1钻石素材学习.pptx
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1、钻石(Diamond):q指宝石级金刚石。q由于钻石具许多优越性质,如硬度最大、折射率高、光泽强、色散强等,加工后不易磨损、永远光彩夺目,故被誉为“宝石之王”。钻石代表永恒之心,燃烧永恒之火,表达永恒之爱。钻石代表永恒之心,燃烧永恒之火,表达永恒之爱。第一节第一节 钻钻 石石第1页/共107页一、钻石的基本特性二、钻石的鉴别三、钻石的4C4C评价四、钻石矿床类型及主要产地五、世界名钻欣赏第2页/共107页一、钻石的基本特性1、化学成分 qC(99.95),常含少量Si、Mg、Ca、Al、Mn、N、B、H、Be、Fe、Ti、S、Cr等杂质元素50多种。q据 N含量及存在形式,金刚石分为型和型:q
2、型含微量N,按N的存在形式进一步分为:a型:含N较多(0.10.3%),N以聚合状态(小片状)存在。约占天然金刚石98%。b型:含N较少,以原子状态存在于晶格中。约占天然金刚石0.1%以下,大多为人造金刚石。第3页/共107页aa型:型:含含N N极少,以自由状态的极少,以自由状态的N N存在,不含存在,不含B B,具最具最高导热率高导热率,室温下导热率是铜的室温下导热率是铜的6.56.5倍,不导电。约占倍,不导电。约占天然金刚石天然金刚石2%2%。bb型:型:不含不含N N,但含,但含B B、BeBe、AlAl等,等,具半导体性具半导体性。罕。罕见,约占天然金刚石见,约占天然金刚石0.1%0
3、.1%以下。以下。n型不含或含极少量氮型不含或含极少量氮,按是否含,按是否含B以及导电与否可进以及导电与否可进一步分为下列两类:一步分为下列两类:钻石的化学稳定性较高。钻石的化学稳定性较高。无裂隙或包体的钻石,在真空中无裂隙或包体的钻石,在真空中加热至加热至18001800后快速冷却,不会给钻石带来任何损害。但在后快速冷却,不会给钻石带来任何损害。但在CrSiOCrSiO4 4中加热至中加热至200200可变为可变为COCO2 2,在氧化环境中加热至,在氧化环境中加热至650650870870也可燃烧变为也可燃烧变为COCO2 2。第4页/共107页2、结晶形态 q晶系:等轴晶系。q晶形:多呈
4、八面体、菱形十二面体、立方体及其各种聚形。晶面常有生长纹及蚀象。第5页/共107页第6页/共107页n钻石的双晶依(钻石的双晶依(111111)最普遍,可成接触双晶、星状)最普遍,可成接触双晶、星状穿插双晶或轮式双晶。穿插双晶或轮式双晶。u其中,其中,三角薄三角薄片接触双晶片接触双晶具有具有典型的扁平三角典型的扁平三角形外观,双晶结形外观,双晶结合处环绕钻石有合处环绕钻石有明显的明显的青鱼骨刺青鱼骨刺纹纹(贸易中称(贸易中称“结节结节”)。)。第7页/共107页3、力学性质 q解理:具八面体111完全解理。q比重:3.52(0.01)。q硬度:10,不同晶面各方向的硬度有差异。型钻石硬度大于型
5、,无色钻石大于彩钻。即使在同一晶面上,不同方向硬度也有差异。第8页/共107页4、光学性质 q颜色:无浅黄(褐、灰)系列,粉、红紫、黑、蓝、绿、红、深黄、橙黄。无色至黄色系列绝大部分为a型;蓝色、淡蓝色钻石大部分为b型,如“库里南、希望”等名钻。u大多彩钻颜色发暗,颜大多彩钻颜色发暗,颜色艳丽的彩钻极罕见。彩色艳丽的彩钻极罕见。彩色成因:色成因:少量少量N N、B B和和H H原子进人原子进人晶体结构形成各种色心。晶体结构形成各种色心。晶体塑性变形而产生晶体塑性变形而产生位错、缺陷,对某些光的位错、缺陷,对某些光的吸收而呈色。吸收而呈色。第9页/共107页(1)(1)黄至棕黄色钻石的颜色:黄至
