人造钻石的合成鉴别

过去合成钻石及处理成本仍然很高，尤其是在设备、技术、工艺等方面要求仍然很高，但目前世界上已有少量的合成钻石投放市场，但无价格优势。但随着科技的发展，目前人造钻石已经具备商业价值。主要鉴别特征：

（1）内含物

具有不同形态合金包裹体，这些包裹体呈浑圆状、棒状、板状、针状等，其排列方式与内部生长区界限相关。包裹体还可呈微粒状分散于整个晶体中。这些包裹体不透明，反射光下呈金**或黑色，具金属光泽。

种晶及种晶幻影区；种晶幻影区是在钻石内部存在的沿四方形种晶片向外生长形成的、边缘由相对明亮的细线构成的四方单锥状生长区，无论种晶片是否在加工过程中被磨掉，该幻影区始终存在，在暗域场中或将钻石置于浸液中观察该现象表现更为清楚。

（2）颜色

绝大多数合成钻石呈**、渴**（大多数）具沙漏状色带；而天然钻石为无色、浅黄及其它颜色。而目前品质较好的CVD钻石业能达到无色或浅咖啡色，肉眼几乎无法辨认。

（3）吸收谱线

合成钻石 缺失天然钻石中无色－浅**系列具有415nm最为特征 谱线。另外绝大部分天然钻石为Ⅰa 型，而合成钻石主要为Ⅰb 型，少数情况下有双原子集合体氮存在。

（4）异常双折射

正交偏光下，天然钻石因生长及运移过程的复杂性表现出复杂的异常双折射特征，如不规则带状、波状、斑块状和格子状等，而合成钻石异常双折射表现较弱，某些合成钻石呈十字形交叉的亮带。

（5）发光特征

紫外荧光： 有些合成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。

阴极发光仪（电子激发下）：

合成钻石：颜色：**-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

（6）晶形及表面特征

合成钻石常以八面体和立方体聚形为主体，并且可发育菱形十二面体、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与天然钻石不同。

钻石的识别： 钻石的鉴别是根据钻石的特殊的物理化学性质、加工特征和光学效果，同其他相似宝石的差异来鉴别真伪。简单的钻石鉴别方法有肉眼及10×放大镜观察鉴别和其他方法。 肉眼及10×放大镜下： （1） 光泽：钻石具有典型的金刚光泽，是天然无色宝石中最高的，也是仿制品所不具备的。 （2） 颜色：多数钻石为无色至**，浅褐色，彩色钻石数量少，有**、蓝色、粉红色等。 （3） 色散：钻石具有较强的色散，火彩绚丽柔和，而合成立方氧化锆色散高于钻石，因而火彩强烈、单调而刺眼，水晶、白色蓝宝石等色散则较低，火彩很不明显。 （4） 硬度：钻石具有极高的硬度，使它具有刻面平滑、棱挺直、角顶尖锐的特征，而仿制品的硬度根本无法和其相媲美，刻面上常见有抛光痕和棱线钝化的现象。 （5） 比重：适用于未镶嵌的裸石鉴别，钻石的比重为352，常见到的仿制品（合成立方氧化锆、GGG、YAG）比重通常远远大于钻石，而水晶比重为265，低于钻石。 （6） 放大检查：钻石内部常会出现天然的矿物包裹体以及生长现象，如云雾状包裹体、阶梯状生长纹、腰棱残留的三角形原始蚀坑。 （7） 加工：钻石的切工通常比例标准，棱线交接准确，相同刻面形状大小一致，从而使之有较高的亮度和漂亮的火彩，而仿制品通常切工较差，棱线搭接较差，相同刻面形状大小不一致。 其它方法： （1） 利用钻石的高热导率，用热导仪进行参考性鉴别，或者对钻石哈气，雾痕会很快消散。 （2） 利用钻石的亲油性进行鉴别；用油性笔在钻石上划线，线条连续、粗细均匀，水滴落在台面上时不会向四周散开，而是聚成一个小液滴。 仿钻： 锆石：硬度低，棱线常有磨损，具有较高的双折率，故放大检查可见后刻面棱双影。 合成立方氧化锆：通常底尖有贝壳状断口，腰围有孤度，有很强的色散，比重远高于钻石。 铅玻璃：棱线磨损严重，放大检查可见气泡。 合成碳硅石：这是和钻石参数最接近的品种，由于高双折射率，亭部可见重影，放大检查可见丝状包裹体。

