合成碳硅石和钻石的区别

近些年，宝石级合成钻石比以往更加常见，小伙伴们难免会担心钻石的真假，以及宝石学家或珠宝鉴定所是否能够对其予以鉴定。

文章插图

有别于钻石仿制品，如合成立方氧化锆或合成碳硅石，两者只是看起来像钻石，但具有截然不同的化学和物理特性，易于区分。
而合成钻石的化学和物理特性与天然钻石非常接近，相比而言更难鉴别。为了准确的区分天然与合成钻石，GIA在过去30年里对合成钻石的制作及鉴定方法进行了广泛而深入的研究

文章插图
左：天然钻石颜色；中：处理后的天然钻石颜色；右：处理后的合成钻石颜色
为此，GIA建立了一个大型数据库，里面包含有关各类型钻石的宝石学特征信息，利用该数据库可以有效的鉴别天然、合成以及经处理的钻石。那么合成钻石究竟该如何鉴定呢，一起看看吧。
钻石的分类要想区分天然与合成钻石，首先需要了解钻石是如何分类的：根据钻石有无氮原子，钻石可分为 I型和 II 型钻石，I 型钻石含有杂质氮原子，而 II型钻石则没有。

文章插图
C = 碳原子，N = 氮原子，B = 硼原子。
根据氮原子的聚集状态，I 型钻石可进一步分为 Ia 型钻石和 Ib 型钻石，Ia 型钻石中氮原子呈聚集状态，Ib 型钻石中氮原子呈孤氮分布。
根据有无其他杂质原子，II型钻石可进一步分为 IIa型钻石和 IIb 型钻石，IIa 型钻石不含其他杂质元素，IIb 型钻石常含硼原子。

文章插图

天然与合成钻石生长过程的区别天然钻石在一系列温度和压力条件下生长。其温度比生长合成钻石所用的温度更高。在高温下，钻石生长为八面体晶体，但在较低的实验室温度下，它们生长为同时包含八面体和立方体晶面的晶体。
天然钻石的漫长生长时间意味着，大多数钻石中的氮杂质必须经过一段时间进行聚集，以成对或成群出现，从而形成大部分，即 95% 以上的Ia型钻石。
合成钻石的生长周期非常短，只需要数周至一个月或更久，条件与地球深处的天然钻石形成条件不同。由于生长期非常短，合成钻石晶体的形状与天然钻石有很大不同。

文章插图

天然钻石晶体（左）显示典型的圆形八面体形状。火山爆发构成了金伯利岩管（中），从而将这些晶体带到表面。天然宝石级钻石的理想晶体形状是八面体（右）。
钻石的合成方法传统的合成方法，称为高温高压(HPHT)法，涉及利用铁(Fe)、镍(Ni)或钴(Co)等熔融的金属合金形成钻石。较新的方法，称为化学蒸气沉淀法(CVD)或低压高温(LPHT)法，涉及从真空室内的气体形成钻石。在两种方法中，都是使用钻石晶体或板块被用作晶种，以开始合成。
高温高压合成钻石
高温高压(HPHT)钻石生长发生在装置内的一个小舱室里，该装置能够产生非常高的压力。在舱室内，钻石粉末原料溶解在熔融的金属助熔剂中，然后在晶种上结晶，以形成合成钻石晶体。结晶过程需要数周至一个月或更长时间，以形成一个或几个晶体。
除了八面体表面，HPHT合成钻石晶体通常还会显示立方体表面。由于天然和HPHT合成钻石晶体的形状不同，它们的内部生长模式也大不相同。这些生长模式可能是将其区分的最可靠方法之一。