La nature du diamant
Des cristaux de diamant naturel se sont formés il y a des millions d’années dans la terre, à une profondeur d’environ 160 km et ont été ramenés à la surface bien plus tard par des explosions volcaniques. Ces éruptions ont formé d’étroits conduits verticaux d’une roche ignée appelée kimberlite. Les tubes de kimberlite sont extraits pour récupérer les diamants et le minéral est décomposé mécaniquement pour libérer les cristaux.
La quantité de diamants dans la kimberlite est très faible, environ une partie par million, de sorte que les mineurs doivent extraire de grandes quantités de minerai pour obtenir des diamants. Les diamants naturels poussent dans des conditions particulières de pression et de température. Ce dernier bien supérieur à celui utilisé pour cultiver les diamants synthétiques. Ainsi, alors qu’à des températures élevées, les diamants naturels se développent sous forme de cristaux octaédriques, les diamants synthétiques obtenus à des températures plus basses se développent sous forme de cristaux à faces octaédriques et cubiques.
Les diamants synthétiques sont cultivés en un temps très court, de quelques semaines à un peu plus d’un mois, évidemment dans des conditions autres que la formation de diamants naturels dans les profondeurs de la terre. En raison de la très courte période de croissance, la forme d’un cristal de diamant synthétique est très différente de celle d’un diamant naturel.
DIAMANTS DE SYNTHÈSE
Au milieu des années 1950, les premiers scientifiques ont développé les rudiments de la culture des diamants synthétiques, mais n’ont obtenu que de minuscules cristaux.
La production de cristaux plus gros, utilisables dans la production de bijoux, a commencé au milieu des années 90 et continue d’évoluer aujourd’hui. Les diamants synthétiques sont cultivés dans divers pays du monde et leur utilisation principale, ainsi que dans la joaillerie, est destinée à des applications industrielles.
La méthode de synthèse traditionnelle, appelée croissance « Haute pression-Haute température » (HPHT), synthétise des diamants à partir d’un alliage métallique en fusion, tel que le fer (Fe), le nickel (Ni) ou le cobalt (Co). La méthode la plus récente, appelée « Chemical Vapor Deposition » (CVD) ou croissance à basse pression et à haute température (LPHT), implique la formation de diamants à partir d’un gaz dans une chambre à vide où les particules réagissent entre elles en créant des couches de carbone qui progressivement consolider en une seule pierre. Dans les deux méthodes, un cristal ou une plaque de diamant est utilisé comme germe pour démarrer la croissance
RÉSUMÉ HPHT
La crescita del diamante HPHT avviene in una piccola capsula all’interno di un apparato in grado di generare pressioni molto elevate. All’interno della capsula, il materiale di partenza della polvere di diamante si dissolve nel flusso di metallo fuso e quindi cristallizza sul seme per formare il cristallo di diamante sintetico. La cristallizzazione avviene nell’arco di diverse settimane fino a poco più di un mese per creare uno o pochi cristalli.
I cristalli di diamanti sintetici HPHT in genere mostrano facce cubiche oltre a quelle ottaedriche. Poiché le forme dei cristalli di diamanti sintetici naturali e HPHT sono diverse, anche i loro modelli di crescita interna differiscono notevolmente. Questi modelli di crescita possono essere tra i modi più affidabili per separarli.
Le gemme sintetiche sfaccettate risultanti mostrano spesso caratteristiche visive come la distribuzione dei colori, la zonazione della fluorescenza e i modelli di graining correlati alla loro struttura a settore di crescita a forma di croce, nonché la presenza di occasionali inclusioni di metallo scuro.
In alcuni casi il materiale presenta una fosforescenza persistente dopo lo spegnimento della lampada a ultravioletti. Questi diamanti sintetici possono essere identificati in modo positivo utilizzando tecniche di laboratorio come la spettroscopia visibile e la fotoluminescenza.
La maggior parte dei cristalli cresciuti con HPHT sono gialli, giallo arancio o giallo brunastro. Quasi tutti sono di tipo IIb, che è raro nei diamanti naturali. La creazione di sintetici HPHT incolori è stata una sfida, poiché sono necessarie modifiche alle condizioni di crescita e alle attrezzature per escludere l’azoto. Inoltre, i tassi di crescita per diamanti incolore di elevata purezza (tipo IIa o tipo IIb debole) sono inferiori a quelli del diamante sintetico tipo Ib, che richiede tempi di crescita più lunghi e un maggiore controllo sulle condizioni di temperatura e pressione. Mentre tradizionalmente è stato difficile coltivare cristalli HPHT incolori di alta qualità, recenti sviluppi hanno prodotto cristalli sufficienti per le pietre sfaccettate superiori a 10 carati di peso . L’aggiunta di boro nel sistema di crescita provoca cristalli blu. Altri colori, come il rosa e il rosso, possono essere prodotti da processi di trattamento post-crescita che coinvolgono radiazioni e riscaldamento, ma sono meno comuni.
