人造钻石的原料主要是石墨,但具体原料和工艺因制造方法不同而有所差异,主要分为以下两种主流技术:
一、高温高压法(HPHT)
原料组成 以石墨为基本原料,通常配合少量金刚石粉或金刚石粉末作为种子。
核心原理
在模拟天然钻石生长环境的高温高压条件下(约2300℃、15-18万个大气压),以石墨为碳源,通过金属液体(如镍铬合金)作为载体,使石墨中的碳原子迁移到金刚石晶核上,逐渐形成钻石结构。
技术发展
该方法最早由美国通用电气在1954年发明,是目前最成熟的人造钻石生产工艺。
二、化学气相沉积法(CVD)
原料组成
主要使用含碳气体(如甲烷、乙炔)作为碳源,通常需要配合金属催化剂(如镍、钴等)。
核心原理
在高温(约2300℃)下,含碳气体在催化剂作用下分解为碳原子,这些碳原子在金属液体中迁移并沉积在金刚石种子上,逐步形成钻石层状结构。
优势与特点
- 压力较低(约1000-2000大气压),能耗低于HPHT;
- 可调控生长速度和形状,适合批量生产。
补充说明
原料纯度: 高纯度石墨可提升钻石颜色和净度,但成本较高; 应用差异
综上,人造钻石的原料以石墨为核心,通过高温高压或化学气相沉积等工艺转化为金刚石结构,但与天然钻石的来源(碳元素在地球深处自然结晶)存在本质区别。