钻石加工工艺流程

钻石加工通常包括设计、劈、锯、车、磨五道工序。

放射型的异形钻除了腰棱的加工工艺和小面的摆布稍微不同之外，其工艺流程整体上接近圆钻。阶梯型的异形钻的腰棱不用车钻机加工，一律靠磨，其工艺流程和使用的器具与圆钻差异很大。可见并不是每一颗钻石从原坯到成品都必须经过设计、劈、锯、车、磨五大工序，但无论何种磨工和琢形的钻石，设计和磨钻这两道工序则是必不可少的。

（一）设计标线

设计标线是钻石加工最基础的一道工序。优秀的钻石设计师，至少应该具备以下一些素质和技能：

1）对钻石的主要特性，尤其像晶形、晶体结构、解理、内应力（异常双折射现象）、包体、硬度各向异性等与加工工艺密切相关的那些特性，必须了如指掌。

2）熟悉钻石加工的整个工艺流程、各道具体工序和本厂工人的技术水平，采取合理的设计选择。

3）熟悉市场行情，能在市场需求、出成率、风险程度、卖价、资金周转速度等诸多关系整体效益的因素之间权衡利弊，找出平衡点，做出最佳方案。

设计人员常备的工具有：电子秤、卡尺量规、10倍放大镜（最好能有台式放大镜）、计算器、钻石灯、钻石原石筛、偏光镜、显微镜、纸包、标线笔和油性墨水等。设计的步骤如下。

1原石分选

根据原石的大小、颜色、净度、晶形四个方面进行分选。从设计的角度观察原石，主要考虑晶形和净度两个方面的因素。

1）晶形　CSO习惯上把原石的晶形分为六类，即规则晶形（Stones）、变形晶形（Shapes）、劈理晶形（Cleavages）、双晶（Macles）、薄片（Flats）和六面体形（Cubes）等。规则晶形是指晶形完好、没有或几乎没有形变的八面体和十二面体，加工工艺上就叫可锯钻（Sawable）；变形晶体指的是沿二次对称轴方向加长、沿三次对称轴方向加长或变扁，即明显变形的完整晶体，加工工艺上叫颗粒钻（Makeable,Wholoestone）；劈理晶形指严重残缺的晶体或残片。客观地说，这几类晶形之间的区分并没有严整划一的尺度，在一定程度上要凭经验来判断。

2）净度　如果说晶形主要影响出成率的话，净度则直接影响到成品钻石的价值。从设计的角度看原石，应先搞清内含物的种类、大小、数目、位置、对比度；其次确认通过加工可以去掉的瑕疵；再次，对于去不掉或去不干净的瑕疵要尽可能把它们安置在不显眼、不反射的位置。碰到表面磨砂发毛和有“壳”的原石可在适当的部位磨一磨，行话叫“开窗”，透过这扇“窗户”再去看个究竟。有时瑕疵的深浅不能一目了然，可以借助显微镜测距。办法是在同一放大倍率下，转动聚焦旋钮，找到纵深两点间的实际距离与旋纽转过的刻度之间的对应关系；然后把钻石固定在载物台上，先把焦点聚在晶体表面上，再逐步地把焦距拉伸到内含物上，记下聚焦旋钮转过的刻度，即可推算出内含物距晶体表面的实际距离，以判断能否在加工过程中把它们去掉。

2设计原则

钻石设计的原则主要有保重原则、求净原则、适销原则和省工原则。

1）保重原则　目的在于提高原石的利用率，既要保证本道工序的原料损耗最少，又要使下一道工序不受影响，所有工序都要最大限度地保留成品钻石的重量，即争取最好的出成率，这就是保重原则。但同时要注意净度和切工，片面保重忽视净度和切工反而往往使其总体价值降低。

2）求净原则　钻石是天然矿物，真正纯净无瑕的极少。设计人员应拿出一个切实可行的方案，将瑕疵在加工过程中去掉。比如把石墨包体设计在贴近锯切面、劈理面的位置，以利于在磨制过程中把它们去掉。确实难以去除，也要将瑕疵设计放在不太显眼、不发生镜像反射的地方，将瑕疵对净度等级的影响降低到最小。保重和求净往往不能同时兼顾，这时设计人员就必须反复权衡，以经济效益为尺度，做出有利的选择。

3）适销原则　钻石设计成什么磨工和琢型，在保重和求净两者之间如何取舍，都必须从本身的客观实际出发，使产品适销对路，加快资金的周转。

4）省工原则　钻石加工历来就有劳动密集型产业之说。从原石到成品，劳动消耗量非同寻常。在保重、求净、适销的大前提下，在选择台面、编排加工工艺的时候，适当兼顾一下省工的原则也不失为提高经济效益的一个方面。比如在一块钻石原石用锯和劈两种加工工艺都可以达到预期效果时，应首先考虑用劈的加工工艺，因为劈钻的工效比锯钻高，这样可以节省工时。钻石的硬度有各向异性的特点，不同的晶面做台面，磨的时候会有难易程度的差异。因此如果几种方案都能取得同样的结果，那么应首先用立方体晶面做台面（四向纹），十二面体晶面（两向纹）次之，不得已才考虑八面体晶面（三向纹）。