La croissance du diamant HPHT se produit dans une petite capsule à l’intérieur d’un appareil capable de générer de très hautes pressions. A l’intérieur de la capsule, le matériau de départ, la poudre de diamant, se dissout dans le flux de métal en fusion puis cristallise sur le germe pour former le cristal de diamant synthétique. La cristallisation d’un ou de quelques cristaux se déroule sur une période de quelques semaines à un peu plus d’un mois.
Les cristaux de diamant synthétique HPHT présentent généralement des faces cubiques et octaédriques. Étant donné que les formes cristallines des diamants naturels et synthétiques HPHT sont différentes, leurs schémas de croissance interne diffèrent également considérablement. Ces modèles de croissance peuvent être parmi les moyens les plus fiables de les différencier.
Les pierres précieuses synthétiques à facettes qui en résultent présentent souvent des caractéristiques visuelles telles que la distribution des couleurs, le zonage de fluorescence et les motifs de grain liés à leur structure de secteur de croissance en forme de croix, ainsi que la présence occasionnelle d’inclusions de métal sombre.
Dans certains cas, le matériau présente une phosphorescence persistante après l’extinction de la lampe ultraviolette. Ces diamants synthétiques peuvent être identifiés avec certitude à l’aide de techniques de laboratoire telles que la spectroscopie visible et la photoluminescence.
La plupart des cristaux cultivés avec HPHT sont jaunes, jaune orangé ou jaune brunâtre. Presque tous sont de type IIb, ce qui est rare dans les diamants naturels. La création de synthétiques HPHT incolores a été un défi, car des modifications des conditions de croissance et de l’équipement sont nécessaires pour exclure l’azote. De plus, les taux de croissance des diamants incolores de haute pureté (type IIa ou type IIb faible) sont inférieurs à ceux du diamant synthétique de type Ib, ce qui nécessite des temps de croissance plus longs et un meilleur contrôle des conditions de température et de pression. Alors qu’il était traditionnellement difficile de faire pousser des cristaux HPHT incolores de haute qualité, les développements récents ont produit suffisamment de cristaux pour les pierres à facettes de plus de 10 carats. L’ajout de bore dans le système de croissance provoque des cristaux bleus. D’autres couleurs, telles que le rose et le rouge, peuvent être produites par des processus de traitement post-croissance impliquant un rayonnement et un chauffage, mais sont moins courantes.
SOMMAIRE CVD
La croissance du diamant CVD se produit à l’intérieur d’une chambre à vide remplie d’un gaz contenant du carbone, tel que le méthane. Une source d’énergie, telle qu’un faisceau de micro-ondes, brise les molécules de gaz et les atomes de carbone sont attirés vers le bas par les plaques de diamant plates. La cristallisation se déroule sur une période de plusieurs semaines pour créer un certain nombre de cristaux ; le nombre exact dépend de la taille de la chambre et du nombre de graines. Les cristaux tabulaires ont souvent un bord rugueux de graphite noir. Ils présentent également souvent une couleur brune qui peut être éliminée par traitement thermique avant le facettage. Comme la synthèse HPHT, la synthèse CVD continue de s’améliorer et permet aux fabricants de proposer des tailles plus grandes et une couleur et une pureté améliorées.
IDENTIFICATION
Ces dernières années, un nombre croissant d’entreprises ont commencé à produire des diamants synthétiques pour la production de bijoux. Il y a eu des améliorations continues de leur qualité en ce qui concerne la clarté, la couleur et des augmentations considérables du poids en carats.
Pour identifier l’origine du matériau de la gemme, un gemmologue expert utilise différents types d’outils, notamment le réfractomètre, la lampe à fluorescence ultraviolette, le microscope binoculaire, le polariscope et d’autres outils de test. La qualité des diamants synthétiques s’améliorant de plus en plus, il est de plus en plus difficile de les distinguer des gemmes naturelles à l’aide d’un équipement standard.
Par conséquent, même si un gemmologue expert ne devrait pas être en mesure de reconnaître les diamants synthétiques, il existe plusieurs facteurs essentiels qui identifient un traitement de synthèse, comme indiqué ci-dessous.
Ce sont les caractéristiques visuelles de la plupart des diamants synthétiques. Tous les diamants synthétiques à facettes ne présentent pas toutes ces caractéristiques. Par exemple, un diamant synthétique particulier peut ne présenter aucune fluorescence. Par conséquent, il est important de baser l’identification du diamant synthétique sur autant de caractéristiques diagnostiques que possible.
