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金刚石
金刚石
金刚石是钻石的原石,是由碳元素组成的自然元素矿物。晶体多呈八面体、菱形十二面体和立方体,有时也呈聚形。多为无色透明,但若含微量元素也会呈褐、灰、白等不同色调。晶面呈金刚光泽,金刚光泽是天然无色透明矿物中最强的光泽。摩氏硬度为10,是自然界中天然存在最坚硬的物质。相对密度3.52。性脆,抗磨性好。不导电。导热性好,室温下其热导率是铜的5倍。熔点高达4000摄氏度,空气中燃烧温度为850-1000摄氏度。疏水而亲油。
金刚石是在地球深部高温、高压条件下形成的,主要产于金伯利岩、钾镁煌斑岩及榴辉岩中。非洲南部、俄罗斯、澳大利亚等地是世界主要的金刚石产区,中国的金刚石主要产出于山东蒙阴、辽宁瓦房店以及湖南沅江流域。金刚石的用途十分广泛,宝石级的金刚石可以琢磨成钻石,金刚石的热导率和电阻率是所有物质中最高的,可在电子元器件材料表面沉积纳米金刚石薄膜,可以缩小其散热部位尺寸。利用金刚石优良的红外线穿透性可以制造卫星和高功率激光器的红外窗口。
1965年8月24日,地质部809队在蒙阴常马庄发现了中国第一个具有工业价值的金刚石原生矿脉,红旗一号金伯利岩脉。1966年,中国第一座原生金刚石矿在常马庄筹建,这就是建材701矿。
目录
- 1 基本信息
2 基本简介
3 种类区分
4 形成原因
5 资源利用
6 相关事物
7 质量单位
8 种类区分
9 形成原因
10 资源利用
11 相关事物
12 质量单位
13 光学性质
14 自然界状
15 自然界状
16 开发简史
17 石墨单质
18 切割工艺
19 开采加工
20 钻石区别
21 历史故事
22 石墨单质
23 切割工艺
24 开采加工
25 钻石区别
26 历史故事
27 钻石选购
28 选购窍门
29 相关信息
30 计算化学数据
31 真钻在X射线下能否被发现
32 稳定性
基本信息
中文名:金刚石
化学式:C
熔点:3550℃-4000℃
密度:3.5 g/cm³
应用:观赏、地质钻头、切割玻璃
绝对硬度:10000-2500
CAS登录号:7782-40-3
别名:金刚钻
英文名:diamond
分子量:12.0107(8)
水溶性:不溶
外观:正八面体晶体
安全性描述:安全
学科:矿物学
EINECS登录:231-953-2
基本简介
物理性能:是天然矿物中的最高硬度,其脆性也相当高,用力碰撞仍会碎裂。源于古希腊语Adamant,意思是坚硬不可侵犯的物质,是公认的宝石之王。钻石的。也就是说,钻石其实是一种密度相当高的碳结晶体。
常见外形:圆形、椭圆形、榄尖形、心形、梨形、方形、三角型及祖母绿形。圆钻,是最常见的形状。
主要产地:钻石的主要产地是澳大利亚、博茨瓦纳、加拿大、津巴布韦、纳米比亚、南非、巴西、西伯利亚;目前世界主要的钻石切磨中心有:比利时安特卫普,以色列特拉维夫,美国纽约,印度孟买,泰国曼谷。安特卫普有"世界钻石之都"的美誉,全世界钻石交易有一半左右在这里完成,“安特卫普切工”是完美切工的代名词。
化学成分
钻石的化学成分是碳,这在宝石中是唯一由单一元素组成的,属等轴晶系。常含有0.05%-0.2%的杂质元素,其中最重要的是N和B,他们的存在关系到钻石的类型和性质。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。纯净的钻石无色透明,由于微量元素的混入而呈现不同颜色。强金刚光泽。折光率2.417,色散中等,为0.044。均质体。热导率为0.35卡/厘米/秒/度。用热导仪测试,反应最为灵敏。硬度为10,是目前已知最硬的矿物,绝对硬度是石英的1000倍,刚玉的150倍,怕重击,重击后会顺其解理破碎。一组解理完全。密度3.52克/立方厘米。钻石具有发光性,日光照射后 ,夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射,发出天蓝色荧光。钻石的化学性质很稳定,在常温下不容易溶于酸和碱,酸碱不会对其产生作用。
钻石与相似宝石、合成钻石的区别。宝石市场上常见的代用品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝榴石、钇镓榴石、人造金红石。合成钻石于1955年首先由日本研制成功,但未批量生产。因为合成钻石要比天然钻石费用高,所以市场上合成钻石很少见。钻石以其特有的硬度、密度、色散、折光率可以与其相似的宝石区别。如:仿钻立方氧化锆多无色,色散强(0.060)、光泽强、密度大,为5.8克/立方厘米,手掂重感明显。钇铝榴石色散柔和,肉眼很难将它与钻石区别开。
钻石硬度
摩氏硬度10,新摩氏硬度15,显微硬度10000kg/mm2,显微硬度比石英高1000倍,比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性,八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度,菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。
依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级,钻石(金刚石)为最高级第10级;如小刀其硬度约为5.5、铜币约为3.5至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。
等级1滑石
等级2石膏
等级3方解石
等级4萤石
等级5磷灰石
等级6正长石
等级7石英
等级8黄玉
等级9刚玉
等级10钻石
把任何两种不同的矿物互相刻划,两者中必定会有一种受到损伤。有一种矿物,能够划伤其他一切矿物,却没有一种矿物能够划伤它,这就是金刚石。
金刚石为什么会有如此大的硬度呢?
直到18世纪后半叶,科学家才搞清楚了构成金刚石的“材料”。如前所述,早在公元1世纪的文献中就有了关于金刚石的记载,然而,在其后的1600多年中,人们始终不知道金刚石的成分是什么。
直到18世纪的70至90年代,才有法国化学家拉瓦锡(1743~1794)等人进行的在氧气中燃烧金刚石的实验,结果发现得到的是二氧化碳气体,即一种由氧和碳结合在一起的物质。这里的碳就来源于金刚石。终于,这些实验证明了组成金刚石的材料是碳。
知道了金刚石的成分是碳,仍然不能解释金刚石为什么有那样大的硬度。例如,制造铅笔芯的材料是石墨,成分也是碳,然而石墨却是一种比人的指甲还要软的矿物。金刚石和石墨这两种矿物为什么会如此不同?
这个问题,是在1913年才由英国的物理学家威廉·布拉格和他的儿子做出回答。布拉格父子用X射线观察金刚石,研究金刚石晶体内原子的排列方式。他们发现,在金刚石晶体内部,每一个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合,形成一种致密的三维结构。这是一种在其他矿物中都未曾见到过的特殊结构。而且,这种致密的结构,使得金刚石的密度为每立方厘米约3.5克,大约是石墨密度的1.5倍。正是这种致密的结构,使得金刚石具有最大的硬度。换句话说,金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物。
钻石重量
钻石以克拉为重量单位,1克拉等于100分,相当于0.2克。钻石的重量与价格密切相关,重量的增加会让价格增长几倍。一般来说,建议您选择30分以上的钻石,这样的钻石既保值,也符合大多数人的选择取向。
温馨提示:同等品质的两颗钻石,体积大的价值会较高。但两颗同样重量的钻石,品质差异可能导致价值相差甚大。一颗体积较小的钻石因切工、净度、颜色、对称度等优胜会比一颗大钻石更为璀璨美丽。
物理性能:是天然矿物中的最高硬度,其脆性也相当高,用力碰撞仍会碎裂。源于古希腊语Adamant,意思是坚硬不可侵犯的物质,是公认的宝石之王。钻石的。也就是说,钻石其实是一种密度相当高的碳结晶体。
常见外形:圆形、椭圆形、榄尖形、心形、梨形、方形、三角型及祖母绿形。圆钻,是最常见的形状。
主要产地:钻石的主要产地是澳大利亚、博茨瓦纳、加拿大、津巴布韦、纳米比亚、南非、巴西、西伯利亚;目前世界主要的钻石切磨中心有:比利时安特卫普,以色列特拉维夫,美国纽约,印度孟买,泰国曼谷。安特卫普有"世界钻石之都"的美誉,全世界钻石交易有一半左右在这里完成,“安特卫普切工”是完美切工的代名词。
化学成分
钻石的化学成分是碳,这在宝石中是唯一由单一元素组成的,属等轴晶系。常含有0.05%-0.2%的杂质元素,其中最重要的是N和B,他们的存在关系到钻石的类型和性质。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。纯净的钻石无色透明,由于微量元素的混入而呈现不同颜色。强金刚光泽。折光率2.417,色散中等,为0.044。均质体。热导率为0.35卡/厘米/秒/度。用热导仪测试,反应最为灵敏。硬度为10,是目前已知最硬的矿物,绝对硬度是石英的1000倍,刚玉的150倍,怕重击,重击后会顺其解理破碎。一组解理完全。密度3.52克/立方厘米。钻石具有发光性,日光照射后 ,夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射,发出天蓝色荧光。钻石的化学性质很稳定,在常温下不容易溶于酸和碱,酸碱不会对其产生作用。
钻石与相似宝石、合成钻石的区别。宝石市场上常见的代用品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝榴石、钇镓榴石、人造金红石。合成钻石于1955年首先由日本研制成功,但未批量生产。因为合成钻石要比天然钻石费用高,所以市场上合成钻石很少见。钻石以其特有的硬度、密度、色散、折光率可以与其相似的宝石区别。如:仿钻立方氧化锆多无色,色散强(0.060)、光泽强、密度大,为5.8克/立方厘米,手掂重感明显。钇铝榴石色散柔和,肉眼很难将它与钻石区别开。
钻石硬度
摩氏硬度10,新摩氏硬度15,显微硬度10000kg/mm2,显微硬度比石英高1000倍,比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性,八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度,菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。
依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级,钻石(金刚石)为最高级第10级;如小刀其硬度约为5.5、铜币约为3.5至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。
等级1滑石
等级2石膏
等级3方解石
等级4萤石
等级5磷灰石
等级6正长石
等级7石英
等级8黄玉
等级9刚玉
等级10钻石
把任何两种不同的矿物互相刻划,两者中必定会有一种受到损伤。有一种矿物,能够划伤其他一切矿物,却没有一种矿物能够划伤它,这就是金刚石。
金刚石为什么会有如此大的硬度呢?
直到18世纪后半叶,科学家才搞清楚了构成金刚石的“材料”。如前所述,早在公元1世纪的文献中就有了关于金刚石的记载,然而,在其后的1600多年中,人们始终不知道金刚石的成分是什么。
直到18世纪的70至90年代,才有法国化学家拉瓦锡(1743~1794)等人进行的在氧气中燃烧金刚石的实验,结果发现得到的是二氧化碳气体,即一种由氧和碳结合在一起的物质。这里的碳就来源于金刚石。终于,这些实验证明了组成金刚石的材料是碳。
知道了金刚石的成分是碳,仍然不能解释金刚石为什么有那样大的硬度。例如,制造铅笔芯的材料是石墨,成分也是碳,然而石墨却是一种比人的指甲还要软的矿物。金刚石和石墨这两种矿物为什么会如此不同?
