合成钻石：从黑工业钻到亮丽宝石
二月 4, 2013
1772 年，Antoine Lavoisier 发现了钻石以一种碳结晶形式存在，在 1800 年代，若干科学家尝试制作钻石材料，并未经证实宣称制作成功。 英国作家 H.G. 1911 年，Wells 在名为 “The Diamond Maker”（《钻石制造者》）的作品中描述了高温高压 (HPHT) 这一基础工艺。
然而，直到 20 世纪 50 年代，才采用高温高压工艺 (HPHT) 制作第一批商业化合成钻石。 如今，成功制作合成钻石已过去近 60 年时间，合成钻石正对珠宝市场和技术应用产生巨大影响。
1952 年，Union Carbide 公司的 William Eversole 在低压及相对较低的温度条件下采用化学蒸气沉淀法 (CVD) 制作出微型合成钻石。 一家瑞典公司 ASEA 于 1953 年成功研制出高温高压 (HPHT) 合成钻石，但他们未公开这一成就。 相比之下，Tracy Hall 和其他通用电气 (GE) 科学家则在 1954 年宣布他们已经发现热力、压力和碳通量的适当融合，能够在实验室中可靠地制作钻石。
有趣的是，这两种截然不同的合成钻石制作方法在几年内都取得了首度成功。
GE 的第一批高温高压 (HPHT) 合成材料是一批微型褐色钻石，广泛应用于工业用途。 实际上，美国和其他国家政府认为工业用钻石对制造业至关重要，因此对其进行了战略储备，从而存储了大量此种重要材料。
本质上，高温高压 (HPHT) 处理过程是模仿大自然的力量来制作天然钻石 ，即在生长环境中施加强烈的热力和压力。 GE 取得突破性发现的之后几年，戴比尔斯开始提供工业合成品，而俄罗斯科学家则完全基于相同的基础高压高温 (HPHT) 工艺来开发钻石合成过程。
虽然这些生产商每年制造数百万克拉的工业用合成钻石，但是没有任何一家能够生产出足够大且品质足够好的合成钻石用于宝石行业。直到 1971，GE 宣布其已创造出几颗宝石级合成品，并将其送往 GIA 鉴定所的 Robert Crowningshield 进行检验。 这些钻石经由纽约钻石公司进行打磨，重量介于 0.26 至 0.30 克拉之间，成色范围为 J 到 F。 GE 还创造了若干黄色和蓝色彩钻，并经过 GIA 鉴定分析。 所有情况下，这些钻石都具有独特的金属通量内含物，通过光学显微镜可以观察到，使之很容易被识别为合成品。
宣布的这一消息在钻石界引起轩然大波，但这一担忧尚且过早。 这些宝石级合成钻石晶体需要巨大压力和热力进行制作，因此从经济的角度而言，用作珠宝制作并不可行。
合成品成为钻石市场潜在问题可能还需要 14 年的时间。 1985 年，日本住友电气工业株式会社宣布其已开始采用 GE 最新工艺技术大规模生产宝石级合成钻石用作工业用途。 由于大量采用氮来促进生成高品质晶体，因此住友合成品具有显著不同的特色，其颜色为橙褐色或橙黄色。
住友明确否认生产这些合成钻石用于宝石市场，并解释说这些合成钻石将作为热导体销售，用作电气元件。 因此，该公司只将其制作成非常薄的片材，不适合打磨成宝石级合成钻石。
住友合成品的推出促使美国宝石研究院和戴比尔斯迅速采取行动。 GIA 研究人员检验了 3 颗住友“原石”晶体和四颗成品石。 他们发现，这些合成品具有独特的金属内含物和内部生长模式以及紫外荧光反应，这为今后采用高温高压 (HPHT) 生产的合成钻石检验奠定了基础。
伦敦郊外地区的戴比尔斯研究中心开始研发一种可让宝石学鉴定所，甚至是珠宝零售商快速区分合成钻石和天然钻石的装置。 在 20 世纪 90 年代中期，据称其创造了一种包含两个合成检测单元（而非一个）的装置。 较小的 DiamondSure™ 可以从天然材料中快速过滤合成品，虽然小部分需要进一步的检测。 DiamondView™ 则是一种更为复杂的装置，可以使用超短波光照通过紫外线照射荧光模式详细成像来检测合成品。
随着宝石级合成品生产技术的广泛流传，美国、中国和俄罗斯以及乌克兰的少数制造商开始将其推广到珠宝行业。
在过去十年中，通过采用成本更低的 CVD 生长工艺，合成钻石在外观和品质上与宝石市场上的天然石材更加接近。 这种方法不仅可在低得多的温度和压力下发挥作用，而且与高温高压 (HPHT) 工艺相比可以更轻松地制作无色钻石。 在过去两到三年中，大多数制作大颗合成钻石的生产商因其成本更低，而开始转为采用 CVD 工艺。 DiamondSure 检验出可能的合成物，而大型 DiamondView 则可以对 CVD 和高温高压 (HPHT) 合成品与天然钻石进行区分。
尽管生产方法截然不同，但 GIA 研究人员使用专门的设备和方法，能够将所有合成品与天然钻石区分开来。
更新日期：2013 年 3 月 20 日
