钻石宝石级金刚石的原石晶体介绍
金刚石材料简介
金刚石材料基本概念：金刚石就是我们常说的钻石（钻石是它的俗称），它是一种由纯碳组成的矿物。
金刚石的化学式 NC----N个C,金刚石是原子晶体,一块金刚石是一个巨分子,N个C的聚合体.只能用它的结构式表示.代表材料：天然单晶金刚石，人造单晶金刚石，人造聚金刚石，CVD金刚石膜1、天然单晶金刚石天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。
硬度达HV9000-10000，是自然界中最硬的物质。
这种材料耐磨性极好，制成刀具在切削中可长时间保持尺寸的稳定，故而有很长的刀具寿命。
天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。
可用于制作眼科和神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜的曲面；可用于金刚石手术刀切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰的花纹；最重要的用途在于高速超精加工有色金属及其合金。
如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。
用天然金刚石制作的超精加工刀具其刀尖圆弧部分在400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。
表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。
天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。
热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。
温度再高就会碳化。
另外，它与铁的亲和力很强，一般不适于加工钢铁。
2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到的目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产的工业级单晶金刚石材料。
这种材料硬度略逊于天然金刚石。
其它性能都与天然金刚石不相上下。
由于经过人工制造，其解理方向和尺寸变得可控和统一。
人造单晶金刚石刀具随着高温高压技术的发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。
由于这种材料有相对较好的一致性和较低的价格，所以受到广泛的注意。
作为替代天然金刚石的新材料，人造单晶金刚石的应用将会有大的发展。
3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成的多晶体材料。
金刚石(Diamond)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟金刚石(Diamond)C【化学组成】成分中可含有N、B、Si、Al、Na、Ba、Fe、Cr、Ti、Ca、Mg、Mn 等元素。
其中N、B 最为重要，是目前金刚石分类的基本依据。
首先根据是否含N 分为两类：一是含N 者为Ⅰ型，Ⅰ型又据N 的存在形式进一步分为Ⅰa 型和Ⅰb 型。
Ⅰa 型中N 含量大于0.1%，以细小片状的形式存在，增强了金刚石的硬度、导热性、导电性。
天然金刚石中98%为Ⅰa 型。
Ⅰb 型中N 含量很小，N 以单个原子置换金刚石中的C，Ⅰb 型绝大多数见于人造金刚石中，而仅占天然金刚石的1%左右。
二是不含N 或含量极微(＜0.001%)，又根据是否含B 进一步分为Ⅱa 型和Ⅱb 型。
Ⅱa 型一般不含B。
天然的金刚石中Ⅱa 型含量很小。
具良好的导热性是Ⅱa金刚石的特性。
Ⅱb 型含B 杂质元素，往往呈天蓝色，具半导体性能，Ⅱb 型金刚石在自然界中也罕见。
此外，还可出现混合型金刚石，即同一颗粒金刚石内，氮的分布不均匀，既有Ⅰ型区，又有Ⅱ型区；或既有Ⅰa 型区，又有Ⅰb 型区。
【晶体结构】等轴晶系；；a0=0.356nm;Z=8。
在金刚石的晶体结构(图Z-5)中C 分布于立方晶胞的8 个角顶和6 个面中心,在将晶胞平均分为8 个小立方体时，其中的4 个相间的小立方体中心分布有C(图Z-5(a))。
金刚石结构中的C 以共价键与周围的另外4 个C 相连,键角109°28′16″，形成四面体配位(图Z-5(b))。
金刚石具有紧密的结构，原子间以强共价键相连，这些特征造成了它具有高硬度、高熔点、不导电的特性。
由于结构在{111}方向上原子的面网密度大，其间距也大，故产生{111}中等解理。
图Z-5 金刚石的晶体结构(引自潘兆橹等，1993)。
金刚石
第一类钻石代用品： 硬度 折射率 色散 密度
钻石 立方氧化锆 YAG晶体 钛酸锶