本着以上原则，从每一颗原石的具体情形出发，确定对每一颗原石应采用的磨工、琢型。

3设计标线

1）劈钻标线　劈钻的方向一定要沿解理面方向，即平行于八面体晶面的方向。接触双晶原则上要求从双晶结合缝处下刀。标线时可标出劈开面的一边或两边，开口点用墨团标明，点在晶棱上（见图5-1-18）。

2）锯钻标线　锯钻时有两种选择，一是沿立方体晶面方向锯，二是沿十二面体晶面方向锯（见图5-1-19）。最常用的是沿立方体晶面方向锯，因为沿十二面体晶面锯的出成率往往不理想。锯切面必须与四次对称轴垂直，倾斜度以15°为极限。大于15。基本上锯不开。线标定之后，也用墨团点出开口点。

图5-1-18 劈钻标线

图5-1-19 钻石锯开方向

3）成形钻标线　成形钻不用劈和锯，一颗就做一颗，故又叫颗粒钻。一般只用墨团标出底尖的位置，也有用圆圈中间再加打叉（×）同时标出台面位置的。碰到要“开窗”进行观察的原石，设计人员也是用墨团点出开窗的部位。

4分包

一般每个包有1粒、3粒、5粒直到10粒不等，视钻石大小而定。分包的原则可以是下述各项中的一项或几项。

1）大小　按大小相等或相近的原则分包。

2）后续工序种类　不属同一个后续工序的石头不能放在一包。

3）形状　按预计的出成率来分包。

4）纹向　按研磨方向（四向纹、三向纹和两向纹）来分包。

5）工艺要求　相同相近的分成一包。

6）荧光特征　荧光色及其强度相同相近的分成一包。

7）净度　净度相近的分成一包。

8）颜色　颜色相近的分成一包。

一般来说，采用的项数越多就越便于监控和管理。而这主要取决于生产的规模和批量的大小。

（二）劈钻

劈钻是一门古老的钻石加工工艺，起源于几个世纪之前的印度。当时流行一种叫尖顶工（Point cut）的钻石磨工，几乎就是八面体原石。当时锯钻工艺尚未问世，印度人采用劈的方法把不规则的原石从四面八方剥“皮”，留下一个规规矩矩的八面体的“核”。而劈下来足够大的石块，还可以做成五花八门的玫瑰工钻，因此劈钻曾经盛极一时。随着放射型圆钻的流行，劈钻工艺丧失了普遍性和通用性，到20世纪70年代利用薄片加工的“锯齿工”出现时又稍微挽回了一些颓势。如今，人们只是在对付晶形极不规则、解理上有严重瑕疵的原石或者接触双晶的时候才用到它。

迄今世上最大的原石、3106ct的库利南钻石和后来的琼克钻石（726ct）的加工，都是先行靠劈钻工艺进行磨制的。此项工序要求劈钻师对钻石的特性，尤其对诸多异常情况要准确判断并谨慎行事。

1适宜用劈钻工艺的原石

1）接触双晶，尤其是接合面破损或有隙可乘者。

2）解理面上有明显瑕疵者（大的羽裂或者羽裂连带深色后生包体等）。

3）晶形极不规则，不先劈就无从着手者。

4）劈开后的形状同锯钻相比，出成率更高、效益更好者。

5）劈钻后的非主体部分尚有其他利用价值者。

2劈钻的主要设备

劈钻的主要设备：劈钻工作台，上面有劈钻盒；工作台内缘用木隔板固定一块插劈钻杆的铅砧；劈钻杆一套，规格从直径10mm～40mm，每杆递增5mm；劈钻钢刀一组，大中小俱全；木柄圆锤一个；煤气（丁烷或天然气）喷灯一盏；劈钻胶若干。

3劈钻的操作程序

1）确定劈开面之后，把钻坯粘牢在劈钻杆头上，开槽的面向上，并使劈线与劈钻杆中轴18°～20°倾角，同时把开槽的钻石刻刀粘牢。

2）左手执钻坯夹杆，右手执刻刀夹杆，用手指钩住钻盒两边的立销，让刻刀在钻坯开槽标线上来回蹭，刻出一条槽。目前这道工序在有的工厂已用激光来完成。

3）选择厚度适宜的劈刀，使其刃口没入刻槽之中。注意：刻刀刃口直钝不宜尖，不能让它接触槽底，让刻刀两侧抵在刻槽两壁上。

4）扶正劈刀，用木柄圆锤轻击刀臂，劈开钻石。

5）用喷灯加热劈钻胶使之软化，取出钻坯，清洗干净，检查工作质量。

一颗钻石可能不止劈一次，可按照上述程序反复操作进行。

（三）锯钻

锯钻的实际运用，可追溯到17世纪。当时锯钻的工具是一根绷紧拉直的细铁丝，抹上钻石微粉，与现今掏空用的木工钢丝锯相似。410ct的“摄政王”钻石，足足用了一年时间才锯开。由此可知其劳动效率非常低。

