人工合成钻石的鉴定

钻石形成地
有颜色的钻石
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1 宝石之王-钻石
❖ 1.2 钻石的结构和成分
钻石的化学成分是碳，属等轴晶系。常含有0.05%-0.2%的杂质元素，晶体形态多呈八面体、菱 形十二面体、四面体及它们的聚形。有强金刚光泽。硬度为10，是目前已知最硬的矿物，绝 对硬度刚玉的150倍，钻石具有发光性，日光照射后 ，夜晚能发出淡青色光。钻石的化学性质很
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2 人工合成钻石
❖ 2.1 人工钻石
钻石在众多领域应用广泛，但由于价格开采因素，需求远大于供给，因此出现人工 钻石。
人工钻石是一种由直径10到30nm的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石。此外还存 在其它材质的仿制钻石。由于生成环境的不同，人工钻石的分子结构并不 是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构，从而会产生磷光现象。 经过科学家的改良制作方法，现在生产的人工钻石在外观上和天然钻石 没有任何差异，随着人工钻石生产技术的成熟，其造价低廉，且可以制 作出各种颜色的钻石而在珠宝市场上崭露头角。
石学院。
目前正规市场上的钻石都必须经过IGI和GIA权威鉴定才能销售，GIA对每一 颗送检钻石进行检测，以鉴定其是否为天然钻石。针对实验室合成的钻石，GIA会 出具与标准的钻石鉴定证书完全不同的合成钻石鉴定证书。
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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，这与天然钻石不同。
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3 人工钻石鉴定方法
（5）发光特征 不同方法合成的钻石，晶型还是有一些特征，使用现代仪器是很容易辨别出来的，如
紫外、红外、X光等。
1）紫外荧光检测：有些人工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。
的钻石仿制品，价格为同等效果钻石的5-10%。
碳化硅(carborundum)，多为人工合成，天然的非常稀少，仅出现在陨石坑内 ，其颜色多为暗绿色、黑色。一些碳化硅带有浅绿色色调，碳化硅的外观与钻 石极为相同。
碳化硅戒指
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2 人工合成钻石
❖ 2.4 人工钻石带来的问题
1 宝石之王-钻石
钻石之最
最大的钻石-非洲之星
The Cullinan 非洲之星是在1905年于南非
Premier矿场中发现，重量高达3106 carats。最 大者（Cullinan I）被镶嵌在英皇的权杖上 ，重达530.2 carats。
最神秘的钻石-海洋之心
具有鲜艳深蓝色的钻石，是稀世珍品， 大粒者世界上仅有几颗。名钻“希望”，就是 其中之一，它那像迷雾一样的历史中充满神秘 。在电影《泰坦尼克号》中也有出现。
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。 （3）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，而人工钻石异常双折射表现较弱，某 些人工钻石呈十字形交叉的亮带。
（4）晶形及表面特征 人工钻石常以八面体和立方体聚形为主体，并且可发育成菱形十二面体、四
三种宝石参数对比
折射率
色散
光泽指数 莫式硬度
韧性
比重
钻石
2.42
0.044
17.2%
10
好
3.52
碳化硅 2.65-2.69
0.104
20.4%
9.25
优秀
3.21
立方
氧化锆
2.17
0.060
17.2%
8.25
好
5.80
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3 人工钻石鉴定方法
❖ 3.3 立方氧化锆和碳化硅鉴定方法
现今，人工钻石技术更加成熟，涌现出蒸汽沉积、冷坩埚融壳法和射频加热技术
等方法。总体而言，人工钻石技术可被归为HPHT（高温高压法）和CVD（化学
气相沉积法）两大类。HPHT钻石和CVD钻石与天然钻石几乎完全相同，仅在
原子结构层面存在差异。
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2 人工合成钻石
