化学气相沉积技术,目前是欧美国家主要使用的方法。它的基本经过是:在高温、低压的真空环境下,把钻石晶种、含碳气体一起放入反应仓内,分解出气体中的活性碳原子,并通过控制生长条件,使活性碳原子均匀地沉积到天然钻石薄片上,形成新的钻石。两周后,钻石薄片可以有原来的十倍大。这些被石墨包裹的钻石很粗糙,需要用激光进行修整切割,再抛光,然后就是一颗颗闪闪发亮的钻石了。
化学气相沉积技术培养出的钻石原石。图片来源:wikimedia
两种培育方法各有利弊,核心技术在于原料配比、生产工艺以及机器。CVD法培育的钻石,培育周期长,成本较高,颜色不易控制,但纯净度高,较适宜5克拉以上培育钻石合成。HPHT法培育的钻石,生长速度快,成本低,但纯净度稍差,且无法培育较大的钻石晶体,适合批量生产1~5克拉的钻石毛石。
目前,中国、印度、美国分别主导培育钻石生产、加工、零售市场。
河南为什么能大量种起了钻石?
钻石的原石——金刚石起先最重要的作用,不是欣赏,而是用于机械加工。
上世纪五十年代,一些欧美国家成功通过高温高压法、化学气相沉积法等方法成功合成了人工金刚石。
同一时期,新中国为了发展制造业,开始在全国选址兴建砂轮厂,批量制造磨具。因河南巩义发现了大型铝矾土矿,中国第二砂轮制造厂最终落地于郑州。这个砂轮厂以及厂内的郑州三磨所(磨料磨具磨削研究所),就是之后中国超硬材料的“黄埔军校”。
制作磨料磨具需要的核心材料是金刚石。当时中国的金刚石依赖进口,想要加快工业化发展,中国必须研发自己的人造金刚石。
带着这样的历史使命,1960年,郑州三磨所承接了这个国家研究课题。1963年,中国终于成功研制出本国的第一颗人造金刚石,是继美国、苏联等国之后的第五个国家。但是,有了人造金刚石还不够,想要量产,就必须有制造金刚石的机器。
1965年,郑州三磨所和济南铸造锻压机械研究所一起攻关,最终研发出了我国第一台六面顶压机。六面顶压机的生产效率,是国外两面顶压机的20倍。随着这台“功勋压机”的问世,郑州开始成为磨具磨料中心,培养了许多技术人才,奠定了河南在超硬材料的领先地位。中国也由此,开始成为超硬材料的中心,从进口国成为出口国。据统计,河南超硬材料现有规上企业约300家,上市公司7家。
技术人员在探讨生产工艺。图片来源:新华社记者杨静摄
随着技术的提高,用六面顶压机培育的金刚石,纯度越来越高,很容易达到宝石级别的钻石标准。如今,河南柘城县已经成为中国的“人造钻石之都”,诞生了很多相关的知名企业。
性价比高的人工培育钻石
市场买不买单?
目前,市场上宝石级别的天然钻石,1克拉售价约2万起步。虽然开采成本高是一个因素,但价格居高不下的主要原因,还是钻石资源的垄断。有数据显示,世界上的钻石资源有70%掌握在五大钻石制造商手中。他们制定着整个行业的游戏规则,拥有绝对的定价权。
但随着人工培育钻石工艺的提高,人造钻石的品质已经可以与天然钻石媲美,且成本据说只有天然钻石的10%左右。如此大的利润空间,甚至吸引了像戴比尔斯、施华洛世奇等传统珠宝巨头纷纷开始布局人造钻石市场,LVMH和GUCCI这类奢侈品牌也开始投资相关项目。
对于收藏级别的钻石而言,天然和稀缺性是价值的关键,但作为普通生活中佩戴的饰品而言,人造钻石因其极高的性价比,逐渐被消费者认知,市场前景广阔。
消费者在选购人造金刚石饰品。图片来源:新华社记者杨静摄
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