Bei der CVD-Methode für synthetische Diamanten werden Diamantkristalle aus einem Kohlenwasserstoff-Gasgemisch in einer Vakuumkammer durch chemische Gasphasenabscheidung erzeugt.
Dieses Verfahren ist dafür bekannt, dass es hochwertige, großteilige Diamanten mit hoher Reinheit und Klarheit erzeugt.
Ursprünglich gab es Probleme mit der Farbe von CVD-Diamanten, aber der technologische Fortschritt hat diese Probleme gelöst.
5 wichtige Punkte erklärt: Das CVD-Verfahren für synthetische Diamanten
1. Aufbau und Prozess
Vorbereitung der Kammer: Die Diamantkeimkristalle werden in eine Wachstumskammer gelegt.
Diese Kammer wird dann mit einem kohlenstoffhaltigen Gas, in der Regel einer Mischung aus Methan und Wasserstoff, gefüllt.
Erhitzen und Aktivieren: Die Kammer wird auf Temperaturen zwischen 900 und 1200 °C aufgeheizt.
Mit einem Mikrowellenstrahl wird das Gas aktiviert, so dass es eine Plasmawolke bildet.
Wachstum des Diamanten: In diesem Plasma werden Kohlenstoffatome abgeschieden und lagern sich auf den Impfkristallen ab.
Diese Abscheidung erfolgt Schicht für Schicht, wodurch die Diamantkristalle wachsen.
Schleifen und Polieren: Die Diamanten werden in regelmäßigen Abständen entnommen, poliert, um jeglichen nicht diamantenen Kohlenstoff zu entfernen, und dann wieder in die Kammer eingesetzt, um weiter zu wachsen.
Dieser Prozess kann mehrere Wochen dauern.
2. Technologische Varianten
Für die CVD gibt es mehrere technische Möglichkeiten, darunter HFCVD, DC Arc Plasma Jet CVD, DC-PACVD und MPCVD.
Von diesen Verfahren wird MPCVD (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition) aufgrund seiner Ausgereiftheit und Effizienz bei der Herstellung großer, hochwertiger Diamanten am häufigsten eingesetzt.
Bei der MPCVD-Methode wird das Gasgemisch mit Hilfe von Mikrowellen ionisiert, wodurch ein Plasma entsteht.
Dieses Plasma erleichtert die Abscheidung von Kohlenstoffatomen auf den Diamantkeimen und ermöglicht das Wachstum größerer einkristalliner Diamanten.
3. Vorteile und Herausforderungen
Vorteile: CVD-Diamanten weisen in der Regel eine höhere Reinheit auf als synthetische HPHT-Diamanten (High Pressure, High Temperature), wobei die meisten Produkte eine höhere Einstufung als VS (Very Slightly Included) aufweisen.
Das Verfahren ermöglicht auch das Wachstum großer Partikel, was auf dem Edelsteinmarkt einen erheblichen Vorteil darstellt.
Herausforderungen: Ursprünglich neigten CVD-Diamanten zu einer bräunlichen Farbe, was im Vergleich zu HPHT-Diamanten ein Nachteil war.
Jüngste technologische Verbesserungen haben dieses Problem jedoch erheblich entschärft und die Herstellung von farblosen CVD-Diamanten ermöglicht.
4. Auswirkungen auf den Markt
Synthetische CVD-Diamanten haben sich auf dem Markt durchgesetzt und bieten eine nachhaltige und erschwingliche Alternative zu natürlichen Diamanten.
Sie unterscheiden sich auch von den HPHT-Synthetikdiamanten, und zwar sowohl in Bezug auf das Herstellungsverfahren als auch auf ihre physikalischen Eigenschaften.
5. Zusammenfassung
Die CVD-Methode für synthetische Diamanten ist ein hochentwickeltes Verfahren, das die chemische Gasphasenabscheidung nutzt, um hochwertige Diamanten aus Gasgemischen zu gewinnen.
Auch wenn dieses Verfahren vor allem im Hinblick auf die Farbe mit Herausforderungen konfrontiert war, werden die Qualität und die Attraktivität von CVD-Diamanten auf dem Edelsteinmarkt durch den ständigen technologischen Fortschritt weiter verbessert.
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