人造钻石简史+河南竟然是全球钻石产量最大的地方？
转自：网络 作者：夏城磊
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自从1797年人们发现钻石几乎是由纯碳组成的矿物开始，希望通过人工控制的情况下把钻石制造出来尝试就从未间断过。
19世纪
在早期的报告中两例是比较可信的。一个是英国格拉斯哥（Glasgow）化学家詹姆斯.巴兰坦.汉内1855-1931（James Ballantyne Hannay）。
下图 詹姆斯.巴兰坦汉内
起初汉内想寻找一种以钠及钾等卤素金属用的溶剂。过程中发现即使像石蜡这种不活性的物质在压力下与氢及卤素金属之一加热都会分解，氢与该金属化合，释放出来自石蜡的碳。这种情况提供了一种新的构想，可使碳元素再结晶成为钻石。为了寻求制造钻石所必须的高压，他模仿制造炮管的方法制作了极厚的铁质卷筒，一头开口，在管内填满了反应材料并将口焊死，最后至于大型反射炉中灼烧若干小时。
实验一共进行了83次，其中仅有3次成功，在3次成功的实验中发现铁筒内壁上覆盖有一层光滑物质，将其刮下后呈透明碎粒状物质。遂将物质交予大英博物馆矿物部主任马斯基林（M.H.N.Story-Maskelyne，F.R.S），马斯基林与1880年2月于泰晤士报（The Times）上公开宣布其所制造出的确是钻石，同年汉内以论文形式在皇家学会宣讲。
PS：
马斯基林——生于1823年9月3日威尔特郡，卒于1911年5月20日（87岁）威尔特郡
所属机构——大英博物馆
专业领域——矿物学
获得荣誉：沃拉斯顿奖章
下图 马斯基林
但汉内之后的再次进行实验均告失败，说明其实验所具备的条件还不成熟，环境不稳定，不具有重复性，但汉内的实验无疑给后人制造钻石指引了可行的方向。
1943年
结晶学家F.A班尼斯特（F.A.Bannister）与凯瑟琳.朗斯代尔（Kathleen Lonsdale）向大英博物馆借用了仅存的12粒汉内当年所制造的钻石再次进行检验。通过电子显微镜他们发现汉内制造的钻石不具有钻石的特征，深入分析之下发现其更像是一种矽化合物，且汉内在当年的论文中也有提到实验过程中有少数二氧化矽混入，这样使得当年的实验所制造的钻石的真实性出现了疑问。
PS：
硅——台湾、港澳称作矽，一种化学元素，化学符号Si，原子序数是14，属于元素周期表上IVA族的类金属元素。
凯瑟琳.朗斯代尔——生于1903年1月28日爱尔兰基尔代尔郡，卒于1971年4月1日（68岁）英国伦敦。
所属机构——英国伦敦大学；英国皇家利兹大学
专业领域——晶体学
获得荣誉——大英帝国爵士勋章
主要贡献——从陨石中发现钻石，作为荣誉奖这类钻石称为朗斯代尔钻石。
下图 F.A.班尼斯特
下图 凯瑟琳.朗斯代尔
如何得到高温高压一直是困扰尝试制造钻石的科学家们的问题，今天介绍的第二个实例则比汉内的实验更加接近了制造钻石的正确途径。继詹姆斯.巴兰坦.汉内后约10年亨利.莫瓦桑（F.F.Henri Moissan）于法国从事的多次制造钻石的实验。
下图 亨利.莫瓦桑
1893年从迪亚布洛峡谷铁陨石内发现极小钻石颗粒，后受启发，设想如果选用一种金属，该金属能在固化时膨胀，冷却时先从外冷却，这样便可以获得制造钻石所需的高温以及高压。
下图 迪亚布洛峡谷及铁陨石碎片
PS：迪亚布洛峡谷铁陨石发现与美国亚利桑那州。陨石被发现周围的火山口边缘，因其附近的迪亚布洛峡谷而被命名为迪亚布洛峡谷铁陨石。
PS：亨利.莫瓦桑（1852-1907）全名费迪南德.弗雷德里克.亨利.莫瓦桑法国著名化学家，1906年获得诺贝尔化学奖。
在对铝、铬、铁、镁、锰、铂、铁等金属一一实验后发现，其中最符合要求的就是铁，将碳在电炉中溶于石墨坩埚的熔融铁之内，在将含有碳的熔融铁浸入冷水中，再在空气中冷却，其外层的铁会先固化形成一层硬质外壳，从而在其内部形成极高压力，使碳结晶成钻石。
下图 亨利莫瓦桑与他的电炉在巴黎科学院
PS：莫瓦桑的另外一种比人造金刚石更有实际意义的贡献是设计制造电炉，使一般化学反应能够在2000℃下进行，从而开辟了高温化学这一新的领域。
在将固化后的铁块溶于酸中后对残留物质进行分析，发现其中的黑色结晶块能将红宝石刻划出痕迹，比重在3-3.5之间。遂使用显微镜观察，并通过燃烧该黑色结晶块，测定其释放出二氧化碳的含量，结果确认其就是钻石。
下图 莫瓦桑正在演示电炉加热制造钻石
