钻石的制作方法

　　钻石不是制作出来的，人们只是对它进行加工；

　　"钻石其实并不是打磨出来的，是用专业的切割刀具切割的,因为钻石的物理硬度是所有物质之首,大师们所用的工具的刀头也都是用钻石做的，只有精良的切割工艺才能成功地用钻石切割钻石。

　　钻石的切割过程

　　1划线：又叫标记，这是钻石切割的第一步，先检验钻坯、并在钻石表面做标记，要尽可能高地体现钻石的价值，划线员必须留意两点：既要尽量保持最大的重量，又要尽量减少内含物。

　　2 劈割：劈割师将划好线的钻坯安放在套架上固定，然后用另一颗钻石沿分割线削一个凹痕，再把方边刀具放在凹痕上，用手锤在劈刀上以合适的力敲击，钻石会沿纹理方向被劈成两半或多块。

　　3锯切：由于只有钻石才能切割钻石，因此锯片是一张在边缘涂有钻石粉及润滑剂的圆片。钻石固定在夹子上，锯盘以高速旋转，即可将钻石锯开。现代激光技术引入钻石切割，大大提高了钻坯的加工效率。

　　4 成型：锯开或劈开的钻石再送到打圆部门去打圆、成型，即按照设计要求将钻石做成设计的形状。

　　5起瓣、抛光：在一个涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上，车磨出所有瓣面（刻面），使钻石发出诱人的光彩

　　随着科学技术的进步，激光技术、电子计算机记述的引入，可以使钻坯的设计、切磨更加精确无误。但是，并不是每颗钻坯都必须经过全部五道工序，这须视钻坯的本身特点、所要达到的目标而定，但是任何钻石毛坯，有两道工序是必不可少的，这就是“划线”、“起瓣、抛光”。“扁平状”钻坯可能就不用劈割这道工序，加工祖母绿钻石就不须经“打圆”的工序。切割世界上最坚硬的宝石——钻石，不仅需要先进的设备，更需要切割师由丰富的经验、高度责任心和全神贯注，才能释放钻石全部的灵彩。钻石经过若干人之手，通过加工、镶嵌、制作后才成为一件钻石"

2019年中科院宁波材料所仅用短短几周时间，就以甲烷气体为主要原料合成出一颗36克拉的高纯净度金刚石，这标志着我国突破了大体积单晶金刚石的生产工艺。未来，更大体积的金刚石将源源不断地进入生产和生活领域。那么科学家为什么要人工合成金刚石？人工合成金刚石到底又有什么用途呢？

金刚石是什么

其实金刚石和钻石是同一种物质，只不过金刚石是一个矿物学名称，而钻石是一个珠宝学名称，高纯净度的金刚石就是“钻石”。

金刚石有什么用？

我们平常用的玻璃刀，顶端实际上就是金刚石。精密机械加工使用的刀具、石油钻井所用的钻头，表面上都会镀上金刚石，以提高它们的耐磨性。因为金刚石是世界上最硬的天然物质。

金刚石还有一个特点，就是导热性特别好。它的导热能力约为室温条件下纯铜热导率的5倍。在半导体行业领域具有潜在的重要应用。根据摩尔定律，现在大规模集成电路的元件，尺寸不断缩小，密度不断提高，导致它们的热负荷不断攀升。如果热量不及时散出去，那么就可能烧坏半导体的电路板、烧毁元器件。如果我们能利用金刚石的高热导率，作为大规模集成电路的基板或者散热片，它就可以及时地把热量散出去，解决现在制约电子元件发展的瓶颈。

为什么要“人造”金刚石？

金刚石应用领域广泛，但我国金刚石储量并不丰富，仅靠天然金刚石难以满足工业需求。为改变这一现状，上世纪60年代，经过刻苦攻关，我国逐步掌握了“人造”金刚石的技术，而进入21世纪后，人工合成金刚石产业突飞猛进，近几年更是占据了世界工业用金刚石90%的产量。另一方面，我国也在不断提升“人造”金刚石的生产工艺，努力生产出更大颗粒、更高纯净度的金刚石。

