自从1953年GE公司首先生长出高温高压合成钻石,中国至1963年也生长成功,至今大家都努力长大颗粒做首饰用途。近年高温高压方式每年生长黄色磨料约200亿克拉,需现用六面顶压机8000台左右。白色首饰用大钻石约300万克拉,约需现用六面顶压机3000台左右,都占世界绝对优势。其他用途极少量,如车刀片、拉丝模等。
一、铸造、锻造六面顶压机
全中国约有1万多台六面顶压机,另有五家新厂在筹建中,预计要增加5~6000台大型六面顶压机,现在大型六面顶压机的制造是瓶颈,两年前新出来的锻造六面顶压机是另一种选择,正在接受时间的考验。原来都是用铸造法制作铰链梁,塑性较低,不易变形,寿命约十几年,经过半个多世纪的考验,业界基本满意。锻造铰链梁的塑性较强,生长大颗粒钻石还好,如频繁生长磨料极易变形,长期使用后应力会使六个铰链梁塑性变形,使得六个顶锤的对中性发生偏差,易产生放炮,损伤顶锤及机件,在不断升压降压、升温降温的使用状况下,能坚持多少年待观察。现在铸造加锻造六面顶大型压机,能够供应给客户的量,全国每年约600台左右。
二、高温高压适合生长3、4克拉大小的毛坯
如因戴比尔斯因素,全球其他培育钻石厂家无法竞争1.5克拉以上的成品培育钻石,高温高压业者还能竞争1.5克拉及以下的成品培育钻石,因戴比尔斯这些大小的成品培育钻石零售价仍卖US$800/克拉,我们还有空间可以竞争。这些规格的培育钻石, 我们可以用高温高压六面顶压机生长3、4克拉的毛坯,用来切磨出1.5克拉以下的成品培育钻石。净度好的毛坯可以切磨出一克拉以上的大钻,净度差的毛坯,可由印度切磨厂敲碎,做成各种尺寸的中、小钻。高温高压六面顶压机要慎重考虑增加的数量,否则市场饱和后,多出来的压机都再回去生长工业用磨料,产量过剩,将使金刚石磨料价格降低,全体业者利润受损。
三、必须要有好的生长技术
生长工艺、技术是长出高品质培育钻石的一个重要因素,投资者必须找到真正好的技术来源,如果产品品质不够好,将会产生极大困扰。
高温高压培育钻石的净度绝大部分是Sl,甚至PK,这也是跟生长速度有关,生长慢一些,净度就比较好,生长速度快,黑色的触媒金属杂质就会多,VS的比较少,良率约10~40%,看各家的技术,VVS的会有,但是比例极少。
四、高温高压钻石颜色的控制
高温高压钻石的颜色,现在每一家的技术都进步到基本上可达D/E/F,只有少部分的厂家的技术还没有克服,有一些比较差的颜色,如H/I/J/K,或带一些绿色、蓝色等杂色。高温高压生长无色钻石的工厂,在选购石墨的时候,要确定硼含量尽量少,虽然导电性能一定无法避免,但是硼尽量少时,成品钻石的颜色不会带灰蓝而呈微暗色调。
五、大型压机两层生长新技术
中国矿业大学邓福铭教授在2021年10月14日在2021超硬材料及制品产业(长沙)交流会中发布用1000mm缸径大型压机排列两层晶种,一炉生长出34粒3~4克拉毛坯,这个技术将会逐渐展开,对业界将有极大帮助。
六、六面顶大型压机的改进
六面顶压机业界已向有缸的1000、1100mm缸径的大型压机改进中,如此将对业界的产量及效果有相当的改进。
七、高温高压无色钻石的导电性
无色高温高压合成钻石是电的半导体。天然钻石只有lIb型因为含硼,可以导电,其它型别都不导电。
生长高温高压无色钻石时,会加钛或铝作为除氮剂,把氮先结合掉,石墨里的硼就存在钻石的晶格里,视硼的量多少而呈现蓝色或无色,极少量的硼,甚至几个ppb的量,钻石仍为无色,却都有半导体性能而导电。在自动抛光机研磨每一个刻面完成时,夹具与磨盘接触时产生导电,无色高温高压钻石本身就有半导体性能,无法利用自动抛光机加工。但可以加一绝缘的陶瓷套筒,这样的操作比较困难,仅适合加工粗底、粗面。
八、高温高压无色培育钻石的导热性
高温高压培育钻石的导热系数较低,用热导仪来测,它们大部分会停留在莫桑石(Mossanite)的位置,少部分会跳到钻石位置。其原因,是它们在生长过程中,进入了太多的铁、镍金属,形成非常小的离子态留在钻石内部成为杂质,这些杂质极小,数量又多到影响钻石的导热系数。
▲ (左)HPHT培育钻石部分显示Moissanite;(右)部分显示Diamond
九、高温高压电解污染的控制
全国任何地方都在要求减少污染,现在化学电解金属触媒和石墨已有改进更好的方式,业界必须更进一步的利用新技术控制污染。