这个问题,是在1913年才由英国的物理学家威廉·布拉格和他的儿子做出回答。布拉格父子用X射线观察金刚石,研究金刚石晶体内原子的排列方式。他们发现,在金刚石晶体内部,每一个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合,形成一种致密的三维结构。这是一种在其他矿物中都未曾见到过的特殊结构。而且,这种致密的结构,使得金刚石的密度为每立方厘米约3.5克,大约是石墨密度的1.5倍。正是这种致密的结构,使得金刚石具有最大的硬度。换句话说,金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物。
钻石重量
钻石以克拉为重量单位,1克拉等于100分,相当于0.2克。钻石的重量与价格密切相关,重量的增加会让价格增长几倍。一般来说,建议您选择30分以上的钻石,这样的钻石既保值,也符合大多数人的选择取向。
温馨提示:同等品质的两颗钻石,体积大的价值会较高。但两颗同样重量的钻石,品质差异可能导致价值相差甚大。一颗体积较小的钻石因切工、净度、颜色、对称度等优胜会比一颗大钻石更为璀璨美丽。
金刚石
克拉一词,源自希腊语中的克拉「keration」,指长角豆树(或稻子豆carobseed),是一种从东亚洲广泛普及到中东的植物。由于其果子被称为具有近乎一致的重量,且钻石的重量是4c中最容易度量的特征,因而早期长角豆树就被用作珠宝和贵金属的重量单位。一克拉即等于一粒小角树种子的重量。现在的公制克拉单位,即一克拉相等于200毫克,于1907年起被采用。在此之前,一克拉等于205毫克,即0.205克。产地分布
世界钻石资源与产地
全世界钻石的储量和生产概况
目前,已探明 天然钻石储量大约有25亿克拉,其中澳大利亚6.5亿克拉,扎伊尔5.5亿克拉。按目前开采水平现有钻石储量只能开采25年,但随找矿科技水平的提高,每年都发现有新的矿区,近几年加拿大钻石储量明显增加。
自从钻石开采以来,共采出钻石350吨左右,即17.5亿克拉,现在全世界每年开采钻石在9000万-1亿克拉,其中宝石级占17%-20%。20%宝石级钻石价值相当于80%工业级金刚石价值的5倍。
出产钻石的国家
世界各地均有钻石产出,已有三十多个国家拥有钻石资源,年产量一亿克拉左右。产量前五位的国家是澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯、南非。这五个国家的钻石产量占全世界钻石产量的90%左右。其它产钻石的国家有刚果(金)、 巴西、圭亚那、委内瑞拉、安哥拉、中非、加纳、几内亚、象牙海岸、利比利亚、纳米比亚、塞拉利昂、坦桑尼亚、津巴布韦、印度尼西亚、印度、中国、加拿大等。
中国的金刚石探明储量和产量均居世界第10名左右,年产量在20万克拉,钻石主要在辽宁瓦房店、山东蒙阴和湖南沅江流域,其中辽宁瓦房店是目前亚洲最大的金刚石矿山。
出产最好钻石的国家
对于钻石的毛坯和宝石级钻石所占比例来说,最好的钻石来自于纳米比亚冲积矿床中开采出来的钻石。这些钻石经历的自然风化搬运到海边,路程长达1000英里。经过这段旅程钻石中脆弱部分都分离。在特定沉积环境中钻石按不同粒级不同形状一定规律分布于岩层中。该矿区宝石级钻石英钟最高达到97%。对切磨好的钻石戒面,很难分辩出产自哪个国家和矿区。
任何矿区产出的钻石都有好、中、差。拿矿区中最好的钻石与纳米比亚产出最差的钻石比,纳米比亚冲积矿床的钻石也不一定就好。
钻石产地的变迁
印度是世界上最早发现钻石的国家,3000年前,印度是钻石的唯一产地。自2500年前至18世纪初印度克里希纳河、彭纳河及其支流是世界唯一产出钻石的地方,历史上许多著名钻石如光明之山(kohi-noor)、奥尔洛夫(orloff)和大莫卧儿(great mogul)都来自印度,但目前印度的钻石产量很小。
至1725年巴西钻石的发现及开采,使巴西取代印度,成为当时全球钻石的最重要产地。
1867年以后,南非发现了冲积砂矿床和大量原生金伯利岩筒使得南非成为世界上最重要的钻石生产国,其产量长期处于世界前列,并由此开创了钻石业的新纪元。1905年,在南非阿扎氏亚发现了世界上最大的金伯利岩岩筒—普列米尔岩筒,并在此发现最大的钻石(库利南钻石)。目前,南非拥有世界上产量最大、且最现代化的维尼蒂亚钻石矿。南非钻石颗粒大,品质优,50%的金刚石均是可切割的,其产量虽不及澳大利亚等国,但产值一直居世界前列。
自1979年澳大利亚西部发现钾镁斑岩中含有金刚石起,至1986年,澳大利亚的金刚石产量已居霸主地位,但宝石级仅占其产量的5%。澳大利亚钻石主要分布西澳新南威尔斯的bingara和copeton,尤其是阿盖尔(argle)矿床储量为5.5亿克拉。
博茨瓦纳盛产优质金刚石,宝石级占50%,其产值居世界首位。博茨瓦纳的钻石来自露天开采的金伯利岩,巨大的矿山有orapa岩筒(1967年)、letihakena岩筒(1977年)和jwaneng钻矿(1982年),三个矿的总产量在1989年超过1500万克拉。
俄罗斯的钻石主要分布在西伯利亚中部雅库特地区,该区找到有一百多个含金刚石金伯利岩筒,1988年,俄罗斯在靠近欧洲附近又找到新的钻石矿。目前,俄罗斯钻石产量在1200万克拉左右,一半为宝石级。多年来俄罗斯形成了独立的钻石开采加工销售体系,其钻石数量大、质量优、均匀性好,在市场上具有很强的竞争力。
前几年报道加拿大北部地区发现大量金伯利岩,几年后钻石产量可占全世界产量的10%。
世界上第一座钻石矿
1871年7月16日,坚持向深处挖掘的库力斯堡合伙采掘队获得了成功,他们在占据的几十平方米的土地上,一直往深处挖掘,在这一天终于找到了他们梦寐以求的钻石。全世界第一座钻石矿也就诞生了。命名“库力斯堡矿”也叫“新热潮矿”。
南非的钻石矿
提到钻石人们往住就会想到南非。南非产出的钻石素以颗粒大,质量佳而著名。从矿山开采出来的钻石英钟毛胚中有50%可以达到宝石级。五十几年前,南非的钻石产量居世界首位,所以常有顾客会问“这颗是南非钻石吗?”随着时间的推移,南非的钻石产量逐年减少。1987年南非钻石产量为1000万克拉是世界总产量的10%左右。
中国钻石资源与产地
中国的金刚石探明储量和产量均居世界第10名左右,年产量在20万克拉,钻石主要在辽宁瓦房店、山东蒙阴和湖南沅江流域,其中辽宁瓦房店是目前亚洲最大的金刚石矿山。
中国于1965年先后在贵州和山东找到了金伯利岩和钻石原生矿床。1971年辽宁瓦房店找到钻石原生矿床。目前仍在开采的两个钻石原生矿床分布于辽宁瓦房店和山东蒙阴地区。钻石砂矿则见于湖南沅江流域、西藏、广西以及跨苏皖两省的郯庐断裂等地。
目前中国钻石主要产地有三个:辽宁瓦房店,山东蒙阴—临沭,湖南沅江流域.都是金伯利岩型,但湖南尚未找到原生矿.其中辽宁的质量好,山东的个头较大.
目前中国现存发现的最大钻石为常林钻石,于1977年12月21日发现于山东,由常林大队魏振芳发现,故而得名“常林钻石”,现藏银行国库中。常林钻石重158.786克拉,呈八面体,质地洁净、透明,淡黄色。
另据传,中国最大的钻石曾是金鸡钻石,也发现于该地区,重281.25克拉,但在二战期间被日军掠走,至今下落不明。
种类区分
一般分类
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。
矿物学分类
1类。晶体具有八面体形态,晶面平整均匀,或者带有台阶状发育特征,但生长平面都是(111)面,很少观察到理想的(100)平面;晶体是透明的,它们没有带状结构,大多数为无色,但常见淡黄色;氮以单位原子形态类质同晶地取代碳,具有顺磁性,以及产生及收光谱N3系的中心,特别是它决定了晶体的黄色及蓝色发光作用。
2类。基本形态为立方体;晶体是透明的,没有现带状结构;顺磁中心的单原子态氮杂质含量比较高,这些中心均匀地分布在整个晶体中间,常常显示黄色及橙黄色的光致发光。
3类。金刚石中有立方形和少数聚形晶体,其特征是形成平面的和不规则的连生体,以及服从从尖晶石律的穿插双晶体;晶体半透明,无色或者在不同程度上的灰色的,或者几乎是黑色的不透明金刚石,内部结构复杂,中心有无色透明区带,在外部有显微包裹体;第三类晶体都是I型金刚石,富集氮杂质,在红外吸光谱中看到了附加谱带。
4类。被称为有壳的金刚石,因为晶体的外层一般是混浊的乳白色,浅灰色或不同程度染有黄色或绿色,而内核通常是透明的晶体,具有第一类晶体的同样特点,在带色的外层里常有含量较高的顺磁态氮杂质。
5类。是深色或完全黑色的金刚石,其颜色决定于晶体外层中大量的同生石墨包裹体,晶体的中间部分是透明无色的。
6类。具有放射状条纹结构的球粒金刚石,称为巴拉斯,是金刚石中稀有的结晶形态,一般为完全规则的球形,但也有滴状或梨形,大多数表面有特殊花纹,巴拉斯有无色的,浅灰色的及完全黑色的,其中也有些乳白色,蛋白色的。
7类。半透明金刚石晶体的连生体,晶体本身通常是浅黄,有裂纹及石墨包裹体等缺陷而成半透明,组成这些连生体的晶体生长形态是八面体。
8类。属博特类,是大量晶面较好,尺寸大体相同的小晶体的集合体。连生体总的形状是椭圆形或球形,很像小晶体的闭块晶簇。组成连生体的各单体生长形态为八面体,常常有台阶状晶面结构,这造成了假菱形十二面体的发育。
9类。亦属博特类。这类全晶粒质金刚石连生体为不规则的块状,组成它们的颗粒很易区分,没有规整的晶形,集合体不透明,呈深灰及全黑,有时是不均匀的粒状结构。
10类。属卡邦纳多类,是隐晶或微晶体,具有不规则的块状或碎块状,一般的棱角多多少少是浑圆形,无粘结物,不透明具有各种颜色,通常,卡邦纳多表面颜色更重要些,有时外部它们完全是暗色的,而内部是浅色的。
形成原因
钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同,碳元素在较高的温度、压力下,结晶形成石墨(黑色),而在高温、极高气压及还原环境(通常来说就是一种缺氧的环境)中则结晶为珍贵的钻石(无色)。为了便于理解钻石的起源,先看一看含有钻石的原岩。
自从钻石在印度被发现以来,我们不断听到人们在河边、河滩上捡到钻石的故事,这是由于位于河流上游某处含有钻石的原岩,被风化、破碎后,钻石随水流被带到下游地带,比重大的钻石被埋在沙砾中。钻石的原岩是什么?1870年人们在南非的一个农场的黄土中挖出了钻石,此后钻石的开掘由河床转移到黄土中,黄土下面就是坚硬的深蓝色岩石,它就是钻石原岩——金伯利岩(kimberlite)。什么是金伯利岩?金伯利岩是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩,这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉岩碎片,主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。研究表明,金伯利岩浆形成于地球深部150公里以下。由于这种岩石首先在南非金伯利被发现,故以该地名来命名。
另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩(lamproite),它是一种过碱性镁质火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含辉石、橄榄石等矿物,典型产地为澳大利亚西部阿盖尔(Argyle)。
金刚石
科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现,钻石的形成条件一般为压力在4.5-6.0Gpa(相当于150-200km的深度),温度为1100-1500℃。虽然理论上说,钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段,而目前所开采的矿山中,大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右,表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶,钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程,这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外,地外星体对地球的撞击,产生瞬间的高温、高压,也可形成钻石,如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石,但这种作用形成的钻石并无经济价值。稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉岩类,但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩,目前为止发现有两种类型:金伯利岩(kimberlite)(名字源于南非的一地名——金伯利)和钾镁煌斑岩(lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的,形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部,这种岩浆多以岩管状产出,因此俗称“管矿”(即原生矿)。含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表,经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎,在水流冲刷下,破碎的原岩连同钻石被带到河床,甚至海岸地带乘积下来,形成冲积砂矿床(或次生矿床)。
资源利用
地质钻头和石油钻头金刚石、拉丝模用金刚石、磨料用金刚石、修整器用金刚石、玻璃刀用金刚石、硬度计压头用金刚石、工艺品用金刚石。
若涂在音响纸盆上,音箱音质会大为改善。
慢性毒药
