De Beers力顶合成钻石1ct只需800美元,天然钻石的黄昏已经到来?

小编:汤峻

De Beers力顶合成钻石1ct只需800美元,天然钻石的黄昏已经到来?

昨天夜里,一则新闻刷爆了珠宝同行的朋友圈:戴比尔斯集团宣布推出一家名为Lightbox Jewelry的新公司,该公司将于今年9月份开始销售合成钻石(实验室生长的钻石)首饰,为消费者提供比现更便宜的高品质合成钻石。合成钻石价格为0.25ct的钻石200美元(约1400元人民币),1.00ct的800美元(约5600人民币),并且这些合成钻石包括蓝色、粉色的彩色钻石……

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戴比尔斯公司文件原文

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New York Times报道

小编看到这则消息,立马有一种合成钻石将要崛起的感觉。无论对于消费者,还是鉴定人员、珠宝商人以及生产商,合成钻石的登陆将引起一场巨大的市场变革。接下来我们来聊聊合成钻石的那些事儿。

钻石的来历

目前,市场上的钻石可分为真钻石和仿(假)钻石,其中真钻石包括天然钻石与合成钻石;仿钻石包括合成立方氧化锆(苏联钻)与碳化硅(莫桑石)。

天然钻石在地球内特定的温度、特定的压力以及一定含量及比率的铁族元素和石墨或碳,才会生成钻石,再刚好有火山爆发,才能将钻石带到地表,只有古老的克拉通地层才有钻石生成。地球漫长的地质年代中,最后一次带有钻石的火山爆发在四千万年前。绝大多数的火山爆发没有带钻石上来。随着人类的科技进步,全地球陆地上的钻石矿几乎都被找到(南极洲尚未探测),海底地层因为地壳太薄,不会生成钻石。

地球上钻石的总储量约为二十多亿克拉,其中1/5左右为宝石级,现在每年的开采量约1亿克拉,所以在几十年后天然钻石将被开采殆尽。因此,合成钻石的出现即顺应形势。

合成钻石的方法

现今合成钻石的方法有两种:高温高压合成法(HPHT)和化学气相沉淀法(CVD)。

HPHT法合成钻石,顾名思义,即模拟地球深部的钻石生长的环境,在特定的高温和特定的高压下合成出钻石的方法。这种方法所用的仪器有三种,两面顶(Belt Apparatus)、分离球式(BARS)和六面顶(Cubic Presser)。

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HPHT法合成钻石的六面顶仪器

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六面顶内部结构

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Gemsis HPHT黄色合成钻石

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俄罗斯2015年5月公布10.02 E/VS1克拉HPHT无色合成钻石

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合成钻石

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合成钻石的种晶板

碳氢化合物如甲烷在气态条件下受等离子体的高能解离,生成原子层级的碳离子沉积在加热的固态基体表面,进而制得多晶或单晶钻石的工艺技术,称为化学气相沉积法合成钻石(CVD)。

CVD法生长多晶金刚石膜在1980年代中期问世,单晶CVD金刚石在1990年代末开始有人研发,至2000年代初由元素六、卡耐基、阿波罗等公司生长成功,但未能形成市场销售。2012年初由新加坡的IIa公司将微波等离子体化学气相沉积法生长出的无色高品质,从小钻到克拉级的首饰钻石商品化,其售价较同级天然钻石低1/3至1/2,对天然钻石市场引起了震撼。实际上,单晶首饰钻石只是CVD功能的一小部分,大面积6-8英寸直径的多晶金刚石膜在声、化、光、热、电方面,有更多、更重要的用途。这种方法所用的反应炉有三种:热丝(Hot Filament)、直流电弧喷射(DC Arc Jet)、微波等离子(Microwave Plasma)。

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Microwave Plasma

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DC ARC JET CVD炉

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DC ARC JET CVD炉

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DC ARC JET合成的钻石

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CVD合成钻石

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钻石培育流程过程

合成钻石的鉴定

1. 显微镜放大观察

包裹体:(1)裂纹:羽裂纹表面呈绉折状;(2)黑点:碳或石墨点表面呈棉花球状;(3)近表面黑点群:CVD原石表面的黑色多晶杂质点群未切干净,留在成品钻石近表面处。