莫瓦桑于法国科学院（Academie des Sciences）发表的两篇报告（1893及1894年）引起了很大的学术争论，一部分科学家开始尝试复制莫瓦桑的实验。根据莫瓦桑的实验方法，得到的钻石无一例外均是颗粒极小的黑色钻石，并不具有宝石级的意义，但莫瓦桑的实验无疑是制造钻石的技术前进了一大步。
PS：创立于1666年法国科学院是法兰西学会下属的五个学院之一。它集中了最出色的法国科学家和与法国有联系的外国科学家。与中国科学院不同，法国科学院不设研究机构。
下图 法国科学院
继莫瓦桑与汉内之后亦有众多效仿者希望模仿他们的方法制造出钻石，其中不乏知名的重量级科学家。
英国著名化学家和物理学家威廉.克鲁克斯（William Crookes）借由无烟火药爆炸法，自称制造出了钻石。他将火药放入类似汉内制造的密闭钢筒中，引燃火药继而产生瞬间的高压高温来制造钻石。
PS：William Crookes（1832-1919）出生于英国伦敦，卒于英国伦敦。
所获奖项：皇家奖章（1875年）；戴维奖章（1888年）；艾伯特奖章（1899年）；科普利奖章（1904年）；艾略特克勒松奖章（1912年）
下图 威廉.克鲁克斯
在克鲁克斯之后查尔斯.阿尔帕农.帕森斯（Charles Algernon Parsons）也试图重新当年汉内以及莫瓦桑的实验，并改良了相应的设备，在其发表的一些文章中声称已经获得了小颗粒的人造钻石，然而在其之后授权CH德施博士发表的一片文章中认为目前为止的人造钻石的实验没有一例是可信的（包括莫瓦桑的）。
PS：Charles Algernon Parsons（1854-1931）蒸汽涡轮机发明者，出生英国伦敦，卒于牙买加金斯顿港，他的发明彻底改变了海洋运输以及海洋战争的方式。
下图 查尔斯.阿尔帕农.帕森斯
1953年
然而迷雾终将散去，曙光必将来临。在经历了不断的失败怀疑之后，时间轴推进至1953年一次秘密的制造钻石的实验在瑞典进行中，当时瑞典的Allm?nna Svenska Elektriska Aktiebolaget（瑞典语）英语译为General Swedish Electric Company，简称ASEA，中文译为瑞典通用电机公司。在B.vor Platter的主持下成功制造了1mm以下的钻石晶体，但因其为到达制造宝石级钻石的本意，当年并未宣布其成果，直到1955年才宣布，这反而成就了之后的美国GE公司合成钻石的荣誉。
PS：ASEA是瑞典一家著名的电力工业工程公司，前身为斯德哥尔摩电气公司，由瑞典人路德维格·弗雷德霍尔姆（Ludvig Fredholm）与工程师乔纳斯·温斯特罗姆（Jonas Wenstrom）于1883年合伙创立。
下图 AESA公司铭牌
GE使用的制造钻石的材料与ASEA使用材料的区别之一在于，前者发现并使用了叶蜡石作为合成腔的主要包裹材料，叶蜡石本身就是一种耐火材料，极耐高温，且在高压下具有良好的塑性变形能力。
PS：叶蜡石（Pyrophyllite）—硅酸盐矿物，致密块状、片状或放射状集合体
下图 叶蜡石
另一个不同之处在于GE使用了称之为Belt的高压设备，此设备也是助其成功的关键。
PS：Belt—直译为腰带，带状物，其实指的就是以后合成钻石压机“两面顶”的原型。
下图 Belt模型
环带实体有碳化钨所致，构造简单，容量大，耐高压。环带中央有孔，两端张开，由两个活塞至于环带上下两端，驱动时向中央推进，压力有巨型水压机提供。
下图 Belt环带设计图纸
制造钻石所需的材料除了石墨或其他形式的碳源之外，还加入了镍或钽。将他们混合后置入叶蜡石容器内，容器成短柱状。再将容器置于环带中心的孔中。通过电对中央容器加入继而产生高温，而高压则来源于上下两端的活塞。在极高压力下叶蜡石会变形压缩合成材料。
下图 GE制造钻石使用的机器
叶蜡石可防止当电流通过时热量及电流的流失。制造钻石所需之压力与温度为压力高于100,000个大气压，温度超过2000℃，瞬时温度可达3000℃，之后所得到的黑色硬块，将其投入酸中处理后即可将其中的钻石回收。
下图 1954年12月16日第一批制造出的合成钻石
继美国G.E公司1953年成功制造出钻石之后，天然钻石界的巨头De Beers公司也开始进行研究并着手制造钻石。
1959年 De Beers 刚果/南非
