CVD-Diamanten (Chemical Vapour Deposition) sind synthetische Diamanten, die die gleiche chemische Zusammensetzung, innere Struktur und physikalischen Eigenschaften wie natürliche Diamanten aufweisen. Sie bestehen vollständig aus Kohlenstoffatomen, die in einer kubischen Kristallstruktur angeordnet sind, die mit der natürlicher Diamanten identisch ist. CVD-Diamanten werden in einer kontrollierten Umgebung unter Verwendung eines kohlenstoffhaltigen Gases wie Methan gezüchtet, das bei moderaten Temperaturen und niedrigeren Drücken auf einem Diamantkeim abgeschieden wird. Das Ergebnis dieses Prozesses sind langlebige Diamanten mit einem Härtegrad von 10 auf der Mohs-Härteskala, die eine intensive Brillanz und ein intensives Funkeln aufweisen. CVD-Diamanten sind normalerweise farblos, obwohl sie zunächst braune Steine sein können, die später entfärbt werden. Sie haben eine kubische Form und wachsen in eine Richtung, was manchmal zu Spannungen führen kann, die allerdings selten sind und nur bei extrem starker Vergrößerung sichtbar sind. Der Wachstumsprozess kann auch zu Nicht-Diamant-Kohlenstoffkanten wie Graphit führen, die während der Nachwachstumsbearbeitung entfernt werden können.
Wichtige Punkte erklärt:
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Chemische Zusammensetzung:
- CVD-Diamanten bestehen wie natürliche Diamanten vollständig aus Kohlenstoffatomen. Die Kohlenstoffatome sind in einer kubischen Kristallstruktur angeordnet, was das Markenzeichen des Diamantmaterials ist.
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Wachstumsprozess:
- CVD-Diamanten werden in einer Vakuumkammer mithilfe eines Prozesses gezüchtet, der als chemische Gasphasenabscheidung bezeichnet wird. Ein kohlenstoffhaltiges Gas wie Methan wird in die Kammer eingeleitet und zerfällt bei moderaten Temperaturen und niedrigeren Drücken. Die Kohlenstoffatome werden dann Schicht für Schicht auf einen Diamantkeim aufgetragen, um einen Diamantkristall zu bilden.
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Physikalische Eigenschaften:
- CVD-Diamanten haben die gleichen physikalischen Eigenschaften wie natürliche Diamanten, einschließlich extremer Härte (10 auf der Mohs-Skala), Haltbarkeit und optischen Eigenschaften wie Brillanz und Glanz. Aufgrund ihrer Härte eignen sie sich auch für industrielle Anwendungen, allerdings eignen sie sich nicht zum Schneiden von Stahl, da hohe Temperaturen zum Schmelzen des Diamanten führen können.
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Farbe und Klarheit:
- CVD-Diamanten sind typischerweise farblos, obwohl sie aufgrund des Wachstumsprozesses zunächst braune Steine bilden können. Diese braunen Diamanten können durch Nachbehandlungen entfärbt werden. Die Reinheit von CVD-Diamanten ist im Allgemeinen hoch, der Farbgrad ist jedoch möglicherweise weniger kontrollierbar und muss möglicherweise durch Wärmebehandlung optimiert werden.
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Kristallstruktur und -form:
- CVD-Diamanten haben eine kubische Kristallstruktur und wachsen in eine Richtung, was manchmal zu inneren Spannungen führen kann. Diese Stämme sind selten und normalerweise nur bei extrem starker Vergrößerung sichtbar. Die Diamanten können auch raue Kanten aus Nicht-Diamant-Kohlenstoff wie Graphit aufweisen, die während der Bearbeitung entfernt werden können.
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Industrielle Anwendungen:
- CVD-Diamanten werden aufgrund ihrer Härte und Haltbarkeit häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt. Sie sind besonders effektiv beim Schneiden von Nichteisenmaterialien und haben eine zwei- bis zehnmal längere Standzeit als PKD-Werkzeuge (Polykristalliner Diamant). Außerdem sind sie bei bestimmten Anwendungen etwa 35 % besser als PKD.
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Wachstumszeit und -größe:
- Die Größe eines CVD-Diamanten hängt von der zulässigen Wachstumszeit ab. Der Wachstumsprozess ist langsam und es kann mehrere Wochen dauern, bis die Diamanten eine brauchbare Größe erreichen. Die resultierenden Diamanten haben im Vergleich zu natürlichen Diamanten oft eine kleinere Karatgröße.
Zusammenfassend handelt es sich bei CVD-Diamanten um synthetische Diamanten, die die chemische Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften natürlicher Diamanten nachbilden. Sie werden in einem kontrollierten Verfahren gezüchtet, das eine hohe Klarheit und Haltbarkeit ermöglicht, obwohl die Farbkontrolle eine Herausforderung sein kann. Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften werden diese Diamanten häufig sowohl im Schmuckbereich als auch in der Industrie eingesetzt.
Übersichtstabelle:
| Aspekt | Einzelheiten |
|---|---|
| Chemische Zusammensetzung | Besteht vollständig aus Kohlenstoffatomen, die in einer kubischen Kristallstruktur angeordnet sind. |
| Wachstumsprozess | Gezüchtet durch chemische Gasphasenabscheidung unter Verwendung von Methangas in einer Vakuumkammer. |
| Physikalische Eigenschaften | Härte: 10 auf der Mohs-Skala; langlebig, brillant und funkelnd. |
| Farbe und Klarheit | Typischerweise farblos; kann braun werden und eine Entfärbung erfordern. |
| Kristallstruktur | Kubische Form; wächst in eine Richtung und verursacht manchmal innere Spannungen. |
| Industrielle Anwendungen | Wird zum Schneiden von Nichteisenmaterialien verwendet. übertrifft PKD-Werkzeuge in der Haltbarkeit. |
| Wachstumszeit und -größe | Langsamer Wachstumsprozess; kleinere Karatgröße im Vergleich zu natürlichen Diamanten. |
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