文艺复兴时期,用金刚石粉末制成的慢性毒药曾流行在意大利豪门之间。当人服食下金刚石粉末后,金刚石粉末会粘在胃壁上,在长期的摩擦中,会让人得胃溃疡,不及时治疗会死于胃出血,是种难以让人提防的慢性毒剂。
观赏宝石
钻石由于折射率高,在灯光下显得闪闪生辉,成为女士最爱的宝石。巨型的美钻可以价值连城。而掺有深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。
相关事物
相关产区
伯纳特兄弟于1870年发现了金伯利金刚石矿。正是这一发现,使人们知道了在哪种岩石中有可能含有金刚石。
原来,那是一种在远古时代的岩浆冷却以后所形成的火山岩。接着,研究者又发现,在这种火山岩中除了金刚石,还含有被称为石榴石和橄榄石的两种矿物。因此,在那些出产石榴石和橄榄石的地点,找到金刚石矿的可能性就相对大。于是,石榴石和橄榄石就成为寻找金刚石的“指示矿物”。
根据指示矿物来寻找金刚石矿的方法并不是在哪一天突然发现的。上世纪70年代,美国史密森研究所的地球化学家约翰·贾尼在仔细研究了石榴石和金刚石之间的关系后发表了他的研究结果。但是,在那之前,即上世纪50年代,德比尔斯公司的地质人员早就根据指示矿物在世界各地寻找金刚石矿了。
世界各地都发现了金刚石矿。其中,澳大利亚、刚果、俄罗斯、博茨瓦纳和南非是著名的五大金刚石产地。
美国马萨诸塞大学的地球物理学家史蒂文·哈格蒂博士在1999年研究了世界各地含有金刚石的熔岩的年代,结果发现,这些含有金刚石的熔岩至少是在过去7个不同的时期在各地喷出的岩浆所形成的,其中最古老的熔岩则是在大约10亿年前形成的。在这7个岩浆喷发时期中,以在非洲各地和巴西等地区于1.2亿年前至8000万年前喷出的岩浆中所含有的金刚石为最多。那时正值恐龙时代极盛期的中生代白垩纪。含有金刚石的熔岩,最晚的,是在2200万年以前喷出的岩浆形成的。至于在那以后形成的熔岩中是否含有金刚石,则还无法肯定。
1971年以来的二十年中,在中国陆续发现了几颗50克拉以上和100克拉以上的金刚石,按发现时间的先后排列如下:
1.1971年9月25日,在江苏省宿迁公路旁发现一颗重52.71克拉的金刚石。
2.1977年12月21日,在山东省临沭县常林大队,女社员魏振芳发现1颗重158.786克拉的优质巨钻,全透明,色淡黄,可称金刚石的“中国之最”,被命名为“常林金刚石”。
3.1981年8月15日,在山东郯城陈埠发现一颗124.27克拉的巨粒金刚石。被命名为“陈埠一号”。
4.1982年9月,在山东郯城陈埠发现一颗96.94克拉的金刚石。
5.1983年5月,在山东郯城陈埠发现一颗92.86克拉的金刚石。
6.1983年11月14日,在山东蒙阴发现一颗119.01克拉的巨粒金刚石,被命名为“蒙山一号”。蒙阴金刚石矿是全国最大的原生矿。
据1987年资料,中国主要金刚石成矿区有:①辽东—吉南成矿区,有中生代和中古生代两期金伯利岩。②鲁西、苏北、皖北成矿区,下古生代可能有多期金伯利岩。③晋、豫、冀成矿区,已在太行山、嵩山、五台山等地发现金伯利岩。④湘、黔、鄂、川成矿区,已在湖南沅水流域发现了4个具工业价值的金刚石砂矿。
湖南金刚石,产于湖南省常德丁家港、桃源、黔阳等地。湖南金刚石以砂矿为主,主要分布在沅水流域,分布零散,品位低,但质量好,宝石级金刚石约占40%。相传在明朝年间,湖南沅江流域就有零星的金刚石发现,大规模的寻矿则始于二十世纪五十年代。沅江整个水域均有金刚石分布,但有开采价值的仅常德丁家港、桃源县车溪冲、溆浦县(黔阳)新庄垅、沅陵县窑头等4处。
湖南金刚石的颜色深浅不一,内外颜色差异明显,呈带状、斑状分布。其褐色系列金刚石,晶体呈黄褐色,内部洁净,表面有大量的褐色斑点,其褐斑的颜色有黄色、黄褐色、褐色、黑色等,主要分布在金刚石的溶蚀面上,褐色主要由自然界放射性粒子的辐照造成。金刚石总体颗粒小,但质地较好,以单晶为主,约占总产量的98%;晶体比较完整,以八面体、十二面体、六八面体为多;绝大多数晶体浅色透明或呈黄、褐色等;粒重多小于28mg,一般为10.9~15mg;22%晶体中含包裹体;60%的晶体表面有裂纹,表面溶蚀不重。
2018年12月,加拿大出土了一颗重量高达552克拉的黄色金刚石,这使它成为了在北美洲发现的最大的一颗金刚石。美国媒体15日报道,该颗金刚石长33.74毫米,宽54.56毫米,由统领钻石公司于10月份在加拿大西北地区的戴维科钻石矿区发现
质量单位
任何矿区产出的钻石都有好、中、差。拿矿区中最好的钻石与纳米比亚产出最差的钻石比,纳米比亚冲积矿床的钻石也不一定就好。
钻石产地的变迁
印度是世界上最早发现钻石的国家,3000年前,印度是钻石的唯一产地。自2500年前至18世纪初印度克里希纳河、彭纳河及其支流是世界唯一产出钻石的地方,历史上许多著名钻石如光明之山(kohi-noor)、奥尔洛夫(orloff)和大莫卧儿(great mogul)都来自印度,但目前印度的钻石产量很小。
至1725年巴西钻石的发现及开采,使巴西取代印度,成为当时全球钻石的最重要产地。
1867年以后,南非发现了冲积砂矿床和大量原生金伯利岩筒使得南非成为世界上最重要的钻石生产国,其产量长期处于世界前列,并由此开创了钻石业的新纪元。1905年,在南非阿扎氏亚发现了世界上最大的金伯利岩岩筒—普列米尔岩筒,并在此发现最大的钻石(库利南钻石)。目前,南非拥有世界上产量最大、且最现代化的维尼蒂亚钻石矿。南非钻石颗粒大,品质优,50%的金刚石均是可切割的,其产量虽不及澳大利亚等国,但产值一直居世界前列。
自1979年澳大利亚西部发现钾镁斑岩中含有金刚石起,至1986年,澳大利亚的金刚石产量已居霸主地位,但宝石级仅占其产量的5%。澳大利亚钻石主要分布西澳新南威尔斯的bingara和copeton,尤其是阿盖尔(argle)矿床储量为5.5亿克拉。
博茨瓦纳盛产优质金刚石,宝石级占50%,其产值居世界首位。博茨瓦纳的钻石来自露天开采的金伯利岩,巨大的矿山有orapa岩筒(1967年)、letihakena岩筒(1977年)和jwaneng钻矿(1982年),三个矿的总产量在1989年超过1500万克拉。
俄罗斯的钻石主要分布在西伯利亚中部雅库特地区,该区找到有一百多个含金刚石金伯利岩筒,1988年,俄罗斯在靠近欧洲附近又找到新的钻石矿。目前,俄罗斯钻石产量在1200万克拉左右,一半为宝石级。多年来俄罗斯形成了独立的钻石开采加工销售体系,其钻石数量大、质量优、均匀性好,在市场上具有很强的竞争力。
前几年报道加拿大北部地区发现大量金伯利岩,几年后钻石产量可占全世界产量的10%。
世界上第一座钻石矿
1871年7月16日,坚持向深处挖掘的库力斯堡合伙采掘队获得了成功,他们在占据的几十平方米的土地上,一直往深处挖掘,在这一天终于找到了他们梦寐以求的钻石。全世界第一座钻石矿也就诞生了。命名“库力斯堡矿”也叫“新热潮矿”。
南非的钻石矿
提到钻石人们往住就会想到南非。南非产出的钻石素以颗粒大,质量佳而著名。从矿山开采出来的钻石英钟毛胚中有50%可以达到宝石级。五十几年前,南非的钻石产量居世界首位,所以常有顾客会问“这颗是南非钻石吗?”随着时间的推移,南非的钻石产量逐年减少。1987年南非钻石产量为1000万克拉是世界总产量的10%左右。
中国钻石资源与产地
中国的金刚石探明储量和产量均居世界第10名左右,年产量在20万克拉,钻石主要在辽宁瓦房店、山东蒙阴和湖南沅江流域,其中辽宁瓦房店是目前亚洲最大的金刚石矿山。
中国于1965年先后在贵州和山东找到了金伯利岩和钻石原生矿床。1971年辽宁瓦房店找到钻石原生矿床。目前仍在开采的两个钻石原生矿床分布于辽宁瓦房店和山东蒙阴地区。钻石砂矿则见于湖南沅江流域、西藏、广西以及跨苏皖两省的郯庐断裂等地。
目前中国钻石主要产地有三个:辽宁瓦房店,山东蒙阴—临沭,湖南沅江流域.都是金伯利岩型,但湖南尚未找到原生矿.其中辽宁的质量好,山东的个头较大.
目前中国现存发现的最大钻石为常林钻石,于1977年12月21日发现于山东,由常林大队魏振芳发现,故而得名“常林钻石”,现藏银行国库中。常林钻石重158.786克拉,呈八面体,质地洁净、透明,淡黄色。
另据传,中国最大的钻石曾是金鸡钻石,也发现于该地区,重281.25克拉,但在二战期间被日军掠走,至今下落不明。
种类区分
一般分类
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。
矿物学分类
1类。晶体具有八面体形态,晶面平整均匀,或者带有台阶状发育特征,但生长平面都是(111)面,很少观察到理想的(100)平面;晶体是透明的,它们没有带状结构,大多数为无色,但常见淡黄色;氮以单位原子形态类质同晶地取代碳,具有顺磁性,以及产生及收光谱N3系的中心,特别是它决定了晶体的黄色及蓝色发光作用。
2类。基本形态为立方体;晶体是透明的,没有现带状结构;顺磁中心的单原子态氮杂质含量比较高,这些中心均匀地分布在整个晶体中间,常常显示黄色及橙黄色的光致发光。
3类。金刚石中有立方形和少数聚形晶体,其特征是形成平面的和不规则的连生体,以及服从从尖晶石律的穿插双晶体;晶体半透明,无色或者在不同程度上的灰色的,或者几乎是黑色的不透明金刚石,内部结构复杂,中心有无色透明区带,在外部有显微包裹体;第三类晶体都是I型金刚石,富集氮杂质,在红外吸光谱中看到了附加谱带。
4类。被称为有壳的金刚石,因为晶体的外层一般是混浊的乳白色,浅灰色或不同程度染有黄色或绿色,而内核通常是透明的晶体,具有第一类晶体的同样特点,在带色的外层里常有含量较高的顺磁态氮杂质。
5类。是深色或完全黑色的金刚石,其颜色决定于晶体外层中大量的同生石墨包裹体,晶体的中间部分是透明无色的。
6类。具有放射状条纹结构的球粒金刚石,称为巴拉斯,是金刚石中稀有的结晶形态,一般为完全规则的球形,但也有滴状或梨形,大多数表面有特殊花纹,巴拉斯有无色的,浅灰色的及完全黑色的,其中也有些乳白色,蛋白色的。
7类。半透明金刚石晶体的连生体,晶体本身通常是浅黄,有裂纹及石墨包裹体等缺陷而成半透明,组成这些连生体的晶体生长形态是八面体。
8类。属博特类,是大量晶面较好,尺寸大体相同的小晶体的集合体。连生体总的形状是椭圆形或球形,很像小晶体的闭块晶簇。组成连生体的各单体生长形态为八面体,常常有台阶状晶面结构,这造成了假菱形十二面体的发育。
9类。亦属博特类。这类全晶粒质金刚石连生体为不规则的块状,组成它们的颗粒很易区分,没有规整的晶形,集合体不透明,呈深灰及全黑,有时是不均匀的粒状结构。
10类。属卡邦纳多类,是隐晶或微晶体,具有不规则的块状或碎块状,一般的棱角多多少少是浑圆形,无粘结物,不透明具有各种颜色,通常,卡邦纳多表面颜色更重要些,有时外部它们完全是暗色的,而内部是浅色的。
形成原因
钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同,碳元素在较高的温度、压力下,结晶形成石墨(黑色),而在高温、极高气压及还原环境(通常来说就是一种缺氧的环境)中则结晶为珍贵的钻石(无色)。为了便于理解钻石的起源,先看一看含有钻石的原岩。
自从钻石在印度被发现以来,我们不断听到人们在河边、河滩上捡到钻石的故事,这是由于位于河流上游某处含有钻石的原岩,被风化、破碎后,钻石随水流被带到下游地带,比重大的钻石被埋在沙砾中。钻石的原岩是什么?1870年人们在南非的一个农场的黄土中挖出了钻石,此后钻石的开掘由河床转移到黄土中,黄土下面就是坚硬的深蓝色岩石,它就是钻石原岩——金伯利岩(kimberlite)。什么是金伯利岩?金伯利岩是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩,这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉岩碎片,主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。研究表明,金伯利岩浆形成于地球深部150公里以下。由于这种岩石首先在南非金伯利被发现,故以该地名来命名。
另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩(lamproite),它是一种过碱性镁质火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含辉石、橄榄石等矿物,典型产地为澳大利亚西部阿盖尔(Argyle)。
金刚石
科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现,钻石的形成条件一般为压力在4.5-6.0Gpa(相当于150-200km的深度),温度为1100-1500℃。虽然理论上说,钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段,而目前所开采的矿山中,大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右,表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶,钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程,这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外,地外星体对地球的撞击,产生瞬间的高温、高压,也可形成钻石,如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石,但这种作用形成的钻石并无经济价值。稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉岩类,但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩,目前为止发现有两种类型:金伯利岩(kimberlite)(名字源于南非的一地名——金伯利)和钾镁煌斑岩(lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的,形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部,这种岩浆多以岩管状产出,因此俗称“管矿”(即原生矿)。含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表,经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎,在水流冲刷下,破碎的原岩连同钻石被带到河床,甚至海岸地带乘积下来,形成冲积砂矿床(或次生矿床)。