❖ 2.3 其它种类的人工钻石
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1 宝石之王-钻石
❖ 1.1 钻石从哪里来
钻石是在地球深处，约150~200公里处富含碳元素的矿层，在巨大压力和大 约1200℃的环境下，碳的分子排列结构发生巨大变化，变成透明的钻石晶体， 钻石其实是一种密度相当高的碳结晶体。在形成过程中，如有其它元素混进来
，会使一些天然钻石具有多种颜色。
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3 人工钻石鉴定方法
2）比重：碳化硅比钻石轻，即它们的比重不同，钻石的比重为3.52，而碳化硅的 比重仅3.22。对未镶嵌的材料，用甲基碘比重液（比重3.32）很容易将两者区分
。
3）硬度：碳化硅的硬度小于钻石，因此用钻石硬度计在碳化硅表面作刻划试 验会留下划痕，而刻划计不会在钻石表面留下划痕。 4）导电性：据GIA的报告，80%的碳化硅均为电导体（天然钻石中仅蓝色、蓝灰 色IIb型钻石具导电性）。常见的白/浅黄色系钻石是不导电的，因此可用电导 仪或者莫桑仪鉴别钻石与碳化硅。 5）折光率：碳化硅的折光率与钻石不同，碳化硅的反光特征也不同于钻石，有经验的
其它人工钻石还有：合成碳硅石、立方氧化锆、钛酸锶、合成金红石、仿钻火石 玻璃（铅玻璃的一种）等。这些物质之所以能作为人工钻石，主要是因为 它们都有较高的折光率和明显的色散，使得这些人工钻石在外观光学特征上与
钻石
非常相似。
立方氧化锆
以假乱真的人工钻石 第十页，编辑于星期五：八点 三分。
2 人工合成钻石
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2 人工合成钻石
❖ 2.2 人工合成钻石技术的发展 1954年人工钻石首次合成成功，当时，一批通用电器公司的研究
员仿造钻石在自然界形成的环境，给碳加以极度的高温和高压， 在实验室里制造出一颗钻石。
后来，俄罗斯研究小组在2300℃、15到18万个大气压的高温 高压环境下，在中心放一颗很小的天然钻石作为种子，在 种钻周围是高温金属液体，在金属溶液的上层是石墨，在 这种环境下石墨中的碳原子会从金属原子中列队走向钻石 从而形成新的钻石。这种技术可以制作大颗粒的钻石，但 由于经费等问题这一课题一度停止。
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1 宝石之王-钻石
❖ 1.3 钻石的主要产地
世界各地均有钻石产出，已经有30多个国家拥有钻石资源，年产量一亿克拉 左右。产量前五位的国家分别是澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯 。 钻石单位为克拉。一克拉等于0.2毫克，因其外观，储量和加工等因素，钻石 价格昂贵。
色散：立方氧化锆的色散为0.060，高于钻石的0.044。因此立方氧化锆看来比钻石
更为熣灿。
硬度：立方氧化锆的摩氏硬度为8.5至9.0，钻石为10。
比重：立方氧化锆比钻石重1.7倍。立方氧化锆的手感更重。但是这特点只能用来分 别未镶嵌的宝石。
折射率：立方氧化锆的折射率为2.176，稍低于钻石的2.417。
现在，随着科学技术的发展，人工生产钻石的技术已经越来越强 ， 在天然钻 石嵌入了更多的人工加工的痕迹，钻石产业变得参差不齐，而且，天然钻石
中可能嵌入了人工钻石的成分，这就使得钻石业的真假程度变得难以判定。天 然钻石和人工钻石一起混淆于市场中，消费者极易上当受骗。这直接导致了人们不 得不寻求专门的技术来鉴别天然钻石和人工钻石，
人工合成钻石的鉴定
二0一六年十一月
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1 宝石之王-钻石
对于钻石，我们从不陌生。自古以来，人们就对钻石充满了幻想，它自身散 发出的光芒将绚丽如虹的色彩照耀在每一个人的眼中。现今，流光溢彩的钻石 已经取代了金银的地位，被视为爱情与忠贞的象征，令无数人为之向往。
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钻石鉴定人员可将二者区分；此外，碳化硅具双折射，因此仔细观察不难看出碳化硅棱 线及底尖的重影，此时变换观察角度，重影仍会出现。
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3 人工钻石鉴定方法
2）立方氧化锆人工钻石鉴定方法 立方氧化锆的鉴定方法和碳化硅类似，鉴定难度比碳化硅较低，主要从比重、色散、 硬度等方面鉴定：