目前锯钻的方法主要是机械锯钻，最近兴起的还有激光切割。

现代的机械锯钻机一般是十台一组，安装在铸铁机架或实心水泥机座上。通常一个工人可以照看20台锯机。

单台锯机主要零部件有：铸铁机座、心轴、锯石夹嘴、夹臂、重力臂、进给配重球、调节螺杆、橡皮垫块及微型电机。常备的低质易耗品有：磷铜锯片、锯石胶、钻石微粉、石墨轴垫等。

磷铜锯片的直径、厚度可视心轴法兰盘的直径和钻石制品的大小而选定。各国的习惯不尽一致。

钻石设计标好锯切线之后，便可发送到锯钻工序，进行粘钻、装机、开口、锯切、清洗、质检等程序。

1粘钻

把锯钻胶填进锯钻夹嘴，注意适量，把钻石摁入其中，注意使锯切线与夹嘴唇口平行（或者说是与夹嘴中轴垂直）且伸出唇口一点，清除多余的粘胶，勿使粘胶妨碍锯片的旋进。把粘好的钻石插进蜂窝状夹嘴盒，移入干燥箱干燥后，再仔细检查钻石与夹嘴的相对位置是否改变。

2装钻

把检查好的钻石夹嘴装入夹臂，使锯片对准锯切线，从正面看呈一条直线，从上朝下看，锯切线必须同锯片正好在同一平面，不允许错位。总之，从锯片上方压在锯片上的钻石必须精确定位，并且必须随时检查锯路正不正，防止锯偏。国外给钻坯定位时有采用X射线法、测角器观测法、平行光管观测法等，但大多数工厂还是采用目测法，靠操作工人的责任感、眼力和经验来确保精确定位。

3开口

开口用的锯片一般比正式锯钻的锯片厚005～010mm。开口深度以1～15mm为宜。

开口位置的选定和开口的质量直接关系到整个锯钻工序的质量和成败。所谓开口位置的选定，实质上就是如何处置钻石各种内含物和结构特征的问题。

如果原石有一条蚀沟，那么就从离蚀沟最近的那个晶顶开口；如果两个相邻的晶顶附近各有一条蚀沟，则从靠近深蚀沟的晶顶开口；如果两条蚀沟分别靠近相对的两个晶顶，则从靠近深蚀沟的晶顶开口；蚀沟在晶棱中段者可从它连接的两个晶顶中任意选定一个开口。

有一个负晶顶的原石就从负晶顶开口；如果有几个负晶顶就从发育最充分、最深的那个开口。

开口时勿使锯片通过玫瑰花瓣形的石墨包体。含橄榄石包体的钻石应从包体长度方向一致的地方开口。

有裂纹的原石应从裂纹最多或裂纹发育最深的那个晶顶开口。

4锯钻

口子开好之后，更换薄1～2号的锯片正式开始锯钻。锯片直径的选择，以伸距稍大于钻石直径为准，伸距太长锯片受压弯曲，锯切面将呈凹凸状；伸距太短则锯不开。锯片最佳转速为2800r/min。锯钻的工效主要取决于钻石微粉的粒度、浓度及施压的大小。为此，在整个锯钻过程中，每间隔2～3min就得用小滚轮把用橄榄油调和的钻粉往锯片上抹。同时旋出调节螺杆，尽可能保证钻坯对锯片的施压为最大。但到锯钻接近尾声时，必须适当减少施压，避免钻石在锯开之前就崩开而留下未锯完的墩子，影响锯钻质量和后续工序的出成率。

锯钻和单人单班工效因石头大小和锯片厚度不同而不同。

5清洗

锯钻清洗一般用洗发香波兑水摇洗，再用清水冲洗、干燥。

6质检

其实锯钻的检验在清洗之前就应该进行一次，目的主要是检查锯路是否遵从了设计标线。清洗以后，主要是检查锯切面的质量。以下几种情形为不合格：

1）深锯齿痕　若不太深、对后续工序的出成率影响不大，可勉强通过（图5-1-20（a）。

2）锯切面凸凹不平　主要是锯片伸距太大，被钻石压弯而又未及时纠正所致（图5-1-24（b））。

3）锯切面倾斜　因锯片走偏而未及时纠正所致，但设计斜锯者除外（图5-1-20（c）。

4）锯切面梯坎　一般是一刀切不开、迎面又锯时锯路对不准造成的，梯坎越高情况越糟，因为磨台面的损耗越大（图5-1-20（d）。

5）墩子　是锯钻进程接近尾声时未及时减少锯片施压钻石崩裂造成的，弄不好锯掉的一半还会“飞”掉（图5-1-20（e）。

图5-1-20 质检的各种情况

（a）深锯齿痕；（b）凹锯面和凸锯面；（c）斜锯面；（d）锯面有梯坎；（e）墩子

（四）车钻

车钻的工作对象是钻石腰棱，目的是赋予它以未来成品钻琢型的优美曲线（圆形、双弧形、弯弓形等）。阶梯型的磨工腰棱呈直线，一部分混合型的磨工（如拜丽恩磨工等）的腰棱也是直线，打磨它们的时候用不着车钻这道工序。

