如何制造人造金钢石

制造人造金钢石的方法：

1、直接法

人造金刚石或利用瞬时静态超高压高温技术，或动态超高压高温技术，或两者的混合技术，使石墨等碳质原料从固态或熔融态直接转变成金刚石，这种方法得到的金刚石是微米尺寸的多晶粉末。

2、熔媒法

人造金刚石用静态超高压(50～100kb，即5～10GPa)和高温(1100～3000°C)技术通过石墨等碳质原料和某些金属（合金）反应生成金刚石，其典型晶态为立方体(六面体)、八面体和六-八面体以及它们的过渡形态。在工业上显出重要应用价值的主要是静压熔媒法。采用这种方法得到的磨料级人造金刚石的产量已超过天然金刚石，有待进一步解决的问题是增大粗粒比，提高转化率和改善晶体质量。目前正在实验室中用静压熔媒法研究优质大颗粒单晶金刚石的形成。加晶种外延生长法曾得到重1克拉左右的大单晶用一般试验技术略加改进后，曾得到2～4毫米左右的晶体。采用这种方法还生长和烧结出大颗粒多晶金刚石，后者在工业上已获得一定的应用，其关键问题在于进一步提高这种多晶金刚石的抗压强度、抗冲击强度、耐磨性和耐热性等综合性能。

3、外延法

人造金刚石是利用热解和电解某些含碳物质时析出的碳源在金刚石晶种或某些起基底作用的物质上进行外延生长而成的。

4、武慈反应法

我国科学家发明的一种方法：让四氯化碳和钠在700℃反应，生成金刚石。但是同时会生成大量的石墨。

5、形成机制

目前主要有下述几种学说：溶剂学说认为所用金属(合金)起着碳的溶剂作用；催化学说则认为是一种催化剂；固相转变学说则强调石墨晶体无需断键解体，经过简单形变就形成金刚石晶体。但这三种典型学说所提出模型往往同一些主要实验现象和规律相矛盾。因此,近十年来，出现了溶剂-催化剂、催化剂-溶剂、熔（溶）剂-触媒（简称为熔媒）等学说进一步探讨所用金属（合金）的作用。总的说来，人造金刚石的形成机制目前尚是一个仍在探讨中的复杂问题。人造金刚石的三大制造方法

人造金刚石是人工合成物质中热导率最高的，热导率可达2000w/m.k；金刚石的线热膨胀系数可低至1.2ppm/k。铜的热导率380w/m.k，热膨胀系数18ppm/k

。这两者合成的金刚石-铜复合片热导率可达800w/m.k,热膨胀系数5ppm/k左右。这种特别的材料最适合制作高速运算或高功率半导体芯片的衬底及导热材料，例如照明用led的芯片衬底，电脑cpu等大面积芯片的热沉转接导热片。除了高热导率，金刚石-铜复合片的热膨胀系数可以调整到接近半导体芯片的热膨胀系数，避免热应力对半导体芯片的破坏。

为什么不能直接使用金刚石做这些衬底或导热片呢？目前生产人造金刚石的技术主要有三类：一是cvd金刚石多晶膜，这种薄膜厚度和结构力度是否合于使用姑且不论；主要是其造价及耗能甚高，目前不适宜大批量在半导体工业上应用。其二是爆炸法生产的人造金刚石微粒，这种金刚石粒径小，晶形破碎，杂质较多，可以做一些需要增加热导率材料的填充添加物，但不适合做金刚石-铜复合片。已经工业化大批量生产多年的高温高压合成金刚石单晶颗粒，自然就成为主角材料了。然而金刚石是碳元素晶格，硬度虽高但没有金属的延展性，在高温下容易石墨化或烧成二氧化碳。在高压制程中众多小颗粒聚合在一起挤压，晶格会从脆弱面崩裂，这些崩裂的碎片造成成品材料内部的空隙。金刚石是利用‘声子’传热，空隙就成了高热阻。所以即使能将金刚石粉末压合在一起也不能成为好的导热材料。铜的延展性和热导率在金属中都是名列前茅的，利用铜材料填充金刚石颗粒间的缝隙就能解决这个问题。当然，也可以制作金刚石-铝复合材料。