资源利用
地质钻头和石油钻头金刚石、拉丝模用金刚石、磨料用金刚石、修整器用金刚石、玻璃刀用金刚石、硬度计压头用金刚石、工艺品用金刚石。
若涂在音响纸盆上,音箱音质会大为改善。
慢性毒药
文艺复兴时期,用金刚石粉末制成的慢性毒药曾流行在意大利豪门之间。当人服食下金刚石粉末后,金刚石粉末会粘在胃壁上,在长期的摩擦中,会让人得胃溃疡,不及时治疗会死于胃出血,是种难以让人提防的慢性毒剂。
观赏宝石
钻石由于折射率高,在灯光下显得闪闪生辉,成为女士最爱的宝石。巨型的美钻可以价值连城。而掺有深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。
相关事物
相关产区
伯纳特兄弟于1870年发现了金伯利金刚石矿。正是这一发现,使人们知道了在哪种岩石中有可能含有金刚石。
原来,那是一种在远古时代的岩浆冷却以后所形成的火山岩。接着,研究者又发现,在这种火山岩中除了金刚石,还含有被称为石榴石和橄榄石的两种矿物。因此,在那些出产石榴石和橄榄石的地点,找到金刚石矿的可能性就相对大。于是,石榴石和橄榄石就成为寻找金刚石的“指示矿物”。
根据指示矿物来寻找金刚石矿的方法并不是在哪一天突然发现的。上世纪70年代,美国史密森研究所的地球化学家约翰·贾尼在仔细研究了石榴石和金刚石之间的关系后发表了他的研究结果。但是,在那之前,即上世纪50年代,德比尔斯公司的地质人员早就根据指示矿物在世界各地寻找金刚石矿了。
世界各地都发现了金刚石矿。其中,澳大利亚、刚果、俄罗斯、博茨瓦纳和南非是著名的五大金刚石产地。
美国马萨诸塞大学的地球物理学家史蒂文·哈格蒂博士在1999年研究了世界各地含有金刚石的熔岩的年代,结果发现,这些含有金刚石的熔岩至少是在过去7个不同的时期在各地喷出的岩浆所形成的,其中最古老的熔岩则是在大约10亿年前形成的。在这7个岩浆喷发时期中,以在非洲各地和巴西等地区于1.2亿年前至8000万年前喷出的岩浆中所含有的金刚石为最多。那时正值恐龙时代极盛期的中生代白垩纪。含有金刚石的熔岩,最晚的,是在2200万年以前喷出的岩浆形成的。至于在那以后形成的熔岩中是否含有金刚石,则还无法肯定。
1971年以来的二十年中,在中国陆续发现了几颗50克拉以上和100克拉以上的金刚石,按发现时间的先后排列如下:
1.1971年9月25日,在江苏省宿迁公路旁发现一颗重52.71克拉的金刚石。
2.1977年12月21日,在山东省临沭县常林大队,女社员魏振芳发现1颗重158.786克拉的优质巨钻,全透明,色淡黄,可称金刚石的“中国之最”,被命名为“常林金刚石”。
3.1981年8月15日,在山东郯城陈埠发现一颗124.27克拉的巨粒金刚石。被命名为“陈埠一号”。
4.1982年9月,在山东郯城陈埠发现一颗96.94克拉的金刚石。
5.1983年5月,在山东郯城陈埠发现一颗92.86克拉的金刚石。
6.1983年11月14日,在山东蒙阴发现一颗119.01克拉的巨粒金刚石,被命名为“蒙山一号”。蒙阴金刚石矿是全国最大的原生矿。
据1987年资料,中国主要金刚石成矿区有:①辽东—吉南成矿区,有中生代和中古生代两期金伯利岩。②鲁西、苏北、皖北成矿区,下古生代可能有多期金伯利岩。③晋、豫、冀成矿区,已在太行山、嵩山、五台山等地发现金伯利岩。④湘、黔、鄂、川成矿区,已在湖南沅水流域发现了4个具工业价值的金刚石砂矿。
湖南金刚石,产于湖南省常德丁家港、桃源、黔阳等地。湖南金刚石以砂矿为主,主要分布在沅水流域,分布零散,品位低,但质量好,宝石级金刚石约占40%。相传在明朝年间,湖南沅江流域就有零星的金刚石发现,大规模的寻矿则始于二十世纪五十年代。沅江整个水域均有金刚石分布,但有开采价值的仅常德丁家港、桃源县车溪冲、溆浦县(黔阳)新庄垅、沅陵县窑头等4处。
湖南金刚石的颜色深浅不一,内外颜色差异明显,呈带状、斑状分布。其褐色系列金刚石,晶体呈黄褐色,内部洁净,表面有大量的褐色斑点,其褐斑的颜色有黄色、黄褐色、褐色、黑色等,主要分布在金刚石的溶蚀面上,褐色主要由自然界放射性粒子的辐照造成。金刚石总体颗粒小,但质地较好,以单晶为主,约占总产量的98%;晶体比较完整,以八面体、十二面体、六八面体为多;绝大多数晶体浅色透明或呈黄、褐色等;粒重多小于28mg,一般为10.9~15mg;22%晶体中含包裹体;60%的晶体表面有裂纹,表面溶蚀不重。
2018年12月,加拿大出土了一颗重量高达552克拉的黄色金刚石,这使它成为了在北美洲发现的最大的一颗金刚石。美国媒体15日报道,该颗金刚石长33.74毫米,宽54.56毫米,由统领钻石公司于10月份在加拿大西北地区的戴维科钻石矿区发现
质量单位
金刚石
卡,或译克拉、克拉(Carat),是钻石的质量单位。一卡相等于200毫克,相传早期钻石商人称量钻石所用的砝码为稻子豆树(carob)果实,一粒这样的果实大约就重200毫克。因为钻石的密度基本上相同,因此越重的钻石体积越大。越大的钻石越稀有,每卡的价值亦越高。光学性质
(1) 光学鉴定之亮度(Brilliance)金刚石因为具有极高的反射率,其反射临界角较小,全反射的范围宽,光容易发生全反射,反射光量大,从而产生很高的亮度。
(2) 闪烁(Scintillation)金刚石的闪烁就是闪光,即当金刚石或者光源、 观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。无色透明、结晶良好的八面体或者曲面体聚形钻石,即使不加切磨也可展露良好的闪烁光。
(3) 色散或出火(Dispersion or fire)金刚石多样的晶面象三棱镜一样,能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。
(4) 光泽(Luster)刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈,而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。
自然界状
(1) 光学鉴定之亮度(Brilliance)金刚石因为具有极高的反射率,其反射临界角较小,全反射的范围宽,光容易发生全反射,反射光量大,从而产生很高的亮度。
(2) 闪烁(Scintillation)金刚石的闪烁就是闪光,即当金刚石或者光源、 观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。无色透明、结晶良好的八面体或者曲面体聚形钻石,即使不加切磨也可展露良好的闪烁光。
(3) 色散或出火(Dispersion or fire)金刚石多样的晶面象三棱镜一样,能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。
(4) 光泽(Luster)刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈,而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。
自然界状
金刚石
原生金刚石是在地下深外处(130--180Km)高温(900--1300℃)高压(45--60)&215;108Pa下结晶而成的,它们储存在金伯利岩或榴辉岩中,其形成年代相当久远。南非金伯利矿,橄榄岩型钻石约形成于距今33亿年前,这个年龄几乎与地球同岁;而澳大利亚阿盖尔矿、博茨瓦纳奥拉伯矿,榴辉岩型的钻石虽说年轻,也分别已有15.8亿年和9.9亿年了。藏于如此大的地下深处达亿万年之久的钻石晶体要重见天日,得有助于火山喷发,熔岩流将含有钻石的岩浆带入至地球近地表处,或长途迁徒沉淀于河流沙土之中。前者形成的是原生管状矿,后者形成的则为冲积矿。开发简史
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,中国金刚石矿产资源比较贫乏,通过近50年的地质工作,仅在辽宁、山东、湖南和江苏4省探明了储量。截至1996年底,中国保有金刚石储量2 089.78万ct,在世界上不占重要地位。在质量上,中国辽宁省所产金刚石质地优良,宝石级金刚石产量约占总产量的70%。20世纪90年代以来,中国年产金刚石约10~15万ct,远不能满足本国消费的需要。国家所需工业用金刚石99%以上依赖国产人造金刚石,1997年中国人造金刚石产量达4.4亿ct,天然工业用金刚石所占消费比重极为有限。
金刚石矿石有岩浆岩和砂矿两类。已知含金刚石的岩浆岩有金伯利岩、钾镁煌斑岩和橄榄岩3种,其中金伯利岩型和钾镁煌斑岩型具有工业意义。
据英国《每日镜报》2012年9月17日报道,俄罗斯克里姆林宫宣称,西伯利亚地区发现的一处小行星碰撞形成的弹坑中蕴藏丰富钻石资源,储存量之大可持续开发长达3000年。这个弹坑名为波皮盖坑,直径约合100公里,里面蕴藏的钻石达数万亿克拉,超过全世界现有的钻石储量。据介绍,波皮盖坑之所以这么多年来一直没得到开发,是因为苏联时代人们把更多精力耗费在了打造人造宝石上。钻石专家根纳迪·尼基汀指出,“这些钻石储量之大让人震惊,对它们的开发会给钻石市价带来什么样的影响,目前尚不清楚。”根纳迪补充说 ,与制造珠宝首饰相比,这些钻石的价值将更多的体现在工业用途中。
石墨单质
石墨和金刚石都属于碳单质,他们的化学性质完全相同,但金刚石和石墨不是同种物质,它们是由相同元素构成的同素异型体。 所不同的是物理结构特征。
二者的化学式都是C。
石墨原子间构成正六边形是平面结构,呈片状。
金刚石原子间是立体的正四面体结构。
金刚石和石墨的熔点比较
金刚石的熔点是3550℃,石墨的熔点是3652℃~3697℃(升华)。石墨熔点高于金刚石。
从片层内部来看,石墨是原子晶体;从片层之间来看,石墨是分子晶体(总体说来,石墨应该是混合型晶体);而金刚石是原子晶体。石墨晶体的熔点反而高于金刚石,似乎不可思议,但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10-10m,金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10-10m。同为共价键,键长越小,键能越大,键越牢固,破坏它也就越难,也就需要提供更多的能量,故而熔点应该更高。 (主要就是石墨的原子晶体属性导致它的熔点变高)
人工合成
目前人工合成金刚石的方法主要有两种,高温高压法及化学气相沉积法。
高温高压法技术已非常成熟,并形成产业。国内产量极高,为世界之最。
化学气相沉积法仍主要存在于实验室中。
二氧化碳逆转变成金刚石: 国内一家单位宣称传在440度的低温下即可实现这一转变,然而相关论文一经发表即遭到他国相关领域专家的强烈质疑,而且论文存在一稿多投的现象,文中数据也有严重不妥。虽然相关人员在相关学术刊物中进行了答疑,此科研成果还是被质疑是国内科研造假又一案例。但是最终不了了之。
纳米材料
纳米材料是近年引起世界各国物理学家、化学家、材料学家及工程界、产业界广泛注意的新材料。本文对纳米材料的通性、金刚石的基本性质、纳米金刚石的性质与应用前景、烧结型纳米PCD的聚结机理及性质进行阐述,提示了纳米金刚石聚晶具有金刚石的纳米材料的双重特性,提出了制造纳米金刚石聚晶的可能性。
纳米材料,具的1—100nm的纳米尺寸结构,正是由于这种结构,使得它具有单个分子和体相材料之间的特殊性。近年来,人们对纳米材料的研究已经渗透到许多研究领域。由于其所具有的特殊结构和性质以及广阔的应用前景越来越受到人们的广泛关注。纳米结构材料的研究已成为跨世纪材料学的研究热点,这种材料被誉为:“21世纪最有前途的功能材料”。
纳米材料的性质——纳米物质之所以表现出这些奇异的性能,主要是由于物质进入纳米尺度后表现出了一些宏观物质不具备或在宏观物质中可忽略的物理效应。据目前人们对纳米颗粒的研究,这些效应主要有表面效应,量子尺寸效应,小尺寸效应,宏观量子隧道效应等。
切割工艺
一颗钻坯看起来并不起眼,必须经过仔细的切磨、加工,才会成为我们所惯见的闪烁生辉的钻石。因此,钻石的车工,直接影响钻石的价值,详见后述。最理想的切割效果当然是保持钻石的最大重量、尽量减少瑕疵,并充分展示钻石的美,以使钻石光彩照人。一般的切割过程包括以下几个步骤:
标记(划线):这是钻石切割的第一步,先检验钻坯、并在钻石表面做标记,做这项工作的人有着丰富的经验并精通加工技术。最终目的是制造出最大、最干净、最完美的钻石,以尽可能高地体现钻石的价值。划线员必须留意两点:即既要尽量保持最大的重量,又要尽量减少内含物。划线员利用放大镜研究钻坯的结构,如果是大颗粒钻石,这项工作可能要历时数月,对普通钻坯则需要几分钟。不过,不论钻坯如何细小,每一颗钻石都要经过详细的检查以做出正确的判断。
划线员用印第安墨水在钻坯上划下标记,显示该钻坯要沿此线分割。通常尽可能沿钻石的天然纹理方向划线。
劈割
劈割师将划好的线的钻坯安放在套架上,然后以另一颗钻石沿分割线削一个凹痕,再把方边刀放在凹痕上,以手捶在劈刀上以合适的力敲击,钻石会沿纹理方向被劈成两半或多块。
锯切
