改变变色天然钻石颜色的方法及其获得的钻石技术

本发明专利技术涉及一种用于处理变色的天然钻石的方法，特别是对ＩＩａ级钻石和主要以氮作为Ｂ核心的ＩａＡ／Ｂ级钻石进行处理的方法。该方法包括：将一变色的天然钻石预先分块和预先成形，以防止它在高压／高温（ＨＰ／ＨＴ）压制过程中破裂，将该变色的天然钻石埋入被压实成丸剂的压力传递介质中。然后，将该丸剂放入高压／高温（ＨＰ／ＨＴ）压机内暴露在碳相图的石墨稳定区或钻石稳定区内的高压和高温下保持一段时间，该时间足以改进该钻石的颜色。最后从所述压机中重新获得该钻石，由该方法可获得无色的和各种颜色的钻石。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术总体上涉及宝石级质量的钻石(无色的和各色的钻石)的制造，更具体地说，涉及由低等级的变色的钻石或由所谓“褐色”钻石来制造宝石级质量的钻石。钻石通常分为四个主要等级，它们分别用Ia级、Ib级、IIa级、IIb级表示，实际上，在上述四个等级之间杂质的浓度/分布存在着平稳的变化，因此，还存在有它们之间的中间品种。I级钻石的主要杂质是氮。该等级钻石又可分为Ia级钻石和Ib级钻石，在Ia级钻石，氮是以四个氮原子的成对聚集状态(IaA级)或成团聚集(IaB)或其混合物(IaA/B)的形式存在，在Ib级钻石，氮仅仅以分离的单个氮原子形式存在。一些钻石也含有被称为N3核心的三个氮原子团。98％以上的较大的透明的天然钻石是Ia级。Ib级钻石较稀少，仅占天然钻石的0.8％。Ia级钻石还含有一些小片状体，它们是很小的扁平状的夹杂物，其厚度仅几个原子，宽度约300个原子，这些小夹杂物可能含有一些非特定形式的氮。Ia级钻石可能还包含一些小的等轴空穴形的空隙，这些空隙是空的或者是含有未知形式的氮。这些空隙往往主要在IaA/B或IaB级钻石中发现。通常，人们认为所有含氮的钻石都起始于具有分离的氮原子的Ib级钻石，这些氮原子是在晶体生长过程中结合进来的。在一个很长的时间周期内(大约10亿年)，钻石在地幔中在1000-1300℃高温和高压下缓冷，在此期间，氮原子在钻石内迁移且基本上形成了两种聚集形式，即四个氮原子成对的或者成团的形式。人们认为，当迁移的氮原子对彼此碰撞时便形成了四个氮原子的团。因此人们认为，该进程是从Ib-IaA-IaA/B-IaB。少量的氮原子还可能聚结成N3核心的形式，它们是三个氮原子围绕一个共用晶格空位的平面阵列。人们认为这种N3核心是在聚结的过程中一个分离的氮原子与一个氮原子对相结合而形成的。由于N3核心的浓度在Ia钻石内较小，N3核心的稳定性明显地比A和B核心小。一旦缓冷进行到IaA阶段就立即形成小片状体。空隙的形成以及一些小片状体的碎裂，以B原子团的形式出现并在IaB的缓冷阶段较明显。II级钻石不含氮，II级钻石还可细分成IIa级和IIb级，IIa级钻石不含杂质，IIb级钻石只含有百万分之几的硼，这种钻石是相当稀有的。钻石的颜色范围从透明的和无色的，到黄色、橙色、红色、蓝色、褐色和均匀的绿色。对于天然钻石来说淡褐色的是最普通的颜色，在开采的天然钻石中可发现多达98％钻石是淡褐色的。如果所有的氮被束缚在A核心或B核心内，含氮的Ia级钻石可以是无色的。但是如果有分离的氮原子或N3核心存在的话则钻石将具有淡黄色，该色彩与这些形式的氮原子的浓度有关。通常，N3核心可以产生出称作“Cape Yellow(斗篷黄)”的淡黄色，而分离的氮原子如果它们的浓度足够高的话，可产生出深的更鲜明的“金丝雀黄”。在一块无色钻石中有少量黄色可能显著地降低它的市场价格，但是深黄色可以产生一种“漂亮的黄色”，这在市场上具有非常高的价格。大多数开采的Ia级钻石是淡褐色的，褐色可以由许多其它基色混合而成。一种方法是将由分离的氮原子或N3核心产生的一些黄色与可能是由亚微观的石墨夹杂物产生的黑色相混合。这种黄色和黑色的混合将产生褐色。制作褐色钻石的另一种方法是将产生绿钻石的色心和产生红钻石的色心相混合。红色和绿色相结合也将产生褐色。实际上无数的颜色相结合也都产生褐色。因此，不可能根据钻石的颜色来决定造成该钻石颜色的色心。但是相反的工艺过程则是唯一的，也就是说，如果人们知道钻石的级别和钻石中的色心的浓度，就可以预测所产生的颜色。II级钻石的颜色变化从无色到深蓝色。IIa级钻石如果是无色的是最宝贵的。