6、棕黄色钻石的颜色:N N原子代替原子代替C C原子形成电子色心原子形成电子色心而而产生。产生。有两种形式:有两种形式:a a、孤立的、孤立的N N原子代替原子代替C C原子,如原子,如bb型;型;b b、N N原子可移动聚合在一起形成多个原子可移动聚合在一起形成多个N N原子集合体。原子集合体。(2)(2)蓝色钻石:蓝色钻石:B B原子代替原子代替C C原子形成空穴色心原子形成空穴色心。少数含少数含H H杂质杂质的钻石也呈蓝色。的钻石也呈蓝色。(3)(3)粉红色钻石和褐色钻石:粉红色钻石和褐色钻石:在高温和各向异性压力的作用下在高温和各向异性压力的作用下发生发生晶格变形晶格变形而产生的颜色,在
7、极端情况下可形成紫红色而产生的颜色,在极端情况下可形成紫红色钻石。钻石。(4)(4)绿色、蓝绿色钻石:绿色、蓝绿色钻石:长期天然辐射作用而形成长期天然辐射作用而形成。若辐照时。若辐照时间足够长或辐照剂量足够大,可变成深绿色甚至黑色。间足够长或辐照剂量足够大,可变成深绿色甚至黑色。有有时还可形成蓝色和黄褐色时还可形成蓝色和黄褐色。钻石呈色的四个主要原因钻石呈色的四个主要原因第10页/共107页q透明度:透明 q光泽:金刚光泽 q光性:均质体 q折射率:2.417 q色散:0.044,中等,但在天然宝石中较高。第11页/共107页q发光性:在LW下大多数钻石有蓝白、绿、黄、红色等荧光,少数在SW下
8、有荧光。有些可发磷光。在X射线下,大多数钻石发中-强的蓝-白色荧光。q吸收光谱:无色淡黄褐色系列钻石在415nm有强吸收带,423、435、465、478nm有弱吸收线。褐色钻石在504nm有强吸收线。第12页/共107页5、包裹体:q常含有石墨、金刚石、铬透辉石、铬尖晶石、石榴石、橄榄石、刚玉、云母、角闪石等细小矿物包体。q云状物(云雾状白色或灰色包体组成)、羽状纹(裂隙、生长纹和解理等。金刚石包体铬透辉石包体石榴石包体第13页/共107页片状石墨包体镁铝榴石包体6、热性能、电性能:、热性能、电性能:a型导热性最差(含型导热性最差(含N高的导热性差),高的导热性差),a型型导热性最好,导热性
9、最好,b型是半导体。型是半导体。7、其它:亲油性、疏水性、热膨胀性非常低。、其它:亲油性、疏水性、热膨胀性非常低。第14页/共107页二、钻石的鉴别(一)钻石的鉴别特征及方法(二)天然与合成钻石的区别(三)优化处理钻石的鉴别(四)钻石与仿制品的区别第15页/共107页(1 1)外观特征 q具典型的光泽、亮度和火彩特征,即强金刚光泽、高亮度、火彩强而柔和。1 1 1 1、钻石的肉眼鉴定、钻石的肉眼鉴定、钻石的肉眼鉴定、钻石的肉眼鉴定(一)钻石的鉴别特征及方法(一)钻石的鉴别特征及方法第16页/共107页(2 2)透视试验)透视试验n钻石琢型是根据全反射钻石琢型是根据全反射原理计算出来的。原理计算
10、出来的。莱索托诺言莱索托诺言603ct第17页/共107页n将宝石放在有字迹的纸上,钻石没有透视现象,而大多数仿制品有程度不同的透视现象。第18页/共107页(3 3)倾斜试验:将台面向上,置于暗背景中)倾斜试验:将台面向上,置于暗背景中(4 4)亲油性试验:)亲油性试验:粘手,用油性笔在钻石表面划粘手,用油性笔在钻石表面划时可留下清晰而连续的线条。时可留下清晰而连续的线条。托水性试验:托水性试验:水滴在钻石表面隆起较高。水滴在钻石表面隆起较高。第19页/共107页(5 5)放大观察)放大观察A A、表面特征(面棱及腰围)u硬度最大,因而不易磨损,故表面光洁没有擦痕,刻面棱平直而锋利,面棱一般
