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郑州华晶金刚石股份有限公司

合成钻石:从工业材料到珠宝饰品

关键词 合成钻石 , 金刚石 , 压机|2018-12-11 09:51:07|来源 中国超硬材料网
摘要 点石成金的故事只能存在于神话故事中,这是因为金元素(Au)在自然界中本身就是稀少的存在。但作为钻石组成成分的碳元素,广泛分布在自然界中。这就意味着一旦人们找到碳元素变成钻石的关键方...

       点石成金的故事只能存在于神话故事中,这是因为金元素(Au)在自然界中本身就是稀少的存在。但作为钻石组成成分的碳元素,广泛分布在自然界中。这就意味着一旦人们找到碳元素变成钻石的关键方法,就可以源源不断地生产钻石。

       世界上第一个人造钻石诞生于瑞典的斯德哥尔摩,一家名为ASEA的电气公司领导研发小组,于1953年成功合成了金刚石微晶。但由于该公司的目标是生产大颗粒宝石级金刚石,不足1毫米的微晶在他们看来是失败的,于是没有申请专利。第二年,这项荣誉被美国人抢走。美国通用电气公司组建的一个研究小组历经3年的实验,成功获得金刚石。

       20世纪60年代,中国最早开始进入合成钻石领域。在此之前,由于金刚石资源贫乏,只能依靠从苏联或刚果进口,但中苏关系破裂和刚果独立后,中国的金刚石来源被切断。这严重影响了精密制造和国防工业的发展。为摆脱这种困境,1960年10月国家开启“人造金刚石试验研究”项目。三年后,在自主生产的高压装置上,中国成功合成金刚石,经测定后确认,与天然金刚石的数据相同。

       最早的合成钻石虽然成分与天然钻石一样,但是颜色上始终无法达到宝石级的无色透明状态,多为黄色和棕色。因此长期以来,合成钻石最主要的用途是在工业和科技上。作为超硬材料的钻石,不仅能用于切割材料,其高硬度、高导热率、高化学稳定性等特性,使得钻石成为极佳的光学材料和半导体材料。

       如果一直是这样,合成钻石和天然钻石分处工业领域和珠宝领域,泾渭分明,不会有交集。但随着技术水平的发展,人们开始制造出宝石级别的合成钻石,单纯依靠人眼已经很难鉴定出二者的区别。

       2012年5月,专业钻石检测机构安特卫普实验室在一批605颗大小为0.30~0.70克拉不等的钻石中,检测出461颗合成钻石。与此同时,国家珠宝玉石质量监督检验中心也在深圳的实验室发现了一批未经披露的合成钻石。

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图片来源:视觉中国

       不可忽视的中国制造

       钻石产业的“黑天鹅”出现了。一方面,越来越难以鉴别的合成钻石混入天然钻石中,考验着买卖双方和质检机构的甄别排查能力,而一旦被发现,将严重影响钻石市场的消费信心。另一方面,合成钻石缺乏规范的鉴定体系,即使是从正规渠道进入市场,也仍然会对从业者和消费者带来不小的困扰。

       就目前世界合成钻石的产业格局来看,主要有两种生产方式:CVD和HPHT。前者是化学气相沉积法,后者是通过高温高压的方式合成钻石。CVD以生产大颗粒合成钻石为主,HPHT主要生产小碎合成钻。

       目前合成钻石的售价大约为天然钻石的50~70%,随着技术的进步和规?;吹谋呒食杀镜菁?,未来合成钻石的成本甚至有可能降到天然钻石的10~30%。根据摩根士丹利的调研报告预计,到2020年,小颗粒合成钻石的市场售价将达到同级别天然钻石的50%,而大颗粒合成钻石的售价有可能降到同级别天然钻石的30%。摩根士丹利还预测,虽然目前合成钻石销售额在全球市场中仅占1%,但随着工艺质量和钻石尺寸的快速提升,合成钻石可能会在2020年占据宝石市场15%左右的份额。

       与合成钻石产量的飞速增长相对,储量有限的天然钻石随着开采程度的加深,未来将面临产出下降的局面。戴比尔斯集团大中华区市场顾问林威雄在接受媒体采访时表示,从2019年开始,天然毛坯钻石产出将出现年均1~2%的下滑,而销量将出现3~4%的上涨,供需缺口将进一步扩大。

       中国合成钻石自20世纪90年代开始蓬勃发展,进入21世纪以来,在世界合成钻石领域占据了优势地位,2016年年产量已接近200亿克拉。同年国内登记结婚的新人共有1133万对,如果要将这一年国内产出的合成钻石平均分配的话,每对新人能分到1800克拉。

       中国合成钻石基本以HPHT法制作小颗粒钻石,全球宝石级的小颗粒无色合成钻几乎都是在中国制造的,大颗粒HPHT法合成钻相对产量较少,产量约占全球50%。

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图为郑州华晶公司生产的合成钻石

       2012年2月,郑州华晶金刚石股份有限公司、中原工学院、郑州磨料磨具磨削研究所联合申报的一项关于高品级合成金刚石的项目获得国家科技进步二等奖,这标志着中国合成大颗粒高品质金刚石取得重大突破。经过5年发展,目前世界各地高色级、高净度、强磷光合成钻石,多数产自中国。2017年,合成金刚石生产龙头企业郑州华晶金刚石股份有限公司在上海成立了合成钻石销售公司,并在郑州开设了线下体验店。

       据《中国黄金珠宝》的一份报告显示,目前中国已有7000台制造工业级合成金刚石磨料的六面顶压机,其中2000台的生产能力就足够满足工业用途,剩下的5000台因竞争激烈,尚处于停工状态。一旦合成钻石市场需求上涨,剩余的机器可以迅速转型,投入宝石级合成钻石生产,届时产能将大规模增长。

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