Les diamants colorés synthétiques cultivés avec HPHT présentent souvent une coloration inégale qui peut être vue avec la lumière transmise en utilisant le microscope et, si nécessaire, en trempant la pierre taillée dans de l’eau ou de l’huile minérale pour minimiser les réflexions de surface. Cette zonation chromatique est due à la manière dont les impuretés, telles que l’azote, sont incorporées dans le cristal de diamant synthétique qui se forme. Parfois, les diamants naturels présentent un zonage chromatique, mais pas dans le motif géométrique montré par les diamants synthétiques HPHT.
Inversement, les diamants synthétiques cultivés avec CVD présentent normalement une couleur uniforme.
Les diamants synthétiques HPHT présentent souvent des inclusions de métal fondu solide, qui apparaissent noires et ternes en lumière transmise mais ont un éclat métallique en lumière réfléchie. Étant donné que l’alliage fondant utilisé pour la croissance des diamants contient généralement des éléments tels que le fer, le nickel et le cobalt, les diamants synthétiques avec des inclusions métalliques plus grandes peuvent être captés avec un aimant.
Les diamants synthétiques cultivés avec CVD sont formés d’une manière différente et n’ont pas d’inclusions métalliques
| HPHT sintetico | CVD synthétique |
|---|---|
| Distribution inégale des couleurs | Distribution inégale des couleurs |
| Différents modèles de grainage | Aucun motif de grainage |
| Couleurs de fluorescence inhabituelles | Couleurs de fluorescence inhabituelles |
| Modèles de couleurs fluorescentes | Modèles de couleurs fluorescentes |
| Phosphorescence occasionnelle | Phosphorescence occasionnelle |
| Inclusions de flux métalliques | Taches brunes occasionnelles |
| Pas de modèle de déformation | Modèles de déformation en bandes |
| Inscription possible sur la ceinture | Inscription possible sur la ceinture |
Certains diamants naturels contiennent des inclusions sombres de graphite ou d’un autre minéral, mais ces inclusions n’ont pas d’éclat métallique. Lorsqu’il est examiné entre deux filtres polarisants orientés à un angle de 90 degrés l’un par rapport à l’autre, un diamant naturel présente souvent un motif en pointillés ou une mosaïque lumineuse de couleurs d’interférence ou « d’effort ». Ces couleurs d’interférence résultent du fait que le diamant a été soumis à des contraintes alors qu’il se trouvait profondément dans la terre ou lors de son éruption explosive à la surface de la terre. En revanche, les diamants synthétiques poussent dans un environnement sous pression presque uniforme où ils ne sont pas soumis à des contraintes. Ainsi, lorsqu’ils sont examinés de la même manière, ils ne présentent aucun motif de déformation ou un motif de déformation de bande faible. La fluorescence des diamants synthétiques est également souvent très utile pour l’identification, elle est souvent plus forte sous une onde courte qu’une lampe ultraviolette à ondes longues et peut montrer un motif distinctif. Les diamants synthétiques cultivés avec HPHT ont tendance à présenter un motif de fluorescence en forme de croix sur la couronne ou le pavillon de la pierre taillée. Les diamants synthétiques cultivés avec CVD peuvent présenter un motif strié lorsqu’ils sont vus à travers les facettes du pavillon. Les couleurs de fluorescence typiques sont le vert, le jaune-vert, le jaune, l’orange ou le rouge. Lorsque la lampe ultraviolette est éteinte, le diamant synthétique peut présenter une phosphorescence persistante jusqu’à une minute ou plus.
Le véritable défi d’identification auquel est confronté le commerce de la joaillerie consiste à expérimenter de très petits diamants qui sont vendus en paquets de plusieurs centaines à plusieurs milliers et qui peuvent inclure des diamants naturels et synthétiques. Pour aider le commerce de la joaillerie à résoudre ce problème, il existe désormais des outils automatisés créés et développés pour tester même les très petits diamants appelés DiamondView.
(Détecteur de Diamant Synthétique).
En résumé, les diamants synthétiques sont maintenant mis à disposition en quantités croissantes pour l’utilisation de bijoux ; nous savons qu’ils peuvent être identifiés avec un DiamondView qui vérifie des échantillons de n’importe quelle taille et couleur en utilisant les trois contrôles de base qui sont la photoluminescence, l’éclairage ultraviolet et l’absorption optique. Les caractéristiques détectables peuvent varier sous traitement thermique (basse ou haute pression) ; ces changements sont identifiables et peuvent fournir une détection sans ambiguïté des diamants synthétiques cultivés avec CVD ou HTHP.
Notre société a depuis longtemps introduit la technologie de détection de matériaux synthétiques à l’aide d’un DÉTECTEUR DE DIAMANT SYNTHÉTIQUE, qui n’est pas un séparateur de type, mais identifie les diamants synthétiques cultivés en laboratoire avec les méthodes CVD et HPHT et se comporte de manière efficace avec toutes les tailles, formes et couleurs existantes de diamants.
Notre objectif est de maintenir la confiance qui nous est confiée et de protéger l’industrie du diamant naturel contre le mélange de diamants synthétiques.