1车钻的设备

最早打磨腰棱全靠手工，如今电动车钻机已经非常普遍。在此简单介绍几种最新的加工设备。

1）全自动车钻机　这种机器除了装石之外，其余的事都由车钻机完成。与通常的车钻机不同的是：双头车钻机两根心轴的转向完全相反，两颗钻石同样既为工具（车刀），又为工件（被加工件）。两颗钻石互相刮擦的情况由摄像头放大再现在观监屏幕上，便于操作工掌握进度。

2）激光车钻设备　其原理同激光打孔、激光切割相似。激光加工造成的表面微裂和较高的成本费用，是其不足之处。

3）车钻机　这种机器在国内普遍使用，有单头和双头两种：单头机用胶粘在制品（工件）上，双头机则靠左边的夹嘴和右边的顶针配合来夹持钻石。

以双头机为例介绍一下车钻机的结构：一个整体浇铸的机座，左边装有制动轮和浮游卡盘，右边是顶针座和弹力顶针，中间是车刀架和残渣收集盒，有的还配备有吸尘器。安装在机台底下的电动机通过分配轴和两条同步皮带带动双轴同步旋转。

与车钻机配套使用的主要工具是车钻棒。主要辅助工具有各种规格的车钻夹嘴，一个木榔头，若干作为车刀用的有棱有角的钻坯或人造聚晶颗粒。像牙医工具那样靠转轴驱动的旋转车钻棒被越来越多地采用。除了工效提高以外，它加工出来的腰棱质量也好。

2车钻的步骤

1）仔细观察钻坯　主要看尖正不正、高度够不够，有无瑕疵和瑕疵的确切方位，以决定部分或全部去掉的方案，决定是粘还是夹。

2）固定钻坯　办法有两种，一种是粘，一种是夹（见图5-1-21）。

图5-1-21 固定钻坯的两种方法

两种办法各有优缺点。夹的优点是操作简便，工效较高，更适宜正尖、无瑕的坯料；而粘的方法多了一道粘的工序，比较费事，但适用于几乎所有的坯料，尤其是夹有所不能的歪尖、无尖、有裂、有瑕的坯料，其车裂钻坯的概率较小，安全系数较大。

粘：先加热铜头，抹上专用粘胶剂，把钻坯轻轻地摁在粘胶剂上，粘牢，再加热30分钟左右，使粘胶剂硬化，复查钻坯是否移位。加工好之后再加热使钻坯与粘胶剂分离。

夹：选择夹嘴，使其承窝与底尖相配，把它安装在车钻机前顶底座上，左手执钻石，底尖向左，右手扳动后顶针座顶住钻石台面。注意顶压的力度：太小夹不住钻石，太大会把钻石夹坏。

固定钻石车刀的办法也是粘和夹两种。已锯钻（Sawn）、圆粒金刚石（Boart）或人工聚晶颗粒都可以充当车刀。

3）钻坯定中　即令钻坯的转动轴与可能获得最大直径的成品钻的中轴重合。定中精确与否，在很大程度上就决定了车钻工序的最终结果：出成率、该去的瑕疵是否已经去掉或下道工序有无把握去掉。

4）粗车　粗车的目标是将钻坯突出的部分（如晶顶等）打磨掉。注意进刀量不宜太大太猛，并要反复多次补充定中。

5）精车　预期目的是使在制品的直径圆度和腰箍预留高度均达到工艺要求。

6）光边　对腰棱进行最后修葺。有三条途径可供选择：

第一种途径是仍旧在车钻机进行，把车刀换成已锯钻的锋刃，轻触在制品。这样加工的腰棱较粗糙，表面呈灰白色，鉴定证书上注明为“打磨腰棱”（Bruted girdle）。

第二种途径是采用专用的光边机。这种机器比车钻机小巧，原理相近，只是做工具用的已不是手执的车刀，而是一个在一定振幅内前后振摆的高速旋转的钻石微粉抛光轮。按照烧结在轮边上的钻石微粉的目数，它有很细、细、中等和粗之分。光边机加工的腰棱鉴定证书上注明为“抛光腰棱”（Polished girdle）。它们表面光亮而且透明，几何形状规整。

第三条途径是在磨钻机上进行。对中、小钻而言，这必须是在成品完成以后，腰棱上发现有缺口、过大的原晶面等严重影响正圆度的问题才采用的补救办法。只有大钻和巨钻，才会有意识地把腰棱修饰成一连串的小面。在鉴定证书上，这样处理过的腰棱注明“小面腰棱”（Faceted girdle）。

以上三种光边的办法仅适用于圆钻，均不适用于阶梯型磨工。对于腰棱呈曲线的异形钻，如心形、马眼、梨形、椭圆之类，只考虑有“打磨腰棱”和“小面腰棱”两种可能，暂时还没有一种安装钻石磨轮的机器，能够胜任它们那种不同曲率、比例伸缩性又很大的腰棱。

7）质检 对车好的圆钻在制品的工艺要求是：①制品俯视图必须正圆。容许误差只能是11%～15%。②制品腰距高度最小值不小于直径的125%，即要能容纳下成品钻的整个冠部和腰棱。③制品高度与直径之比不小于60%且不大于80%。④制品底部倾角应不小于45%且不大于56%。⑤腰箍表面必须光滑，无崩缺、无凹陷，无露面的瑕疵，无微裂，粗糙度不明显，呈暗灰白色。

