La nature du diamant

Les cristaux de diamants naturels se sont formés dans la terre il y a des millions d’années, à une profondeur d’environ 160 km, et ont été ramenés à la surface beaucoup plus tard par des explosions volcaniques. Ces éruptions ont formé d’étroits tuyaux verticaux d’une roche ignée appelée kimberlite. Les tubes de kimberlite sont extraits pour récupérer les diamants et le minerai est décomposé mécaniquement pour libérer les cristaux.

La quantité de diamant dans la kimberlite est très faible, environ une partie par million. Les mineurs doivent donc traiter de grandes quantités de minerai pour récupérer les diamants. Les diamants naturels se développent dans des conditions de température et de pression particulières. Les températures sont plus élevées que celles utilisées pour faire pousser des diamants synthétiques. À des températures élevées, les diamants croissent comme des cristaux octaédriques, mais dans les températures plus basses du laboratoire, ils se développent comme des cristaux à faces octaédriques et cubiques. La grande ERA des diamants naturels signifie que les impuretés d’azote dans la plupart des diamants ont eu le temps de s’agréger en paires ou en grappes, ce qui en fait la grande majorité – plus de 95%.

Les diamants synthétiques sont cultivés en très peu de temps, de quelques semaines à un peu plus d’un mois, bien 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.

Diamant de synthese

Les diamants synthétiques sont cultivés en très peu de temps, de quelques semaines à un peu plus d’un mois, bien 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.

La méthode de synthèse traditionnelle, appelée croissance à haute pression et à haute température (HPHT), implique la formation de diamants à partir d’un alliage de métal en fusion, tel que le fer (Fe), le nickel (Ni) ou le cobalt (Co). La méthode la plus récente, appelée dépôt chimique en phase vapeur (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 pour créer des couches de carbone qui se consolident progressivement en une seule pierre. Dans les deux méthodes, une plaque de cristal ou de diamant est utilisée comme germe pour demarrer la croissance.

Synthese HPHT

La croissance du diamant HPHT a lieu dans une petite capsule à l’intérieur d’un appareil capable de générer des pressions très élevées. À l’intérieur de la capsule, le matériau de départ de la poudre de diamant se dissout dans le courant de métal en fusion et se cristallise ensuite sur le germe pour former le cristal de diamant synthétique. La cristallisation se déroule sur plusieurs semaines, voire un peu plus d’un mois, pour créer un ou plusieurs cristaux.
Les cristaux de diamant synthétiques HPHT présentent généralement des faces cubiques en plus de celles octaédriques. Les formes des cristaux de diamant synthétiques naturels et HPHT étant différentes, leurs profils de croissance interne diffèrent également considérablement. Ces modèles de croissance peuvent constituer l’un des moyens les plus fiables de les séparer.
Les pierres précieuses synthétiques à facettes résultantes présentent souvent des caractéristiques visuelles telles que la distribution des couleurs, la zonation de la fluorescence et des motifs de grainage liés à leur structure 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 à ultraviolets.

Ces diamants synthétiques peuvent être identifiés de manière positive en utilisant des techniques de laboratoire telles que la spectroscopie visible et la photoluminescence. La plupart des cristaux obtenus 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 changements dans les conditions de croissance et des équipements pour exclure l’azote sont nécessaires. De plus, les taux de croissance des diamants incolores de haute qualité (type IIa ou faible type IIb) 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 cultiver des cristaux HPHT incolores de haute qualité, des développements récents ont produit suffisamment de cristaux pour les pierres à facettes pesant plus de 10 carats. L’ajout de bore au 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 rechauffage, mais elles sont moins courantes.

Synthese CVD

La croissance du diamant CVD a lieu à l’intérieur d’une chambre à vide remplie d’un gaz contenant du carbone, tel que le méthane. Une source d’énergie, comme un rayon micro-ondes, décompose les molécules de gaz et les atomes de carbone sont attirés vers le bas par les plaques planes du diamant. La cristallisation se déroule sur plusieurs semaines pour créer un certain nombre de cristaux; le nombre exact dépend de la taille de la pièce et du nombre de graines. Les cristaux tabulaires ont souvent un bord rugueux en graphite noir. Ils présentent souvent aussi une couleur brune qui peut être éliminée du traitement thermique avant la facette. À l’instar de 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 destinés à la fabrication de bijoux. Leur clarté et leur couleur ont été améliorées continuellement, de même que le poids en carats.
Pour identifier tous les types de pierres précieuses, un gemmologue expérimenté utilise différents types d’instruments d’essai, notamment un réfractomètre, une lampe à fluorescence ultraviolette, un microscope binoculaire, un polariscope et d’autres instruments d’essai. La qualité des diamants synthétiques s’améliorant, il est de plus en plus difficile de les séparer des pierres précieuses naturelles à l’aide d’un équipement standard.
Bien qu’un gemmologue expérimenté puisse ne pas être en mesure de reconnaître les diamants synthétiques, plusieurs facteurs peuvent être utilises pour identifier un traitement Synthesis comme suit:

HPHT sinteticoCVD sintetico
Distribuzione dei colori non uniformeDistribuzione dei colori non uniforme
Diversi modelli di grainingNessun modello di graining
Colori insoliti di fluorescenzaColori insoliti di fluorescenza
Modelli di colore a fluorescenzaModelli di colore a fluorescenza
Fosforescenza occasionaleFosforescenza occasionale
Inclusioni di flusso metallicoPunti scuri occasionali
Nessun modello di deformazioneModelli di ceppo a bande
Possibile iscrizione sulla cinturaPossibile iscrizione sulla cintura

Ce sont des caractéristiques visuelles de la plupart des diamants synthétiques. Tous les diamants synthétiques à facettes ne présenteront 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 le plus grand nombre possible de fonctions de diagnostic.
Les diamants synthétiques colorés cultivés avec HPHT présentent souvent une couleur irrégulière qui peut être vue avec la lumière transmise au microscope et, si nécessaire, en immergeant la pierre taillée dans de l’eau ou de l’huile minérale afin de minimiser les réflexions sur la surface. Cette zonation chromatique est due à la manière dont des impuretés, telles que l’azote, sont incorporées dans le cristal de diamant synthétique formé. Parfois, les diamants naturels présentent une zonation chromatique, mais pas dans le modèle géométrique présenté par les diamants synthétiques HPHT.
En revanche, les diamants synthétiques cultivés avec CVD présentent normalement une coloration uniforme.
Les diamants synthétiques HPHT présentent souvent des inclusions de métal fondu solides, qui apparaissent noires et opaques en lumière transmise, mais ont un éclat métallique en lumière réfléchie. Étant donné que l’alliage fluide utilisé pour la croissance du diamant contient généralement des éléments tels que le fer, le nickel et le cobalt, les diamants synthétiques avec des inclusions métalliques plus grandes peuvent être collectés à l’aide d’un aimant.
Les diamants synthétiques cultivés avec CVD sont formés de manière différente et ne comportent pas d’inclusions métalliques.

Certains diamants naturels contiennent des inclusions sombres de graphite ou d’un autre minéral, mais ces inclusions n’ont pas de lustre métallique. Lorsqu’il est examiné entre deux filtres polarisants orientés à un angle de 90 degrés, un diamant naturel présente souvent un motif en pointillé ou une mosaïque lumineuse de couleurs interférentielles ou «contraintes». Ces couleurs d’interférence résultent du fait que le diamant est soumis à des contraintes alors qu’il se trouvait au plus profond de la terre ou lors de son éruption explosive à la surface de la terre. En revanche, les diamants synthétiques poussent dans un environnement pressurisé presque uniforme où ils ne sont pas soumis à des contraintes. Par conséquent, s’ils sont examinés de la même manière, ils ne présentent aucun modèle de déformation ou un modèle de déformation à bande faible. De plus, la fluorescence des diamants synthétiques est souvent très utile pour l’identification, elle est souvent plus forte sous une onde courte qu’une lampe à ultraviolets 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 le pavillon de la couronne ou de la pierre de taille. Les diamants synthétiques cultivés avec CVD peuvent présenter un motif strié 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 à ultraviolets est éteinte, le diamant synthétique peut présenter une phosphorescence persistante pendant une minute ou plus.

Le véritable défi de l’identification qui concerne le commerce des bijoux est l’expérimentation de très petits diamants vendus dans des emballages de plusieurs centaines à plusieurs milliers et pouvant inclure à la fois des diamants naturels et synthétiques. Pour aider le secteur de la bijouterie à résoudre ce problème, il existe maintenant des outils automatisés créés et développés pour tester même de très petits diamants, appelés DiamondView.
(Détecteur de diamant synthétique).

En résumé, les diamants synthétiques sont maintenant disponibles en quantités croissantes pour l’utilisation des bijoux; nous savons qu’ils peuvent être identifiés avec un DiamondView qui vérifie des échantillons de toutes tailles et de toutes couleurs en utilisant les trois contrôles fondamentaux que 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 permettre une détection sans équivoque des diamants synthétiques cultivés avec CVD ou HTHP.

Notre société introduit depuis longtemps la technologie de détection des matériaux synthétiques à l’aide d’un DETECTEUR DE DIAMANT SYNTHETIQUE, 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 efficacement avec toutes les dimensions, formes et couleurs existantes des diamants.

Notre objectif est de maintenir la confiance que vous nous accordez et de préserver le commerce des diamants naturels.