大多数钻石并不适宜劈开,这时需要用锯切开,由于只有钻石才能切割钻石,因此锯片是一张在边缘涂有钻石粉及润滑剂的磷青铜圆片。钻石固定在夹子上,锯盘以高速旋转,即可将钻石锯开。现代激光技术引入钻石切割,大大提高了钻坯的加工效率。
成型
锯开或劈开的钻石再送到打圆部门去打圆、成型,即按照设计要求将钻石做成圆形、心形、椭圆形、揽尖形、祖母绿形等常见的切割花形,或其它特殊的形状。由于钻石是目前为止人类所认识到的最硬的天然物质,所以只有钻石才能打磨钻石,而且因钻石各个方向的硬度略有不同。所以研磨时要凭借经验,把握住钻石的基本形态:三方体、八面体、十二面体及晶体特性。一般方法是将钻坯高速旋转的车床上,然后用另一臂杆上的钻石把转动中的钻坯打圆。
起瓣、抛光
在一个涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上,车磨出所有瓣面(刻面),使钻石发出诱人的光彩。研磨的过程通常是,首先在底层做出8个大面,然后做16个刻面。加尖底,共25个刻面,并由此延伸出三角小面,风筝面及腰上刻面,一共33个刻面,这样一颗圆形钻石一共58个刻面,如果没有底尖的小刻面则共有57个刻面。
并不是每颗钻坯都必须经过全部以上工序,这须视钻坯的本身特点、所要达到的目标而定,如对前述的“扁平状”钻坯可能就不用劈割这道工序,又如加工祖母绿钻石就不须经“打圆”的工序。然而,任何钻石毛坯,有两道工序是必不可少的,这就是“划线”、“起瓣、抛光”。一颗精工切割的钻石所产生的瓣面,其位置和角度都是经精确计算的,使钻石发出最大的光彩。由此可见,切割世界上最坚硬的宝石——钻石,不仅需要先进的设备,更需要切割师有丰富的经验、高度责任心和全神贯注,才能释放钻石全部的灵彩。首饰柜台里一颗钻石,可能已经穿越过许多国家,经过若干人之手,通过加工、镶嵌、制作后才成为一件钻石首饰。随着科学技术的进步,激光技术、电子计算机技术的引入,可以使钻坯的设计、切磨更加精确无误。
开采加工
金刚石矿体历经艰辛开采后,还需经过多道处理遴选,才可从中获得毛坯金刚石。毛坯金刚石中仅有20%左右可作首饰用途的钻坯,而大部分只能用于切割、研磨及抛光等工业用途上。有人曾粗略地估算过,要得到1ct重的钻石,起码要开采处理250吨矿石,采获率是相当低的;如果想从成品钻中挑选出美钻,那两者的比率更是十分悬殊的了。
镀前处理
金刚石是目前发现的硬度最高、锋利性较好的磨粒。采用电镀的方法将金刚石磨料“电镀”在金属基体上,代替传统的压铸烧结法,不仅投资少、成本低,而且避免了在高温情况下金刚石的氧化,保证了金刚石的硬度和锋利性。
在整个电镀金刚石过程中,90%以上的电镀层结合不良是由于镀前处理不良所致。因此,要提高电镀质量,最主要的是做好镀前处理。
镀前处理的内容大致包括:除油、防锈、浸蚀、酸洗、活化清洗以及加辅助电极和装挂等。
为了提高镀层质量,经过对国内外的电镀行业情况进行分析和比较,结合实际,制定了镀前处理新工艺流程如下:去毛刺清洗涂绝缘胶擦洗化学除油热、冷水冲洗酸洗冷水冲洗电化学除油冲洗阳极处理冲洗入槽。
1.去毛刺用砂纸和手锉将工件上的毛刺除去,防止工件表面呈现介电的不良状态。
2.清洗用酒精将工件擦洗一遍,初步清除工件表面的油污。
3.涂绝缘胶将擦洗后的工件,在非镀部位上涂一层快速粘合剂,使非镀部位绝缘。
4.擦洗为了防止需镀部位被涂上绝缘胶,用手锉或砂纸将该部位再打磨一遍,然后冲洗。
5.化学除油除油剂配方。
氢氧化钠具有很强的皂化作用,与动植物油反应,生成可溶性飞皂和甘油。十二烷基硫酸钠是一种表面活呼剂,在其十二烷基疏水基团和硫酸根亲水基团的协同作应下,降低了液体与工作之间的表面张力。它作为一种碱液添加剂,加快了除油速度。碳酸钠和硅酸钠则是两种缓冲剂对处来酸起缓冲作用,使融液的PH值基本上保持不边。将工件置与于上述溶液中,在40℃~60℃的情况下清洗30分钟左右。
6.热,冷水冲洗先用热水冲洗,在用冷书冲洗,避免除油液进入酸溶液中。
7.酸洗酸洗液配方,其目的是去除基体表面的氧化皮。
8.冷水冲洗酸洗后,将工件夹出,用冷水冲洗,然后装挂到电化学除油槽内。
9.电花学除油电化学除油剂配方
把工作装挂在此溶液内,接同点源,先阴级处理1分钟,然后阳极处理3分种。所采用的电流密度为10A/dm2,电极为不锈钢板。电化学除油的反应如下:
阳级除油:4OH--2e=O2+H2O
阴极除油:2H++2e=H2
采用先阴后厌极的联合除油法,具有去油速度快,无氢脆的优点。
10.冲洗将用电化学除油后的工件用书进性行冲细洗,准备竟行阳行处理。
11.阳极处理
阳极处理液配方见表4所示,将基体装挂好,需镀部位插入该液中。负极用铅板,正极用基体。电流密度为25A/dm2,通电时间为3分钟。阳级处理避免了产生氢脆的现象,尤其适合于入槽前的最后一道工序。
12.冲洗入槽将阳极处理完毕的基体快速进行冲洗后,放入电镀槽中,准备电镀。
至此,完成金刚石电镀的整个镀前处理。
实验结果
实验将试件分成五组,在不同的镀前处理工艺流程下进行镀前处理,然后在同一电镀条件下入槽电镀。各组试件具体处理条件。
试样采用15152mm2的铁片。实验时,温度为40℃1℃,电流密度为40MA/dm2,阳极为纯净的2镍板,阴极为试件。
对电镀完的试件进行结合力和脆性两方面的检验。镀层结合力检验是采用定性的实验检测方法即锉刀试验法。所谓锉刀实验法是指用锉刀由基体向镀层方向成45o锉镀层边缘。如镀层不被带起或脱落,则为合格。
当结合力良好时,再进行镀层的脆性检验。脆性检验采用的是弯曲法。弯曲法将试件夹在虎钳上反复弯曲,同时用放大镜观察弯曲部位的变化至出现第一条裂纹为止。
由表5的测量结果可知,采用新工艺,试件表面光洁性好,油污和氧化皮被除净,试件呈现出良好的受镀状态。镀层金属与基体金属间的结合力良好,镀层的均匀性、完整性都较好。
结论
1.采用机械去毛刺、锉磨需镀部位的方法,防止工件表面呈现介电的不良状态;
2.将十二烷基硫酸钠作为碱添加剂,加强了基体表面的活性,去油速度快、质量好;
3.采用低温去油,使基体不受热应力影响;
4.在化学除油和酸洗后,又采用电化学除油和阳极处理,大大地改变了基体表面的状态,提高了镀液的分散能力和覆盖能力,提高了镀层的均匀性、完整性,增强了镀层的结合力。
钻石区别
天然钻石与合成钻石
结晶习性
合成钻石常为:立方体、八面体以及两者的聚形
天然钻石常为:八面体、菱形十二面体以及两者的聚形,还有常见三角薄片双晶
颜色
合成钻石常为黄褐色,并且经常被辐照改色成蓝、橙、粉、褐以及金黄色
天然钻石98%都是无色—浅黄系列。
表面以及内部纹理
合成钻石:可显示树枝状或者交叉状纹理
天然钻石:表面常见三角凹痕或者三角座,内部常显示与结构相关的纹理。
放大观察
合成钻石:籽晶及其幻影区,各种形态的金属包体
天然钻石:没有金属包体
可见光吸收光谱
合成钻石:无415.5nm吸收线,在液氮获得的低温条件下可以测得658nm吸收峰和500nm以下全吸收
天然钻石:绝大部分都是415.5nm吸收线
紫外荧光
合成钻石:长波下通常是没有荧光的,短波下有黄绿色、橙黄色荧光,有“马耳他十字分带”现象,同时有明显磷光
天然钻石:在长波下多为蓝白色荧光,短波下较弱或者显示惰性。
阴极发光仪
合成钻石:与紫外荧光分布特征相似,不同成长区显示不同的荧光分带
天然钻石:多是不规则
因为天然钻石生长的时候,环境是时刻都会变化的,然而合成钻石的生长环境都是一成不变。
红外光谱
合成钻石:1130波束的吸收普带
天然钻石:1176、1282波束的吸收谱带。
导电性
合成钻石:有的可能具有导电性或者导热性
天然钻石:除了蓝色钻石是半导体之外,均不导电,而且是没有磁性。
其他
比如异常双折射形形色色
历史故事
美丽的东西必难求,就像钻石总是与毒蛇共生一样。听听古罗马的著名哲学家普林尼(Pliny)给您带来的钻石之谷的故事。
相传公元前350年,马其顿国王亚历山大(Alexandera)东征印度,在一个深坑中发现有钻石,但深坑内有许多毒蛇守护着,这些毒蛇可以在数丈远的地方就使人毙命。亚历山大命令士兵用镜子折光(聚光),将毒蛇烧死,然后把羊肉扔进坑内,坑中的钻石就粘在羊肉上面,羊肉引来了秃鹰,秃鹰连羊肉带钻石吃进腹内飞走后,士兵跟踪追杀秃鹰得到了钻石。从此传说毒蛇是金刚石的守护神。
毒蛇真是上帝派来守护金刚石的吗?与蛇共舞,其实靠的还是金刚石的独特魅力,这就是金刚石特有的荧光现象。金刚石受X光或者紫外线的照射后会发光,特别是在黑暗的地方或夜里会发出蓝、青、绿、黄等颜色的荧光。中国古时候称有这种特性的金刚石为“夜明珠”。印度木夫梯里附近深谷中的金刚石,白天受到太阳紫外线照射后,夜里会发出淡青色的荧光。这些荧光吸引了许多有趋光性的昆虫飞来,昆虫又引来大量的青蛙,青蛙又招来许多毒蛇。环环相扣,这就是有金刚石的深谷中多毒蛇的原因。
直到19世纪中叶,人们还把金刚石视为一种神奇的石头。在已知的全部大约4200种矿物中,金刚石为什么会最坚硬?金刚石是在何地、如何产生出来的?所有这些,当时的人们还都全然不知。
人类同金刚石打交道有悠久的历史。早在公元1世纪,当时罗马的文献中就有了关于金刚石的记载。那时,罗马人还没有把金刚石当做装饰用的宝石,只是利用它们无比的硬度,当做雕琢工具使用。
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,中国金刚石矿产资源比较贫乏,通过近50年的地质工作,仅在辽宁、山东、湖南和江苏4省探明了储量。截至1996年底,中国保有金刚石储量2 089.78万ct,在世界上不占重要地位。在质量上,中国辽宁省所产金刚石质地优良,宝石级金刚石产量约占总产量的70%。20世纪90年代以来,中国年产金刚石约10~15万ct,远不能满足本国消费的需要。国家所需工业用金刚石99%以上依赖国产人造金刚石,1997年中国人造金刚石产量达4.4亿ct,天然工业用金刚石所占消费比重极为有限。
金刚石矿石有岩浆岩和砂矿两类。已知含金刚石的岩浆岩有金伯利岩、钾镁煌斑岩和橄榄岩3种,其中金伯利岩型和钾镁煌斑岩型具有工业意义。
据英国《每日镜报》2012年9月17日报道,俄罗斯克里姆林宫宣称,西伯利亚地区发现的一处小行星碰撞形成的弹坑中蕴藏丰富钻石资源,储存量之大可持续开发长达3000年。这个弹坑名为波皮盖坑,直径约合100公里,里面蕴藏的钻石达数万亿克拉,超过全世界现有的钻石储量。据介绍,波皮盖坑之所以这么多年来一直没得到开发,是因为苏联时代人们把更多精力耗费在了打造人造宝石上。钻石专家根纳迪·尼基汀指出,“这些钻石储量之大让人震惊,对它们的开发会给钻石市价带来什么样的影响,目前尚不清楚。”根纳迪补充说 ,与制造珠宝首饰相比,这些钻石的价值将更多的体现在工业用途中。
石墨单质
石墨和金刚石都属于碳单质,他们的化学性质完全相同,但金刚石和石墨不是同种物质,它们是由相同元素构成的同素异型体。 所不同的是物理结构特征。
二者的化学式都是C。
石墨原子间构成正六边形是平面结构,呈片状。
金刚石原子间是立体的正四面体结构。
金刚石和石墨的熔点比较
金刚石的熔点是3550℃,石墨的熔点是3652℃~3697℃(升华)。石墨熔点高于金刚石。
从片层内部来看,石墨是原子晶体;从片层之间来看,石墨是分子晶体(总体说来,石墨应该是混合型晶体);而金刚石是原子晶体。石墨晶体的熔点反而高于金刚石,似乎不可思议,但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10-10m,金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10-10m。同为共价键,键长越小,键能越大,键越牢固,破坏它也就越难,也就需要提供更多的能量,故而熔点应该更高。 (主要就是石墨的原子晶体属性导致它的熔点变高)
人工合成
目前人工合成金刚石的方法主要有两种,高温高压法及化学气相沉积法。
高温高压法技术已非常成熟,并形成产业。国内产量极高,为世界之最。
化学气相沉积法仍主要存在于实验室中。
二氧化碳逆转变成金刚石: 国内一家单位宣称传在440度的低温下即可实现这一转变,然而相关论文一经发表即遭到他国相关领域专家的强烈质疑,而且论文存在一稿多投的现象,文中数据也有严重不妥。虽然相关人员在相关学术刊物中进行了答疑,此科研成果还是被质疑是国内科研造假又一案例。但是最终不了了之。
纳米材料
纳米材料是近年引起世界各国物理学家、化学家、材料学家及工程界、产业界广泛注意的新材料。本文对纳米材料的通性、金刚石的基本性质、纳米金刚石的性质与应用前景、烧结型纳米PCD的聚结机理及性质进行阐述,提示了纳米金刚石聚晶具有金刚石的纳米材料的双重特性,提出了制造纳米金刚石聚晶的可能性。
纳米材料,具的1—100nm的纳米尺寸结构,正是由于这种结构,使得它具有单个分子和体相材料之间的特殊性。近年来,人们对纳米材料的研究已经渗透到许多研究领域。由于其所具有的特殊结构和性质以及广阔的应用前景越来越受到人们的广泛关注。纳米结构材料的研究已成为跨世纪材料学的研究热点,这种材料被誉为:“21世纪最有前途的功能材料”。
纳米材料的性质——纳米物质之所以表现出这些奇异的性能,主要是由于物质进入纳米尺度后表现出了一些宏观物质不具备或在宏观物质中可忽略的物理效应。据目前人们对纳米颗粒的研究,这些效应主要有表面效应,量子尺寸效应,小尺寸效应,宏观量子隧道效应等。
切割工艺
一颗钻坯看起来并不起眼,必须经过仔细的切磨、加工,才会成为我们所惯见的闪烁生辉的钻石。因此,钻石的车工,直接影响钻石的价值,详见后述。最理想的切割效果当然是保持钻石的最大重量、尽量减少瑕疵,并充分展示钻石的美,以使钻石光彩照人。一般的切割过程包括以下几个步骤:
标记(划线):这是钻石切割的第一步,先检验钻坯、并在钻石表面做标记,做这项工作的人有着丰富的经验并精通加工技术。最终目的是制造出最大、最干净、最完美的钻石,以尽可能高地体现钻石的价值。划线员必须留意两点:即既要尽量保持最大的重量,又要尽量减少内含物。划线员利用放大镜研究钻坯的结构,如果是大颗粒钻石,这项工作可能要历时数月,对普通钻坯则需要几分钟。不过,不论钻坯如何细小,每一颗钻石都要经过详细的检查以做出正确的判断。