1959年De Beers综合矿业公司宣布涉及宝石级钻石的制造，而其研究却早已在1935年开始，在G.E公司宣布其成功制造出钻石后的一周，与当时的比利时所属的刚果矿业公司及Societi Minere dr Beceha合作研发制造钻石，直到刚果独立后引发的大动乱为止。
之后De Beers将实验场所转移至其南方所在矿业公司，运用了与G.E类似的基于布里奇曼研究基础上的环带系统，制造出了第一批6颗大小不等的钻石，并申请了专利，但之后在专利问题上与G.E公司产生了矛盾。
除了G.E公司的利用HTHP将石墨转换成钻石的制造方法外，仍然有人在尝试直接将石墨变成钻石的方法。同年J.Van Tillburg取得了利用炸药制造钻石的方法，并取得了专利。但爆炸法制造出的钻石大多数都是聚晶晶体，黑色，粗糙，杂质多，无法与环带设备制造出的钻石相比。
1965年 价格
合成钻石粉的价格其实是天然钻石粉的两倍多，但至1965年其价格已与天然一致，且其各项性能还不及天然钻石。
1968年 美国克利夫兰（Cleveland）CVD法制造钻石
凯斯西储大学（Case Western Reserve University）由一只在约翰.安格斯（John C Angus）博士领导下的研究团队在1,050℃及5个大气压下在种子晶体上生长出了钻石。
下图 John C Angus博士
晶体约0.00025毫米粗，将种子至于透明石英管内，充入甲烷气体，通过将气体分解后单个碳原子沉积于种晶上，并逐渐是晶体堆叠长大，但效率极低。
下图 上半：400nm丝状金刚石晶体 下半：170nm丝状金刚石晶体
此项试验有可能是目前已知最早的使用CVD法制造钻石的试验。该项专利与1968年6月28日申请。
下图 1967年研究小组成员正在进行CVD法制造钻石的研究，左起韦恩.斯坦科；安格斯；赫伯特.威尔
PS:CVD—化学气相沉积（英语：Chemical Vapor Deposition，简称CVD）是一种用来产生纯度高、性能好的固态材料的化学技术。
1969年 产量
世界上合成钻石粉的总产量估计已达4千万克拉。
1970年 G.E
美国G.E公司首次宣布由赫伯特.M.强博士与罗伯特.H.文托夫博士主导下成功在实验室环境下制造出了总重超过1ct的无色宝石级钻石。在对当时的生产成本折合后发现其成本要高出相近的天然宝石级钻石数倍。
下图 G.E早期合成的宝石级钻石，现已收藏进博物馆
此次的合成方法以及交50年代的方法有更大程度的技术提升，采用了种晶进行合成。设备依旧使用“环带”。
下图 环带与合成腔
将种晶至于合成腔中，两头各放有金属触媒（铁；镍），加热后溶解与碳源混合。碳原子在流动的金属中会趋于向两端的种晶移动并在其上生长。
下图 合成腔内部结构
合成腔两端与中心的温度差异越大，种晶的生长速度也越快，成长率约为每小时2-3毫克。需要将压力维持在60,000个大气压数日，温度2600℃左右。
下图 取出的合成腔
1970年 9月24日 特雷西
同年9月24日，特雷西博士通过其研发的六面顶金刚石合成设备一次制造出了当时世界上已知单次产量最高的钻石晶体，总重20ct。
下图 特雷西与六面顶
下图 特雷西手中正拿着取出的合成腔
自G.E公司1970年首次宣布制造出大颗粒宝石级钻石之后的十几年间科学界一直在研究如何将这种技术应用与大规模的工厂化生产。
1982年 日本 住友
1982年日本住友公司成功制造出了一颗重1.2ct的单晶钻石，被列为吉尼斯世界纪录1984年世界上最大的人造钻石，之后又制造出了重9ct的单晶钻石。1985年开始商业化生产大颗粒高品质钻石。
下图 左为1984年吉尼斯向住友颁发最大人造钻石证书，右为现在的住友电器工业株式会社负责人造钻石的主管工程师仁隅谷
1989年 苏联 BARS
由来自苏联科学院西伯利亚分院地球物理及地质研究所的苏联科学家发明的BARS或称为“分离球”钻石制造设备。“BARS”来自于俄语“БАРС”的英语音译，全称为БеспрессоваяАппаратуравысокогодавления“Разрезная Сфера”
下图 BARS外形
该设备的大小与大型家电的体积相似，内部由六个内砧块及包围在其外部的八个球形外砧块组成，而早期的内部结构与现在的有一些区别，外部为六块外砧块，内部为八块内砧块组成。
下图 现代BARS的内部结构
一台BARS可以在一个工作周期内生产出一颗钻石晶体，通常晶体的大小可以达到5ct以上。
下图 BARS内部合成腔的组装
2003年 美国 阿波罗