“人造”金刚石的方法有哪些？

目前通常有三种常用的人工合成钻石的方法。

第一种叫爆轰法。天然钻石的形成条件是一个高温高压环境，那么怎么产生高温高压的这么一个特殊环境状态？简单粗暴的方法就是引爆炸药。如果把含有石墨的炸药放到一种特殊的容器里边，然后把炸药引爆，它会瞬间产生很强的压强和很高的温度，那么就可以把这些石墨转化成为金刚石。这种方法可以得到很多细粉末的金刚石。它的颗粒很小，只有5~15个纳米，作为珠宝首饰的应用可能是有限的，但是它作为工业用的磨料，还是非常重要的。

第二种方法叫高温高压法。这是在相对长的一段稳定时间内，保持高压高温的一个环境，让石墨慢慢转变成金刚石。通过控制合成条件和时间，钻石就可以不断长大。在一天左右的时间，就可以获得5个毫米的金刚石。

第三种方法叫化学气相沉积法，这是上世纪90年代逐渐发展起来一种方法。这种方法主要是利用一些含碳的气体，例如甲烷和氢气的一些混合气作为一个碳源，在一定的能量输入下，将甲烷气体分解，在基底上成核，长大转变成金刚石。这种方法的优点是效率比较高，相对可控，而且它可以得到纯净无杂质的透明的金刚石，这是目前发展的一个重要方向。