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如果是高质量的合成钻石，那么它们之间的区别仅仅只是形成的方式不同，而样式、颜色等外观因素其实是基本一致的，至少不可能通过肉眼直观地看出区别。不过如果是一些品质一般的合成钻石，那么这种合成钻石的外观可能就会比较明显地逊色于天然的钻石。以上就是关于问题“合成钻石和天然钻石有什么区别”的解答，接下来是关于合成钻石与天然钻石的补充内容，有兴趣的观众欢迎继续观看。

关于合成钻石与天然钻石的补充

1、合成钻石的介绍：合成钻石就是通过各种人工的方式制成的钻石，人们会使用石墨或者金刚石粉然后借由超高温反应将材料加工成钻石。

2、天然钻石的介绍：天然钻石就是自然界中天然形成的钻石，天然的钻石可能是由地球的高温高压形成的，而钻石也是被精加工之前的金刚石。

3、各自的价值：一般情况下，天然钻石的价格会高于合成钻石，但是其实它们各自的特性可能是相差无几的。

4、技术的发展：在早期由于技术的限制，合成钻石一直都是劣质钻石的代名词，而发展至如今，其实人工合成的技术已经十分成熟，如今有很多靠天然钻石起家的珠宝商也可以做起合成钻石的生意。

合成钻石是真钻吗

一、概述

众所周知，钻石是由单元素碳组成的宝石。在自然界，钻石的生成是在高温高压下地质作用的结果。合成钻石就是人工模拟天然钻石形成的条件，让非钻石结构的碳转化为钻石结构的碳。早在1953年，瑞士工程公司(ASEL)就利用一种称为“压力球”的装置成功地合成出了40颗小的钻石晶体，但直到1955年美国通用电气公司(gE)宣布利用称为“压带”的装置首次成功生产出钻石时，他们才将其研究成果公布于众。戴比尔斯公司(de Beers)也不甘落后，于1959年掌握了合成钻石的复杂技术。他们所采用的方法与美国政府下令严格保密的通用电气公司所使用的方法非常相似。60年代初期，戴比尔斯公司和通用电气公司就开始了生产工业用合成钻石粉。我国在60年代也已成功的合成了磨料级钻石，并投入生产。1971年，通用电气公司宣布他们已合成出了平均直径为6mm的钻石晶体。这些钻石晶体不仅有**、褐色的，也有含氮低的近无色的，还有含硼的蓝色钻石。1985年日本住友电气公司(Sumitorno Electric Industries)开始加入合成钻石行列，1993年生产出高净度的工业用钻石。1990年俄罗斯的新西伯利亚(Novosibirsk )宣布他们利用“分裂球”(Spl(it-sphere)或称BARS装置已成功地合成出了钻石。

由于受超高压设备和高温条件的限制，生产成本较高，故宝石级合成钻石仍是昂贵和稀少的，但我们相信总有一天会有价格合理的宝石级合成钻石面世。

二、合成钻石的原理

1碳元素的化合物

钻石、石墨和无定性碳都是由碳原子组成的，它们不同的外观和截然不同的物理性质，取决于它们完全不同的原子结构(图9-7-1)。

图9-7-1 碳原子的等间距紧密堆积结构(左)钻石；层状结构(右)石墨

2石墨—钻石的转换

合成钻石的温压条件要求高，即使有催化剂存在下，仍需要压力(50～80)×108Pa，温度为1350～1800℃。用高压设备合成钻石最常用的金属熔剂(催化剂)是铁、镍、钴及钯。图9-7-2是在碳稳定相图中，合成钻石区晶形与温压关系。在合成钻石区，温度压力不同，钻石的晶形也各不相同。所以，合成钻石受温压影响较大。温度较低时，以立方体的生长为主；温度较高时，以八面体的生长为主。所以人工生长的钻石多为立方-八面体聚形。

合成钻石的碳源一般用石墨，所以，合成钻石的生产就是石墨转换成钻石的过程，不过，宝石级钻石的合成分两步走，先用石墨合成钻石粉(工业磨料)，再用钻石粉作原料，合成宝石级钻石，钻石粉可以保持压力稳定，生长出大颗粒的晶体。若采用石墨，其断裂的碳键改组成钻石时，会有体积损失，而使体系的压力降低，影响较大晶体的生成。