2003年，美国阿波罗公司宣布使用了与以往不同的（HTHP法）方法制造出了宝石级钻石。这种方法使用了相对较低的温度（730℃-1130℃）。谓之化学气相沉淀法（Chemical vapor deposition）简称CVD法。
下图 阿波罗公司CVD法合成钻石设备
这种方法与HTHP法最大的不同还在于钻石的生长方式，CVD法钻石在相对较低的温度下从甲烷气体中分离出碳原子并使之沉积在已经放置好的种晶表面（早期还使用硅），一层层的堆叠其上。
下图 使用CVD法正在生长中的钻石晶体
由于生长方式等原因早期的CVD法合成的钻石并不是单晶体，颜色多呈黑褐色，无法用于宝石级钻石。
下图 SEM下CVD法合成钻石的层状结构
到了后期随着科研的不断深入，科技不断提升，CVD法合成钻石已经成为时下最时髦的话题。由于不受晶体自限性的影响，理论上可以制造出无限大的，形态各异的钻石晶体，这又使得CVD法多了更多的可能性，比如可以制造出如导弹弹头形状的钻石，用于钻地导弹等。而其制造成本也在一直下降，现在已经具备了工业化生产宝石级无色钻石的能力。
下图 GIA检测到的CVD宝石级无色钻石
CVD合成的宝石级无色钻石更是对首饰钻石市场造成了一定的影响，不断的有检测机构检测出CVD法合成的钻石有单颗的，也有成批的。可以预见不远的将来CVD法合成的钻石将在更多领域发挥其作用，并影响着世界钻石市场。
完结
河南竟然是全球钻石产量最大的地方？
如果有人告诉你，全球“钻石”年产量最高的地方是河南，你会不会感到惊讶？最近几天，河南的雨灾牵动着万千网友的心，在那些大家纷纷转发的求助信息中间，小编看到了一个热搜话题：
但河南的“钻石”并非传统意义上的天然钻石，而是“人造钻石”，即现在大家经常在小红书上等app上看到的“培育钻石”。河南是人造钻石“大厂”，这依旧是个冷知识，毕竟一直以来“钻石＝戴比尔斯”这个观念太深入人心了。
中信证券此前发布的研报显示，在过去的2020年，全球培育钻石产能约600万~700万克拉，其中中国约占总产能的50%，而大的上游厂家分别是位于河南的中南钻石、黄河旋风、豫金刚石、力量钻石等。可以说，在培育钻石领域，已经形成了“全球人造钻石看中国，中国人造钻石看河南”的产业格局。
就连一向喜欢播放致富之路的中央2财经频道，也对人造钻石做了报道。
生产车间里，工作人员正在将带有晶种的金属块放入六面顶压机中。据介绍，压机正式工作后，将模拟天然钻石在地下100多公里处的生长环境，石墨在高温高压条件下，碳元素溶解在特定的熔融合金中，以晶种为中心向外生长成钻石，两周后就能长到约七八克拉。
价格很划算，一块2克拉的E色人工培育钻石，只要1.5万人民币。这个价格如果买天然钻石，只能买到成色很一般的J色。
有网友说了，太好了，科技造福人类，可以替代昂贵的天然钻石了！其实这里有一个逻辑问题，如果可以替代钻石，那么为什么人工钻石卖不到天然钻石的价格？就像各种化妆品的平替一样，既然那么好，为什么只能卖到原版十分之一的价格？要解开这个疑问，得先弄懂人工钻石和天然钻石的区别。
一 什么是人工钻石
首先在这里给大家做个科普：在宝石学里，人工钻石指完全或部分由人工生产或制造，用作首饰及装饰品的材料，包括合成宝石、人造宝石。
1 合成宝石
上文提到的人造钻石，属于人工宝石中合成宝石的分类。它指完全或部分由人工制造，且自然界有已知对应物的晶质体或非晶质体，其物理性质、化学成分和晶体结构与所对应的天然珠宝玉石基本相同。
如：去泰国旅游，经常会买到的合成红宝石，就与天然红宝石化学成分相同，均为 A12O3(都含微量元素 Cr)，它们具有相同的晶体结构、折射率和硬度等。合成钻石和天然钻石也是如此。
2 人造宝石
宝石学里的人造宝石是指由人工制造、且自然界无已知对应物的晶质或非晶质体。如人造钛酸锶，迄今为止自然界中还未发现此品种。
综上所述，俗称的“人造钻石”叫法其实民间通俗叫法，叫“人工钻石”、“合成钻石”、“培育钻石”更严谨一些。合成钻石是通过人工在实验室或是工厂制造出的，虽非纯天然形成，但自然界有已知对应物。
自20世纪50年代起，人们就开始生产合成钻石用于工业用途。合成钻石在电信、激光光学、磨料等领域得到了广泛应用。1970 年，通用电气的研究员制成了上图第一颗质量和尺寸都可进行刻面的合成钻石。
合成钻石的制造过程是利用先进的技术，模拟地壳下天然钻石的形成条件，这一形成过程是区分合成钻石与天然钻石的主要因素，毕竟合成钻石本质上与天然钻石的化学、光学和物理性质及晶体结构全部相同。