台面不得倾斜，底尖要正。

（五）磨钻

1磨钻机理

磨钻过程是一个热学作用和力学作用兼而有之的理化过程，即一方面钻石与磨盘摩擦生热，导致钻石表层石墨化，另一方面钻石在钻石微粉的碰撞冲击下一点一点地剥落。磨钻的效率取决于磨盘的磨削性能及其转速、钻石微粉的目数和密度、钻石对磨盘施加的压力，以及钻石在磨盘上的取向，即台面的选定和机头的朝向。

2研磨方向

钻石加工行内的习惯叫法有：四尖石（Four points）、两尖石（Two points）和三尖石（Three Points），或者四向纹、两向纹和三向纹。其实质就是钻石硬度的各向异性，同一颗钻石不同的晶面硬度会有差异，同一个晶面不同的方向上的硬度也会有差异。磨钻时发生的所谓“纹向”的问题，就与钻石硬度的各向异性有关。

用立方体晶面方向做台面方向的钻石是四尖石，用菱形十二面体晶面方向做台面方向的钻石是两尖石，用八面体晶面方向做台面方向的钻石是三尖石。换句话说，就一个八面体而言，从晶顶开面（开始磨台面）的是四尖石，从晶棱开面的是两尖石，从晶面开面的是三尖石（见图5-1-22）。

图5-1-22 钻石台面的选取方向

这些表述法都是以未来成品钻台面的选定为着眼点的。理论和实践证明：四向纹相对硬度最小，两向纹居中，三向纹最大，其相对硬度之比约为1:1414:2308。所以设计师在选择台面时，也应该参照这个比率，在同质等大的前提下，设计成四向纹是上策，两向纹是中策，三向纹是下策。

台面选定了，纹向就确定了。而对于同一种纹向的钻石，还有进一步的硬度各向异性的问题。一般地说，四尖石有四组平行于立方体晶棱的纹向硬度相对较小，同时有四组沿四边形对角线方向的纹向硬度相对较大；两尖石有两组平行于菱形短对角线方向的纹向硬度相对较小，同时有两组沿长对角线方向的纹向硬度相对较大；三尖石有三组平行于三角形之高的纹向硬度相对较小，同时有三组平行于三角形三条边的纹向硬度相对较大。磨钻的时候，只有当研磨方向与硬度相对较小的纹向大体一致时，研磨面才会是锃亮的镜面。

台面和纹向确定之后，磨钻师就在既定的纹向下，找到硬度相对较小的方向，按照规定的比例把石头磨好。在理想的情况下，最佳研磨方向的确认本来是有章可循的，但自然界中理想的规则的晶体很少见，这就使得问题复杂化。

当然，钻石相对硬度的大小，还有可能受其他因素的影响，比如结构现象（双晶缝、生长线等）、应力状态、内含物乃至荧光颜色等。

3磨钻设备和磨钻步骤

（1）磨钻设备

磨钻工的主要工具是：磨床、磨钻夹具、10×放大镜、腰棱划线器，钻石微粉、橄榄轴等。

磨床要强调三点：

1）修整好的磨盘必须达到大面积平整和微观不平度的统一，保持动态平衡。磨盘工作面修整平以后，用粗砂轮或砂条划上双弧线或抛物线的划痕，以便嵌入钻石微粉。最后还要在调平衡机上用配重法作好动平衡测试。

2）用适量的橄榄油（有时为桃油或其他植物油）拌上钻石微粉，用泡沫塑料块均匀地涂抹在磨盘工作面上，开动磨床，用大钻石来回蹭轧，使钻粉与磨盘比较牢固地粘合，以提高磨具磨料的工作效率和延长其使用寿命。

3）磨盘的使用，应强调明确分区。一般把靠近转轴的内圈作为试磨区，把磨盘边缘线速度最大的外圈作为研磨区，而把内、外圈之间的中圈部分作为抛光区（见图5-1-23）。

图5-1-23 磨盘工作面的区域划分

早先的磨钻夹具用锡头来固定钻石。现代的夹具采用带分度尺、角度板和微调旋钮的机头，此夹具又叫磨手、机械手。用于磨台面的叫台面夹具，用于磨底小面的叫底小面夹具，用于磨冠小面的叫冠小面夹具，等等。

（2）磨钻步骤

磨钻是占据钻石加工工艺流程整个工作量50%～60%的一道主要工序。

西方国家传统的做法是分两步走：

第一步：“磨十字”（Cross），即磨台面、底四面、冠四面。

第二步：“添光加彩”（Brilliantering），即磨底八、底腰小面、冠八、冠腰小面、星小面。

在这种情况下，磨底和磨冠是交替进行的。也有先磨底再磨冠的，或者反过来。前者一般适用于小钻，后者一般适用于中、大钻。国内一般小型的钻石厂，大都采取这种做法。

最细致的做法可以分成八道工序：台面→底四→冠四→底八→冠八→底腰小面→冠腰小面→星小面（见图5-1-24）。具体怎么做，依习惯而定。但专业化分工、流水作业无疑是发展趋势。生产规模则是一个重要的制约因素。