11、较尖锐。第20页/共107页u未抛光钻石腰围常呈独特的微粒状或蜡状外观,未抛光钻石腰围常呈独特的微粒状或蜡状外观,而仿钻腰围面常显得较平滑或有一系列平行琢痕。而仿钻腰围面常显得较平滑或有一系列平行琢痕。第21页/共107页u钻石腰棱处有时可见钻石腰棱处有时可见须状腰须状腰、残留、残留原始原始晶面晶面及及三角形凹陷三角形凹陷(蚀象)或(蚀象)或生长纹生长纹。第22页/共107页B B、内部特征 q以适当角度照明,有时可见内部或延伸到表面的一些细微而直的透明纹理。第23页/共107页q钻石常含固态矿物包体;天然仿制品常含气液包体;人造仿制品一般较纯净,偶含气泡、未熔粉末、铂(铱)晶片等包体。金刚石
12、包体金刚石包体石榴石包体石榴石包体片状石墨包体片状石墨包体第24页/共107页q钻石是单折射宝石,无面棱重影现象。而有些仿制品(如金红石、锆石、合成碳硅石等)具有明显双影,以此可区别于钻石。第25页/共107页(1 1)硬度测试 q钻石是最硬的物质,测试硬度无疑是一种最有效的鉴定方法,但有破坏性,须谨慎使用。q将宝石的腰棱在刚玉硬度板上小心刻划,若能划动,可确定为钻石。2 2、钻石的仪器鉴定、钻石的仪器鉴定第26页/共107页(2 2)热导仪测试 热导仪热导仪钻石及其仿制品钻石及其仿制品显示钻石显示钻石显示仿制品显示仿制品钻石钻石热导仪热导仪莫桑石莫桑石观察双折射观察双折射第27页/共107页
13、(3 3)反射仪测折射率:)反射仪测折射率:2.4172.417(4 4)测定密度:)测定密度:3.523.52(5 5)偏光镜检查:)偏光镜检查:均质体均质体(6 6)分光镜:)分光镜:无色浅黄色系列的钻石具有无色浅黄色系列的钻石具有415nm415nm强吸收带。强吸收带。褐色褐色钻石具有钻石具有504nm504nm吸收线。吸收线。(7 7)发光性:)发光性:在在LWLW下大多有蓝白、绿、黄、红色等下大多有蓝白、绿、黄、红色等荧光,少数在荧光,少数在SWSW下有荧光,有些发磷光。下有荧光,有些发磷光。在在X X射线射线下,大多发中强的蓝白色荧光下,大多发中强的蓝白色荧光。第28页/共107页
14、(二)天然与合成钻石的区别19531953年,合成钻石首次在瑞士年,合成钻石首次在瑞士ASEAASEA公司试制成功。公司试制成功。19701970年,美国通用电气公司首次研制出宝石级合成钻石年,美国通用电气公司首次研制出宝石级合成钻石(重量大于(重量大于1ct1ct,黄、蓝和近无色),但因成本太高而不,黄、蓝和近无色),但因成本太高而不具商业意义。具商业意义。19851985年,日本住友电子工业公司开始小批量生产黄色宝石年,日本住友电子工业公司开始小批量生产黄色宝石级合成钻石并投放市场。级合成钻石并投放市场。19881988年,英国戴比尔斯公司合成了年,英国戴比尔斯公司合成了11.14ct11
15、.14ct浅黄色,大颗浅黄色,大颗粒透明的宝石级钻石。粒透明的宝石级钻石。19931993年,俄罗斯生产的浅黄色合成钻石也开始进入国际市年,俄罗斯生产的浅黄色合成钻石也开始进入国际市场。场。第29页/共107页第30页/共107页第31页/共107页合成钻石的主要鉴别特征颜色:多为黄色,有的近似琥珀色,可见色带。吸收光谱:缺失415nm吸收线。荧光:LW下呈惰性,SW下发光性具明显分带性。晶面上常显示树枝状生长花纹。形态:天然钻石一般形成八面体或立方体等单形或聚形,而合成钻石则发育由八面体、立方体、菱形十二面体和四角三八面体等组成的聚形。第32页/共107页阴极发光:阴极发光:天然钻石常显均匀