但你知道吗？不同的合成钻石的生长途径和培育手段，长出来的合成㡳也不一样啊。科学家在一次实验中，使用龙舌兰酒作为碳源培育出一批 CVD (化学气相沉积法) 钻石。
不过利用龙舌兰酒培育的 CVD 钻石在体型上又小又扁，达不到宝石级。
二 合成钻石的“内卷”
目前，技术应用比较成熟的合成钻石方法有两种，这两种培育方法现在就看谁能生产出又大品质又好的钻石了！
1 内卷一号种子选手：HPHT合成钻石
高温高压（HPHT）合成钻石技术可以模拟天然钻石的生长过程。该技术将钻石粉末原料、碳以及金属催化剂加入到生长仓中，混合后在铁砧之间经受5-6 GPa的高压和1300–1600°C的高温。你能想象高温高压（HPHT）技术形成下的合成钻石在生长仓中承受的压力有多大吗？它几乎相当于一架商用喷气式飞机停在人的指尖上所产生的压力大小！！！
高温高压合成钻石的生长周期通常需要几天至几周不等，具体取决于所需钻石的大小。
配图中左边展示的为八面体的天然钻石晶体，右边则是在高温高压合成钻石技术下形成的合成钻石。
虽然也能生产出一些蓝色和近无色的晶体，但大部分采用高温高压法生长的合成钻石都是黄色或褐色的。HPHT工艺还可用于加深黄色或大幅去除不想要的颜色，这样钻石就能达到无色或近无色的D到Z等级，这些钻石都带有X形图案。
2 内卷二号种子选手：CVD合成钻石
化学蒸气沉淀法（CVD）采用这种新技术，合成钻石可在真空室中采用适中温度和低压的仪器制成。CVD工艺需要加热烃类气体（比如甲烷）和氢气的混合物，释放碳原子，然后将其放置在冷却器上，通常会形成方形的天然钻石（其实更应称为合成钻石）晶片。这个过程会形成方形扁平的合成钻石晶体。
生成的未经切磨的CVD合成钻石，在外形上和天然钻石晶体大为迥异。一些CVD合成钻石展现出在实验室生长的钻石所独有的特征，例如紫外荧光图案。
三 合成钻石的应用
1 工业
合成钻石最早就是被用于工业用途。在工程和医学领域，它也是不可或缺的好帮手。它不仅可以在MRI扫描过程中辅助癌症的检测，更可以帮助分解供水中的有害化学物质，或用于制造眼科手术的精确手术刀等等。
2 首饰
到20世纪80年代中期，制造商已能够以商业化规模生产可进行切磨并用于珠宝首饰中的合成钻石晶体。起初，这些合成钻石几乎都很小，而且呈黄色，但在后来的数十年里，宝石级无色合成钻石的质量不断提升。如今，合成钻石在外观上和天然钻石别无二致。
四合成钻石是假货吗？
那要看如何定义这个“假”字。
合成钻石
如果以天然钻石为“真”的标准，那除了天然钻石的一切仿制品都可以算是假的。就像真假孙悟空，长得一样，但就是一个真一个假；就算外形和特征都一样，但因为诞生的地方和长大的环境不一样，它们就不完全相同。
天然钻石
形成一颗天然的钻石需要上亿年的时间，而生产一颗合成钻石只要几周。
天然钻石
如果就“钻石”的结构来看，因为合成钻石具有与天然钻石几乎相同的物理和光学性质，它们同样非常坚硬，可以有高等级的切工以及优质的火彩、高亮度和闪光，所以合成钻石并不是假货。
但是，合成钻石在出鉴定证书的时候，会被标明是实验室培育钻石。因为它的天然与否，是可以被鉴定出来的。
随着合成钻石的市场不断发展，技术不断进步，其成本也随之在下降。作为工业产品，合成钻石在珠宝首饰领域，没有转售的价值，更谈不上具有收藏价值，只能具有“装饰”的价值。
合成钻石首饰
一份新发布的报告显示：过去两年内，经过充满吸引力的营销宣传，人们对合成钻石的需求出现了“重大增长”，但合成钻石的价格却下降了 70%。此次价格下跌是由于技术的改进降低了生产成本。
这让小编想起了之前曾经无限风光的莫桑石。
因此，为了吸引那些在经济条件尚未达到一定程度、又追求潮流的年轻消费者，越来越多制造商用合成钻石打造“快速时尚珠宝”。
当合成钻石以“和天然钻石一样漂亮”这个身份在售卖时，喜欢钻石特性但止步于钻石价格的顾客，就会为它买单。
但合成钻石以“和天然钻石完全一样”这个身份在售卖时，对钻石除了喜爱还有收藏投资需求的客户来讲，这就是一颗“假的（天然）钻石”。因为一颗天然的宝石除了宝石特性，还有稀缺性带来的经济价值，这个是人造宝石无法替代和比拟的。
1、到底什么是合成钻？