图5-1-24 钻石加工工序

（六）清洗和检验分级

钻石磨成之后的清洗是成品分级前最后一道工序。将1000m L浓硫酸掺100g硝酸钾配成溶液，注入盛有适量钻石的瓷盘或烧杯，煮沸几分钟，冷却后用蒸馏水或开水冲洗几遍，滤干，然后送检并分级。

钻石加工的主要流程有：原石分选、划线、分割、锯割、打圆、起瓣、磨光等。在进行钻石加工时，应该首要考虑起经济价值，切磨加工要保证钻石的最大化利益。

钻石怎么加工

钻石是经过琢磨的金刚石，钻石是在地球的深处经过高压、高温等条件形成的一种由碳元素组成的单质晶体。

钻石在天然矿物里硬度最高，其脆性也相当高，用力碰撞就会破裂。钻石稀有且美丽，是爱情与忠贞的象征。

钻石除了自然生成的以外，还有人工合成的钻石。但是人工合成的钻石造价也十分昂贵，因此市面上很少能看见合成钻石。

钻石的分选:

钻石的选矿流程一般包括:准备、粗选、精选几个阶段钻石选矿前的准备作业一般包括破碎、筛分、洗矿、磨矿、水力分级等其目的是为选矿事先创造好条件,使得选别作业能顺利进行和获得良好的效果。

11破碎

是钻石原生矿选别前主要的准备作业在破碎阶段,一方面要使粗粒的矿石充分解离,另一方面又要尽量减少钻石晶体的破碎,在矿石破碎的过程中,力求保护晶体的要求较破碎其他矿石更为严格破碎设备主要是颚式破碎机,也有旋回破碎机、水电破碎机等

12筛分

在钻石选矿中需要采用筛分作业的地方较多筛分一方面可以在破碎阶段及时地分出合适粒度的矿石,避免矿石的过度破碎,降低电耗,提高效率,对保护晶体也有好处:另一方面可以为下一步选矿作业做准备筛分作业的设备为筛分机,最常采用的是振动筛,其次是摇动筛

13洗矿

钻石砂矿和某些原生矿,含有大量的粘土质矿物,在选矿前必须将其去除洗矿就是除去矿石中粘土质物料的过程,包括使粘土分散和使分散后的粘土物质与粒状物料分离两个阶段常用的洗矿设备有高压水枪、圆筒洗矿机、槽式洗矿机等

14磨碎

磨碎是破碎过程的继续,是指在机械设备中,借助于介质和矿石本身的冲击及磨剥作用,使矿石的粒度进一步变小钻石矿石磨矿的主要目的就是使矿石中细粒钻石全部或大部分单体解离出来,以便在下一步的选矿作业中加以回收此外,根据钻石与脉石矿物耐磨性的差别,有选择性地磨矿,可将大部分矿石磨成指标要求的粒度,弃置尾矿,提高效率磨矿作业通常在一个旋转的圆筒形磨矿机中进行磨矿机有球磨机、棒磨机和自磨机,其基本原理是利用介质(或矿石本身)对矿石进行冲击相研磨

15水力分级

当进行细粒物料的粒度分离时,因采用筛分的方法比较困难,故常采用水力分级的方法进行其基本原理是基于物料粒度(或密度)的不同在流体中沉降速度的差别而进行的水力分级用的主要设备是螺旋分级机和水力旋流器

首先第一步就是寻找钻石矿床，这是一个非常长久的过程，探寻往往要花上几十年，通过科技和人工的手段，甚至需要百年以上，耗资巨大。然后就是第二步了，就是钻石矿床的开采，可以说是一件规模巨大。不论是露天开采，还是地下挖掘，都是一项声势和场面浩大的工程。

最后一步也是最重要的一步。钻石加工程序复杂，工时量大。对开采出的矿石经精心破碎和分选后，并不像其它金属矿床一样，即可投入大批量的冶炼，而是要对每一粒钻石毛坯进行逐粒精心细致的分析，才能确定下切磨方案，以确保其重量、净度和形状。

为了将钻石原石切磨加工切磨成各种琢型的成品钻石，必然按步骤实施一系列加工工序。一般而言，切磨加工钻石有四个独立的步骤，即标记（marking）、分割（dividing）、成型（shaping）和抛磨（polishing）。

1、标记原石

主要在对钻石原石作正确评价基础上，将设计意途用专门的笔标记在钻石上，切磨加工师按标记对钻石实施切磨加工。标记是钻石切磨加工的第一步，这也是整个切磨加工环节中最重要的工作，它直接影响钻石切磨加工的经济效益，也影响最终钻石成品的完美程度，因此，做这项工作的人必须具备具坚实的宝石学专业知识，丰富的实践经验，并精通加工技术。他的最终目的是制造出最大、最干净、最完美形态的成品钻石，并创造最大的经济效益。

