培育钻石两种制造方法——HPHT法和CVD法的区别

我提到了培育钻石的制造方法-HPHT高温高压法，后来又提到了新的CVD化学气相沉积法。所以这次我们就以制造方式为切入点，带领大家一起对两种培育钻石的工艺进行简单的讨论，看看这两种制造方式是如何一步步演化为成熟技术的。

1797 年，英国科学家史密森·坦南 (Smithson Tennant) 证明了一个观点：钻石仅由结合极其紧密的纯碳制成。此后，各国研究人员不断投入科学研究，希望尽快在实验室中创造出同样致密的碳原子结构。

很多人都知道，钻石是极其纯净的碳。同样，石墨是纯碳，但由于石墨的碳原子结构松散，而金刚石的原子结构极其致密，这使得金刚石不仅化学性质稳定，而且物理性质极其坚硬。

HPHT高温高压合成法

HPHT模拟钻石的生长环境，是最传统的钻石合成方法。方法是将晶种和金属共溶剂放入机器装置中的一个小隔间中。

然后控制机舱内的温度和压力，达到超过2000摄氏度和每平方英尺103.4亿帕的压力。在这样的高温高压下，粉状金刚石材料溶解在熔融的金属助溶剂中，然后在金刚石晶种上结晶，形成合成金刚石晶体。

大概几周或一个月后，取出之前放入的组装块，取出组装块，出来后再电解提纯金刚石晶体。

然后就可以得到典型的高温高压钻石原石\n
切割后，就是大家平时看到的HPHT钻石了。

这种合成方法模拟了钻石的高温高压生长环境。当然，温度、压力和时间都达不到天然钻石的生长时间。形成的金刚石晶体结构仍与天然金刚石不同——HPHT的结构为立方八面体，而金刚石多为八面体。

过去，HPHT生产的钻石是小克拉的钻石（尤其是钻石），颜色呈灰白色。但现在，随着科技的进步，世界各地的一些公司已经能够生产出十克拉以上、颜色净度极佳的高温高压钻石。

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CVD化学气相沉积法

CVD化学气相沉积法，是近年来新的合成方法，与HPHT高温高压法，需要高温低压环境。

首先，将种子盘放入充满碳氢化合物气体（如甲烷气体）的真空室中。

然后用微波等离子体能量源穿透气体，分解气体分子，碳原子被吸附到下方的金刚石晶种盘中。目前，其生长速度为每小时0.2mm。具体产量取决于真空室的大小和种子盘的大小。

一般来说，几周内可以生成一批CVD金刚石毛坯，它们是片状晶体

再抛光后，去除附着的黑色石墨边缘，露出钻石的无色晶体
\ n抛光后由晶种变成钻石

就这样，宝石级的 CVD 钻石诞生了。

你感叹科技的神奇吗？图片

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HPHT/CVD钻石的区别


CVD金刚石合成能够成功地将人造金刚石市场推向新的领域，原因如下：

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1. 是 改变钻石的颜色
天然钻石的颜色也会因生​​长过程中加入其他自然界元素而发生变化，有的也是由于晶体结构缺陷造成的。例如，黄色钻石因生长过程中受氮的影响而变色，蓝色可能是因为硼，绿色是由于辐射导致晶体结构中的碳原子偏离正常位置。

可以通过在 CVD 钻石生长过程中向碳氢化合物气体中添加致色元素来改变宝石的颜色。目前，大克拉的粉钻、蓝钻和黄钻已经问世，其中一些颜色非常好，甚至在报告中也称它们为Fancy Intense或Fancy。

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2. CVD金刚石内部更纯净

正如我们在上一篇文章中已经介绍过的，CVD金刚石的制造方法是因为生长环境使用了更多的气体而不是HPHT金刚石，加上金属助溶剂，CVD金刚石的最大优点是内部非常纯净.净度一般在VVS1-SI1之间，大部分可以在VS2以上。

这里需要一些科普的专业知识。钻石分为四种，分别是Type IaA（在原子结构中含有氮）、Type Ib（含有不规则排列的氮）和Type IIa（纯碳）、Type IIb（含有硼，一般蓝色钻石的成色原因）

在这四种类型中，天然钻石中的IIa型都是由碳原子构成的，是最纯净、最稀有的。天然钻石中的IIa型钻石净度和颜色一般都很好，售价也是最高的。

CVD钻石最稀有的一点是，几乎所有的CVD钻石都是Type IIa，注定可以与天然钻石相媲美。这就是为什么 CVD 钻石通常比天然钻石质量更好的原因。

CVD钻石的问世，给钻石行业带来巨大冲击的最大原因在于其纯净的内在。如果HPHT钻石内部有一些证据，CVD钻石可以完全抹去它的人造“证据”。

CVD金刚石的内部是纯净的。如果你是完美无瑕的，内含物也是一些高档天然钻石中的一些针尖（非常小的黑点）。在显微镜下辨别差异是极其困难的。目前，世界上能够权威检测CVD钻石的两家机构是（美国宝石学院）和IGI（国际宝石学院）。

内部纯 CVD 钻石，自然光下拍摄

需要注意的是，随着CVD钻石的出现，很多不法商家购买了很多大克拉的CVD钻石，送到小型检测站制作天然钻石。该证书然后以与天然钻石相同的价格出售。读者在购买钻石时一定要小心，不要花冤枉钱。

19颗纯CVD钻石，作者自然光下拍摄

三、高温高压钻石的优点和颜色

HPHT钻石的技术实际上已经更新。过去，HPHT 只专注于制作一些相对较小的宝石。等级钻石，但近年来，许多HPHT钻石制造公司也开始制造大克拉的钻石，有的甚至超过十克拉。

HPHT 钻石现在也可以达到 VVS 级别的内部纯度。与CVD钻石相比，其最大的优势是成色度高。例如，许多HPHT钻石可以达到DEF（白色钻石颜色的最高三级）。

HPHT的颜色曾经是灰白色，但现在更多可以达到标准的DEF颜色。但是，HPHT的钻石光泽确实不比CVD钻石的好。钻石的光泽通常是由超高的折射率和良好的切割工艺造成的——它是宝石世界中透明宝石所能呈现的最锐利的光线。泽。毫无疑问，钻石的钻石光泽是最好的。 CVD钻石的钻石光泽完全可以与天然钻石媲美，但HPHT略逊一筹。因此，大多数珠宝行业都会使用HPHT钻石作为厘石，因为它的颜色极佳，像小厘石一样明亮闪烁，堪称完美。

无论是HPTP还是CVD金刚石，我们不仅见证了其制造工艺的成熟。我们也在思考，当科技的发展逐渐触及到“匠心”这个看似遥不可及的概念，当“天然”与“人造”的界限时，我们作为消费者是否应该赶上时代被冲刷和模糊。看看一个更具包容性和复杂性的世界怎么样？

我们有足够的理由相信，在未来，HPTP 和 CVD 钻石会大放异彩。这源于百年科技攻关带来的自信，也对新时代的探索者寄予厚望和信心。我希望在未来的某一天，HPTP 和 CVD 钻石不再被偏见和忽视所包围。他们吸引着不同的需求，同样的赞誉，同样受到大家的喜爱和追捧。