HPHT合成宝石级金刚石触媒对品质的影响 ——以国内三家公司近年合成金刚石为例

HPHT合成宝石级金刚石是重要的宝石和高新技术材料,合成过程中必要的触媒是影响金刚石产品品质的关键性材料,也是反演天然金刚石形成环境与机制的重要线索.本文收集了我国三家主流HPHT合成金刚石厂家(分别用HH,Z,J表示)的218颗金刚石样品,对其形貌特点、光谱学特征进行了分析对比.选择其中9颗可以探索其合成触媒成分的样品,进一步对其触媒诱导杂质成分与金刚石关系进行了分析,以揭示国内最新合成HPHT宝石级金刚石合成过程触媒的改变对合成金刚石品质可能产生的影响.结果表明:1)宝石级金刚石无色样品触媒含有的金属元素主要为Fe、Co,黄色样品的触媒元素主要为Ni、Mn、Co,推测主要除氮剂为Ti、Al、Cu等元素;2)触媒中单一非金属杂质元素的加入使HPHT合成宝石级金刚石中更容易出现包裹体,晶体表面容易形成三角凹坑等缺陷,非金属元素触媒的配对加入对金刚石晶体的品质提高具有一定的促进作用;3)Fe-Co触媒体系相较Fe-Ni体系更适合HPHT合成Ⅱa型宝石级金刚石,Co代替Ni能够减少晶体中与Ni相关的缺陷,提高合成金刚石的色级.研究结果对于反演天然金刚石形成环境以及HPHT合成宝石级金刚石的鉴定具有一定的启示作用.