过大的机械变形和塑性变形被认为会使它们带有红褐色或粉红色，这会显著地降低它们的价值。许多IIa级天然钻石具有这种色彩，如果可以把它们变成无色的，它们就可以作为珠宝而使价值大大提高。一些IIa级钻石内部有一种钢灰色的雾，这也会大大降低它们的价值，早先曾尝试处理IIa级钻石以提高它们的价值，但是失败了。见伦敦Buttersworth 1983年出版的G.Lenzen所著的“钻石和钻石的分类”的第207页。在中子和电子辐射之后进行缓冷，都会使IIa级钻石转变成褐色，从而大大地降低钻石价值。IIb级钻石有一种由杂质硼产生的蓝色，因为IIb级钻石很稀有并且具有迷人的蓝色，作为珠宝它们每克拉都具有极高的价值。通常，钻石的价格是它们颜色的敏感函数。各种颜色的钻石例如金丝雀黄、蓝、红、粉和绿色的钻石是稀有的而且有极高的价格。因为它们的稀有，它们的市场不是很有组织的，并且通常是通过Sotheby(索斯比拍卖行)或Christie(克里斯蒂拍卖行)的拍卖形式出售。对于各种颜色钻石市场，褐色钻石是的一个例外。褐色钻石是非常普通的，过去，它作为工业用钻石被挑选和使用，而且价格相当低廉。在各种颜色钻石之外，无色钻石拥有最高价格。无色程度对钻石的价格有很强的非线性效应。甚至非常淡的一点黄色都可能使无色钻石的价格显著降低。鉴于各种颜色钻石，无色钻石和褐色钻石的相对价格差异，因而这里存在有一种强烈的金融的动机，要将褐色钻石改变成无色钻石或各种颜色钻石。人们频繁地把辐射用于改变这类钻石的颜色，从不引人注意的褪色到迷人的蓝色、绿色、橙色、黑色和黄色。电子、中子、γ-射线及α-粒子都已用于形成钻石中的由辐射产生的色心。中子辐射、γ-射线辐射和电子辐射由于它们具有良好的穿透力，能使钻石产生比较均匀的颜色，因此被优先使用。在使用中子辐射时，由于中子的激活作用可能在钻石的杂质中产生放射性同位素，因此会有一些危险。此外，典型的辐射处理仅仅局限于在钻石的外部形成表面的颜色。实质上，所有的不同类型辐射都会在钻石内产生空位，这些空位可被看作在可见光谱中的GR1频带。通过吸收GR1频带可在钻石中产生绿色、兰绿色、暗绿色、以至黑色。空位色心可以通过高温退火改变，以便产生从蓝色到粉色到红色到绿色等的一系列颜色。因为辐射导致的大量空位可以暂时增加氮和其它杂质在钻石内的可动性，退火可以在低至600℃的温度下进行。结果，空位使空位穴的能量降低并且由钻石中的诸如自由表面，位错，杂质界面等空位穴所吸收。当然，当空位消失时，它们对钻石颜色的直接影响也就减小。因此，颜色就逐渐地按顺序从蓝色到绿色到褐色到黄色再回到钻石的原始色。退火可以在退火顺序的任何位置处停止，以便产生所希望的颜色。可以进行多次辐射和多次退火步骤以便进一步控制颜色。近年来，人们已经在逐渐升高的温度下对钻石进行退火，以便消除钻石中的暴露辐射实际情况的标志，因为“处理”过的钻石的价格总是要低于天然钻石的正常价格的。在400℃以上进行退火时，当空位脱离晶体时，空位产生的GR1光谱线开始消失。但是，其它辐射光谱可以坚持到更高的温度。许多涉及钻石辐射和退火处理的资料作为商业秘密由进行这种处理的机构保存。(1997年，夏)出版的“宝石和宝石学”，XXXIII章，第136-137页中报告了一个合理地进行辐射和热处理的绿-黄色钻石的实例。几个一克拉圆形光亮钻石被送到GIA实验室进行检测，根据他们的光谱学分析，GIA的结论是这些钻石已被处理过。此外，他们的推论是这些钻石经辐射后在高于1450℃进行过热处理。尽管由辐射和热处理的组合所产生的在741毫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改变变色的天然钻石的颜色的方法，该方法包括：ａ）从天然钻石上去除材料；ｂ）将所述天然钻石放入压力传递介质内；ｃ）将所述压力传递介质压实成一丸剂；ｄ）使所述的丸剂暴露在碳相图的石墨稳定区内或者钻石形成区内的高压和高温下保持一段时间，该时间足以改变所述钻石的颜色；ｅ）重新获得所述钻石。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TR安东尼，WF班霍尔策，JK卡西，Y卡迪奥格卢，AC史密斯，WE杰克逊，SS瓦加拉尔，SW维布，
申请(专利权)人：金刚石创新公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]