合成钻的英文名为Laboratory-Grown Diamond，顾名思义，简单说就是在实验室“生长”的钻石。在市场中合成钻也常被称为实验室培育钻石、人造钻石等。无论是哪种名称都意味着这类钻石是通过人工、在实验室或是工厂制造出的，而非纯天然形成。那么合成钻石是“假钻石”吗？答案是否定的，合成钻石也是真钻石，它们具有和天然钻石基本相同的化学组成和晶体结构。但合成钻石的制造过程是利用先进的技术，模拟地壳下天然钻石的形成条件，这一形成过程是区分合成钻石与天然钻石的主要因素，毕竟合成钻石本质上与天然钻石的化学、光学和物理性质及晶体结构全部相同。它们之间的区别或许可以类比古冰川的冰块以及冰箱里结成的冰。虽然形成的地点和条件不同，但其本质是相同的。
2、实验室或者工厂“生产”的都是合成钻？
答案是否定的。随着以De Beers为代表的天然钻石供应巨头加码合成钻石市场，国内外市场中趁机冒出了很多冒牌货，需要大家格外擦亮双眼。
这些冒牌货无论用什么花名来包装，都需要与天然钻石和合成钻区分开来，因为它们跟钻石的化学组成和晶体结构都不一样。这些冒牌货更准确的叫法应该是仿制钻石（也可被称为钻石仿品等）。
仿制钻石可能由天然宝石或者人造材料制作而成，玻璃、无色水晶、拓帕石、蓝宝石、绿柱石等宝石材料都曾被当做仿制钻石被销售，其中尤以锆石、莫桑石常见。
3、两种主流的合成钻石方法。
大家在市面上可以买到的合成钻石，最流行的有两种合成方式：高温高压（HPHT）法和化学蒸气沉积（CVD）法，大家在选购合成钻石时上来就秀出这两种英文单词，会让奸商觉得你不那么好骗而有所收敛。
其中高温高压（HPHT）合成钻石技术可以模拟天然钻石的生长过程。该技术将钻石粉末原料、碳以及金属催化剂加入到生长仓中，混合后在铁砧之间经受5-6GPa的高压和1300–1600°C的高温。高温高压（HPHT）技术形成下的合成钻石在生长仓中承受的压力几乎相当于一架商用喷气式飞机停在人的指尖上所产生的压力大小。
高温高压合成钻石的生长周期通常需要几天至几周不等，具体取决于所需钻石的大小。多年研究表明，尽管该高温高压合成钻石技术的成果多为无色钻石晶体，但该技术也适用于有色合成钻石的生长。此外，该技术也可用于改善低质量天然钻石或是合成钻石的色泽。
化学蒸气沉积（CVD）法，英文名称为Chemical Vapor Deposition（简称CVD），CVD实验室培育钻石的生长需要在真空室内对烃类混合气体施加适当的压力和温度。
CVD钻石是在充满碳氢混合气体（如甲烷）的真空室内生长的，而且能够在中等温度（700°C 至 1300°C）和较低压力下形成。
能量源（如微波束）分解气体分子，碳原子向下吸附到温度更低的扁平钻石排种盘中。结晶过程需要数周时间，多个晶体同时生长。确切的实验室培育钻石数量取决于真空室的尺寸和排种盘的数量。
这种板状晶体通常会形成需要切除的黑色石墨粗糙边缘。它们还会呈现褐色，这种颜色在进行宝石刻面步骤前，可通过热处理去除。目前市面上出售的大多数CVD无色实验室培育钻石是褐色晶体经过高压高温（HPHT）热锻脱色处理后变成无色的。
下图中是三颗钻石原石。由左至右再到下方，第一颗是CVD实验室培育钻石原石，该钻石的生长过程长出了石墨镶边；第二颗为天然八面体钻石晶体，表面有三角形蚀刻标记；第三颗为HPHT实验室培育钻石原石。这些钻石在未加工状态下看起来有很大不同，但是一旦经过切割处理，肉眼几乎不可能区分它们。
4、合成钻石也没那么廉价！
虽然合成钻石也算是人造的产物，但由于融合了专利技术、专业设备和一定的时间成本，价格要比大部分仿制钻石贵。
咱就以钻石巨头De Beers旗下合成钻石品牌light box为例，其销售的无色和彩色合成钻石都是统一标价。25分的200美元，50分的400美元，72分的600美元，1克拉的800美元，是不是相比天然钻石要便宜的多哈。
虽然合成钻石便宜，但很多商家也会利用信息和知识的不对称性，以高于市场行情的溢价销售合成钻石，大家一定要对整个合成钻石的市场价有个了解后，再去选择心仪的合成钻。
5、不用指望合成钻保值、增值了。
虽然目前合成钻石的时间成本也不低，但毕竟随着技术的发展，在产量、品质和重量上都会有难以想象的进步。
物以稀为贵，但凡想做就能做出来的钻石，可以说基本没有任何价值，也就谈不上保值、增值。大家就放平心态，把她当做天然钻石的便宜代替品就行，日常佩戴没有任何问题。
综上所述，旺财不反对大家选购合成钻石，甚至是仿制钻石，但前提是大家知道自己要的是什么和自己要买的是什么。
深度科普！天然与合成钻石鉴别
本文转载自：美国宝石研究院（GIA）
近些年，宝石级合成钻石比以往更加常见，消费者难免会担心所买钻石的真假，以及宝石学家或珠宝鉴定所是否能够对其予以鉴定。