16、蓝色天然钻石常显均匀蓝色灰蓝色荧光;灰蓝色荧光;合成合成钻石钻石发黄黄绿色荧光发黄黄绿色荧光,且不同环带可发不同颜色荧光。,且不同环带可发不同颜色荧光。包体:包体:可见细小的铁或镍铁合金金属包体,呈金属光泽,可见细小的铁或镍铁合金金属包体,呈金属光泽,用磁铁可吸起用磁铁可吸起第33页/共107页(三)优化处理钻石的鉴别1、颜色优化处理涂色法:在表面涂一薄层带紫色、N高的物质,提高一至二个级别。有的甚至涂墨水、指甲油、油彩等,或者在钻戒底托上加上Pt。极容易鉴别。覆膜:覆钻石膜,改善颜色。高压加热处理:20世纪70年代末,美国研制,将浅黄色b型钻石结构中的分散N原子在高压下聚集转变为a型钻石,使
17、颜色变浅。第34页/共107页放射性辐照改色:永久性、色心致色(K级以下),如黄色钻石改为绿、浅蓝色、粉红色;褐色钻石改为天蓝色、绿色。v辐照改色钻石的鉴别:a.辐照改色蓝钻石不含B,绝缘。b.颜色仅限于表面,色带的形状和分布位置与琢型和辐照方向有关。从亭部轰击圆多面型钻石时,从台面观察可见“伞影效应”颜色呈伞状围绕亭部分布;从冠部轰击腰棱处可见深色环;从侧面轰击靠近轰击源一侧颜色明显加深。c.在594nm处常有明显吸收线,但加热后可消失。天然钻石在产出同时也可能受到放射性影响。第35页/共107页2、净度处理充填处理:高Pb玻璃充填裂隙或空洞(80年代出现)激光打孔充填:利用C的燃烧性,打孔
18、直达包体,用化学试剂清理包体后充填玻璃或其它无色透明物质。v充填钻石的鉴别:a.裂隙内常保留充填物的流动构造。b.残留气泡:充填物内的空洞,呈亮点。c.玻璃冷却收缩产生龟裂纹,且硬度小会在表面形成凹坑。第36页/共107页d.充填物过厚可呈絮状、网状,并可见充填物颜色(浅黄色)。e.从包体到钻石表面有一白色虫状通道(10可见)。f.f.X X光照相:光照相:钻石在钻石在X X光下高度透明,而充填物不透明,光下高度透明,而充填物不透明,充填充填区域在区域在X X光片中呈白色轮廓光片中呈白色轮廓。g.g.X X荧光分析仪:荧光分析仪:检测充填物中的微量元素(特别是检测充填物中的微量元素(特别是Pb
19、Pb),),提供可靠证据。提供可靠证据。第37页/共107页h.闪光效应:闪光效应:显微镜下观察,随钻石转动在充填裂隙处可显微镜下观察,随钻石转动在充填裂隙处可见明显颜色变化。见明显颜色变化。暗域照明:暗域照明:呈呈暖色调(橙黄、紫红、粉色)暖色调(橙黄、紫红、粉色)亮域照明:亮域照明:呈呈冷色调(蓝绿、绿、绿黄色和黄色)冷色调(蓝绿、绿、绿黄色和黄色)第38页/共107页(四)钻石与仿制品的区别第39页/共107页CZ(cubic zirconia)CZ(cubic zirconia)目前是钻石最理想的仿制品,性质与钻石最接近,且价格低廉,原料5050/Kg/Kg。CZCZ主要鉴定特征:成分
20、主要为ZrOZrO2 2;等轴晶系,均质体;各种颜色(红、粉、红、黄、橙、蓝、黑等);亚金刚光泽;无解理;硬度8 89 9;密度5.65.66.0g/cm6.0g/cm3 3;折射率2.152.152.182.18;紫外荧光:因颜色而异,无色在短波下呈弱至中等橙黄色、长波下呈中到强的绿黄或橙黄;内部通常洁净,可含未熔氧化锆残余,有时呈面包渣状,气泡;色散0.0600.060。第40页/共107页CZCZ第41页/共107页CZCZ第42页/共107页CZCZ第43页/共107页CZCZ第44页/共107页CZCZ第45页/共107页n合成碳硅石(Synthetic moissanite):莫桑
