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      天然鉆石的工藝特性及主要用途

      發布者:admin 時間:2021-12-07 16:11:00
      1. 工藝特性
          (1) 力學性質
          硬度:金剛石是目前已知自然界中較硬的物質,其相對硬度(莫氏硬度)為10,顯微硬度(正方錐壓入法)為98588MPa。金剛石絕對硬度是石英的1000倍,是剛玉的150倍。金剛石的產地、礦床、顏色不同,其硬度不同。同一金剛石不同晶面上硬度也不同。
          脆性:金剛石雖然很硬,但性脆,在一定的沖擊力下會沿晶形解理面裂開。金剛石的脆性與晶體的內應力、裂縫及其它缺陷有關。晶體的內應力愈大,具有裂縫和其它缺點的晶體,在較低的沖擊下就能被劈開。
          密度:金剛石的密度一般為3.47~3.56g/cm3,質純、結晶完好的金剛石密度為3.52g/cm3。金剛石的顏色不同,晶體中包裹體的種類和數量不同,密度也不同。
          解理:金剛石具有平行(111)面的中等解理和平行(110)、(221)面的不完全解理。
          斷口:金剛石的斷口具有很復雜的結構,但常以貝殼狀或參差狀為特征。
          (2)  光學性質
          顏色:純凈的金剛石無色,但比較少見。多呈不同顏色,如黃色、綠色、棕色、玫瑰色、藍色、灰色、黑色等。金剛石的顏色與所含雜質及結構缺陷有關。
          光澤:金剛石常具有金剛光澤,但少數為油脂光澤、玻璃光澤,甚至無光澤。這是由于長期的化學腐蝕、射線影響、外來物質侵入以及表面為其它物質覆蓋等所致。
          透明度:純凈的金剛石晶體是透明的,但有些金剛石為半透明,甚至不透明。
          折光率:純凈者達2.40~2.48,在透明礦物中折光率高。折光率愈高,對光的反射力愈強。經過特殊設計和加工的金剛石,可以把射入各個面和射入內部的光線幾乎全部反射出去。
          色散性:金剛石具有高度的色散性,其色散系數達0.063,也是透明礦物中的大者。色散系數愈大,分光效果愈好。當一束白光射入琢磨好的金剛石中時,因色散效應,可分成不同顏色的光,使得金剛石光彩奪目。

          異常干涉色:等軸晶系礦物在正交偏光鏡下的干涉色應為黑色,但很多金剛石呈異常干涉色,如灰色、黃色、粉紅色、褐色等。
          發光性:金剛石在陰極射線下發鮮明的綠色、天藍色、藍色熒光;在X射線下發中等亮度或較微弱的天藍色熒光;在紫外線下發鮮明或中等亮度的天藍色、紫色、黃綠色熒光;日光曝曬后在暗室里發淡青藍色磷光。
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          (3)  熱學性質
          熱導率:金剛石是較好的熱良導體,其熱導率不等,一般為138.16W/(m.K)。Ⅱa型金剛石熱導性特別好,在液氮溫度下為銅的25倍,室溫下為銅的5倍,具有超導熱性。
          熱膨脹性:金剛石在低溫時線膨脹系數極小,隨溫度升高線膨脹系數迅速增大。
          耐熱性:金剛石在純氧中燃點為720~800℃,在空氣中燃點為850~1000℃,在純氧中2000~3000℃轉化為石墨。金剛石燃燒時火焰呈藍色。
          (4)  磁電性能
          磁性:純凈的金剛石為非磁性,當含有磁性包裹體時具有一定磁性。
          電導率:一般情況下,金剛石是電的不良導體,電導率小,為0.211×10-14  ~0.309×
          10-13S/m。隨著溫度的升高,電導率有所增大。2b型金剛石具有良好的半導體性能。
          光電導性:當用波長為2100×10-7~3000×10-7mm的紫外線照射金剛石時,發現金剛石中有光電流。當用紅外線和紫外線同時照射時,其光電流增大近2倍。在同樣情況下Ⅱ型金剛石的光電流比Ⅰ型金剛石大若干數量級。
          介電常數:金剛石的相對介電常數在15℃時為16~16.5,其數據隨測定時的電場強度、頻率和室溫而異。
       摩擦電性:金剛石與玻璃、硬橡膠、有機玻璃表面摩擦時均產生摩擦電荷。摩擦電荷的符號為正,大小隨摩擦時間而異。當摩擦時間60s時,摩擦電荷約為+3×10-9~10×10-9C。
          (5)  表面性質
          金剛石表面具有較強的親油性,其新鮮表面潤濕接觸角為80~120°。自然界中的金剛石表面往往被污染,因而潤濕觸角變小。
          (6)  化學性質
          金剛石具有很好的化學穩定性,耐酸、耐堿,高溫下也不與濃的HF、HCI、HNO3反應。只有在NaCO3、KNO3的熔融體中,或與K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸時,表面才稍微有氧化。
       2.主要用途
          金剛石的主要用途可分為裝飾品用和工業用兩大方面,分述如下:
          對裝飾用的金剛石質量要求很高。要求晶形完整,無色或色彩鮮艷,透明度高,無裂隙和雜質。一般晶體愈大,價值愈高。顏色愈淡,價值愈高。對彩色金剛石來說,色調愈濃,價值愈高。
          工業用金剛石:對于Ⅰ型金剛石,主要是利用它的高硬度、高耐磨性。對于Ⅱ型金剛石,主要是利用它的良好的導熱性和半導體性能。

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