三、合成钻石的技术与设备

1六面顶压机

合成钻石的设备目前多采用高温高压的压机，国内的合成钻石主要是工业钻(即工业金刚石)，设备是一种称为“立方体超高温高压装置”的压机，压机采用油压和垂直固体传压装置，根据顶锤数量的不同，分为两面顶、四面顶、六面顶几种。现国内用得最多的是六面顶压机(即上下、前后、左右三对顶锤)，其工作压力有1000～5000吨的多种，工作空间640mm×600mm×500mm，一般是上下顶锤通电加热，温度可达1900℃左右。

2“压带”法

压带装置如图9-7-3所示，本方法与顶锤压机大同小异，将钻石粉末作为碳源放在生长舱内，生长舱放在特种材料做成的垫圈中，并放在两个铁砧之间，然后使生长舱内的原料经受极高的温度和压力，在生长舱内底部比顶部的温度低，以便形成一个温度梯度，使顶部的钻石粉充分熔化并通过熔剂向生长舱底部迁移。在温度较低的生长舱底部，钻石围绕籽晶生长成钻石晶体。

图9-7-2 碳稳定相图中，合成钻石区晶形与温压关系

图9-7-3 压带装置

3BARS装置

BARS是“分裂球无压装置”的俄文词头字母缩写。该装置中所需压力是采用液压的方式，通过将液体注入压力罐内得到，而不是用巨大的水压机提供。液压使球体装置的8个部分合在一起，并在由6个活塞构成的八面体上产生压力。八面体内有一个立方体的生长舱，其中装有加热设备、籽晶、碳源(钻石粉)以及金属熔剂。在这种装置中，常用镍作熔剂。图9-7-4是BARS装置的生长舱及其截面图。

图9-7-4 BARS装置的生长舱及其截面图

以上不同设备和方法，应属于不同的静压触媒法。除此之外，合成工业级钻石还有许多种方法，只是有的方法还不成熟，有的方法已被淘汰。如：爆炸法、液中放电法、气相沉积法、地下核爆炸法等等。气相沉积法近年来有很大的发展。

四、合成钻石的鉴别特征

由于合成钻石的技术条件要求高，成本昂贵，目前尚无法大规模工业化生产，市场上销售的钻石一般不需要声明它的天然属性。但是，区别合成钻石与天然钻石仍有一些方法可遵循。

1合成钻石的颜色

由于很难排除掉生长舱中的氮，大部分合成钻石多为含孤氮杂质的Ib型钻石，常呈**至褐**。有时也在生长舱中引入硼原子，随机取代钻石结构中的碳原子，产生具有导电性的蓝色IIb型钻石。为了生长出无色的合成钻石，常使用一种称为“氮吸收剂”的金属，如锆或铝。因为氮更易与这些元素结合，而不再取代钻石中的碳原子，这样就产生了无色的IIa 型钻石。所以，合成钻石很少出现 Ia 型钻石(该型钻石约占天然钻石的98%)。

2吸收光谱

绝大多数天然钻石(Ia型)显示415nm吸收线，而合成钻石无这种特征吸收线。

3紫外荧光

通常合成钻石在短波紫外线下的荧光比长波下的荧光强，且荧光颜色为**或黄绿色，而不是天然钻石的蓝或蓝绿色。合成钻石紫外荧光的颜色分带式样所表现的立方-八面体式样，与天然钻石的八面体式样也是完全不同的。

4包裹体

合成钻石有时会出现金属熔剂、尘状物、面包渣状包裹体，及“砂漏状”色带。

5仪器

针对合成钻石的性质特征，戴比尔斯公司研制了两种鉴别合成钻石的仪器。即钻石光谱鉴定仪(Diamondsure)和钻石结构荧光鉴定仪(DiamondView)。利用钻石光谱鉴定仪可观察到大部分天然钻石中的415nm吸收线。如果发现有415nm吸收线，便不需进行进一步的检测。钻石结构荧光仪可用来观察合成钻石紫外荧光所表现出的立方·八面体式样，这是由于不同的生长区和生长带含杂质的浓度不同所致。

