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苑博士講鉆石：投資HPHT工廠(chǎng)應(yīng)注意事項(xiàng)
發(fā)布時(shí)間：
2021-10-27 00:00
自從1953年GE公司首先生長(zhǎng)出高溫高壓合成鉆石，中國(guó)至1963年也生長(zhǎng)成功，至今大家都努力長(zhǎng)大顆粒做首飾用途，近年高溫高壓方式每年生長(zhǎng)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(wàn)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(chē)刀片、拉絲模等。
1. 鑄造、鍛造六面頂壓機(jī)
全中國(guó)約有1萬(wàn)多臺(tái)六面頂壓機(jī)，另有五家新廠(chǎng)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(lái)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(lái)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(guò)半個(gè)多世紀(jì)的考驗(yàn)，業(yè)界基本滿(mǎn)意。鍛造鉸鏈梁的塑性較強(qiáng)，生長(zhǎng)大顆粒鉆石還好，如頻繁生長(zhǎng)磨料極易變形，長(zhǎng)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(guān)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(hù)的量，全國(guó)每年約600臺(tái)左右。
二、高溫高壓適合生長(zhǎng)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(chǎng)家無(wú)法競(jìng)爭(zhēng)1.5克拉以上的成品培育鉆石，高溫高壓業(yè)者還能競(jìng)爭(zhēng)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(mài)US$800/克拉，我們還有空間可以競(jìng)爭(zhēng)。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(zhǎng)3、4克拉的毛坯，用來(lái)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(chǎng)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(lái)的壓機(jī)都再回去生長(zhǎng)工業(yè)用磨料，產(chǎn)量過(guò)剩，將使金剛石磨料價(jià)格降低，全體業(yè)者利潤(rùn)受損。
三、必須要有好的生長(zhǎng)技術(shù)
工藝、技術(shù)是長(zhǎng)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(lái)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(zhǎng)速度有關(guān)，生長(zhǎng)慢一些，凈度就比較好，生長(zhǎng)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(chǎng)家的技術(shù)還沒(méi)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(zhǎng)無(wú)色鉆石的工廠(chǎng)，在選購(gòu)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(wú)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(zhǎng)新技術(shù)
中國(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)出34粒3~4克拉毛坯，這個(gè)技術(shù)將會(huì)逐漸展開(kāi)，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(wú)色鉆石的導(dǎo)電性
無(wú)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(zhǎng)高溫高壓無(wú)色鉆石時(shí)，會(huì)加鈦或鋁作為除氮?jiǎng)?，把氮先結(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(wú)色，極少量的硼，甚至幾個(gè)ppb的量，鉆石仍為無(wú)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(pán)接觸時(shí)產(chǎn)生導(dǎo)電，無(wú)色高溫高壓鉆石本身就有半導(dǎo)體性能，無(wú)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(wú)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(lái)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(zhǎng)過(guò)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(guó)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。
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