钻石:具有工业用途的宝石矿物

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作者: Laura McKinney
创建日期: 4 四月 2021
更新日期: 16 可能 2024
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内容


钻石水晶: 形成宝石的宝石品质的钻石晶体。它是一种八面体晶体,其表面具有三角形溶解特征,估计重量约为1.5克拉。来自俄罗斯西伯利亚雅库特的Udachnaya矿。标本和照片由Arkenstone / www.iRocks.com提供。


什么是钻石?

钻石是一种稀有的,自然发生的矿物,由碳组成。钻石中的每个碳原子都被其他四个碳原子包围,并通过强共价键(最强的化学键类型)与它们连接。这种简单,均匀,紧密结合的布置产生了已知的最耐用和用途最广泛的物质之一。

钻石是已知最难的天然物质。它也是耐化学腐蚀的,并且具有任何天然材料中最高的导热率。这些特性使其适合用作切削工具以及需要耐用性的其他用途。钻石还具有特殊的光学特性,例如高折射率,高色散和高光泽。这些特性使钻石成为世界上最受欢迎的宝石,并使其可用于需要耐用性和性能的特种镜片。

由于钻石是由碳元素构成的,因此许多人认为钻石一定是由煤形成的。许多教室仍在教授这种方法-但事实并非如此!



美国的钻石消费
2018年,从美国进口的钻石消费总量约为260亿美元。所有非钻石宝石的消费进口总额约为20亿美元。这些统计数据清楚地表明,钻石是美国消费者中最受欢迎的宝石,而且利润巨大。美国约占世界钻石消费量的35%,使其成为主要的钻石消费国。

钻石如何形成?

钻石不是地球表面原生的。相反,它们是在高温和高压下形成的,这种高压和高压发生在地表以下100英里处的地幔中。

最大硬度的方向平行于八面体晶面。当将钻石晶体切割并抛光成宝石时,很难用钻石锯将钻石切割成该方向。因此,现在不再使用金刚石锯或通过劈开将其破碎的传统做法,而是通过激光锯来完成大部分工作。


平行于八面体晶体方向切割的切面也很难抛光,因此切刀会改变方向或冒着在切面上留下“蜥蜴皮”纹理的风险。

钻石晶体中最柔软的方向平行于立方平面。最好在平行于该方向的小平面上进行抛光。尽管这是钻石中最柔软的方向,但其硬度却比刚玉高出几倍,刚玉是莫氏硬度等级中第二高的矿物。

钻石模拟物: 上面的照片将钛酸锶,辉石和立方氧化锆与钻石进行了比较。硅铝石和立方氧化锆的分散体与钻石具有竞争性,钛酸锶的分散体是最顶层的。在上图中,钛酸锶为6毫米圆形。其他的石头是4毫米的圆形。这种尺寸上的差异确实使钛酸锶具有优势。

钻石模拟物

钻石模拟物是看起来像钻石的材料,但是它们具有不同的化学组成。钻石模拟物可以是天然材料,例如无色锆石或蓝宝石。它们通常是人造材料,例如立方氧化锆(ZrO2),堇青石(SiC),YAG(钇铝石榴石Y35Ø12)或钛酸锶(SrTiO3).

合成钻石 高压高温技术产生的各种颜色。图片由Wikipedia贡献者Materialscientist提供。

合成钻石

钻石是一种非常有价值的材料,数百年来人们一直在实验室和工厂中创造钻石。人造钻石是人造材料,具有与天然钻石相同的化学组成,晶体结构,光学特性和物理行为。用于合成钻石的其他名称包括:“实验室生长的”,“实验室创建的”和“人造的”。这些名称正确地表明钻石不是在地球上自然形成的,而是由人们创造的。

通用电气公司的工人于1954年完成了第一个商业上成功的金刚石合成方法。从那时起,许多公司成功地生产了适合工业用途的合成钻石。如今,消耗的大多数工业钻石都是人工合成的,中国已成为世界领先者,年产量超过40亿克拉。现在,最重要的工业化国家都能够生产合成钻石,用于工厂的工业用途。


在过去的十年中,几家公司开发了技术,使他们能够生产出宝石品质的实验室生产的钻石,这些钻石的大小可以达到几种重量,包括几种无色的几克拉。一些公司使用高压高温方法-这些被称为HTHP钻石。其他人则使用化学气相沉积工艺制造钻石-这些被称为CVD钻石。这些人造宝石正在珠宝店和互联网上出售,其价格远低于质量和尺寸相似的天然宝石。它们具有漂亮的外观和诱人的价格标签。要求出售人造钻石时要有披露信息,使购买者能够清楚地了解人造钻石是人为制造的。


消费者会接受人造钻石吗?

自20世纪末以来,合成钻石一直是工业应用中的主要钻石类型。现在,用于制造研磨剂和切削工具的大多数钻石都是合成的。现在,几乎所有用于制造窗户,扬声器圆顶,散热器,低摩擦微轴承,耐磨零件和其他技术产品的钻石都是合成的。

用于这些目的的人造钻石比开采的钻石便宜得多,具有更一致的性能,并且可以按订单生产。在这些用途中,合成钻石替代开采钻石没有情感障碍。

在珠宝行业中,关于消费者是否愿意接受合成钻石的争议颇多。一些人认为,珠宝消费者想要“真正的钻石”,即“开采的钻石”。其他人则认为,人造钻石将受到不喜欢与开采的某些钻石相关的人权和环境问题的人们的青睐。但是,真正的动机可能是价格。当前,许多用于珠宝用途的合成钻石比开采钻石具有30至40%的价格优势。这可能是消费者接受合成钻石的最大动力。

观察和推测...。如果您走进几乎所有的购物中心珠宝店,并查看出售红宝石,蓝宝石和祖母绿的情况,您通常会发现所提供的大多数宝石都是人造的。训练很少的人通常可以通过其鲜艳的色彩和卓越的清晰度来识别它们。合成材料具有卓越的外观,与尺寸和外观质量相似的天然宝石相比,价格较低。消费者以较低的价格获得更好的外观,并且大多数人接受价格范围内低端价格的交易。

数十年前,人造材料在红宝石,蓝宝石和祖母绿市场上的情感和销售优势争夺战中获胜。在接下来的十年中,钻石市场可能也会转向人造钻石。它已经开始作为人造钻石在市场上占据非常明显的位置。随着越来越多的生产人造钻石的机器投入使用,变得更有效率以及制造商之间的竞争加剧,人造钻石的价格可能会下降。最终,天然钻石与合成钻石之间的价格差将大于许多客户将无法忽视的价格,他们将购买人造钻石。如果下一个世界级的广告活动推广合成钻石,则消费者需求可能会发生巨大变化。世界级的广告活动可能是Lightbox,它以每克拉800美元的空前价格提供“白色”和彩色钻石。