10 8.5 8 5.5
2.42 2.15 1.83 2.41
0.044 0.060 0.028 0.200
3.5 5.6 4.5 5.1
特点： 1 均质体 2 高折射率 3 人工晶体 鉴别方法： 热导仪 密度 硬度
中国金鸡钻石： 1937年在中国山东省发现，原石重281ct，被日 军掠走，至今下落不明
常林钻石（158.78ct) 1977年
南 非 之 星
一 八 六 九 年 发 现
这 颗 钻 石 将 是 未 来 南 非 的 基 石
钻石重量: 1
(对镶嵌的琢磨好的标准圆钻）
查表： 直径mm ： 1.3 2.0 3.0 3.8 4.25 5.0 重量ct : 0.01 0.03 0.10 0.20 0.30 0.50 6.5 7.4 8.2 9.35 1.00 1.50 2.00 3.00 11.0 4.00
在天然宝石中，锆石是钻石的最佳代用品。
市场上马他拉钻石（Matara
Diamond)即由斯里兰 卡马他拉地区产无色锆石制成
区别方法：除前述，可由双折射性质
碳硅石 1997年由美国一家公司投产。是钻石的一种新
型仿冒品。导热性能与金刚石相似，热导仪测 试几乎有与金刚石相同的反应，其白度和透明 度也与金刚石相似，极难分辨。 但其为六方晶系，为非均质体，有双折射现象。
美国产8粒宝石级人造金刚石
七
钻石的优化 1. 放射性辐照法(用于钻石改色） 1）用伽玛仪检测 2）用照相纸检测 2. 激光去杂法：用激光在钻石中烧出一个直达包 体的很小的孔道，包体可被激光烧掉；或激光打 孔后用酸漂白色体。处理后的激光孔道可用玻璃 或环氧树脂封住。 鉴别：1）小剂量x射线照射 2）用热针或蘸酸 针在显微镜下点测可疑处。 3. 镀膜法（覆盖裂纹或杂质）：镀高折射率的 树脂等膜。加热、酸或超声波清洗时均可将其破 坏。 用热针、蘸酸针鉴别
金刚石
金刚石金刚石是碳在高温高压条件下的结晶体，是自然界最硬的矿物。
其名称来源于希腊文“Adamas”，意为坚硬无敌。
金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产，在国民经济中具有重要的作用。
金刚石按用途分为两类：质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。
宝石级金刚石，又称钻石，光泽灿烂，晶莹剔透，被誉为“宝石之王”，价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。
达不到宝石级的金刚石（工业用金刚石），以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域。
金刚石按所含微量元素可分为Ⅰ型金刚石和Ⅱ型金刚石两个类型。
Ⅰ型金刚石多为常见的普通金刚石。
Ⅱ型金刚石比较罕见，仅占金刚石总量的1%～2%。
Ⅱ型金刚石因常具有良好的导热性、解理性和半导体性等，多用于空间技术和尖端工业。
具微蓝色彩的优质大粒Ⅱ型金刚石视为钻石中之珍品，如重 3 106ct（Carat，克拉）世界著名的“库利南”钻石，即属此类。
人类对金刚石的认识和开发具有悠久的历史。
早在公元前 3 世纪古印度就发现了金刚石。
自公元纪年起至今，钻石一直是国家与王宫贵族、达官显贵的财富、权势、地位的象征。
世界金刚石矿产资源不丰富，1996年世界探明金刚石储量基础仅19 亿ct，远不能满足宝石与工业消费的需要。
20 世纪60 年代以来，人工合成金刚石技术兴起，至90 年代日臻完善，人造金刚石几乎已完全取代工业用天然金刚石，其用量占世界工业用金刚石消费量的90%以上（在中国已达99%以上）。
金刚石主要生产国为澳大利亚、俄罗斯、南非、博茨瓦纳和扎伊尔等。
世界钻石的经销主要由迪比尔斯中央销售组织控制。
中国发现金刚石约在200～300 年前，在明清朝之际（约17 世纪），湖南省农民在河砂中淘到过金刚石。
金刚石的地质勘查工作始于20 世纪50 年代。
迄今，在中国发现的重量大于90 ct的著名金刚石有6 颗，如重约158 ct的“常林钻石”等。
金刚石的介绍
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟金刚石的介绍于希腊文“Adamas”，意为坚硬无敌。
金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产，在国民经济中具有重要的作用。
金刚石按用途分为两类：质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。
宝石级金刚石，又称钻石，光泽灿烂，晶莹剔透，被誉为“宝石之王”，价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。
