CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ XỬ LÝ KIM CƯƠNG, PHÂN BIỆT KIM CƯƠNG TỰ NHIÊN, KIM CƯƠNG XỬ LÝ HPHT VÀ KIM CƯƠNG XỬ LÝ CVD

Kim Cương HPHT (High Pressure, High Temperature) là phương pháp sử dụng nhiệt độ và áp suất cực kỳ cao để tái tạo môi trường giống như môi trường tái tạo kim cương trong lòng đất. Không giống như các loại đá tổng hợp khác như Zirconia khối, Moissanite và Sapphire trắng, Kim cương HPHT thực sự là kim cương.

Trong quá trình HPHT, các tinh thể kim cương tự nhiên được mô phỏng môi trường tự nhiên với áp suất cực cao và nhiệt độ cao. Có ba kỹ thuật để nuôi cấy kim cương HPHT: ép đai, ép khối và chia tách khối cầu. Mục tiêu của mỗi loại là tạo ra một môi trường có áp suất cao và nhiệt độ cao, nơi kim cương có thể phát triển. Viên kim cương HPHT có thể tái tạo đầu tiên được trồng trong phòng thí nghiệm đã được tạo ra bằng cách sử dụng máy dập đai vào ngày 16 tháng 12 năm 1954. Tuy nhiên, hầu hết kim cương tổng hợp hiện nay không đạt chất lượng đá quý do thường chứa các tạp chất như  sắt, niken, coban,… kim cương HPHT thường được sử dụng cho mục đích công nghiệp.

Ngoài việc nuôi cấy kim cương, quy trình HPHT cũng được sử dụng để tăng cường màu sắc của đá tự nhiên. Kim cương tự nhiên được xử lý HPHT ( high pressure, high temperature ) là phương pháp sử dụng áp suất và nhiệt độ cao ( 5-6 Gpa, 1300-1500 độ ), áp dụng với những viên kim cương có độ lành cao, nhưng độ trong và màu sắc kém. Phương pháp này có hiệu quả để tăng cường màu sắc của một số viên kim cương thô hoặc đã đánh bóng, biến chúng thành không màu, vàng, vàng cam, vàng lục, xanh lục, hồng và xanh lam.

Một viên kim cương tự nhiên xử lý HPHT màu lagoon

Ảnh: Nguyễn Trung Thông

        Phương pháp và điều kiện môi trường xử lý tương tự nhau, nhưng vì sự khác biệt về nguyên liệu ban đầu nên kim cương tự nhiên xử lý HPHT thường sẽ có chất lượng thẩm mĩ thấp hơn kim cương nhân tạo HPHT, nhưng giá thành trên thị trường lại cao hơn, và được yêu thích sử dụng hơn khá nhiều so với kim cương nhân tạo HPHT.

        Kim cương CVD (Chemical Vapor Deposition) là loại kim cương được tạo ra trong phòng thí nghiệm thông qua quá trình lắng đọng hơi hóa học. Trong quá trình này, dưới sự tác động của các tia plasma, các phân tử Carbon lắng tụ trên mầm kim cương có sẵn được kích thích để tạo thành tinh thể kim cương. Điều kiện cần thiết bao gồm nhiệt độ cao (thường từ 700°C đến 1200°C) và áp suất thấp (thường dưới 100 torr). Kim cương CVD có vẻ đẹp và độ cứng tương tự kim cương tự nhiên, có thể tạo ra nhiều màu sắc khác nhau và  thường ít tạp kim loại nên được sử dụng trong trang sức, công nghệ điện tử và các ứng dụng công nghiệp khác.

       Sự khác biệt chính giữa kim cương HPHT và CVD là cách chúng phát triển hoặc hình thái của chúng. Kim cương HPHT phát triển theo hình khối lập phương và có 14 hướng tăng trưởng, trong khi kim cương CVD phát triển theo hình khối và có 1 hướng tăng trưởng. Để so sánh, kim cương tự nhiên phát triển theo hình bát diện và có 8 hướng phát triển. Các mô hình tăng trưởng này cũng là cách chính để phân biệt kim cương khai thác và kim cương tổng hợp.