金刚石（钻石）及钻石饰品检测（四）

四、金刚石的物理化学性质及包体

金刚石和钻石属同一物质而又具某些差异。金刚石是矿物名称，钻石是宝石学名称，它们两者的物理、化学性质是同一的，钻石作为一种饰品又增加了切工因素和规范内容，在金刚石、钻石饰品的检测过程中就要针对这些特点采用相应的方法。

4.1金刚石物理化学性质

    (1)化学成分：C。常含有Cr、Mn、Ti、Mg、Al、Ca、Si、N、B等。

    (2)颜色：常见的为浅黄色、浅黄褐色、浅黄绿色、褐色，无色(浅黄白、白、优白)占有一定数量，玫瑰色、粉红色、浅蓝色、绿色、黑色、茶色十分稀少。

    (3)透明度：无色及浅色金刚石均成透明状，在无色中的白、优白金刚石测定透过率达95%以上，深色金刚石及具毛玻璃蚀象的透明度减弱呈现半透明状，当金刚石中包体含量增加亦影响透明度。

    (4)硬度：摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm²，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。

    (5)密度：金刚石密度与金刚石晶体中的包含物密切相关，无色透明质纯的金刚石密度为3.52g/cm³，当具有包含物时密度为3.44~3.53g/cm³。

    (6)偏光性：绝大多数金刚石在偏光下显示非均性，金刚石属等轴晶系矿物，理论上应为均质性，但由金刚石形成于压力变化的地质体中，由于应力作用使金刚石晶体内结构产生局部错位，因而显示不均匀的非均质性，表现在消光上的不一致性，干涉色很低的一级灰色，极少数还可测得一轴晶干涉图像。

    (7)折射率(N)：2.4493(λ436μm)、2.4354(λ486μm)、2.4237(λ546μm)、2.4176(λ589μm)、2.4103(λ656μm)。

    (8)反射率(R)：油浸下5.308%，空气中17.29%。

    (9)亲油疏水性：金刚石是一种亲油疏水性矿物，在晶体表面擦上油质后可见晕色，在晶面上滴上油珠立即扩散，而滴上水珠则不扩散，因此在选矿中利用油选可将金刚石分离出来。

    (10)电磁性：金刚石为无磁性重部分矿物(p>2.9)因此在选矿中不能采用电磁选(中磁性、弱磁性)方法。

    (11)导电性：绝大多数金刚石是电介质，电阻率：5×104Ω.cm，Ⅰ型及Ⅱ型(Ⅱa)金刚石为绝缘体，比电阻>1016Ω.cm，I型(H b)金刚石为P型半导体，比电阻10~103Ω.cm，温度上升到600℃或下降到-150℃时，电阻提高。

    (12)刚度、强度：金刚石具有极大的弹性模量，是自然界最高的磨削材料，弹性模量达90000kg/mm。摩擦系数小，有极高的抗磨能力，因此在金刚石选矿中利用这一特性，采用球磨机、锥形磨矿机来分离金刚石。但金刚石极脆，不能承受正向的外力撞击。

    (13)熔点：金刚石熔点达4000℃，在空气中燃烧温度为850~1000℃，在纯氧中720~800℃燃烧，金刚石发出浅蓝色火焰，并转化成二氧化碳。

    (14)发光性：在X射线下金刚石产生天蓝色、浅绿色荧光，在长波、短波紫外线下产生浅黄、天蓝荧光，但有相当一部分不发光。有的在日光下曝晒后发浅蓝色磷光。阴极射线下显蓝、绿荧光。

    (15)光泽：属标准金刚光泽，由于熔蚀作用及毛玻璃蚀象等可出现油脂光泽或光泽减弱。

    (16)色散：金刚石色散为0.044。在自然光的照射下，具备一定的入射角度在钻石表面产生分解的光谱色，俗称火彩(影响钻石火彩强弱还与体色、净度、刻面角度等有关)。

    (17)热导性：金刚石热导性好，热导率高达669.89~2009.66W/(m·℃)，其中Ⅱ型(Ⅱa)金刚石热导性极好，在液氮温度下为铜的2.5倍，在室温下为铜的5倍。

    (18)热膨胀：热膨胀系数小。

    (19)解理：|111|中等，|110|不完全。

    (20)断口：见壳状。

    (21)化学稳定性：化学性质非常稳定，在酸、碱中均不分解，在熔融的硝酸钠、硝酸钾、碳酸钠中溶解。

4.2金刚石晶体内的包体

金刚石晶体内的包体是以固态矿物相产出，包体成分以石墨为主，并有镁铝榴石、铬透辉石、镁橄榄石、钛铁矿。尚未发现气态、液态包体。