培育钻石常见的两种培育方式培育钻石是根据天然钻石形成的原理,采用人工的方法制成的宝石级金刚石,目前主流的培育钻石培育方法主要为高温高压法(HPHT)和化学气相沉积法(CVD),如图表1-1所示,这两种方法主要源于两种不同的培育钻石生产技术。

表1两种培育钻石技术对比

        HPHT技术（High Pressure High Temperature高温高压法）：主要是以石墨或金刚石粉，或石墨与金刚石粉的混合物为碳源，将它们溶解在铁镍合金的触媒中，借高温超高压反应腔温度梯度的作用，使触媒中溶解的碳进入高压腔，在温度较低的金刚石种晶上沉淀而长成的宝石级金刚石，简单来说就是让碳种子成长为钻石的一种方法。HPHT技术的主要依据是天然钻石的形成过程，即天然钻石是在地下130～180km深处，高温达900℃～1300℃，高压达（45～60）x108Pa的情况下形成碳结晶的过程来生产钻石。因这种培育钻石的生产条件最接近自然，同时由于得到的钻石生长环境好于天然的环境，因此用此技术生产出的钻石，在硬度方面有时更是高于天然钻石。HPHT技术是培育钻石的基本方法之一，培育的基本原理是在人造的高温高压环境下，将石墨进行转变生成钻石，一般需要10GPa、3000℃以上的压力和温度。如果有特别的金属触媒（如Fe、Ni、Co、Mn等元素以及它们的合金）参与，石墨转变为钻石所需要的条件将大幅降低，通常压力为5.4GPa，温度为1400℃，这大大降低了生产难度。培育钻石主要生产国有俄罗斯、中国、美国、英国、乌克兰、日本等，HPHT法生产培育钻石的设备和技术细节依不同国家和厂商而异，以前国外多使用两段式分球压机（BARS型，将液体注入压力桶内，使8个球体截体合拢，构成八面体形状的6个活塞产生压力）和两面顶型压机（BELT型，压带机上下顶锤和中部一个压缸组成，顶锤装置产生的压力达6.5GPa，温度达2000℃）生产培育钻石，我国科学家和厂商多使用国产的六面顶压机生产。CVD技术（Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积法或化学气相沉淀法）：化学气相沉积法是使用一种或多种气体，在加热的固体基材上发生化学反应，并镀上一层固态薄膜的生产方式。具体讲CVD培育钻石是以一块天然钻石的裸石为母石，利用高纯度的甲烷、加上氢、氮等气体辅助，在微波炉中以低压的方式，在洗碗机大小的压力室里形成一种碳等离子体，该等离子体不断沉积在压力室底部的碳底层上，并逐渐积聚和硬化，最终形成钻石薄片，进而再切割成宝石外形的过程。甲烷中与钻石一样的碳分子不断累积到钻石原石上，经过一层层的增生，可稳定形成大至10克拉的透明钻石。为了使CVD技术的培育钻石生长较为顺利，碳源常常用已具钻石结构的甲烷，当然也可以选择其他的气体，只是高纯度的甲烷目前为常见的气体选择。用CVD技术“长大”的钻石，由于品质与天然钻石别无二致，整个生产过程有利于控制，因此成为行业新宠。在全球所有的CVD机器中属美国的机器较好，如CTS-6U型微波等离子金刚石CVD系统，他们的主要客户是新加坡的IIa公司和日本的Seki公司，据说这是领先日本Seki的升级版本。当然德国Iplas公司的CYRANNUS1-6（另一种微波等离子CVD系统）也不错，主要是构型有特色。法国Plassys的SSDR150的设备相对比较稳定，并且等离子体的设计水平较高。不过现在中国国内主流的机器是日本Seki的SDS6K，这是一款不错的机器，据说上海的征世和杭州的超然公司都是用的这个机器。前面这四个国家的机器都属于小众性的，需要6个月的订货期，不适合大规模使用。俄罗斯optp的Aris300我去俄罗斯参观过，据说是他们的第三代产品，当前的产量较低，一年生产交货也不过10台左右。可以大量生产和交货的厂家主要有中国台湾捷斯奥的WEC6000D设备，据说是由原卡耐基实验室CVD项目的参与人颜志学博士负责技术指导。还有就是中国成都纽曼公司的HMPS-2060S机器，这种国产的CVD培育钻石生产机器主要是便宜，据说宁波晶钻（宁波晶钻工业科技有限公司）和印度培育钻石生产商都在使用。当然国内还有数家CVD设备厂商生产的机器也不错，如我个人比较认可的深圳优普莱、北京清碳科技和成都环宇科技公司，但篇幅有限，在这里就不一一介绍了。