划线员用印第安墨水在钻坯上划下标记,显示该钻坯要沿此线分割。通常尽可能沿钻石的天然纹理方向划线。
劈割
劈割师将划好的线的钻坯安放在套架上,然后以另一颗钻石沿分割线削一个凹痕,再把方边刀放在凹痕上,以手捶在劈刀上以合适的力敲击,钻石会沿纹理方向被劈成两半或多块。
锯切
大多数钻石并不适宜劈开,这时需要用锯切开,由于只有钻石才能切割钻石,因此锯片是一张在边缘涂有钻石粉及润滑剂的磷青铜圆片。钻石固定在夹子上,锯盘以高速旋转,即可将钻石锯开。现代激光技术引入钻石切割,大大提高了钻坯的加工效率。
成型
锯开或劈开的钻石再送到打圆部门去打圆、成型,即按照设计要求将钻石做成圆形、心形、椭圆形、揽尖形、祖母绿形等常见的切割花形,或其它特殊的形状。由于钻石是目前为止人类所认识到的最硬的天然物质,所以只有钻石才能打磨钻石,而且因钻石各个方向的硬度略有不同。所以研磨时要凭借经验,把握住钻石的基本形态:三方体、八面体、十二面体及晶体特性。一般方法是将钻坯高速旋转的车床上,然后用另一臂杆上的钻石把转动中的钻坯打圆。
起瓣、抛光
在一个涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上,车磨出所有瓣面(刻面),使钻石发出诱人的光彩。研磨的过程通常是,首先在底层做出8个大面,然后做16个刻面。加尖底,共25个刻面,并由此延伸出三角小面,风筝面及腰上刻面,一共33个刻面,这样一颗圆形钻石一共58个刻面,如果没有底尖的小刻面则共有57个刻面。
并不是每颗钻坯都必须经过全部以上工序,这须视钻坯的本身特点、所要达到的目标而定,如对前述的“扁平状”钻坯可能就不用劈割这道工序,又如加工祖母绿钻石就不须经“打圆”的工序。然而,任何钻石毛坯,有两道工序是必不可少的,这就是“划线”、“起瓣、抛光”。一颗精工切割的钻石所产生的瓣面,其位置和角度都是经精确计算的,使钻石发出最大的光彩。由此可见,切割世界上最坚硬的宝石——钻石,不仅需要先进的设备,更需要切割师有丰富的经验、高度责任心和全神贯注,才能释放钻石全部的灵彩。首饰柜台里一颗钻石,可能已经穿越过许多国家,经过若干人之手,通过加工、镶嵌、制作后才成为一件钻石首饰。随着科学技术的进步,激光技术、电子计算机技术的引入,可以使钻坯的设计、切磨更加精确无误。
开采加工
金刚石矿体历经艰辛开采后,还需经过多道处理遴选,才可从中获得毛坯金刚石。毛坯金刚石中仅有20%左右可作首饰用途的钻坯,而大部分只能用于切割、研磨及抛光等工业用途上。有人曾粗略地估算过,要得到1ct重的钻石,起码要开采处理250吨矿石,采获率是相当低的;如果想从成品钻中挑选出美钻,那两者的比率更是十分悬殊的了。
镀前处理
金刚石是目前发现的硬度最高、锋利性较好的磨粒。采用电镀的方法将金刚石磨料“电镀”在金属基体上,代替传统的压铸烧结法,不仅投资少、成本低,而且避免了在高温情况下金刚石的氧化,保证了金刚石的硬度和锋利性。
在整个电镀金刚石过程中,90%以上的电镀层结合不良是由于镀前处理不良所致。因此,要提高电镀质量,最主要的是做好镀前处理。
镀前处理的内容大致包括:除油、防锈、浸蚀、酸洗、活化清洗以及加辅助电极和装挂等。
为了提高镀层质量,经过对国内外的电镀行业情况进行分析和比较,结合实际,制定了镀前处理新工艺流程如下:去毛刺清洗涂绝缘胶擦洗化学除油热、冷水冲洗酸洗冷水冲洗电化学除油冲洗阳极处理冲洗入槽。
1.去毛刺用砂纸和手锉将工件上的毛刺除去,防止工件表面呈现介电的不良状态。
2.清洗用酒精将工件擦洗一遍,初步清除工件表面的油污。
3.涂绝缘胶将擦洗后的工件,在非镀部位上涂一层快速粘合剂,使非镀部位绝缘。
4.擦洗为了防止需镀部位被涂上绝缘胶,用手锉或砂纸将该部位再打磨一遍,然后冲洗。
5.化学除油除油剂配方。
氢氧化钠具有很强的皂化作用,与动植物油反应,生成可溶性飞皂和甘油。十二烷基硫酸钠是一种表面活呼剂,在其十二烷基疏水基团和硫酸根亲水基团的协同作应下,降低了液体与工作之间的表面张力。它作为一种碱液添加剂,加快了除油速度。碳酸钠和硅酸钠则是两种缓冲剂对处来酸起缓冲作用,使融液的PH值基本上保持不边。将工件置与于上述溶液中,在40℃~60℃的情况下清洗30分钟左右。
6.热,冷水冲洗先用热水冲洗,在用冷书冲洗,避免除油液进入酸溶液中。
7.酸洗酸洗液配方,其目的是去除基体表面的氧化皮。
8.冷水冲洗酸洗后,将工件夹出,用冷水冲洗,然后装挂到电化学除油槽内。
9.电花学除油电化学除油剂配方
把工作装挂在此溶液内,接同点源,先阴级处理1分钟,然后阳极处理3分种。所采用的电流密度为10A/dm2,电极为不锈钢板。电化学除油的反应如下:
阳级除油:4OH--2e=O2+H2O
阴极除油:2H++2e=H2
采用先阴后厌极的联合除油法,具有去油速度快,无氢脆的优点。
10.冲洗将用电化学除油后的工件用书进性行冲细洗,准备竟行阳行处理。
11.阳极处理
阳极处理液配方见表4所示,将基体装挂好,需镀部位插入该液中。负极用铅板,正极用基体。电流密度为25A/dm2,通电时间为3分钟。阳级处理避免了产生氢脆的现象,尤其适合于入槽前的最后一道工序。
12.冲洗入槽将阳极处理完毕的基体快速进行冲洗后,放入电镀槽中,准备电镀。
至此,完成金刚石电镀的整个镀前处理。
实验结果
实验将试件分成五组,在不同的镀前处理工艺流程下进行镀前处理,然后在同一电镀条件下入槽电镀。各组试件具体处理条件。
试样采用15152mm2的铁片。实验时,温度为40℃1℃,电流密度为40MA/dm2,阳极为纯净的2镍板,阴极为试件。
对电镀完的试件进行结合力和脆性两方面的检验。镀层结合力检验是采用定性的实验检测方法即锉刀试验法。所谓锉刀实验法是指用锉刀由基体向镀层方向成45o锉镀层边缘。如镀层不被带起或脱落,则为合格。
当结合力良好时,再进行镀层的脆性检验。脆性检验采用的是弯曲法。弯曲法将试件夹在虎钳上反复弯曲,同时用放大镜观察弯曲部位的变化至出现第一条裂纹为止。
由表5的测量结果可知,采用新工艺,试件表面光洁性好,油污和氧化皮被除净,试件呈现出良好的受镀状态。镀层金属与基体金属间的结合力良好,镀层的均匀性、完整性都较好。
结论
1.采用机械去毛刺、锉磨需镀部位的方法,防止工件表面呈现介电的不良状态;
2.将十二烷基硫酸钠作为碱添加剂,加强了基体表面的活性,去油速度快、质量好;
3.采用低温去油,使基体不受热应力影响;
4.在化学除油和酸洗后,又采用电化学除油和阳极处理,大大地改变了基体表面的状态,提高了镀液的分散能力和覆盖能力,提高了镀层的均匀性、完整性,增强了镀层的结合力。
钻石区别
天然钻石与合成钻石
结晶习性
合成钻石常为:立方体、八面体以及两者的聚形
天然钻石常为:八面体、菱形十二面体以及两者的聚形,还有常见三角薄片双晶
颜色
合成钻石常为黄褐色,并且经常被辐照改色成蓝、橙、粉、褐以及金黄色
天然钻石98%都是无色—浅黄系列。
表面以及内部纹理
合成钻石:可显示树枝状或者交叉状纹理
天然钻石:表面常见三角凹痕或者三角座,内部常显示与结构相关的纹理。
放大观察
合成钻石:籽晶及其幻影区,各种形态的金属包体
天然钻石:没有金属包体
可见光吸收光谱
合成钻石:无415.5nm吸收线,在液氮获得的低温条件下可以测得658nm吸收峰和500nm以下全吸收
天然钻石:绝大部分都是415.5nm吸收线
紫外荧光
合成钻石:长波下通常是没有荧光的,短波下有黄绿色、橙黄色荧光,有“马耳他十字分带”现象,同时有明显磷光
天然钻石:在长波下多为蓝白色荧光,短波下较弱或者显示惰性。
阴极发光仪
合成钻石:与紫外荧光分布特征相似,不同成长区显示不同的荧光分带
天然钻石:多是不规则
因为天然钻石生长的时候,环境是时刻都会变化的,然而合成钻石的生长环境都是一成不变。
红外光谱
合成钻石:1130波束的吸收普带
天然钻石:1176、1282波束的吸收谱带。
导电性
合成钻石:有的可能具有导电性或者导热性
天然钻石:除了蓝色钻石是半导体之外,均不导电,而且是没有磁性。
其他
比如异常双折射形形色色
历史故事
美丽的东西必难求,就像钻石总是与毒蛇共生一样。听听古罗马的著名哲学家普林尼(Pliny)给您带来的钻石之谷的故事。
相传公元前350年,马其顿国王亚历山大(Alexandera)东征印度,在一个深坑中发现有钻石,但深坑内有许多毒蛇守护着,这些毒蛇可以在数丈远的地方就使人毙命。亚历山大命令士兵用镜子折光(聚光),将毒蛇烧死,然后把羊肉扔进坑内,坑中的钻石就粘在羊肉上面,羊肉引来了秃鹰,秃鹰连羊肉带钻石吃进腹内飞走后,士兵跟踪追杀秃鹰得到了钻石。从此传说毒蛇是金刚石的守护神。
毒蛇真是上帝派来守护金刚石的吗?与蛇共舞,其实靠的还是金刚石的独特魅力,这就是金刚石特有的荧光现象。金刚石受X光或者紫外线的照射后会发光,特别是在黑暗的地方或夜里会发出蓝、青、绿、黄等颜色的荧光。中国古时候称有这种特性的金刚石为“夜明珠”。印度木夫梯里附近深谷中的金刚石,白天受到太阳紫外线照射后,夜里会发出淡青色的荧光。这些荧光吸引了许多有趋光性的昆虫飞来,昆虫又引来大量的青蛙,青蛙又招来许多毒蛇。环环相扣,这就是有金刚石的深谷中多毒蛇的原因。
直到19世纪中叶,人们还把金刚石视为一种神奇的石头。在已知的全部大约4200种矿物中,金刚石为什么会最坚硬?金刚石是在何地、如何产生出来的?所有这些,当时的人们还都全然不知。
人类同金刚石打交道有悠久的历史。早在公元1世纪,当时罗马的文献中就有了关于金刚石的记载。那时,罗马人还没有把金刚石当做装饰用的宝石,只是利用它们无比的硬度,当做雕琢工具使用。
金刚石
后来,随着技术的进步,金刚石才被当作宝石用于饰品,而且价格越来越昂贵。到了15世纪,在欧洲的一些城市,如巴黎、伦敦和安特卫普(比利时北部城市)等,已经能够看到一些匠人利用金刚石的粉末来研磨大块金刚石,对金刚石进行加工。金刚石作为宝石越来越昂贵,然而,对金刚石的科学研究却相对比较迟缓。一个重要原因就是,长期以来始终未能发现储藏有金刚石的“矿山”,已经发现的金刚石全都是在印度和巴西等地的河沙及碎石中靠运气采集到的,数量极少,十分稀罕。特别是高品质的金刚石,极其昂贵,只有王公贵族才享用得起。对如此昂贵的金刚石进行研究,在那样一种情况下,几乎是不可能的。
进入19世纪,情况才有了变化。1866年,住在南非一家农场的一位叫做伊拉兹马斯·雅可比的少年在奥兰治河滩上玩耍,无意中捡到一块重达21.25克拉(4.25克。克拉,宝石的重量单位,1克拉=0.2克)的金刚石原石。那粒金刚石立即被英国的殖民总督送到巴黎的万国博览会(1867~1868)上展览,并取名为“尤瑞卡”(希腊语,意思是“我找到了”)。
听到在南非发现金刚石的消息,一时间有成千上万的探矿者赶到奥兰治河,形成了一股寻找金刚石的狂潮。其中有一对姓伯纳特的兄弟,不久就非常幸运地在金伯利附近发现了一座金刚石矿。
发现金刚石矿意义十分重大,通过研究矿山的地质结构,便有可能知道在哪些地点有可能形成金刚石。
钻石选购
钻石不同与黄金,黄金的价格每天都有价格变动的,钻石的好与坏完全取决与钻石的4C,既克拉、色泽、净度、切工所决定的,选购钻石的时候就是从这4C的标准来选取的。如果你买钻石是用来投资的那么这4C标准那更应该了解详细一点。
金刚石
钻石的克拉,1克拉=100分, 克拉钻数越大那么就证明这个钻石越贵。价值也越大,钻石克拉直接从外观上就可以直接分辨的,克拉是分辨钻石价值首先要看的因素。钻石的色泽,钻石当然是越白越透明越好了!好的钻石颜色都是从D-E分级的。颜色也是可以通过不同颜色的钻石做比较的,这个也是可以从外观就可以来分辨的 越白的钻石当然价值也越高了。
钻石的净度,钻石的净度就是看钻石中是否与内含物或者瑕疵,没有瑕疵或者内含物越少的钻石戒指也就越高了。这个要通过放大镜来看的!在选购钻石的时候一定要钻石的切工,钻石切工的好坏就看钻石反射光线怎么样了,切工越好的钻石它所能表现出来的火彩也越好,钻石看上去也越闪耀。一颗好钻石它切工也肯定非常完美。价值也越高。
选购窍门
钻石与其他衣服等普通生活必需品不同,钻石是高档的商品,一颗好的钻石有着独一无二的闪光,每颗钻石都是自然界的奇迹,可以说,购买钻石是一门学问,买钻石自然有买钻石的方法,那么,你知道买钻石的窍门吗?
首先,买钻石最重要的还是自己要懂得一些钻石的知识,只要你接触过钻石,你一定对钻石的4C不会感到陌生,钻石的4C(美国GIA宝石学院创立)也就是钻石的净度、重量、切工、颜色,这四个共同组成了钻石的4C,钻石的4C决定了钻石的价格,买钻石有窍门吗?在买钻石之前一定要明白这点,对于钻石的4C多多少少要了解一些,知道各个等级的划分标准,以防被不良商家所骗!
金刚石
买钻石有窍门吗?其实还是有的,首先,每颗钻石一定都有自己的鉴定证书,要预防被不良商家所骗,就一定要学会看懂这些钻石鉴定证书,下面以美国GIA宝石学院出具的GIA证书为例,GIA证书主要是看三个地方,一是看切工评价,主要分为总的切工评价、对称度评价、抛光度评价等,如果三个评价都是“完美的卓越的=EXCELLENT”,那么说明你买到了最好的钻石,第二是看钻石的高度和直径,主要的计算公式为:0.00366(允许误差±0.03克拉)乘以直径的三次方!乘出来的结果如果比自己钻石的克拉数大,而高度比较低,那么这样的钻石光都从底尖“漏”掉了!在珠宝领域称为“飞碟”!那如果计算出来的结果比自己钻石的克拉数小呢?买钻石有窍门吗?如果小的话说明这样的钻石光都从腰线旁边“漏”掉了,这样的钻石在珠宝领域称为“烟囱管”,钻石品牌市场上这样的钻石大概占据了百分之九十!
买钻石有窍门吗?其实买钻石的窍门还有很多,如果真的要说的话也许几天几夜都说不完,这就需要我们平常都了解有关的钻石的知识,培养自己成为一个“钻石达人”,不要求精通,但至少不会被不良商家所骗!