达不到宝石级的金刚石（工业用金刚石），以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域。
金刚石按所含微量元素可分为Ⅰ型金刚石和Ⅱ型金刚石两个类型。
Ⅰ型金刚石多为常见的普通金刚石。
Ⅱ型金刚石比较罕见，仅占金刚石总量的1%～2%。
Ⅱ型金刚石因常具有良好的导热性、解理性和半导体性等，多用于空间技术和尖端工业。
具微蓝色彩的优质大粒Ⅱ型金刚石视为钻石中之珍品，如重3106ct（Carat，克拉）世界著名的“库利南”钻石，即属此类。
人类对金刚石的认识和开发具有悠久的历史。
早在公元前3 世纪古印度就发现了金刚石。
自公元纪年起至今，钻石一直是国家与王宫贵族、达官显贵的财富、权势、地位的象征。
世界金刚石矿产资源不丰富，1996 年世界探明金刚石储量基础仅19 亿ct，远不能满足宝石与工业消费的需要。
20 世纪60 年代以来，人工合成金刚石技术兴起，至90 年代日臻完善，人造金刚石几乎已完全取代工业用天然金刚石，其用量占世界工业用金刚石消费量的90%以上（在中国已达99%以上）。
金刚石主要生产国为澳大利亚、俄罗斯、南非、博茨瓦纳和扎伊尔等。
世界钻石的经销主要由迪比尔斯中央销售组织控制。
中国发现金刚石约在200～300 年前，在明清朝之际（约17 世纪），湖南省农民在河砂中淘到过金刚石。
金刚石的地质勘查工作始于20 世纪50 年代。
迄今，在中国发现的重。
金刚石的合成及宝石级金刚石单晶制备的基本技术
金刚石的合成及宝石级金刚石单晶制备的基本技术人造金刚石的合成基本原理是采用爆炸法、静压法、热压法和溶媒法等，在特制的炉内或容器内，借助于催化剂的作用，使碳处于超高压高温条件下，形成金刚石晶体。
宝石级金刚石单晶制备的基本技术如下：
1.提纯。
采用化学提纯和物理提纯两种方法，去除金刚石中的非金刚石杂
质，提高金刚石的纯度。
2.粒度分级。
采用选矿的方法，将金刚石按粒度分成不同等级。
3.晶体定向。
采用定向技术，使金刚石晶体沿一定的晶面和晶向生长。
4.形核衬底制备。
采用化学气相沉积、物理气相沉积、离子注入等方法，在
衬底表面制备形核衬底。
5.形核。
在衬底表面或内部形成金刚石晶核。
6.长大。
使金刚石晶核不断生长，直至获得宝石级金刚石单晶。
四大宝石
金刚石的鉴定
在社会对珠宝钻石需求增加的情况 下，人造钻石和其它冒充钻石不断 充扩市场，甚至有些珠宝经营者也 分不清楚。下面介绍几种简单鉴别 钻石真伪的方法。 2、钻石表面抛光很光滑。用一支钢笔蘸上 墨水在钻石上划过，若是真钻石，表面留 下的是一条光滑连续的线条，特征是一线 直落。仿冒品留下的是一个个小圆点组成 的线条。用此法观察应借助放大镜。 3、大致在100度的白炽灯光下，切磨很好 的钻石与仿冒品相互比较，很容易看出哪个 具有金刚光泽。此方法不宜在过暗或过强的 灯光下进行。 4、钻石对油脂及污垢有一定的亲和 力，即油污很容易被钻石吸附。因此， 用手指抚摸钻石会感到பைடு நூலகம்粘性，手指 似乎有粘糊的感觉。这是任何宝石所 没有的。这种方法需要加以训练方能 掌握其中微妙的区别。 返回
蓝宝石
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蓝宝石
蓝宝石，是刚玉宝石中除红色的红宝石之外，其 它颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝 （Al2O3）。蓝色的蓝宝石，是由于其中混有少 量钛（Ti）和铁（Fe）杂质所致；蓝宝石的颜色， 可以有粉红、黄、绿、白、甚至在同一颗石有多 种颜色。蓝宝石的产地在泰国、斯里兰卡、马达 加斯加、老挝、柬埔寨、中国海南，其中最稀有 的产地应属于克什米尔地区的蓝宝石，而缅甸是 现今出产上等蓝宝石最多的地方。 世界上最大的星光蓝宝石是“印度之星” （Star of India），重563克拉。其六射星光完 美无缺，而且瑕疵极少，虽然色泽不够艳丽， 但是也确实不失为稀世珍宝。宝石的背面也呈 现着几乎同样的星光。 返回
蓝宝石
蓝宝石的矿物名称为刚玉，属刚玉族矿物。实际上 自然界中的宝石级刚玉除红色的称红宝石外，其余 各种颜色如蓝色、淡蓝色、绿色、黄色、灰色、无 色等，均称为蓝宝石。 蓝宝石的化学成分 （AL2O3）,主要以Fe、Ti、致色。 蓝宝石属 于三方晶系，具有六方结构，晶格常数为： a=b=4.758A, c=12.991A 折射率1.762-1.770 双折射：0.008~0.010 一轴晶负光性[2]，个别 情况下具有异常的二轴晶光性 光泽：亮玻璃光 泽至亚金刚光泽 多色性：有色蓝宝石具有二 色性，一般有，深蓝色/蓝色，蓝色/浅蓝色、蓝绿 色、蓝灰色，黄色蓝宝石有金黄色/黄色，橙黄色/ 浅黄色，浅黄色/无色，等。 世界蓝宝石产地 不多，主要有缅甸、斯里兰卡、泰国、澳大利亚、 丹麦、中国等，但就宝石质量而言，以缅甸、斯里 兰卡质量最佳。泰国最次
金刚石的简介、结构、性能和合成.
