人工合成钻石的技术,主要就是模仿天然钻石生长时的环境来培养钻石。合成钻石就晶体形成之生长方式而言,大致可分为三种方式:一就是高温高压法,二是震波法,三是化学气相沉淀法。
一、高温高压法:这种方法用的材料有煤、焦炭、石墨、石蜡、糖等;有份报告曾列举二十几种合成成功的材料。应用的催化剂可用铁、钴、镍、铑、钌、钯、锇、铱、铬、钽、镁,或这些金属元素的混合物。要求至少要达75,000atm(大气压),最好在80,000atm至110,000atm的高压状态,形成温度则要在1200℃�9�12000℃之间,最好是在1400℃�9�11800℃之间。反应舱的中部为高温区,碳源置放在该区,晶种放在反应舱下部的低温区。以石墨为碳源,晶种固定在氯化钠(食盐)晶床内,晶种某特殊晶面对着金属催化剂,在晶种和碳源之间放置直径6mm,厚3mm,金属催化剂圆柱,此金属催化剂是铁镍合金。组合后,置入单向加压,四块斜滑面式立体超高压高温装置中,再放入1000顿的油压机内,反应腔温度约1450℃,压力控制在6GPa左右,生长时间22~52小时。
二、震波法:主要是利用爆炸时所产生的瞬间高温高压条件来合成钻石,所合成的钻石颗粒都很小(通称钻石粉),只适合在工业上应用。
三、化学气相沉淀法:首先把氢气和含碳氢的气体(一般使用甲烷CH4),通过一组调节器,调节两种气体的比例,然后利用微波波源或电热丝等,加热混合的气体,使温度达2000℃左右,氢气和甲烷会分解成氢原子和碳原子形成的电浆流,然后在加热至600~1000℃的基质上,结核长成薄膜。
石加工过程中有切、剥、锯、磨四道工序。“切”不是“4C”中“切工”的概念,而是根据纯钻石在石坯中的分布将一个大的钻石坯切成若干个小块儿,大幅贬值;锯不好则会造成不应有的损耗或达不到预期的美感效果;“剥”
就是用木棒和刀片儿将粘在钻石外表的杂质全部去掉;“锯”也就是“4C”中的切工,将去过杂质的纯钻石锯成一定的形状和若干个面,也有人把这一过程称为
“琢”;“磨”就是磨光,使成形的钻石更加光彩夺目。在这四道工序中,“切”和“锯”最为关键,切不好会使原石破损,造成大材小用,自然也会影响钻石的价值。所以,这两道关键性工序都是那些具丰富经验的老工人来完成
所有的钻石均是在地壳深处经高温高压条件形成的,经火山喷发带至地表。
钻石在地下160—480千米处形成。大部分钻石被发现位于一种称作“金伯利岩”的火山岩中,这种岩石埋藏于火山活动依然活跃的地带。其他任何被直接发现的钻石,都是经其他作用而直接从原始的金伯利岩中分离出来的。
世界上产钻石的国家有20个。南非是第五大钻石生产国,前四位依次是:澳大利亚、刚果民主共和国、博茨瓦纳共和国和俄罗斯。
钻石由纯碳组成,石墨也是。铅笔中的铅芯就是由石墨制成的,然而,钻石和石墨的原子内部排列并不相同。钻石是地球上天然存在的最硬的物质之一,摩氏硬度值为10。石墨则恰恰相反,是地球上天然存在的最软的物质之一,摩氏硬度值为15,仅比滑石粉硬一些。
为什么普通人很难分辨出人造钻石和天然钻石呢?原来人造钻石是用真钻石加工而来的。眼前这块普通的钻石只需要短短两周时间就能将它变成晶莹透亮的人造钻石。
第一、首先用激光从一大块真的钻石上切下一块宽五毫米、厚025毫米的小片,用来制造微小的钻石晶圆。激光在切割时会把钻石变黑,因此要把它放在钢块上进行抛光处理。技术员在晶圆的边缘涂上环氧树脂,一防滑动,然后将活化剂刷在环氧树脂的表面,让他们产生化学反应,使环氧树脂在几秒钟内硬化,将经验牢牢固定。接着把钢块所在一根螺纹泵上,再把螺纹棒安装到金属币,然后将钢块和上面的钻石均匀放到有钻石纱的转轮上,并铁块将钻石晶圆压紧。由于钻石在天然矿物中硬度最高,所以只能用钻石来打磨钻石,随着轮子转动将钻石晶圆表面的污垢磨掉,金属壁上的水平也能确保晶圆的位置是否准确。
第二、此时的钻石晶圆已经从乌黑变成透明,接下来就要将它变大。技术员用吸取工具将多片晶圆放在一个特殊的金属支座上,依次将它们整齐排列在一起,接着用金属隔间把他们召起来。随后气泵会往里面注入氢气和甲烷,将它们加热到几千度,同时里面的压力也要刚刚好,这样气体就会形成垫江,并没有钻石晶圆上使他们变大。在经过短短两个星期后,钻石精元就变成了比原来大十倍的小石块,此时它们的表面还很粗糙,还需要用激光使其变得闪亮。
第三、首先在直棒的顶端沾上环氧树脂,将人造钻石放上去并镊子按压固定,然后送进激光,是机械臂抓住之谤并缓慢转动,让激光能修饰人造钻石的每个面,这个过程能让钻石变得晶莹透亮。接着技术员用特殊的放大镜检查人造钻石的质量,再将钻石放进另一台抛光轮中来塑造人造钻石的轮廓,赋予它经典的钻石形状,这个过程让钻石的每一面都显露出来。制造出一颗人造钻石只需要短短的两个星期,而一颗真正天然钻石需要几千上万年的时间才能形成。
欢迎分享,转载请注明来源:浪漫分享网
评论列表(0条)