相关信息
世界十大钻石
1、 库利南(cullinan)。1905年1月21日发现于南非普利米尔矿山。它纯净透明,带有淡蓝色调,重3106克拉。
2、 布拉岗扎(braganza)。1725年发现,是巴西境内发现的最大的钻石,它近乎无声,仅带有极轻微的黄色,重量为1680克拉。
3、 一颗未予命名的大钻石。1919年,在普列米尔矿山找到一颗重达1500克拉的宝石金刚石,颜色也和库利南相似,因此有人认为它和库利南是同一个大晶体破裂而成的,故没有给这块金刚石专门命名。
4、 尤里卡(eureka)。1893年,发现于南非奥兰治自由邦的贾格斯丰坦钻石矿。它光滑透明,呈蓝白色,光泽极佳。
5、 塞拉里昂之星(star of sierra leone)。塞拉里昂之星是1972年2月在杨格玛的钻石矿上发现的,重为968.9克拉,无色。
6、 科尔德曼.德迪奥斯.是巴西在发现”布拉岗扎”之后所发现的最大的钻石,重922.5克拉。
7、 库稀努尔(kohinur)是世界上已知最古老的钻石.相传早在13世纪时发现于印度著名的古钻石矿区——哥尔负达。原石重约800克拉,被称为“库稀努尔”。
8、 大莫卧儿(great mogul),世界著名的古钻石之一。大约1630—1650年发现于印度的可拉矿区,原石重787.5旧克拉。
9、 沃耶河(weyie river),1945年发现于塞拉里昂沃耶河谷砂矿中。石重770克拉,近于无色,品质甚佳。
10、金色纪念币(golden jubilee),1986年发现于南非的普利米尔矿山。原石重755.5克拉,呈深金褐色。
钻石爱情
钻石恒永久,一颗永远留
话说1939年,由于经济不景气,为此,当时戴比尔斯不得不削减自己90%的生产量,为了打动世界钻石需求,打出了“A diamond is forever”的经典口号,成功把钻石推销给了大众,使钻石的价格一路走高,并最终形成了 如今的高度垄断的钻石市场。
“A diamond is forever ”这句20世纪堪称经典的广告语是纽约著名广告公司,爱尔广告公司(NW Ayer)于1948年为国际钻石推广中心(DTC)创作的。她跨越了一个世纪,打动了无数沉溺在爱河中的情侣,并让他们更加期待爱情的永恒,同时被钻石这一稀有、珍贵的“宝石之王”所深深的吸引。
1993年是中国钻石发展史上一个不平凡的一年,这一年DTC通过香港的奥美广告公司,征集“A diamond is forever ”的中文翻译,经过半年的评比,一名大学教师的一句话被选上,于是“钻石恒久远,一颗永流传”这句经典的广告语成功的进入中国,并历经超过十年的时间使中国消费者开始广泛接受钻石文化。而在这之前中国对钻石的了解可谓知之甚少,钻石行业发展并不成熟,钻石文化理念更是无从谈起。而打开这个历史性局面大门的钥匙就是这句20世纪最著名的广告语:“钻石恒久远,一颗永流传。”这经典的一句广告语也从此改变了中国人婚庆以配戴黄金、翡翠的传统局面,进而形成了中国新婚人们“无钻不婚”的全新理念。
“钻石恒久远,一颗永流传”作为20世纪最为经典的广告语,如同一次爱情核爆炸,响彻全球。在古老东方中国这句话更是意味深长,短短的十九年间彻底改变了中国人婚庆以配戴黄金、翡翠的传统习俗,一枚钻戒成为承载两人爱情最美好的信物。
如今的中国钻石消费现已超越日本,成为仅次于美国的全球第二大钻石消费国,据国际钻石行业专家预测,至2020年中国将替代美国成为世界第一大钻石消费大国。而这一切不能不说与“钻石恒久远,一颗永流传”这句广告语在中国的推广有着某种密切的关联。
鉴别方法
简介
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。
单折光性
钻石的单折光性,是由于钻石的本质特性决定的。而其它天然宝石或人造宝石大都是双折光性的。冒充的钻石在10倍放大镜观察下,从正面稍斜的角度看,很容易看出棱角线出现重叠影像,并同时呈现出两个底光。双折射率差别小的如锆石等,也可看出底光重叠的影像。
吸附性
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胶粘性,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。
一线直落特征
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。
特有金刚光泽
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。
鉴定机构
IGI认证
(International Gemological Institute)
国际宝石学院IGI(International Gemological Institute)是世界顶尖的宝石学院,同时也是全球最大的独立珠宝首饰鉴定实验室。作为世界钻石之都最古老的宝石学院,IGI 自1975年成立于比利时安特卫普。广泛的经验、专业的意见以及长期可靠正直之声誉使得IGI成为珠宝行业参照标准的代名词。作为全球最大的独立实验室,IGI数十年鉴定中开发了激光刻字,暗室照片等专利技术并开创推广了3EX切工评价体系,长期以来一直是全球宝石学的领先者和规范制定者。IGI刚开始的时候只为比利时的少数钻石世家做私人钻石鉴定。
后来一些高品质的大钻被销往了欧洲的各个的王室,IGI的名字渐渐在王室之间传开来,欧洲、中东和亚洲的王室就把一些普通鉴定师难以鉴定的精细珠宝首饰送到比利时让IGI作分析。因为很多这类珠宝都已经镶嵌为非常复杂的头冠、项链、戒指等,IGI也渐渐从只做钻石鉴定发展为专门为钻石和高端首饰提供鉴定的全球宝石学机构。由于服务人群的特殊性,IGI在提供宝石学信息的同时,每张证书沿用了奢侈品的手工制作程序,为的是保证各方面品质都与珠宝相匹配。基于在钻石切工领域的权威研究,IGI制定了世界第一张完整全面的钻石切工评级表(Cut Grade Chart),成为了现代钻石切工体系评定标准的雏形。2007年,IGI首席鉴定师被比利时王室任命为比利时外交部钻石顾问。
GIA认证
美国宝石学院(Gemological Institute of America) 是把钻石鉴定证书推广成为国际化的创使者。它是在公元1931年由Mr. Robert Shipley所创立,至今已有将近70几年的历史,其鉴定费用依旧十分高昂。GIA在鉴定书内容品质方面,颇具公信力。GIA虽然是非赢利机构,其经费大部分却由美国各大珠宝公司赞助,其证书的出现也符合了美国珠宝商的发展利益,同时它也为很多面向大众人群的消费品牌提供鉴定证书。如主打主流中产阶级男性的著名美国网店“蓝色尼罗河”,基本上都用的GIA和AGS的证书。Tiffany原来在走中产阶级路线的时期也用大量美国宝石学院的证书,现在随着自身定位和品牌营销走高端路线和GIA的大众人群定位发生了偏移,也开始使用自己的证书了。从证书的页面来看,明星的珠宝和街边小店的货品都统一使用同样的制版和设计就像美国的麦当劳、GAP,是给全世界的每一个警察、老师、渔夫、工人的证书。因此可以说,美国宝石学院满足了现代工业化大部分民众的消费需求。
HRD认证
Diamond High Council--(比利时钻石高层议会),成立于1973年,主要协调比利时钻石业的活动。长年以来,HRD Antwerp已经成为比利时和国际认可的官方组织,担当安特卫普钻石行业的组织者、发言人以及媒体的角色。
其他
中国NJQSIC证书 中国NGTC证书 中国NGGC证书
美国GTC证书 美国GTA证书 美国EGL证书
日本CGL证书 美国GEMES证书
假劣钻石
玻璃
玻璃不仅可以用来制作假钻石,而且几乎可以用来作为任何天然宝石的代用品。用玻璃磨成的假钻石很轻易区别,因为它的折光率低,没有真钻石那种闪烁的彩色光线。一种非常简单的区别方法是,用白瓷碗盛一碗清水,将有怀疑的宝石浸入清水中,冒充钻石的无色玻璃制品似乎消失在水中看不清轮廓,真钻石的轮廓暗黑,在水中十分清楚。
人造尖晶石
和玻璃一样,生产它的目的就是为了作为许多种天然宝石的代用品和冒充品。它和钻石的区别是,缺少闪烁的彩色光线,将它浸入二碘甲烷中,也会轮廓模糊不清,而真钻石则十分清楚。
水晶和托帕石
这是两种天然矿物。无色透明的水晶和托帕石在琢磨后,粗看也有点像钻石,细看类似玻璃,缺少闪烁的彩色光线。另外,它们都是“非均质”的,而钻石却是“均质”的,用偏光仪能迅速地区别开来。
人造蓝宝石
人造蓝宝石是大规模生产的物质。它不仅作为宝石的代用品,在工业上也有很多用途。无色透明的人造蓝宝石在琢磨后也可作为钻石的代用品。常有这种情况,一件镶有大量小钻石的胸针或项链等首饰,可能一部分钻石是真的,而又混入了一些人造蓝宝石制成的假钻石。由于宝石镶在首饰上,测试不便,此时可将整件首饰浸入“二碘甲烷”这种液体中。真钻石在液体中边缘暗黑,好似在液中凸起,非常清楚;人造蓝宝石(或水晶)在“二碘甲烷”中几乎消失看不见,这样真假便一目了然了。在没有“二碘甲烷”时,用清水也可以,虽然真假的差别较小,但仍然很清楚。
此外,人造蓝宝石也是“非均质”的,而钻石却是“均质”的,二者用“偏光仪”也很轻易区别。
锆石
锆石是一种天然矿物,它本身也是一种中档宝石,无色透明的锆石经过细心琢磨后,是钻石的良好代用品。锆石的折光率近于2,色散也与钻石相近。因此从外观上看,锆石也会闪烁着彩色光线,与钻石很相像。在后述的各种人造假钻石出现之前,锆石是最佳的钻石代用品。
铌酸锂
这是一种典型的人造化合物,没有天然产的矿物,商品名称又叫“锂铌石”(linobate)。铌酸锂的硬度为摩氏5.5,与普通玻璃及钢刀相似,折光串与钻石相近,为2.21—2.30,色散是钻石的3倍。
铌酸锂本身是透明无色的,因此是钻石的良好代用品或冒充品。不过区别并不困难,首先,它琢磨后的成品和钻石、金红石一样,有明显的双影。另外,它的硬度太低。
钛酸锶
这也是一种人造化合物,没有天然矿物,它的商品名称为“钛锶矿”或“神石”(fabu1ite)。钛酸锶硬度为摩氏5.5,用钢针可能划伤它。比重5.13,为钻石的1.46倍。它的折光率与钻石完全相同,也是2.41,色散是钻石的4倍。因此,用无色透明的钦酸镕琢磨成宝石后,闪光强度与钻石完全相同,但色彩比钻石还要绚丽。
钛酸锶比铌酸锂更像钻石,因为它也是均质的,用放大镜观察没有双影现象。
钇铝石榴石(YAG)
这也是人造化合物,没有天然矿物,商品代号为UAG。均质体,硬度高达8.25,比重4.55,折光率1.83。在1960年以前,无色透明的钇铝石榴石曾作为钻石的代用品。不过它的折光率太低,琢磨出的成品远不如钻石美观。自从后来生产出性质更接近于钻石的代用品如钆镓石榴石后,钇铝石榴石除作为其它宝石的廉价代用品外,已不再用它磨制假钻石。
立方氧化锆
这是专门制造出来作为钻石代用品或冒充品的人造化合物,没有天然矿物。
自从70年代中期制成立方氧化锆后,上面叙述的9种人造宝石原料,只用作别的中低档宝石代用品,不再用来磨制假钻石了。
立方氧化锆之所以能取代所有的磨制假钻石的原料,是由于它有着与真钻石非常相近的性质。首先,立方氧化锆的折光率为2.17,色散0.06,与钻石很接近,又与钻石同属均质性。立方氧化锆的硬度高达8.5,这使它琢磨成宝石后,可以镶嵌在首饰上长期佩戴,不会被划伤磨毛而失去光泽。立方氧化锆可以制出透明度极佳、完全无色的产品。这样,将它磨成宝石后,外观与钻石非常相似。据说在刚生产出来的那几年,用它冒充真钻石使一些有经验的宝石界人士也上过。
当然,立方氧化锆与钻石仍有不少差别;首先是硬度,什么物质也比不上钻石,立方氧化锆也不例外的低于它。此外,立方氧化锆的比重高达5.6—6,是钻石的1.6—1.7倍。有条件用仪器测一下比重,立即可以区别。立方氧化锆的商品代号为CZ,因此,用它磨成的假钻石 也常叫做“CZ钻”。CZ钻由于价格非常低廉,可外观又极像钻石,因此获得 了广大顾客的欢迎,不仅一般人常戴镶CZ钻的首饰,就是拥 有真钻石首饰的人,平时为了安全,也佩戴镶CZ钻的首饰。立方氧化铬的产量也与日俱增,仅美国目前的年产量已 超过l0亿克拉,即200吨
莫桑石
是合成产品,也是最新的钻石模仿品。其常见颜色是微黄色的,化学成分是碳化硅,摩氏硬度9.25,比重3.22。具双折射率,折射率2.648-2.691,双折射率是0.043。
莫桑石的导热能力与钻石接近,用钻石热导仪测试莫桑石会出现钻石反应,所以不能依靠热导仪鉴定莫桑石有一9.5度的硬度笔将它不显眼的位置会留下轻微摩擦纹,钻石的硬度是摩氏10度,所以不受影响,由于莫桑石的高硬度及高折射率特性的原因,已切割的蜞桑石表面反光及光泽与钻石极为接近。
保养知识
简洁、自然和装饰性,成了如今铂金饰品的主题风格和发展趋势。不论你是否想购买此类产品,你去市场上逛一逛,都可以发现一种现象:在美钻体现华贵与亮丽,恒久与纯洁,体现保值与增殖的观念趋势下,铂金钻饰成了越来越多人指上腕间的宠爱之物。就在铂金钻饰走入寻常百姓家之间,它的保养就成了人们颇为关心的问题。
1.当你做家务时,不要让佩戴的钻石染上油污或漂白水,油污会影响钻饰的光泽;漂白水会使金属产生斑点。
2.不宜佩戴钻饰做粗重工作,钻石虽然坚硬、耐磨,但如依其纹理方向受到重击的话,也可能会受损。
3.切勿将钻饰与其它珠宝一起放在抽屉或首饰盒内,因钻石在摩擦时会将其它珠宝刮伤。同时,铂金首饰也不宜和黄金首饰同时佩戴,因黄金较软,若互相摩擦,不但会使黄金饰品受损,也会使黄金染在铂金上,使之变黄,且很难去掉。