21、石,SiC,无色绿色,六方晶系,非均质体,折射率2.6482.691,双折率0.043,色散0.104,光泽率20.4(最高,钻石17.2),硬度9.25,韧度优(钻石良),密度3.22 gcm-3,双影明显,内含针状、纤维状或管状包体,热导仪不能区分它与钻石。可导电。n钻石拼合石:由钻石(作上层)与水晶、合成无色蓝宝石等粘合而成,镶嵌后粘合缝被隐藏。在台面上放置一小针尖就会看到两个反射像,一个来自台面,另一来自接合面。下层宝石N低,可漏光。第46页/共107页三、钻石的4C4C评价钻石品级评价的四个因素:q颜色 Colour q净度 Clarity q切工 Cut q克拉重量 Carat W
22、eight 美国宝石学院(GIA)、国际钻石委员会(IDC)、国际珠宝联盟(CIBJO)提出的四C分级评价系统得到普遍承认。第47页/共107页1、钻石的克拉重量n(1 1)钻石的重量单位 q克拉(Carat,Carat,宿写ctct):1ct=0.2g1ct=0.2g q分(Point,Point,宿写ptpt):1pt=0.01ct1pt=0.01ct q表示方法:如0.2000g0.2000g(1.00ct1.00ct)。q克拉值保留到小数点后两位,第三位“八舍九入”。q格令(graingrain):主要用于钻石批发中,1 1格令0.25ct0.25ct。格令也常用来表示钻石的近似质量范
23、围,如1 1格令钻石的质量范围为0.230.230.26ct0.26ct,2 2格令的质量范围为0.470.470.56ct0.56ct。q粒/ct/ct:碎钻的批发贸易中常用,如2020粒/ct/ct表示每粒钻石的平均重量约为5 5分。第48页/共107页(2 2)钻石重量的商业分级)钻石重量的商业分级n钻坯分级:钻坯分级:超大钻:超大钻:10.80ct10.80ct。50ct50ct的都会被单独命名。如常林钻的都会被单独命名。如常林钻石(石(158.78ct158.78ct)大钻:大钻:2.002.0010.79ct10.79ct中钻:中钻:0.750.751.99ct1.99ct小钻:小
24、钻:0.74ct0.74ct,每克拉,每克拉6 6粒粒混合小钻:混合小钻:0.73ct0.73ct,每克拉,每克拉7 74040粒粒n抛光钻石分级:抛光钻石分级:大钻:大钻:1ct1ct中钻:中钻:0.250.250.99ct0.99ct小钻:小钻:0.050.050.24ct0.24ct碎钻:碎钻:0.04ct0.04ct第49页/共107页q当钻石重达到某整数克拉值时,其价格比重量略低于该值的钻石猛增许多,该现象称为“克拉溢价”(Carat premiumCarat premium)。例如一颗例如一颗1ct1ct的钻的钻石比一颗石比一颗0.99ct0.99ct的钻石的价值高的钻石的价值高出
25、出10105050。重量(重量(ct)基基价价1234(3)钻石重量与价格关系)钻石重量与价格关系 同样颜色、净度、切工的钻石,重量越大,价格越高。同样颜色、净度、切工的钻石,重量越大,价格越高。但价格与重量的正相关变化涉及到人们的心理因素。但价格与重量的正相关变化涉及到人们的心理因素。第50页/共107页n(4)钻石尺寸的测量 q未镶嵌钻石可以机械天平或电子天平直接称重,精度要求达到0.0001g q对于已镶嵌钻石,可以用卡尺测量出钻石的长度、宽度和高度尺寸,然后应用腰围直径或经验公式估算重量。q常用的测量工具有摩尔卡尺、钻石卡尺、千分尺等。第51页/共107页(5 5)根据)根据腰围直径直
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