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天然鉆石的工藝特性及主要用途
發(fā)布者：admin 時間：2021-12-07 16:11:00
1. 工藝特性
(1) 力學(xué)性質(zhì)
硬度：金剛石是目前已知自然界中較硬的物質(zhì)，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(chǎn)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(nèi)應(yīng)力、裂縫及其它缺陷有關(guān)。晶體的內(nèi)應(yīng)力愈大，具有裂縫和其它缺點(diǎn)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(zhì)純、結(jié)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(shù)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)，但常以貝殼狀或參差狀為特征。
(2) 光學(xué)性質(zhì)
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(lán)色、灰色、黑色等。金剛石的顏色與所含雜質(zhì)及結(jié)構(gòu)缺陷有關(guān)。
光澤：金剛石常具有金剛光澤，但少數(shù)為油脂光澤、玻璃光澤，甚至無光澤。這是由于長期的化學(xué)腐蝕、射線影響、外來物質(zhì)侵入以及表面為其它物質(zhì)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(dá)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(qiáng)。經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)和加工的金剛石，可以把射入各個面和射入內(nèi)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(shù)達(dá)0.063，也是透明礦物中的大者。色散系數(shù)愈大，分光效果愈好。當(dāng)一束白光射入琢磨好的金剛石中時，因色散效應(yīng)，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(yīng)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(fā)光性：金剛石在陰極射線下發(fā)鮮明的綠色、天藍(lán)色、藍(lán)色熒光；在X射線下發(fā)中等亮度或較微弱的天藍(lán)色熒光；在紫外線下發(fā)鮮明或中等亮度的天藍(lán)色、紫色、黃綠色熒光；日光曝曬后在暗室里發(fā)淡青藍(lán)色磷光。
(3) 熱學(xué)性質(zhì)
熱導(dǎo)率：金剛石是較好的熱良導(dǎo)體，其熱導(dǎo)率不等，一般為138.16W/(m.K)。Ⅱa型金剛石熱導(dǎo)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(dǎo)熱性。
熱膨脹性：金剛石在低溫時線膨脹系數(shù)極小，隨溫度升高線膨脹系數(shù)迅速增大。
耐熱性：金剛石在純氧中燃點(diǎn)為720~800℃，在空氣中燃點(diǎn)為850~1000℃，在純氧中2000~3000℃轉(zhuǎn)化為石墨。金剛石燃燒時火焰呈藍(lán)色。
(4) 磁電性能
磁性：純凈的金剛石為非磁性，當(dāng)含有磁性包裹體時具有一定磁性。
電導(dǎo)率：一般情況下，金剛石是電的不良導(dǎo)體，電導(dǎo)率小，為0.211×10-14 ~0.309×
10-13S/m。隨著溫度的升高，電導(dǎo)率有所增大。2b型金剛石具有良好的半導(dǎo)體性能。
光電導(dǎo)性：當(dāng)用波長為2100×10-7~3000×10-7mm的紫外線照射金剛石時，發(fā)現(xiàn)金剛石中有光電流。當(dāng)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(shù)量級。
介電常數(shù)：金剛石的相對介電常數(shù)在15℃時為16~16.5，其數(shù)據(jù)隨測定時的電場強(qiáng)度、頻率和室溫而異。
摩擦電性：金剛石與玻璃、硬橡膠、有機(jī)玻璃表面摩擦?xí)r均產(chǎn)生摩擦電荷。摩擦電荷的符號為正，大小隨摩擦?xí)r間而異。當(dāng)摩擦?xí)r間60s時，摩擦電荷約為+3×10-9~10×10-9C。
(5) 表面性質(zhì)
金剛石表面具有較強(qiáng)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(xué)性質(zhì)
金剛石具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸、耐堿，高溫下也不與濃的HF、HCI、HNO3反應(yīng)。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(yè)用兩大方面，分述如下：
對裝飾用的金剛石質(zhì)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(zhì)。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(diào)愈濃，價值愈高。
工業(yè)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(dǎo)熱性和半導(dǎo)體性能。
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