1）碳化硅人工钻石鉴定方法： 从视觉来看，碳化硅与钻石无法分别，甚至连仪器也区分不出，但碳化硅
的七彩火光比钻石更强。在专业仪器下测试，碳化硅的火光是钻石的2.5 倍。在火光上，钻石是0.044， 碳化硅是0.104；在折射度上，钻 石是2.417，碳化硅是2.65，碳化
硅的火光及折射度都超过钻石。
碳化硅石(左)和钻石(右)的火彩测试， 碳化硅石的火彩要优于钻石。
稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会对其产生作用。
钻石的结构
钻石的立方晶体结构中每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子
形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以钻石硬度大， 熔点极高。
石墨的结构
石墨和钻石的成分相同，石墨结晶格架为六边形 层状结构，属六方晶系，分子键为主。
石墨与金刚石、碳六十、碳纳米管等都是碳元素的单质 ，它们互为同素异形体。
2）阴极发光仪（电子激发下）： 人工钻石：颜色：黄色-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。
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3 人工钻石鉴定方法市场上常见的人工钻石，在色散、硬度、比重等方面 和钻石有较大区别。
另外还有一些更为低劣的仿冒品，包括有：无色尖晶石、无色刚玉、无色黄玉、 无色水晶和石英玻璃等，由于它们的折光率和色散明显低于钻石，肉眼直观鉴 定很容易鉴定很容易区分。
目前市场常见的人工钻石是立方氧化锆，
因为这种人工合成品的物理性质与钻石很接 近，成本也很低。最近新出现的合成碳硅石，
光学性质更接近钻石，是比立方氧化锆更好
to no effect
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鉴定方法有哪些?
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3 人工钻石鉴定方法
❖ 3.2 鉴定方法
时至今日，人工钻石技艺日益精湛，其制成的合成钻石，几乎可以假乱真，然而与天 然钻石相比，它的价值要逊色许多，在很多地方存在差异，我们可以从如下几个方 面通过物理和化学手段来检测钻石是属于人工钻石还是天然钻石。
（1）颜色 绝大多数合成钻石呈黄色、渴黄色，其颜色往往比天然钻石更为浓郁鲜亮
；而天然钻石为无色、浅黄及其它颜色。但是无色透明的钻石鉴别就比 较困难了，其鉴别往往需要通过复杂的工艺。不过，无色透明钻石合成 也比较困难，数量并不多。
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3 人工钻石鉴定方法
（2）吸收谱线 人工钻石缺失天然钻石中无色－浅黄色系列在415nm的特征谱线。另外绝大部分
传热：立方氧化锆与钻石的导热性为两个极端。立方氧化锆是上佳隔热材料，可被 用作喷射引擎隔热。而钻石则是最佳导热体之一，其导热能力超越铜。只要使 用适合的器材，这性质最能分辨两者。
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3 人工钻石鉴定方法
❖ 3.4 鉴定机构
通过HPHT（高温高压）或者CVD（化学气相沉积法）制备的人工钻石与天然 钻石几乎完全相同，只有在原子结构层面存在差异，鉴定非常困难，一般 情况下很难鉴定，这些人工钻石的鉴别需要专门的鉴定机构和鉴定仪器才 能实现，目前国际上人工钻石鉴定最权威的机构是IGI国际宝石学院和GIA美国宝
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3 人工钻石鉴定方法
❖ 3.1 早期鉴定方法-磁石吸引
最早的时候时候由于人工钻石技术不够精良，钻石商可以用非常简单的方法 确认钻石是否在实验室里面合成的，他们采用的是强力磁铁，因为人工钻 石内部有培养过程中残留的金属结晶，强力磁铁便能将钻石吸起。 但随着人工技术的发展，金属残留量越来越少，该方法因而失效。
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2 人工合成钻石
为降低试验条件，节约成本，科研工作者开始采用CVD（化学气相沉积）的 方法，在很低压力和相对低的温度下，将碳从含碳的混合气体沉积成钻石 基体。
实验过程：将天然气和氮气加热后，在洗碗机大小的压力室里形成一种碳等离子体，该 等离子体不断沉积在压力室底部的碳底层上，并逐渐积聚和硬化，形成钻石薄片， 进而切割成宝石形状。