CVD 鑽石是什麼?揭密實驗室培育鑽石

夢鑽珠寶
Diamondream Jewelry

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不是蘇聯鑽(CZ),不是莫桑石,也不是鋯石,那 CVD 鑽石是什麼?不是仿鑽,那跟真實從礦中開採的鑽石差在哪?要了解這些,我們先知道科學結論:CVD 鑽石跟天然開採鑽石有「完全一樣」的碳結晶構造、物化成分、光學性質,並且都能取得國際鑽石鑑定機構的認證,差別在於「生長條件」

本篇來解密你需要知道的 CVD 鑽石,還有另一種與 CVD 鑽石共同歸類在實驗室培育鑽石的 HPHT 製法的鑽石,會一併提及比較!

關於 CVD 鑽石

CVD 鑽石是什麼?

CVD 英文全稱 Chemical Vapor Deposition,中文我們稱「化學氣相沉積法」,一種化學製造技術,專門用來產出高純度的單晶、多晶材料,在半導體產業會用來加工晶圓,後來 CVD 技術穩定成熟,開始被運用到珠寶產業。

早在 1952 年美國石油化工公司 Union Carbide 就已經以 CVD 來合成鑽石,當時只能長出小單晶鑽石、多晶鑽石,一直到 21 世紀初,科學家將微波法導入 CVD(MPCVD),大幅提升 合成鑽石的速度與數量,而台灣大約在 2016 年後,也開始有廠商投入 CVD 鑽石的生產。

CVD 鑽石製程

CVD 鑽石的製程主要由微波產生器、真空空間、氣體、鑽石晶種組成。

CVD 技術所需的鑽石晶種。圖 / 阿里山鑽石
CVD 技術所需的鑽石晶種。圖 / 阿里山鑽石
  • 合成鑽石所需的高純度碳是從導入的甲烷氣體中分離出來 → 分離出來的碳離子會沉積在鑽石晶種表面 → 沉積物會成為不同形式的碳:石墨跟鑽石。
  • 從甲烷分離出來的還有氫離子,氫離子會再把碳離子帶走,會先帶走的碳是石墨,鑽石會被留下來。

CVD 與 HPHT  

高溫高壓法(HPHT, High Pressure High Temperature)是實驗室培育鑽石的另一種技術,1953 年就在瑞典被運用,合成出最早的培育鑽石,但都是小結晶體。現在的高溫高壓法會加入催化劑,能更快速的達到需要的壓力條件,也已經能穩定合成大顆透明結晶,與 CVD 法共同成為現在的兩大「培育鑽石」(也有被稱為未來鑽石、實驗室鑽石)技術,開啟培育鑽石在珠寶界、鑽石產業的變革。

CVD 鑽石跟天然鑽石的差異

CVD 鑽石與天然鑽石的差別在生成環境跟碳來源。CVD 的碳是由甲烷分離出來,天然鑽石的碳是地球形成時本身就在地殼內部的碳,或是經火山噴發釋放,落到地面經生物作用再回到地底的碳。CVD 鑽石僅需數周到數月即可生成,天然鑽石則是歷經數十億年的地質作用。

不論是 CVD 還是 HPHT 合成的鑽石,莫氏硬度都跟礦坑出來的鑽石硬度一樣為 10,並且都須經過後續的切割、拋光工藝,才可以產生完美的鑽石火光、亮光及閃光,CVD 技術出來的鑽石還是純度最高的 Type IIa 鑽石(II 型的鑽石在天然鑽石中的比例不到 2%,多數為 Ia 型)。

這是以往的鑽石替代品(蘇聯鑽、莫桑鑽、鋯石)做不到的,這些仿鑽,它們只是肉眼外觀類似鑽石,但完全不具備鑽石的特性。

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CVD 鑽石是屬於純度最高的 Type IIa 鑽石,II 型的鑽石在天然鑽石中的比例不到 2%,天然鑽石大多為 Ia 型。

CVD 鑽石價格

CVD 鑽石的價值

CVD 技術為鑽石市場帶來另一種選擇,拓展了消費族群,讓鑽石從金字塔頂端走入到大眾視野。除了價格上的優勢,也讓鑽石產業可以往永續發展的目標前進。對環境、社會、政府政策都具備影響力,完全杜絕血鑽石的任何可能,在環境上,也因為可以選用可再生能源來供應實驗室設備用電,造就CVD 鑽石勢不可擋的無限潛力。

CVD 鑽石市場價格

CVD 技術的成熟,讓培育鑽石的供應穩定,一開始 CVD 鑽石進到珠寶市場的價格只有比天然鑽石低約 10% – 20%,隨著產量的遽增,目前價格已經低於天然鑽石 30% – 40%。當年 CVD 鑽石開始風行的 2018-2019 年間,鑽石產業的龍頭 De Beers 將一顆一克拉的實驗室培育鑽石裸石定價為 800 美金,換算成台幣不到法定每月最低基本薪資(2024 現行法定基本薪資為 27,470 元)。

依照台灣現在的培育鑽石市場,一個一克拉的培育鑽石鑽戒或首飾大約在 6 萬到 8 萬之間(這個價格就能買到顏色D – F等級、淨度 VS 以上的美鑽),一克拉的天然鑽石戒指則是 2、30萬起跳。

CVD 鑽石購買注意事項

注意事項 1:向有提供國際證書的店家購買

購買培育鑽石應該要確定它的身分,記得詢問有沒有國際鑽石證書,即便沒有主動詢問,現在許多店家注重信譽,會特別出示國際證書跟買家共同確認鑽石品質(重量至少 0.3 克拉以上,或稱 30分)。培育鑽石的鑑定會在裡面記載鑽石的顏色、淨度、切割等級等重要資訊,同時會備註是以 CVD 或是 HPHT 技術在實驗室合成,這是其他偽鑽石無法擁有的東西。

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購買鑽石,記得挑選有信譽的珠寶商家。

注意事項 2:親自觀賞鑽石

購買鑽石跟買普通流行飾品心態應該不太一樣,會比較慎重一些,比較不會什麼都不了解就盲目購買(除非是花別人的錢?),都沒做功課很可能變盤子,用高價買下不符合同等價值的鑽石,所以實際到店鑑賞還是有必要,也可以多方比較不同鑽石 / 鑽戒在自己手上的大小、閃耀程度等等。

注意事項 3:學會看國際證書

別看國際證書都是全英文,以為很複雜,其實內容非常好理解,主要是要學會鑽石的那些顏色、淨度、切割跟你的鑽石有什麼關係,了解他們為何價格不同。如果店家想你出示證書,不要就很放心,記得看一下內容,證書可以顯示一顆鑽石的精良品質,當然也會顯示它不足的地方,看懂證書,幫助你挑對符合預算的鑽石。

參考資料:鑽石恆久遠?今年價格崩跌35% 為何不再保值?人造鑽石崛起恐將「氾濫成災」

參考資料:《鑽石大全》。作者:李承倫。

參考資料:阿里山鑽石:鑽石比較

參考資料:人造鑽石巿占飆價格不到天然鑽石一半升高產業壓力

參考資料:公視新聞網:免去天然採礦爭議 低成本人造珠寶市場逐漸壯大

參考資料:WHAT ARE LAB GROWN DIAMONDS? | DIFFERENCE BETWEEN HPHT AND CVD DIAMONDS | LEARN WITH IGI

參考資料:CVD Diamonds: What Are They?

參考資料:CVD Diamonds: Everything you need to know

參考資料:The Diamond Registry:What Are Type IIa Or IIb For Diamonds?

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