生。自古以来，人们就对钻石充满了幻想，它 自身散发出的光芒将绚丽如虹的色彩照耀在每一个人的眼中。现今，流 光溢彩的钻石已经取代了金银的地位，被视为爱情与忠贞的象征，令无 数人为之向往。
1 宝石之王-钻石
钻石之最Βιβλιοθήκη 最神秘的钻石-海洋之心碳化硅石(左)和钻石(右)的火彩测试， 碳化硅石的火彩要优于钻石。
3 人工钻石鉴定方法
2）比重：碳化硅比钻石轻，即它们的比重不同，钻石的比重为3.52，而 碳化硅的比重仅3.22。对未镶嵌的材料，用甲基碘比重液（比重3.32）很 容易将两者区分。 3）硬度：碳化硅的硬度小于钻石，因此用钻石硬度计在碳化硅表面作刻 划试验会留下划痕，而刻划计不会在钻石表面留下划痕。 4）导电性：据GIA的报告，80%的碳化硅均为电导体（天然钻石中仅蓝 色、蓝灰色IIb型钻石具导电性）。常见的白/浅黄色系钻石是不导电的， 因此可用电导仪或者莫桑仪鉴别钻石与碳化硅。 5）折光率：碳化硅的折光率与钻石不同，碳化硅的反光特征也不同于钻 石，有经验的钻石鉴定人员可将二者区分；此外，碳化硅具双折射，因 此仔细观察不难看出碳化硅棱线及底尖的重影，此时变换观察角度，重 影仍会出现。
目前正规市场上的钻石都必须经过IGI和GIA权威鉴定才能销售，GIA 对每一颗送检钻石进行检测，以鉴定其是否为天然钻石。针对实验室合 成的钻石，GIA会出具与标准的钻石鉴定证书完全不同的合成钻石鉴定 证书。
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“钻石恒久远，一颗永流传”中国大陆最为经典的钻石广告语，如同 一次爱情核爆炸，响彻全球。在古老东方中国这句话更是意味深长，一 枚钻戒成为承载两人爱情最美好的信物。通过本课的学习，能够让我们 在鱼龙混杂的钻石市场，发现真正的钻石，钻石有多重，爱就有多深。
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3 人工钻石鉴定方法
❖ 3.2 鉴定方法
时至今日，人工钻石技艺日益精湛，其制成的合成钻石，几乎可以假 乱真，然而与天然钻石相比，它的价值要逊色许多，在很多地方存在差 异，我们可以从如下几个方面通过物理和化学手段来检测钻石是属于人 工钻石还是天然钻石。 （1）颜色 绝大多数合成钻石呈黄色、渴黄色，其颜色往往比天然钻石更为浓郁鲜 亮；而天然钻石为无色、浅黄及其它颜色。但是无色透明的钻石鉴别就 比较困难了，其鉴别往往需要通过复杂的工艺。不过，无色透明钻石合 成也比较困难，数量并不多。
人工钻石常以八面体和立方体聚形为主体，并且可发育成菱形十二面 体、四角三八面体或三角三八面体晶面。表面可能显示树枝状生长纹或 不规则的小丘或瘤状物，这与天然钻石不同。
3 人工钻石鉴定方法
（5）发光特征 不同方法合成的钻石，晶型还是有一些特征，使用现代仪器是很容易
辨别出来的，如紫外、红外、X光等。 1）紫外荧光检测：有些人工钻石在长波紫外光下呈惰性，在短波紫外光 下显示中等至强的黄绿色荧光，并且具分带现象，与天然钻石的荧光特 征不同。 2）阴极发光仪（电子激发下）： 人工钻石：颜色：黄色-黄绿色，规则分区（主方体、八面体区不同）。 天然钻石：蓝色为主，层状生长或复杂的生长形式。
2014年8月18日，南非采掘一颗绝世粉钻， 这颗钻石完美无瑕，非常稀有
2015年11月20日， 英国《金融时报》消息，一家加拿 大采矿公司在博茨瓦纳发现的一颗重达1111克拉的宝 石级钻石，为一个多世纪以来发现的最大钻石。
钻石只用经过雕刻才能发出璀璨的光芒，“玉不琢，不成器。”对于 人生，我们理应抱着不断雕刻自我的态度，最终才能成材、成功。
立方氧化锆
以假乱真的人工钻石
2 人工合成钻石
另外还有一些更为低劣的仿冒品，包括有：无色尖晶石、无色刚玉、 无色黄玉、无色水晶和石英玻璃等，由于它们的折光率和色散明显低于 钻石，肉眼直观鉴定很容易鉴定很容易区分。
目前市场常见的人工钻石是立方氧化锆， 因为这种人工合成品的物理性质与钻石很接 近，成本也很低。最近新出现的合成碳硅石， 光学性质更接近钻石，是比立方氧化锆更好 的钻石仿制品，价格为同等效果钻石的5-10%。
具有鲜艳深蓝色的钻石，是稀世珍品，
最大的钻石-非洲之星
大粒者世界上仅有几颗。名钻“希望”，就
The Cullinan 非洲之星是在1905年于南非 是其中之一，它那像迷雾一样的历史中充满
Premier矿场中发现，重量高达3106
神秘。在电影《泰坦尼克号》中也有出现。
carats。最大者（Cullinan I）被镶嵌在
优秀