自從1953年GE公司首先生長出高溫高壓合成鉆石,中國至1963年也生長成功,至今大家都努力長大顆粒做首飾用途。近年高溫高壓方式每年生長黃色磨料約200億克拉,需現(xiàn)用六面頂壓機(jī)8000臺(tái)左右。白色首飾用大鉆石約300萬克拉,約需現(xiàn)用六面頂壓機(jī)3000臺(tái)左右,都占世界絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。其他用途極少量,如車刀片、拉絲模等。
一、鑄造、鍛造六面頂壓機(jī)
全中國約有1萬多臺(tái)六面頂壓機(jī),另有五家新廠在籌建中,預(yù)計(jì)要增加5~6000臺(tái)大型六面頂壓機(jī),現(xiàn)在大型六面頂壓機(jī)的制造是瓶頸,兩年前新出來的鍛造六面頂壓機(jī)是另一種選擇,正在接受時(shí)間的考驗(yàn)。原來都是用鑄造法制作鉸鏈梁,塑性較低,不易變形,壽命約十幾年,經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的考驗(yàn),業(yè)界基本滿意。鍛造鉸鏈梁的塑性較強(qiáng),生長大顆粒鉆石還好,如頻繁生長磨料極易變形,長期使用后應(yīng)力會(huì)使六個(gè)鉸鏈梁塑性變形,使得六個(gè)頂錘的對(duì)中性發(fā)生偏差,易產(chǎn)生放炮,損傷頂錘及機(jī)件,在不斷升壓降壓、升溫降溫的使用狀況下,能堅(jiān)持多少年待觀察?,F(xiàn)在鑄造加鍛造六面頂大型壓機(jī),能夠供應(yīng)給客戶的量,全國每年約600臺(tái)左右。
二、高溫高壓適合生長3、4克拉大小的毛坯
如因戴比爾斯因素,全球其他培育鉆石廠家無法競爭1.5克拉以上的成品培育鉆石,高溫高壓業(yè)者還能競爭1.5克拉及以下的成品培育鉆石,因戴比爾斯這些大小的成品培育鉆石零售價(jià)仍賣US$800/克拉,我們還有空間可以競爭。這些規(guī)格的培育鉆石, 我們可以用高溫高壓六面頂壓機(jī)生長3、4克拉的毛坯,用來切磨出1.5克拉以下的成品培育鉆石。凈度好的毛坯可以切磨出一克拉以上的大鉆,凈度差的毛坯,可由印度切磨廠敲碎,做成各種尺寸的中、小鉆。高溫高壓六面頂壓機(jī)要慎重考慮增加的數(shù)量,否則市場(chǎng)飽和后,多出來的壓機(jī)都再回去生長工業(yè)用磨料,產(chǎn)量過剩,將使金剛石磨料價(jià)格降低,全體業(yè)者利潤受損。
三、必須要有好的生長技術(shù)
生長工藝、技術(shù)是長出高品質(zhì)培育鉆石的一個(gè)重要因素,投資者必須找到真正好的技術(shù)來源,如果產(chǎn)品品質(zhì)不夠好,將會(huì)產(chǎn)生極大困擾。
高溫高壓培育鉆石的凈度絕大部分是Sl,甚至PK,這也是跟生長速度有關(guān),生長慢一些,凈度就比較好,生長速度快,黑色的觸媒金屬雜質(zhì)就會(huì)多,VS的比較少,良率約10~40%,看各家的技術(shù),VVS的會(huì)有,但是比例極少。
四、高溫高壓鉆石顏色的控制
高溫高壓鉆石的顏色,現(xiàn)在每一家的技術(shù)都進(jìn)步到基本上可達(dá)D/E/F,只有少部分的廠家的技術(shù)還沒有克服,有一些比較差的顏色,如H/I/J/K,或帶一些綠色、藍(lán)色等雜色。高溫高壓生長無色鉆石的工廠,在選購石墨的時(shí)候,要確定硼含量盡量少,雖然導(dǎo)電性能一定無法避免,但是硼盡量少時(shí),成品鉆石的顏色不會(huì)帶灰藍(lán)而呈微暗色調(diào)。
五、大型壓機(jī)兩層生長新技術(shù)
中國礦業(yè)大學(xué)鄧福銘教授在2021年10月14日在2021超硬材料及制品產(chǎn)業(yè)(長沙)交流會(huì)中發(fā)布用1000mm缸徑大型壓機(jī)排列兩層晶種,一爐生長出34粒3~4克拉毛坯,這個(gè)技術(shù)將會(huì)逐漸展開,對(duì)業(yè)界將有極大幫助。
六、六面頂大型壓機(jī)的改進(jìn)
六面頂壓機(jī)業(yè)界已向有缸的1000、1100mm缸徑的大型壓機(jī)改進(jìn)中,如此將對(duì)業(yè)界的產(chǎn)量及效果有相當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。
七、高溫高壓無色鉆石的導(dǎo)電性
無色高溫高壓合成鉆石是電的半導(dǎo)體。天然鉆石只有l(wèi)Ib型因?yàn)楹?,可以?dǎo)電,其它型別都不導(dǎo)電。
生長高溫高壓無色鉆石時(shí),會(huì)加鈦或鋁作為除氮?jiǎng)训冉Y(jié)合掉,石墨里的硼就存在鉆石的晶格里,視硼的量多少而呈現(xiàn)藍(lán)色或無色,極少量的硼,甚至幾個(gè)ppb的量,鉆石仍為無色,卻都有半導(dǎo)體性能而導(dǎo)電。在自動(dòng)拋光機(jī)研磨每一個(gè)刻面完成時(shí),夾具與磨盤接觸時(shí)產(chǎn)生導(dǎo)電,無色高溫高壓鉆石本身就有半導(dǎo)體性能,無法利用自動(dòng)拋光機(jī)加工。但可以加一絕緣的陶瓷套筒,這樣的操作比較困難,僅適合加工粗底、粗面。
八、高溫高壓無色培育鉆石的導(dǎo)熱性
高溫高壓培育鉆石的導(dǎo)熱系數(shù)較低,用熱導(dǎo)儀來測(cè),它們大部分會(huì)停留在莫桑石(Mossanite)的位置,少部分會(huì)跳到鉆石位置。其原因,是它們?cè)谏L過程中,進(jìn)入了太多的鐵、鎳金屬,形成非常小的離子態(tài)留在鉆石內(nèi)部成為雜質(zhì),這些雜質(zhì)極小,數(shù)量又多到影響鉆石的導(dǎo)熱系數(shù)。
▲ (左)HPHT培育鉆石部分顯示Moissanite;(右)部分顯示Diamond
九、高溫高壓電解污染的控制
全國任何地方都在要求減少污染,現(xiàn)在化學(xué)電解金屬觸媒和石墨已有改進(jìn)更好的方式,業(yè)界必須更進(jìn)一步的利用新技術(shù)控制污染。