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合成钻表面的羽裂纹

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内部黑点

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CVD合成钻石近表面黑点

1. 紫外-可见-近红外光谱

利用UV-Vis-NIR光谱中N3色心415nm吸收峰作为鉴别特征,可以将天然钻石中占98%的Ia型钻石先确定,将其余2%没有415nm峰的钻石过滤出来,作进一步检测。DiamondSure及其他多种仪器即利用此原理。

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不同公司合成钻石的光谱特征

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3. 正交偏光图像

CVD钻石的生长原理是一颗颗具有4个空键的碳原子,连续由上而下沉积在钻石晶种片上。所以CVD钻石是在真空下,由下而上平行柱状生长的,在柱与柱之间充满了应力,正交偏光下可以看到整个钻石内部布满了柱状生长结构。

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4. 阴极放光图像

CVD钻石生长后未经HPHT处理,阴级发光图相的颜色为橘至紫色,HPHT处理程度的加深,颜色转为綠、蓝。绝大多数天然钻石显出蓝色,故阴级发光图相不適合用来鉴別CVD钻石。

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(1) DiamondView

戴比尔斯推出的DiamondView是用230nm短波紫外光照射在钻石表面,激发出钻石表面因成分、生长结构不同而产生表面的不同颜色图案及生长结构纹理,有马耳他十字或方形生长纹理,即为HPHT合成钻石的鉴定特征。如果有贝壳状、平行柱状纹路,即为CVD合成钻石的鉴定特征,天然钻石的纹理是亿万年不断溶蚀、生长较不规则的图案。

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(2) DiamondPlus

光致发光谱PL Spectrum,液氮低温下测试。737nm 峰, 由Si-V 色心产生,Gemesis (IIa Company) 生产之CVD钻石有737峰,Apollo 及Element 6生产之CVD钻石没有737峰。

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5. 合成钻石常用快速检测仪器原理

(1)N3色心415nm,天然钻石片晶氮IaB型。天然钻石98%有415nm吸收峰。

(2)深紫外光穿透量。所有无色钻石均判为合成;所有近无色钻石均判为天然。

(3)含硼发出磷光。HPHT生长时的原料石墨均含有微量的硼而发出磷光。

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钻石快速检测所使用的仪器

合成钻石的市场近况

(1) 多年以来,市场上有黄色及各种彩色HPHT合成钻石销售,因为是彩色,所以市场接受度不高。

(2) 1998年俄罗斯生长成功无色合成钻石,但因净度不好且价格高,市场亦无法正式销售,冒充天然钻石销售。

(3) 美国Gemsis公司经过十余年的努力,做出极好品质的黄钻,但市场不接受而于2011年倒闭。

(4) 2012年起,新加坡IIa公司CVD无色合成钻石开始在美国上市,引起珠宝市场的关注,少量混入天然钻石,有中、大尺寸近无色的人造钻石被当做天然钻石销售。

(5) 高温高压温差晶种法生长的0.03克拉以下无色小钻于2014年中上市,品质及价格符合于市场需求,绝大部分混在天然小钻以稍低于天然小钻10-20%的价格大量供应市场。

(6) 2015年秋天磷光检测HPHT生长钻石研发成功,无法混入天然钻石一起销售,市场停滞,但价格已降到天然钻石的一半,等待市场的成熟后即可大量销售。

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合成钻石的正式登陆,说明合成钻石的品质越来越高,产能巨大,由戴比尔斯这样的钻石巨头介入,引领合成钻石市场,一定是一场巨大的市场变革和突破!一方面合成钻石的低价格满足了广大年轻一代的消费需求,身边的你我他都应该可以买到一两卡,甚至是五六卡的钻石,另一方面,合成钻石也会对天然钻石的鉴定工作带来挑战,由此鉴定钻石费用的提升也会影响到钻石的价格,另外,若其产量减少一定也会引起天然钻石价格的大幅度提升。彭博财经的专栏评论:戴比尔斯永远在追求利益最大化,此事证明合成钻石的正式登陆,两级分化市场即将来临。

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