思考题

一、是非判断题

1珠宝市场上最常见的合成宝石是玻璃。

2钇铝榴石的代号是GGG。

3有无气液相包裹体是区分水晶与合成水晶的主要证据。

4用水热法可生产祖母绿，也可生产红宝石。

5弧形生长线是助熔剂法合成宝石的特征之一。

6摩尔硬度大于7的人工宝石中有SrTiO3这个品种。

7目前市场上的合成变石是水热法产品。

8见到小片状铂或合金包裹体的合成宝石即水热法的产品。

9合成祖母绿常见的针柱状、柱状包裹体，可以是方解石。

10合成的红宝石的色带总是弯曲的。

11钇铝榴石的代号是GGG。

12有无汽液相包裹体是区分水晶与合成水晶的主要依据。

二、选择题

1区分绿碧玺与合成绿色水晶时应使用：( )

a滤色镜

b偏光镜

c折光仪

2一般讲，助熔剂法合成宝石中的液滴状的包体是( )

a助熔剂的残余

b捕虏来的液体

c填隙的后生气液包体

3区分水热法合成红宝石与红宝石时，要观测：( )

a折射率

b有无同生气液包体

c有无金红石或锆石等同生包裹体

4“YAG”中文名称是：( )

a钇铝榴石

b镓榴石

c钛酸锶

5人工生长的下列宝石，哪种必须在宝石名称前冠以“合成”二字：( )

a金绿宝石

b钛酸锶

c钇铝榴石

6合成变色刚玉加入的着色离子是：( )

a钒

a铬

c钛

7任何一种具有与天然无机宝石相同化学成分，原子结构和物理性质的人工生长晶体都应称为：( )

a人造宝石

b人工宝石

c合成宝石

8用焰熔法可以合成( )

a钇铝榴石

b祖母绿

c尖晶石

d立方氧化锆

9冷坩埚(熔壳)法生产立方氧化锆所需的热来自( )

a液化石油气

b丙烷和氯

c高频电流

d高温电阻

10合成绿色水晶：( )

a有强二色性

b无二色性

c有弱二色性

11目前合成宝石或人造宝石中色散最强的是：( )

aα-SiC(α-碳硅石)

bSrTiO3(钛酸锶)

cTiO2(金红石)

12从熔体结晶的人工宝石中不会含( )

a气—液两相包裹体

b同生的气-液两相包裹体

c后生的气液两相包裹体

13目前人造GGG由以下途径形成：( )

a从熔体中结晶

b从溶液中结晶

c从气体中结晶

14助熔剂法合成祖母绿中的特征包裹体为：( )

a同生气液两相包裹体 b固相-气相两相包裹体 c指纹状气液两相包裹体

15提拉法合成变石的特征包裹体为：( )

a愈合裂隙中三相同生包裹体

b指纹状气液两相包裹体

c弯曲生长纹

16腰棱标有“GE POL”的改成白色的钻石是：( )

a用褐钻改的

b用**钻石改的

c用劣质绿色钻石改的

17下列仿钻材料中，热导率最接近钻石的是：( )

a合成CZ

b合成α-SiC

c合成刚玉

三、多项选择题

1合成Moissanite(α-SiC)的物理性质是：( )

a有一个n值为2417

b有双折射

c热导率高于钻石

d维氏硬度与钻石十分相似

e反射率高于钻石

2仿宝石 Imitation stones是指( )

a人工宝石模仿天然宝石的颜色、外观者

b人工宝石模仿天然宝石的特殊光学效应者

c某天然宝石模仿另一种天然宝石的特征

3天然水晶与合成水晶：( )

a可有菱面体与六方柱等单形组成晶体外形

b其化学式是SiO2·nH2O

c可有较强的多色性

d晶面条纹平行C轴

e任何切面上都有一个固定不变的折射率为1544

四、填空题

1焰熔法合成尖晶石的密度和折射率比镁铝尖晶石都( )。

2合成刚玉宝石主要方法有( )、( )、和( )。

3人造与合成宝石中代号CZ是( )，GGG是( )。

4合成紫水晶不仅需要在原料中加着色元素( )，还需经( )处理。

5合成宝石指其制取的全部或部分工艺过程是由人控制进行的。它们的( )、( )与它们所)和(对应的天然宝石基本相同。

6除拼合石之外，人工宝石的制造方法可分为：从熔体中结晶或冷凝，从( )中结晶及从( )中结晶，和( )等。

7水热法合成祖母绿的特征包裹体形状常为：( )、( )、( )。

8与水热法相比，助熔剂法合成宝石的优点是能在( )情况下加热熔剂和熔解各种原料，并使晶体在熔体中结晶。

9水热法合成的红宝石内部可见：( )、( )、( )、金属包裹体和( )。

按照中国国家钻石分级标准对钻石的定义，钻石是一种自然界产出的矿物，其主要化学成份为碳，等轴晶系，摩氏硬度为10，是已知所有矿物中最坚硬的一种：钻石的密度为352/m3(左右)，折射率为2417，色散率为0044。此外，钻石还具高导热性、强抗腐蚀性等特点。