未来，金刚石合成将朝高纯度大颗粒的方向发展。对于金刚石的需求，我们将不再仅仅依赖大自然的馈赠，而人工合成金刚石也将进入更多生产领域，得到更广泛的应用。

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透视新 科技

《金刚石合成新方法》

播出时间：6月20日 19:31

监制 / 闫东 主编 / 刘铭 黄丽君

编辑 / 张兰 杨力 徐晟源（实习）

在人们的珠宝奢侈品中，钻石是指抛光钻石，也是爱情和忠诚的象征。人们对钻石形成的原因很好奇。我来给你详细解释一下钻石是怎么形成的。钻石形成的原因钻石的结构特征:钻石由碳元素组成，是碳元素的一种晶体，硬度为10。它是自然界中最坚硬的天然矿物，密度为3。53(001)克/立方厘米，折射率为2。417，离散度为0。044它是钻石经过切割、研磨后的产物，在钻石矿物中约有五分之一可以达到宝石级，被称为宝石级钻石，在国外被称为“毛坯钻石”或“钻坯”。毛坯切割打磨成切割形状后，称为裸钻，国外称为成品钻或抛光钻。英文名Diamond来源于希腊语amount，意思是“坚硬、不可侵犯、不可战胜”。金刚石和石墨都是由碳组成的。金刚石和石墨是在不同的温度和压力条件下形成的，它们在温度和压力条件的变化下可以相互转化。钻石属于立方晶体，硬度为10，石墨属于六方晶体，硬度为1。它们具有不同的晶体结构，并且是结晶碳的两种同质多晶型物。只有在一定的压力和温度下，碳才能结晶成金刚石。钻石的形成:最早的天然钻石形成于地球内部，温度为900-1600℃，压力为(45-6)×109Pa，相当于地下130-200km的深度。理论上，只要满足条件，钻石随时都可以形成。目前开采的钻石大多形成于33亿年前和12-17亿年前。形成钻石的碳来自地幔中熔化的岩浆，或者是因为地壳的运动。地壳中的碳带聚集在地球深处，在合适的条件下结晶成钻石。还有一种外在的方式产生钻石。陨石撞击大陆时，瞬间产生的高温高压也可能产生钻石。但这种方式生产的钻石往往比较小，质量差，一般没有经济价值，不能作为珠宝加工的钻石。钻石的发现:钻石首先在印度被发现。随着人们对钻石的渴望，钻石的勘探和开采越来越受欢迎。金刚石矿床分为原生矿和次生矿。原生矿石是由地球的地质运动产生的。地震和火山活动将富含金刚石的矿物带到地表或地表附近的区域，其中大部分是富含金刚石的金伯利岩和煌斑岩，以及火山口附近的填充物和岩壁和基岩中的根部沉积物。在自然的作用下，次生矿石由原生矿石搬运沉积而成。大部分经风化和雨水冲刷，残留在山坡、河流和海岸形成矿床，多为砂矿。钻石的形成和发现过程大致是这样的，不像黄金等贵金属。21世纪以来，钻石价格一直保持稳定增长的趋势，逐渐成为投资者的首选。钻石的鉴定方法简单识别钻石的简单鉴别方法:需要10-20倍的放大镜辅助，做几个简单的观察。观察钻石的腰部。腰部用沙子磨的话最好用这个方法。因为钻石比任何仿制品都硬，不会有仿制品那样的细线。钻石的腰部是颗粒状的。钻石比仿制品坚硬，仿制品的刻面往往比钻石钝，但钻石的刻面一定要锋利。因为钻石比仿制品坚硬，仿制品的刻面边缘经常磨损。如果钻石有自然表面，就有机会在自然表面找到钻石独特的“三角形生长线”。如果一颗钻石破碎，它的外观通常是阶梯状的，而仿制品是弯曲的或贝壳状的。硬度检查钻石是已知最坚硬的天然物质，没有任何东西可以标记它们。如果可以，那就不是钻石了。热传导试验呼吸的同时对钻石和其他类似的项目进行辩论。如果是钻石，其表面凝结的水雾应该比其他物品上的水雾蒸发得快。这是因为钻石的导热性很高。观察法反射光用放大镜可以观察到钻石的腰部呈现非常精细的磨砂状，反射光闪闪发光。钻石的这一特性是独一无二的。看生长点在放大镜下观察，真钻的晶面上往往有凹槽和三角形生长点，而假货有三种:①普通玻璃加氧化铝，因折射率和色散增加，容易误入，但硬度较低。②由化学合成的蓝宝石和无色尖晶石仿制，硬度相近，但折射率低且有双折射现象，放大镜下可见重影。铅笔标识铅笔的化学成分是碳，就像钻石一样，只是物理结构不同，所以很多人用一支铅笔来检测钻石的真伪，这是比较实用有效的方法。鉴定时，他们要先用水打湿钻石，然后用铅笔轻轻划线。在真钻石的晶面上，铅笔划到的地方是没有痕迹的，而如果不是钻石，而是玻璃、水晶等材料，就会在表面留下痕迹。一般会用铅笔标注，以鉴别钻石的真伪。这个它硬度高，折射性好，但是旋转时会反射更多的彩色光，和正品旋转时只反射微弱的**和蓝色光有明显区别。