2、分割原石

出于各种原因，需要对原石进行分割。分割原石也是一项十分重要的工作，它也直接影响钻石成品的质量，并最终影响钻石成品的价值。分割原石时所需要考虑的重要因素有：钻石原石的形状、钻石的内部瑕疵、双晶及结晶学特征等。例如外形为八面体的钻石，通常采用原石截顶（topping the stone）的方法，也说是把原石锯成（图4-7）所示的不等部分。这样将获得更大的商业价值。以一颗6克拉的原石为例，若原石按截顶分割后，底部大的部分的重量大约为4克拉，顶部大约重2克拉，成品可能将示一颗重2克拉、一颗重1克拉。若按腰部等分的办法分割，两部分的原石重3克拉，仍以50%的出品率计算，将获得两件大约15克拉的成品，显然采用第一种办法所获得的商业价值会更大。

3、粗磨

粗磨是将钻石原石进行成型加工处理的过程，它是一项切削或切磨工艺，这项工艺类似于在车床上加工木头或金属。

钻石粗磨的过程是：首先将腰磨的钻石粘在一个夹具上，并把夹具装在粗磨机的卡上，

将另一颗充当切削夹在夹具上。操作者用手臂夹住长柄，当粗磨机带动钻石旋转时，使两颗钻石相互接触柄互磨成型。

4、抛磨

抛磨是对粗磨成型的钻石实施一系列工序而将其抛磨成最终成品的过程。抛磨设备的主要部件有磨盘、夹钳、夹嘴。抛磨是一项技术性能极强的技术，需要钻石切磨工懂得一定的工艺，并需要丰富的经验。

钻石首饰的加工

钻石的主要功能之一是佩戴，以装饰美化人们的生活，要佩戴，必须制作成首饰。因而钻石首饰的加工制作应是整个钻石加工环节中极其重要的组成部分。钻石首饰加工有下列二种最基本的方法：

4．3．1 手造法加工

手造法加工是最原始的钻石首饰制造方法，也是最基础的加工步骤，无论是铸造法还是锻压法，均要以手造的首饰为模具。所以手造师傅在首饰加工厂里常常是技术水平最高的。钻石首饰手造法加工的基本过程是：

（1）前期准备：加工师在拿到一张完整的珠宝首饰设计图样后，首先要进行读图，以了解珠宝设计师的设计意图，分析首饰的整体结构和钻石镶造方式等。在此基础上，预备加工材料，调整加工设备。

（2）分件加工：根据结构分析的结果，按取大优先的原则，将整个首饰分解成若干独立元件，然后依照各个元件的重量、薄厚、宽窄、粗细、长短准备金属材料，利用压片机、拨丝机、窝砧、坑铁、打金锤、剪钳等工具，经过压片、压条、拨丝、剪切、打金等工艺，制成各元件的基本外型；并用锉、钳等工具进行比较准确的元件成形处理。钻石首饰要按镶嵌方式，首先加工好主石及副石的镶口。

（3）拼合定型：依据设计图样形态，在橡胶皮泥上摆放加工好的零散元件，要注意整体的协调和高低位层次，这对于能否完美表达设计要求是非常重要的。在整体摆好后，用预先调配好的石膏浆浇在被橡皮粘住的首饰雏形上，当石膏干燥后，去掉橡皮泥，这时整个首饰的正面就会被石膏牢固的定型。

（4）整型焊接：先在石膏底托上清理出首饰面的焊点，准备好从高温到低温的几种金属焊，用硼砂做焊药，用风球-油壶-火吹构造的焊具，按先大后小的顺序，依次焊接上。焊接后洗净首饰毛胚的石膏粉，用低温金属焊，焊上细小的元件。要注意检查焊点的虚实，并尽能在较短时间内完成焊接，保持焊点的洁净。

（5）精细处理：焊接完的首饰虽已基本成形，但却相当粗糙，还需用锉、砂、纸、皮砂轮等工具，对其进行精细平滑处理，除去所有多余焊、锉痕。如果有锉不下去的砂眼存在，还需要用火焊将其修补好。做此工序时，必须快速准确，避免原有的焊点脱开。

（6）钻石镶嵌：钻石是整件钻石首饰的中心，所以从设计到加工的整个过程都应把钻石镶嵌放在首位。首先选择适当的镶嵌方式，利用吊机、细锉、钳、镊子、木夹子等工具，经过石型观测、宝石摆放、镶口定位、放石加固，完成钻石镶嵌工序。镶嵌时一般先上副石，后上主石，再利用吸珠将瓜打圆或用胶轮把包边打光。

（7）抛光清洗：抛光是为了提高金属表面的光洁度。通常使用的工具有打磨机、毛刷、上绿蜡的黄布轮以及上红蜡的白布轮等。

（8）后期处理：加工制作钻石首饰时，常常在钻石首饰的金属局部附加电镀彩色金属层（如电镀18K白金等），以达到新颖的艺术效果。此外，作为工业产品，出厂前还要在钻石首饰上打印厂标、金属纯度及钻石重量等参数，才能算是完成了整件钻石首饰的制作过程。

4．3．2 铸造法加工

铸造法是当前比较流行的贵金属钻石首饰加工镶嵌方法。此法的加工步骤如下：

（1）起板：即利用手造方法制造出首饰样板，并在其适当位置焊上能保证浇铸时引导金属液体顺利灌入的水口棒，作为浇铸用样板。在某些情况下，也采用浮雕的技法直接用雕蜡方法制造出首饰原形，称为起蜡板。