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。
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。
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。
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。
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。
打磨后的刻面合成钻石通常会展示出一些可见特征，例如颜色分布、荧光分区和孪晶纹，这都与它们的十字形生长区结构有关，偶尔还会显示有深色的金属助熔剂内含物。 某些情况下，在关闭紫外线灯后，材料可以持续性地发光，即磷光现象。 这些合成钻石可以通过专业鉴定技术（比如可见光和荧光光谱）来进行可靠鉴定。
大多数 HPHT 生长晶体呈黄色、橙黄色或褐黄色。 几乎所有均为 IIb 型，该类型在天然钻石中非常稀少。
制造无色 HPHT 合成钻石非常具有挑战性，因为需要修改生长条件和设备，以排除氮。 此外，高纯度无色钻石（IIa 型或较弱的 IIb 型）的生长率比 Ib 型合成钻石的生长率低，因此在温度和压力条件下需要更长的生长时间和更大的控制。 虽然生长优质无色 HPHT 晶体一直都很困难，但最新发展技术已经能制造出用于超过 10 克拉的钻石晶体。
蓝色合成钻石的出现是因为在钻石生长过程中添加了硼。 其他颜色，例如粉红色和红色，可通过宝石后期生长处理工艺（包括辐射和加热）来产生，但较不常见。
在高温高压合成中，压力机（左）对包含必要成分的中间生长室应用极高的压力和温度。 这便产生了立方体和八面体表面（中和右）相结合的合成钻石晶体。
CVD 法合成钻石
CVD 钻石生长在填充有含碳气体（如甲烷）的真空室内进行。 能量源（如微波束）分解气体分子，碳原子向下吸附到扁平的钻石排种盘中。 结晶过程需要数周时间，以同时形成多个晶体。 确切的数量取决于真空室的尺寸和排种盘的数量。板状晶体通常带有粗糙的黑色石墨边缘。 它们常常还会显示为褐色，在进行宝石刻面的步骤之前，通过热处理可去除该颜色。
市场上常见的宝石级CVD法合成钻石（0.22 至 0.31 克拉）。
大多数 CVD 晶体都呈褐色或灰色，但如果将微量的氮或硼引入到真空室中，也能产生黄色、粉红橙色或蓝色的晶体。 采用这种方法制造无色晶体则更容易，但晶体生长的时间要更长。目前市场上销售的大多数 CVD 生长的无色钻石都被认为是已经过高温高压热锻脱色处理的褐色晶体。 最常见的 CVD 合成钻石是 IIa 型。
与 HPHT 生长的材料相比，CVD 合成钻石表现出不同的宝石性质。 当被放在交叉偏振滤光镜之间观察时，它们往往呈现有色带状的“应力”图案，且净度很高，只有少量深色的碳内含物（若有）。
在化学蒸气沉淀法（CVD）合成中，富含碳的气体在平坦的钻石晶种表面沉积，从而形成合成钻石。 合成钻石在薄层中生长，其最终厚度取决于允许生长的时间（左）。 这便产生了扁平的板状晶体（中和右），外部带有黑色石墨晶体涂层。
与 HPHT 合成一样，CVD 合成不断改善，允许制造商提供更大尺寸和经过改善的颜色与透明度。GIA 近期对两颗重量为2.51 和 3.23 克拉的大尺寸 CVD 合成钻石进行检测，这是迄今为止检测的最大的 CVD 生长钻石。
理想化晶体（从左至右）：CVD 合成品、HPHT 合成品和天然钻石。 八面体表面显示为黄色，立方体表面为蓝色。 大部分天然钻石生长为八面体（右），但 HPHT 合成品（中）通常显示立方体和八面体表面的结合。 CVD 合成品（左）中完全没有八面体表面。 晶体生长的方向如箭头所示。 虚线代表 HPHT 合成钻石中晶种的位置和 CVD 合成品中晶体的边缘。
天然与合成钻石的鉴别
在过去的几年中，越来越多的公司开始生产用于珠宝的合成钻石。 他们不断改善净度和颜色，并提高克拉重量。 考虑到新闻报道中出现的大量合成钻石，GIA 仅遇到少量合成钻石，显然是在不知情的情况下提交给 GIA 出分级证书的。
为了鉴定各种类型的宝石原料，训练有素的宝石学家使用多种宝石检测设备，包括折射仪、紫外荧光灯、双目显微镜、偏光器及其他检测工具。由于合成钻石的质量逐渐提高，使用标准设备将其与天然钻石区分开来变得更加具有挑战性。
