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天然钻石的工艺特性及主要用途
发布者：admin 时间：2021-12-07 16:11:00
1. 工艺特性
(1) 力学性质
硬度：金刚石是目前已知自然界中较硬的物质，其相对硬度（莫氏硬度）为10，显微硬度（正方锥压入法）为98588MPa。金刚石绝对硬度是石英的1000倍，是刚玉的150倍。金刚石的产地、矿床、颜色不同，其硬度不同。同一金刚石不同晶面上硬度也不同。
脆性：金刚石虽然很硬，但性脆，在一定的冲击力下会沿晶形解理面裂开。金刚石的脆性与晶体的内应力、裂缝及其它缺陷有关。晶体的内应力愈大，具有裂缝和其它缺点的晶体，在较低的冲击下就能被劈开。
密度：金刚石的密度一般为3.47~3.56g/cm3，质纯、结晶完好的金刚石密度为3.52g/cm3。金刚石的颜色不同，晶体中包裹体的种类和数量不同，密度也不同。
解理：金刚石具有平行（111）面的中等解理和平行（110）、（221）面的不完全解理。
断口：金刚石的断口具有很复杂的结构，但常以贝壳状或参差状为特征。
(2) 光学性质
颜色：纯净的金刚石无色，但比较少见。多呈不同颜色，如黄色、绿色、棕色、玫瑰色、蓝色、灰色、黑色等。金刚石的颜色与所含杂质及结构缺陷有关。
光泽：金刚石常具有金刚光泽，但少数为油脂光泽、玻璃光泽，甚至无光泽。这是由于长期的化学腐蚀、射线影响、外来物质侵入以及表面为其它物质覆盖等所致。
透明度：纯净的金刚石晶体是透明的，但有些金刚石为半透明，甚至不透明。
折光率：纯净者达2.40~2.48，在透明矿物中折光率高。折光率愈高，对光的反射力愈强。经过特殊设计和加工的金刚石，可以把射入各个面和射入内部的光线几乎全部反射出去。
色散性：金刚石具有高度的色散性，其色散系数达0.063，也是透明矿物中的大者。色散系数愈大，分光效果愈好。当一束白光射入琢磨好的金刚石中时，因色散效应，可分成不同颜色的光，使得金刚石光彩夺目。
异常干涉色：等轴晶系矿物在正交偏光镜下的干涉色应为黑色，但很多金刚石呈异常干涉色，如灰色、黄色、粉红色、褐色等。
发光性：金刚石在阴极射线下发鲜明的绿色、天蓝色、蓝色荧光；在X射线下发中等亮度或较微弱的天蓝色荧光；在紫外线下发鲜明或中等亮度的天蓝色、紫色、黄绿色荧光；日光曝晒后在暗室里发淡青蓝色磷光。
(3) 热学性质
热导率：金刚石是较好的热良导体，其热导率不等，一般为138.16W/(m.K)。Ⅱa型金刚石热导性特别好，在液氮温度下为铜的25倍，室温下为铜的5倍，具有超导热性。
热膨胀性：金刚石在低温时线膨胀系数极小，随温度升高线膨胀系数迅速增大。
耐热性：金刚石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中燃点为850~1000℃，在纯氧中2000~3000℃转化为石墨。金刚石燃烧时火焰呈蓝色。
(4) 磁电性能
磁性：纯净的金刚石为非磁性，当含有磁性包裹体时具有一定磁性。
电导率：一般情况下，金刚石是电的不良导体，电导率小，为0.211×10-14 ~0.309×
10-13S/m。随着温度的升高，电导率有所增大。2b型金刚石具有良好的半导体性能。
光电导性：当用波长为2100×10-7~3000×10-7mm的紫外线照射金刚石时，发现金刚石中有光电流。当用红外线和紫外线同时照射时，其光电流增大近2倍。在同样情况下Ⅱ型金刚石的光电流比Ⅰ型金刚石大若干数量级。
介电常数：金刚石的相对介电常数在15℃时为16~16.5，其数据随测定时的电场强度、频率和室温而异。
摩擦电性：金刚石与玻璃、硬橡胶、有机玻璃表面摩擦时均产生摩擦电荷。摩擦电荷的符号为正，大小随摩擦时间而异。当摩擦时间60s时，摩擦电荷约为+3×10-9~10×10-9C。
(5) 表面性质
金刚石表面具有较强的亲油性，其新鲜表面润湿接触角为80~120°。自然界中的金刚石表面往往被污染，因而润湿触角变小。
(6) 化学性质
金刚石具有很好的化学稳定性，耐酸、耐碱，高温下也不与浓的HF、HCI、HNO3反应。只有在NaCO3、KNO3的熔融体中，或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时，表面才稍微有氧化。
2.主要用途
金刚石的主要用途可分为装饰品用和工业用两大方面，分述如下：
对装饰用的金刚石质量要求很高。要求晶形完整，无色或色彩鲜艳，透明度高，无裂隙和杂质。一般晶体愈大，价值愈高。颜色愈淡，价值愈高。对彩色金刚石来说，色调愈浓，价值愈高。
工业用金刚石：对于Ⅰ型金刚石，主要是利用它的高硬度、高耐磨性。对于Ⅱ型金刚石，主要是利用它的良好的导热性和半导体性能。
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