钻石的定义还包括：无论在什么地方产出，钻石一词都是指天然产出的矿物，无需在其前面冠以"天然"二字。一切人工方法生产的用于模仿钻石外观或本质的产品都不能以"钻石"来命名，即使这种产品的成份和结构与钻石完全相同，也只能称为"合成钻石"。

2、钻石为什么如此珍贵？

钻石深埋入地底，或悬崖或枯河床中，工人开采困难，需先深入地下掘出钻石矿岩，这种岩称为蓝土（ 即金伯利岩Kimberlite），这些篮士经过特殊挑选过程，平均100吨蓝土可获得雕琢成一克拉钻石的原石。在西南非，钻石出现于上古河床，必先移去深达70英尺的沙层，然后使用巨型推土机采出含钻石的砂砾，再用特殊程序挑选，出现一颗粗钻石的成功率，只有几百万分之一。而粗钻切磨成宝石级钻石的比率是20%，其余则是工业级钻石。至于一颗原石要想磨成一颗质优的钻石，最少损失原石一半以上。

3、珠宝饰品如何分类？

根据国内外一般的商业习惯，将珠宝饰品作下列的区分：亦即将珠宝饰品分为五大类，第一大类是宝石饰品，包括：1、钻石，2、红宝石，3、蓝宝石，4、祖母绿。第二大类是贵金属饰品，包括黄金、白金、银。第三大类是珍珠饰品。以上三大类列为贵重珠宝。

第四大类是半宝石饰品，包括：1、蛋白石，2、紫水晶，3、黄玉，4、翡翠，5、玉，6、电气石（碧玺），7、拓榴石，8、黑宝石，9、猫眼石，10、珊瑚，11、玛瑙，12、虎眼石，13、其他如亚历山大石等。在半宝石中，部分高品质者，如翡翠、黑蛋白石、紫水晶、亚历山大石等，售价也不低。

第五类是人造珠宝类，包括1、贝壳，2、珐琅，3、景泰蓝，4、合成宝石，如合成钻石、人造红宝、人造蓝宝、人造祖母绿、人造翡翠等，5、平价金属，如铜、镀金、铜组合金，其他各种金饰品，6、其他。

有哪些办法可以区分人造钻石和天然钻石？我们一起来看看

 人工钻石和天然钻石之间的区别其实还是非常多的，首先它们的形成过程是不同的，天然钻石的形成有着两个类型，一种是地幔深处形成然后被岩浆岩带到地表，而另一类则是陨石撞击形成的多晶金刚石。

而人工合成的钻石呢采用的一些人为的物理化学方法，其中就包含高温高压法以及化学气相沉积法，其次在晶体形态上，他们也不相同，天然一类的钻石是以八面体为主的单晶形态，或是聚晶以及集合体形态为主要形式，而人工所合成的钻石最终形成的大都是立方体形态以及板状。

最后，天然钻石和人工钻石虽然都是由碳这一成分所构成的，但在杂志上天然钻石还含有碳，氢，硼等杂质，而人工所合成的除了天然钻石了所含有的杂质之外，还会含有铁等杂质。并且由于人工钻石形成的速度快，内部经常会有一些气泡和错位的情况。

因此对于天然钻石和人工钻石的外型上，可以依据它们的不同进行判别。天然的钻石颜色主要是以无色和浅**为主，少部分为彩色，而在特征上经常是八面体以及菱形12面体以及聚形，经常有三角生长标志或阶梯状生长纹，色带上大部分颜色分布均匀，而内部特征是矿物包体以及羽状纹针点状包体等。

人工合成的钻石则是以**，褐色为主，少部分呈无色以及蓝色，在外形上大部分是八面体，立面体以及板状等，时常具有不规则的树枝状生长花纹。而且在色带上，大多数的颜色分布不均匀，**合成钻石也经常有沙漏状和马尔他十字色带，内部特征当中具有各种不规则的金属触媒包体，个别有着针点状和黑色不规则非晶质碳颗粒等。