即使是训练有素的宝石学家也可能无法识别合成钻石，但 GIA 可以进行鉴定。
两种合成钻石的不同视觉特征
在 GIA 的季度专业期刊《宝石与宝石学》(Gems & Gemology) 有关合成钻石的文章中，已经对这些诊断特征进行讨论和描述。
这些视觉特征是大部分合成钻石所具有的特性，但并不是每个刻面合成钻石都将表现出所有这些特征。 例如，特定的合成钻石可能不会显示任何荧光。 因此，根据尽可能多的诊断特征鉴定合成钻石非常重要。
HPHT 生长彩色合成钻石通常显示不均匀的着色，使用显微镜可以在透射光下看到，如果需要，将切割的宝石浸泡在水或矿物油中可以减少表面反射。 这种颜色分区现象是由于杂质（如氮）在晶体合成时融入到合成钻石晶体所致。有时，天然钻石会表现出一些颜色分区，但不是 HPHT 合成钻石中显示的几何图案。
彩色 HPHT 合成钻石中的颜色分区与不同晶体表面相对应，产生与天然钻石晶体不同的图案。 一些杂质元素尤其集中在生长方向。 标记 Ib 的区域包含分散的氮杂质，标记 IIb 的区域包含硼，无色区域 (IIa) 通常没有杂质元素。 通常只有合成钻石在相同晶体中显示氮和硼杂质的混合物。
相比之下，CVD 合成钻石一般显示均匀的着色。HPHT 合成钻石通常显示固化助熔剂金属的内含物，该内含物在透射光下呈黑色、不透明，但在反射光下呈现金属光泽。 由于用于钻石生长的助熔剂金属合金通常包含铁、镍和钴等元素，因此含有较大金属内含物的合成钻石可以通过磁铁拾起。
高温高压合成钻石通常显示助熔剂金属的内含物，该内含物在透射光下呈黑色、不透明，但在反射光下呈现金属光泽。 在某些情况下，宝石中含有足够多的镍铁 (Ni-Fe) 助熔剂内含物，可使宝石能够被磁铁吸引。
CVD 生长合成钻石可通过不同方式形成，并且不含有金属内含物。
一些天然钻石包含石墨或一些其他矿物等深色内含物，但这些内含物不具有金属光泽。
在两个相互呈 90 度角的偏振滤光片之间检查时，天然钻石表现出明亮的交叉影线或干扰的马赛克图案或“应力”颜色。 这些干扰色是当钻石在地球深处时或者在火山爆发而被带到地球表面的过程中因钻石受到压力而出现的。 相比之下，合成钻石生长在几乎均匀的压力环境下，不受到任何应力，因此以相同方式检查时，它们不显示应力图案或弱带状应力图案。
通常，合成钻石的荧光也有助于进行鉴定，与长波紫外线灯相比，它在短波下更强，可以显示不同的图案。
高压高温合成钻石在冠部或底部显示十字形荧光图案。
HPHT 合成钻石的切割宝石冠部或底部往往会显示十字形荧光图案。 通过底部刻面观察时，CVD 合成钻石可能会显示条纹图案。典型的荧光色为绿色、黄绿色、黄色、橙色或红色。
关闭紫外线灯后，合成钻石可能会出现长达1 分钟或更长时间的持续磷光。
GIA会使用一种名为DiamondView 的荧光成像仪器，用于检查钻石。 该仪器可以显示钻石晶体内部的生长模式特点。
借助 DiamondView 成像系统（上），GIA 可以查看天然和合成钻石的生长模式。 同轴生长模式（左）可识别该宝石为天然宝石，而十字形模式（中）是 HPHT 合成品的诊断依据。在这种圆形钻石的中间部位看见的常规条纹（右）表明它是一种 CVD 生长合成。
珠宝业面临的真正的鉴定挑战是对非常微小的钻石，或米粒钻，进行检测。 该材料成包出售，含有数百至数千颗小宝石，其中包括天然和合成钻石。
这组 359 颗色彩浓烈的圆形黄钻（0.02-0.03 克拉）是由 GIA 筛选出来的。 大部分是天然钻石（左），14 颗为 HPHT 合成钻石（中），还有一颗是经 HPHT 处理的天然钻石（右）。 这些钻石外观一致，很难用肉眼区分。
为了帮助珠宝业解决该问题，GIA 最近开发了一种自动仪器，可检测非常小的钻石，并将在鉴定所推出新的检测服务。
作为合成钻石持续研究项目的一部分，GIA 最近建立了一个 CVD 生长实验室，在该实验室中，GIA能够生产自己的合成钻石，以用于研究。
GIA 的化学蒸气沉淀法（CVD）钻石生长实验室
可以在真空室内看见不断生长的合成钻石晶体（左）。生长完成后，晶体从真空室内移出（右）。黑色的表面覆盖着无色内部。
概括地说，现在可以提供越来越多的合成钻石，用于制作珠宝。基于 60 多年的研究，GIA 鉴定所可以鉴定许多宝石学家无法鉴定的合成钻石。
本文是 2016 年拉斯维加斯 JCK 珠宝展上的演讲摘要。