钻石切割程序一颗钻石毛坯看起来不起眼，必须经过精心的切割、打磨、加工，才能成为我们习以为常的闪亮钻石。所以钻石的车削直接影响钻石的价值，下面详细介绍。当然，理想的切割效果是保持钻石的最大重量，最大限度减少瑕疵，充分展示钻石的美，使其熠熠生辉。一般切割过程包括以下步骤:1划线(Marking):这是钻石切工的第一步。首先，检查钻坯，在钻石表面做标记。做这项工作的人经验丰富，精通加工技术。最终目标是生产出最大、最干净、最完美的钻石，从而尽可能高的体现钻石的价值。抄写员必须注意两点:保持最大重量，尽量减少夹杂物。划线员用放大镜研究钻坯的结构。如果是大钻石，这个工作可能需要几个月，而对于普通钻坯，则需要几分钟。但是，再小的钻石毛坯，每颗钻石都必须经过详细的检验，才能做出正确的判断。抄写员用印度墨水在钻坯上做了记号，表示钻坯要沿着这条线分。通常情况下，线尽可能沿着钻石的自然纹理方向画。裂开切割者将画好线的钻坯放在夹持器上，然后用另一颗钻石沿分割线切割出一个凹痕，再在凹痕上放一把方形刀，用手适当用力敲击。钻石会沿着纹理方向分裂成两块或更多块。锯切大部分钻石不适合劈开，需要用锯子切割。由于只有钻石才能切割钻石，所以锯片是磷青铜圆片，边缘涂有金刚石粉和润滑剂。钻石固定在夹具上，锯盘高速旋转切割钻石。将现代激光技术引入金刚石切割，大大提高了钻坯的加工效率。采取想要的形状锯好或劈好的钻石送到磨圆部进行磨圆整形，即根据设计要求，将钻石做成圆形、心形、椭圆形、尖形、祖母绿形等常见的切花形状，或其他特殊形状。由于钻石是迄今为止人类公认的最坚硬的天然物质，只有钻石才能打磨钻石，钻石的硬度在各个方向都略有不同。所以打磨的时候要靠经验来把握钻石的基本形态:三面体、八面体、十二面体和晶体特征。一般方法是在车床上高速转动钻坯，然后用另一只手臂上的金刚石把转动的钻坯磨圆。擦亮在涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上，所有的刻面(刻面)都被转动，使钻石闪闪发光。打磨工艺通常是，先在底层做8个大面，再做16个小面。有尖底，有25个刻面，从这些刻面延伸出三角刻面、风筝刻面、腰刻面，共33个刻面。这样的圆形钻石一共有58个刻面，如果没有尖底刻面，则有57个刻面。并不是每个钻坯都要经历以上所有的工序，这取决于钻坯的特性和要达到的目标。例如，上述“扁平”钻坯可能不需要分割，或者祖母绿钻石可能不需要倒圆。然而，对于任何一颗毛坯钻石来说，都有两个必不可少的过程，即“划线”、“削片”和抛光。一颗精雕细琢的钻石所产生的花瓣表面的位置和角度都是经过精确计算的，这使得钻石最闪耀。随着科技的进步，激光技术和计算机技术的引入，可以使钻坯的设计和切割更加精确。钻石的化学成分钻石的化学成分是碳，碳是宝石中唯一的单一元素，属于等轴晶系。它往往含有005%-02%的杂质元素，其中最重要的是N和B，它们的存在与钻石的种类和性质有关。大多数晶体是八面体、菱形十二面体、四面体及其集合体。纯钻无色透明，因微量元素的混合而呈现不同的颜色。强烈的钻石光泽。折射率为2417，色散适中，为0044。各向同性物体。热导率为035卡/厘米/秒/度。用热导仪测试，反应最灵敏。硬度为10，是目前已知最硬的矿物。其绝对硬度是应时的1000倍，刚玉的150倍。它害怕重重的一击，重重的一击之后就会被劈碎。一组完全裂开。密度为352克/立方厘米。钻石是会发光的，当暴露在阳光下时，它们在夜间会发出淡淡的青色磷光。x射线照射会发出天蓝色的荧光。钻石的化学性质非常稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱也不会对其产生作用。钻石与同类宝石和人造钻石的区别。宝石市场常见的替代品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝石榴石、钇镓石榴石、人造金红石等。人造钻石最早由日本在1955年研制成功，但没有批量生产。因为合成钻石比天然钻石贵，所以合成钻石在市场上很少见。钻石可以通过其独特的硬度、密度、色散和折射率来区别于类似的宝石。如类金刚石立方氧化锆无色，分散性强(0060)，光泽强，密度高，为58g/cm3，手感厚重。钇石榴石的分散性较软，肉眼很难与钻石区分。看看钻石是如何形成的，看看:1金矿是怎么形成的？2月光石是如何形成的？3雷电是如何形成的？4泻湖是如何形成的？5贝壳的珍珠是如何形成的？