亲爱的朋友，你想“点石成金”吗？肯定，点石都能成金多好啊！人就不用那么辛苦挣钱了，而且还能享受荣华富贵。那么，今天就教你点石成金的方法。

很久以前，人们就已经在陨石里发现了石墨和碳。而天然的金刚石里也夹杂着石墨和碳，这就是说，金刚石是石墨和碳在不同条件下转化而成的。那么，如何才能使石墨和碳变成金刚石呢？这就需要有强大的压力了。

一位叫莫瓦桑的化学家用了各种各样的方法对石墨和碳进行加压。然而，不论是对碳和石墨再怎么挤压，再怎么撞击也不行。最后，他终于想到利用“热胀冷缩”的方法给它加压，这一招果然有效。于是，他设计了一种特殊的装置，在熔化的铁液中掺入少量的碳，使碳和铁液混在一起，然后把烧红的铁液一下子倒入冷水中，水立即产生了强烈的嘶鸣声，一团团水蒸汽迅速升腾着。此时，熔化的铁立即变成了固体，同时内外也产生了股非常强大的压力，进而使金属铁中的那些碳变成一颗颗很小的亮晶晶的结晶体。这种结晶体就是人类历史上最早的人造金刚石。

然而，人造金刚石不像天然的金刚石那么有光泽，它稍微黑一些，但硬度却比一般的物质都大。人造金刚石具有超硬特性和优异的物理、化学性能。因此，人造金刚石在国民经济和人们日常生活中得到日益广泛的应用和极大的重视，而且每年的消耗量也在直线上升。

我们知道，金刚石可以加工成价值连城的珠宝，但是它在工业中也有极其广泛的应用。由于金刚石硬度高、耐磨性好，所以被广泛用于切削、磨削、钻探；它的导热率高、电绝缘性好，可作为半导体装置的散热板；此外，它具有优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。18世纪未，人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体。自此，人造金刚石便成了许多科学家的光荣与梦想。

每个人都渴望拥有钻石，因为钻石是珠宝中的贵族。而钻石是由金刚石加工琢磨而成的，它通明剔透，散发着清冷高贵的光辉，颇有“出淤泥而不染”的气质。天然金刚石的形成和发现极为不易，它是碳在地球深部高温高压的特殊条件下历经亿万年的“苦修”转化而成的。由于地壳的运动，钻石从地球的深处来到地表，蕴藏在金伯利岩中，从而被人类发现和开采。

钻石是贵族的象征。由于人类社会对珠宝钻石的需求逐渐增加，人造钻石和其他冒充钻石不断充扩市场，甚至有些珠宝经营者也分不清楚。下列几种方法可以帮你鉴别钻石的真伪。

首先，钻石的单折光性

钻石的单折光性是由它本质特性决定的。那些其他天然宝石或人造宝石大都是双折光性，而冒充的钻石在10倍放大镜观察下，从正面稍斜的角度看，很容易看出棱角线出现重叠影像，并同时呈现出两个底光。此外，双折射率差别小的如锆石等也可以看出底光重叠的影像。因此，在鉴别钻石时，应该从钻石的单折光性来看。

其次，钻石的吸附性

一般来讲，钻石对油脂及污垢具有一定的亲和力，也就是说，钻石很容易吸附油脂及污垢。因此，在用手指抚摸钻石时就会感到胶粘性，手指似乎有粘糊的感觉。这种特性是任何宝石所没有的。这种方法需要加以训练才能掌握其中微妙的区别。

第三，一线直落的特征

钻石的表面抛光是很光滑的。用一支钢笔蘸上墨水在钻石上划过，若是真钻石，表面留下的是一条光滑连续的线条，特征是一线直落。仿冒品留下的是一个个小圆点组成的线条。这种方法需要借助放大镜，才便于鉴别出其真伪。

第四，特有的金刚光泽

在100度的白炽灯光下，拿真钻石与仿冒品相比较，很容易看出哪个具有金刚光泽。这种方法不适宜在过暗或过强的灯光下进行。

第五，根据金刚石的比重（密度）检测

从化学的角度来看，金刚石的密度为约3.5克/厘米3，其他类似金刚石的密度一般在约3.25克/厘米3。如果用密度在3.35克的二碘甲烷液浸泡，那些类似金刚石的漂浮其上，而金刚石则沉没下去。

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