4.每年应将铂金饰品送到珠宝店检验一下,查看钻石与镶托是否有松动与磨损,以便及时整修。
5.钻石对油脂有粘结性,粘上皮肤油脂、化妆品及厨房油脂的钻石 会失去光泽,因此应每月清洗一次。清洗方法是:将铂金首饰浸入首饰清洗液中约5分钟,取出后用小牙刷轻刷钻石,再将其放入滤网上用水冲洗,最后用软布吸干水分。
6.保养钻戒,切勿撞击:钻石是世界上最坚硬的东西,但其实它很怕撞击。由于特殊的分子结构,它虽然能在任何宝石上刻划出痕迹,却经不起碰撞。特别是“爪镶”的钻石,钻石腰部很脆弱。
7.保养钻戒,好好爱护:在做粗重活时应取下钻戒,以免导致戒托受重力变形,影响钻石牢固度。
8.保养钻戒,专业清洗:钻石的亲油性非常强,容易沾染油污,所以涂抹手霜,洗碗时要摘下钻饰。游泳时也不能佩戴,水中的氯化物漂白剂会腐蚀钻戒。建议选择专业珠宝清洁剂和仪器清洗。
9.保养钻戒,分类存放:分类存放不同的宝石,以防饰品与饰品间相互磨擦。
钻石分级
克拉重量(Carat):大钻稀有 小钻璀璨
钻石重量以克拉(又称卡)计算。1克拉=200毫克=0.2克。一克拉分为一百份,每一份称为一分。0.75克拉又称75分,0.02克拉为2分。在其他条件近似的情况下,随着钻石重量的增大,其价值则呈几何级数增长;重量相同的钻石,会因色泽、净度、切工的不同而价值相差甚远。在每一种不同的大小和形状中,都能找到品质优良的钻石,最重要的是找一颗大小适合而式样又让你喜欢的钻石。
净度(Clarity):晶莹剔透 纯美难求
钻石结晶于地球深处地幔岩浆之中,环境复杂,成分多样,温度压力极高,历经亿万年的地质变化,其内部难免含有各种杂物或存有瑕疵。这些内含物的颜色、多少、大小、位置分布对钻石净度构成不同程度的影响。通常使用10倍放大镜对钻石内部、表面瑕疵及其对光彩影响程度将未镶嵌钻石的净度级别细分为LC、VVS1、VVSS2、VS1、VS2、SI1、SI2、P1、P2、P3共10个级别。已镶嵌钻石划分为极好、很好、好、较好、一般共5个级别。
色泽(Colour):无色高雅 异彩罕见
钻石有多种天然色泽,由珍贵的无色(切磨后白色)。罕见的浅蓝、粉红,到常见的微黄不等。愈是透明无色,白光愈是能穿透,经折射和色散后更是缤纷多彩。钻石色泽分级是在专业实验室的分级环境中,由技术人员将待分级钻石与标准色泽比色石反复对比而确定。最白的钻石定为D级(即从Diamond的第一个字母开始)。钻石色泽共分为11个级别,依次为:D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N。
切工(Cut):精工雕琢 光芒尽现
钻石的璀璨光辉归功于其独特的高折射率和高色散性能。然而,未经切磨的金刚石也只不过相貌平平,只有通过准确计算、精心设计和完美切割刨磨,使光线充分折射出顶面才能使美钻光芒尽现。钻石是最硬的物质,坚不可摧、永不磨损,一经切磨便光辉永恒。判别切工优劣的方法:拿起钻石,凝视跳动在顶面的光芒,车工精美的钻石璀璨夺目,不会因镶嵌或款式的不同而华采隐没。车工的级别分为:很好、好、一般。
相关误区
买钻石为了保值
错。钻石是用来看的,不是用来当金条储存的。买钻饰是为了漂亮,不是为了过两天把它卖了换钱。0.2克以下的钻石受市场因素影响大,保值功能不强,要保值,还得买克拉数大的钻石。用于投资的裸钻至少在1克拉及以上、颜色在D-I、净度在VVS1-VVS2、切工为EX,符合以上标准的裸钻才具有 真正意义的保值和升值功能,即具有投资价值。而那些不足1克拉或有严重瑕疵的裸钻,升值幅度很小,并不具备一定保值和升值功能。
钻石的璀璨来自其色度
错。钻石的璀璨来自其切工。把几颗钻石放在一起,最亮的那一颗就是切工最好的。
买钻石一定要买VS高净度的
错。净度是专业人员在显微镜下,根据钻石内含物的多少确定的。珠宝店里大多数的钻石都是SI以上,即“肉眼下无瑕疵”。内含物是钻石形成过程中保留的天然印记,它不会影响钻石的美丽(SI以上的钻石,肉眼根本看不见内含物)和耐久度,反而会使钻石更具特点。即使是稍次一等的P级钻,把个头换大一点,也可在人前招摇,没有人会追着你用放大镜来确认那颗钻石的净度。
I色度的钻石最漂亮
错。色度是在实验室专门照明条件下,由专业人员进行分级。很难说I色度的钻石就比 J的钻石漂亮,还要看切工、克拉重量和净度。有些讲究个性的消费者宁愿买带有一点颜色的而克拉重量更大的钻石,因为钻石的天然色泽,在正常照明下很难分辨出。钻石的颜色中D色最漂亮,等级最高,按照英文字母的排列顺序等级逐级下降:分别是D>E>F>G>H>I>J>K>L 品级较差的钻石甚至有最低到Z的评级。
钻石的辐射
钻石首饰是当今珠宝首饰消费潮流中最受欢迎的高贵饰物之一。然而,医学专家研究发现:有些名贵钻石首饰含有超过正常值的放射线。佩戴这些钻石的人,一年内所受的辐射量超过一个核工作人员一年内所受到的辐射极限;甚至还会使佩戴部位的肌肉癌变,如增加肺癌、乳腺癌的发病率等。
因此,在购买钻石时,要选择那些符合标准的钻石。
昂贵原由
钻石之所以被人类称之为“宝石之王”,并成为最昂贵的宝石品种,除与钻石本身具有魅力的品质有关外,还与钻石矿床的探测、加工等有着密切的关系。
钻石固有的内在魅力品质
作为宝石,必须具备美丽、耐久和稀少这三大要素。钻石是唯一一种集最高硬度,强折射率和高色散于一体的宝石品种,任何其它宝石品种都是不可比拟的。这样的宝中之宝,稀中之罕,理所应当地成为贵中之最了。
钻石文化源远流长
自古以来,钻石一直被人类视为权力、威严、地位和富贵的象征。其坚不可摧、攻无不克、坚贞永恒和坚毅阳刚的品质,是人类永远追求的目标。它具有潜在的、巨大的文化价值。
钻石矿床探寻艰难,耗资巨大
钻石矿床的寻找,并不像传说中的那样,不小心摔一跤就能发现一个钻石矿床。钻石矿床的探寻往往要花上几十年,甚至上百年的努力和劳动,耗资巨大。如原苏联西伯利亚原生金刚石矿床的探寻,从1913年开始,历经了18年的艰辛,才得以发现;博茨瓦纳的“欧拉”原生矿床,耗资3200万美元,历经12年的奋斗才挖掘出来;近几年,在加拿大西北部发现的金刚石原生矿床,世界金刚石矿床的数量,如果与铁、铜和金矿数量相比的话,可以说是少得可怜,屈指可数。在开采出的金刚石中,平均只有20%达到宝石级,而其余80%只能用于工业。但这 20%宝石级金刚石的价值却相当于80%工业金刚石的5倍之多。世界金刚石年产量约为10000万克拉,宝石级约为1500万克拉,而加工成钻石的约为400万克拉(相当于800千克)。有人粗略统计发现,要得到1克拉(0.2克)已打磨好的钻石,需要挖掘约250吨矿石。
开采的规模浩大、难度极高
钻石矿床的开采,可以说是一件规模巨大,却又细心备至的工作。开采过程中,既需充分开采含有钻石的矿石,又要谨小慎微,以确保矿石中钻石原石颗粒完好无损。开采不当会导致经济的巨大损失。不论是露天开采,还是地下挖掘,都是一项声势和场面浩大的工程,人力物力的投入是难以想象的。
钻石加工程序复杂,工时量大
对开采出的矿石经精心破碎和分选后,并不像其它金属矿床一样,即可投入大批量的冶炼,而是要对每一粒钻石毛坯进行逐粒精心细致的分析,才能确定下切磨方案,以确保其重量、净度和款式。这往往需要对钻石本身物理光学性质有充分了解、经验相当丰富的人员来进行。一般步骤是:设计标线;劈钻;锯钻;车钻;磨钻;清洗分级。而这每一步骤中还包括了许许多多的小程序。每一小步都需要精湛的工艺技术和丰富的经验。就拿世界之最的库利南钻石来说,原石重3106克拉,三个经验丰富、技艺超群的工匠,每天工作14小时,共耗时8个月,才将它分割成4颗大钻和101颗小钻。有些世界著名钻石的加工,往往仅设计都要花费几个月,甚至1—2年的时间。
到消费者手中,一颗钻石的经历繁多
据有人初步统计,一颗钻石,从它的开采、分选、加工、分级、销售,到最后卖到购买者手中,约涉及200多万人,一枚钻戒是天然造物主和200多万人心血的结晶,钻石的无比珍贵也就是在其中
历史上最著名的十颗钻石
1.伟大的非洲之星
“非洲之星”是世界上最大的切割钻石。这颗钻石由美国一家公司切割,该公司在研究了这颗钻石6个月后,才确定如何切割。
2.光之山钻石
这颗钻石有最古老的记载历史,它的最早记载可以追溯到1304年。在维多利亚女王在位时被再度切割,之后被镶嵌在英国女王的王冠上,这颗钻石现在重108.93克拉。“光之山”钻石据说是上帝送给一名忠实信徒的礼物。
3.艾克沙修钻石
“艾克沙修”不光是世界上最大的钻石之一,它还是迄今为止全球发现的第二大钻石。
4.大莫卧儿钻石
大莫卧儿是17世纪在印度发现的钻石。大莫卧儿根据泰姬陵的建造者沙迦汗命名。但是,这颗钻石后来失踪了。有人认为,光之山钻石可能就是由这颗钻石切割而成。
5.神像之眼钻石
这是一颗扁平的梨形钻石,大小有如一颗鸡蛋。“神像之眼”重70.2克拉。传说它是克什米尔酋长交给勒索拉沙塔哈公主的土耳其苏丹的“赎金”。
6.摄政王钻石
摄政王钻石是一名印度奴隶于1702年在谷康达附近发现的。摄政王钻石以其罕见纯净和完美切割闻名,它无可争议当属世界最美钻石。
7.奥尔洛夫钻石
奥尔洛夫钻石是世界第三大切割钻石。它有着印度最美钻石的典型纯净度,带有少许蓝绿色彩。
8.蓝色希望钻石
它被认为有著名的塔维奈尔蓝钻的特点,1642年被从印度带到欧洲。它曾属于法国国王路易十四。如今你可以在华盛顿史密森学会看到这颗钻石。
9.仙希钻石
它最初属于法国勃艮第“大胆的查尔斯”公爵,公爵于1477年在战争中弄丢了这颗钻石。仙希钻石为浅黄色,显然出自印度,据说它是被切割成拥有对称面的第一大钻石。
10.泰勒·伯顿钻石
这颗梨形钻石是1966年在南非德兰士瓦省第一矿发现。理查德·巴顿为伊丽莎白·泰勒花110万美元买下了这颗钻石,给它重新取名为“泰勒·巴顿”。
计算化学数据
1、疏水参数计算参考值(XlogP):-1.1
2、 氢键供体数量:0
3、 氢键受体数量:2
4、 可旋转化学键数量:0
5、 互变异构体数量:
6、 拓扑分子极性表面积(TPSA):34.1
7、 重原子数量:2
8、 表面电荷:0
9、 复杂度:0
10、同位素原子数量:0
11、 确定原子立构中心数量:0
12、 不确定原子立构中心数量:0
13、 确定化学键立构中心数量:0
14、 不确定化学键立构中心数量:0
15、 共价键单元数量:1
真钻在X射线下能否被发现
X射线的检测原理:X射线属于高能粒子流,对于各种物质均有一定程度的穿透作用。如果将人体置于X线发生装置和照相胶片之间那么骨骼等部位X射线衰减严重以至于无法透过,因此骨骼部分的胶片不能感光,骨骼的影像就会显现出来;而脂肪、脏器等组织,X射线可以顺利穿透,通过光化学作用使胶片感光,将胶片上的卤化银分解为银,呈黑色。胶片上黑白灰交织的影像就是这样得来的。
钻石是碳元素组成的无色晶体,而碳元素的原子序数是6,非常小,带入公式可以发现钻石的衰减系数小,X射线大部分透钻石而过,所以把钻石直接放在X光机下是很难检测到的。
但与医院需要查清人体内脏的方法一样,如果让人服下X射线对比剂,情况就大不相同了。一般情况下,医院会让患者口服硫酸钡,俗称“钡餐”,钡的原子序数是56,X射线不易透过,在X光下呈黑色。利用这种方法,钻石就无处遁形了。
除此之外,机场用的X射线安检仪拥有两组探测器阵列,能分别探测高能量和低能量射线信号,将两种信号进行比对,就能够获得被检物品的有效原子序数,从而区分出各种物质。使用这种方法,显然钻石也能被发现。
因此,不能因为钻石的衰减系数小就笼统地说 “真钻在X线下无法发现”。实际上,很多矿石公司正是运用X光机,在下班时进行检查,防止员工偷带钻石的。
稳定性
金刚石化学性质稳定,具有耐酸性和耐碱性,高温下不与浓HF、HCl、HNO3作用,只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中,或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时,表面会稍有氧化;在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高温气体中腐蚀。
金刚石还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等。唯Ⅱb型金刚石具良好的半导体性能。根据金刚石的氮杂质含量和热、电、光学性质的差异,可将金刚石分为Ⅰ型和Ⅱ型两类,并进一步细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb四个亚类。Ⅰ型金刚石,特别是Ⅰa亚型,为常见的普通金刚石,约占天然金刚石总量的98%。Ⅰ型金刚石均含有一定数量的氮,具有较好的导热性、不良导电性和较好的晶形。Ⅱ型金刚石极为罕见,含极少或几乎不含氮,具有良好的导热性和曲面晶体的特点。Ⅱb亚型金刚石具半导电性。由于Ⅱ型金刚石的性能优异,因此多用于空间技术和尖端工业。
世界上最大的工业用金刚石和宝石级金刚石都超过3100克拉(1克拉=200毫克)。其中宝石级金刚石的尺寸为10×6.5×5厘米,名叫“库利南”,1905年发现于南非的普雷米尔岩管。中国常林金刚石,重158.786克拉,于1977年被山东临沭县常林大队女社员魏振芳发现,后列为世界名钻。世界金刚石主要产地有南非、澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯。
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