（2）压胶、注蜡：用塑性生橡胶片把首饰样板夹在其中，将生胶片塞入一个预选的铝框中，并使被压制的样板填满碎胶片，利用热压机（150℃±）在橡胶中压制30-60分钟，而后用手术刀，按一定技术规则将胶片割开，取出首饰样板就制成了所谓的胶模。用联接抽真空机的铸蜡机（70-90℃，1-12×105Pa）将熔融状的石蜡注入胶模中，冷却硬化后从胶模中小心取出，就成了所谓的蜡模。

将蜡模上的毛边去掉，并按客户要求修改圈口后，种在一根准备好的蜡杆上，从一个方向依次种上一批首饰蜡模，构成一个蜡树。较小的种在树顶部，而较粗大的放在树底部，种的角度应在45°左右，以保证液体金属能顺利灌入到所有的部位上。

（3）浇铸：先将蜡树称重后，固定在铸笼内，按劳1：40的比例将石膏粉与水搅伴均匀，放在抽真空机上抽真空大约90秒，取出后灌入铸笼，再抽真空约90秒后小心取出。石膏经大约2小时就能凝固，而后再经过1-2小时的蒸蜡，就可以将铸笼放入烘箱内进行石膏的烘焙了，经过约6小时的逐步升温过程即可完成石膏的烘焙，制成石膏模。

下一步则将金属料及补口在熔金炉中加热，当合金完全熔化并搅匀后，把金水浇铸到真空机或离心铸造机的石膏中，冷却后就制成了首饰毛坯。

（4）执模、炸金：执模是指对首饰毛坯进进行精心修理的工序；而炸金是指执模后对金属首饰进行除污加亮的工序。两道工序对于加工钻石首饰都必不可少。

（5）镶石及后期处理：经炸金后，通过与手造工艺相同的镶石、抛光、清洗、打字印，

钻石一般是通过火山爆发形成的，被岩浆带到地球的表面。岩浆在上升过程中同时也会把一些相关的矿物掳获到地球表面。这些将是用来寻找钻石的的矿物，在同一土壤范围内，指示性矿物越多，找到钻石的机会就越大。

欣赏一颗钻石时，你看到的是久远的历史。钻石形成于很久很久以前地层的深处。如南非的一些钻石年龄为45亿左右，表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶，钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程，这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外，地外星体对地球的撞击，产生瞬间的高温、高压，也可形成钻石。

经研究表明：地表以下100多分里处富含碳元素的矿层，在巨大的压力和大约1200摄氏度的环境下形成的钻石。绝大多数钻石的形成年代都在20亿到30亿年前，这种“炼狱”般的过程使分子的排列结构发生了巨大的变化，从乌黑的碳块变成令人惊异的透明钻石晶体，在钻石形成的过程中，有时会有其它的元素混进来，这就使天然钻石有多种颜色：从粉红到鲜红，从淡黄到天蓝。

火山爆发时形成的“上冲管道”是钻石聚集地。一般情况下，钻石开采矿是环绕这些管道修建的。管道的中间是钻石最密集的地方，离得越远钻石就越少。往往这些管状是成束出现的。但是，一些管状中基本上没有钻石，地质学家们到目前为止也还没有解开这个谜。

稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉岩类，但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩，目前为止发现有两种类型：金伯利岩（kimberlite)（名字源于南非得一地名——金伯利）和钾镁煌斑岩（lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的，形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部，这种岩浆多以岩管状产出，因此俗称“管矿”（即原生矿）。

大自然的腐蚀有时会风蚀这些管道。溪流、江河等会顺势把钻石带到河床或岸边。含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表，经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎，在水流冲刷下，破碎的原岩连同钻是被带到河床，甚至海岸地带乘积下来，形成冲积砂矿床（或次生矿床）。 这是钻石存在的第二种形式，也是相当有价值的。可是对采矿者来说，它的吸引力远远没有第一种大。

钻石是大自然赐予人类最美丽的也是最昂贵的 物质和财富。人类文明虽有几千年的历史，但人们发现和初步认识钻石却只有几百年，而真正揭开钻石内部奥秘的时间则更短。在此之前，伴随它的只是神话般的传说，具有宗教色 彩的崇拜和畏惧，同时又把它视为勇敢、权力、地位和尊贵的象征。如今，钻石再也不是那么神秘莫测，更不是只有皇室贵族才能享用的珍品。它已成为百姓们都可拥有、佩戴的大众宝石。钻石的文化源远流长，今天人们更多地把它看成是爱情和忠贞的象征。

藏于如此大的地下深处达亿万年之久的钻石晶体要重见天日，得有助于火山喷发，熔岩流将含有钻石的岩浆带入至地球近地表处，或长途迁徒淀于河流沙土之中。前者形成的是原生管状矿，后者形成的则为冲积矿。这些矿体历经艰辛开采后，还需经过多道处理遴选，才可从中获怪毛坯金刚石。毛坯金刚石中仅有20%左右可作首饰用途的钻坯，而大部分只能用于切割、研磨及抛光等工业用途上。有人曾粗略地估算过，要得到1ct重的钻石，起码要开采处理250吨矿石，采获率是相当低的。