•
化学气相沉积法
• 化学气相沉积法（CVD）主要利用的是在高温空间（也包括在基板）以及活 性空间中发生的化学反应。制备金刚石所用到的气体原料一般为甲烷和氢气 ，通过在高温条件下激发使气体发生分解，生成含碳基团的活性粒子，并最 终在基片材料上沉积出金刚石膜。制备单晶金刚石的方法主要有微波等离子 辅助化学气相沉积法、热丝辅助化学气相沉积法、电子回旋共振微波等离子 体化学气象沉积法、直流等离子体喷射化学气相沉积法、燃烧火焰化学气相 沉积法等。
金刚石的简介
• 金刚石一般为粒状，有各种颜色， 从无色到黑色都有，以无色的为特 佳。金刚石的颜色取决于纯净程度 、所含杂质元素的种类和含量，极 纯净者无色，一般多呈不同程度的 黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色 等；纯净者透明，含杂质的半透明 或不透明。金刚石的折射率非常高 ，色散性能也很强，这就是金刚石 为什么会反射出五彩缤纷闪光的原 因。
金刚石的结构
晶体格子中，一个原子与相邻四个原子具有正四面体结 构的情况，存在立方晶系和六方晶系两种可能，天然金 刚石和人造金刚石一般都是立方晶系金刚石，但也存在 一种六方晶系金刚石。把具有这两种晶体结构的金刚石 分别称为立方金刚石和六方金刚石。
金刚石的结构
• 立方金刚石的晶体结构： 立方金刚石为等轴晶系，在常压和 室温下晶格常数为0.356— 0.357nm。这种晶体结构可以分割 成许多相同的立方晶胞，晶胞表面 上的原子分布正好形成一个面心立 方结构，晶 胞内有四个原子，它们 各自与一个顶角的原子和三个相邻 面心的原子等距，并以共价键相联 结，形成具有正四面体的结构。
金刚石的性能
• 金刚石的光学性质
• 人造金刚石由于合成过程中所用触 媒成分的不同以及生成温度、压力 、包裹体等因素的影响，而有淡黄 、黄绿、绿、灰黑、黑色等多种颜 色，多为半透明至透明。一般以颜 色浅、透明度高的质量好。金刚石 具有很高的折射率，其折射率为 2.40-2.48。对于波长589.3nm的光 ，其折射率为2.417。金刚石具有 强的散光性，色散系数为0.063。 这就是作为宝石的金刚石晶莹发亮 的主要原因。金刚石晶体在不同射 线辐照下能发出各种颜色的光
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钻石/宝石级金刚石的原石晶体介绍
宝石级金刚石俗称钻石，是无色正八面体晶体，由碳原子以四价键链接，为目前已知自然存在最硬物质。
目前已知只有聚氮化硼(BN)x的硬度超过金刚石。
在金刚石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。
在金刚石晶体中，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。
八面体金刚石
产于母岩中的三颗金刚石
由于金刚石中的CC键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。
在工业上，主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的金刚石还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。
产于母岩中的八面体金刚石
八面体金刚石等宝玉石矿物原石，其中“石英”为水晶晶簇。
巨型的美钻可以价值连城。
而掺有颜色的钻石的价钱更高。
目前最昂贵的有色钻石，要数带有微蓝的水蓝钻石。
钻石分为一型和二型两种，这主要是根据它是否含有N元素：一型含；二型不含。
而蓝色的钻石是二B型的，是半导体。
中国第一大钻石（原矿物金刚石）——常林钻石
母岩中的金刚石
母岩中的金刚石南非金刚石
澳大利亚的大金刚石
俄罗斯雅库特产的特大金刚石，每颗重50克拉以上。
金刚石
中国辽宁产金刚石。