合成钻石主要通过两种方法制造:高压/高温(HPHT)和化学气相沉积(CVD)。这些方法需要专门的设备来模拟钻石形成所需的极端条件。
高压/高温(HPHT)法
1.带式压机
带式压机使用两个强大的活塞向相反方向施加相同的压力。这种设置可确保压力分布均匀,这对金刚石合成至关重要。
2.立方压机
立方体压机利用遍布整个机器的活塞从多个方向产生高温高压。这提高了钻石生长过程的效率。
3.劈裂球(BARS)压机
尽管文中没有详细介绍,但劈裂球压力机因其能够创造精确稳定的高压条件而闻名。
在 HPHT 工艺中,一颗小的金刚石种子被放置在碳源中,碳源通常是高度精炼的石墨。催化剂混合物中含有金属和粉末。当机器启动时,催化剂混合物熔化,使石墨溶解并在金刚石种子上形成层。冷却后,合成金刚石就形成了。
化学气相沉积(CVD)法
1.真空室设置
化学气相沉积法是将基底置于真空室中,加热到 2000 至 2500°C 的温度。
2.碳等离子体的形成
将富含碳的气体(通常是甲烷)引入真空室并分解,形成碳等离子体。
3.金刚石层的形成
等离子体中的碳原子沉积到基底上,形成金刚石层。这种方法对于生产适用于珠宝的高品质钻石尤为有效,但成本高于高温高压法。
这两种方法都需要精密的设备和对环境条件的精确控制来合成钻石。HPHT 和 CVD 之间的选择通常取决于所需的钻石质量和用途,HPHT 通常用于工业级钻石,CVD 通常用于高品质珠宝级钻石。
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