ЮВЕЛИР.INFO : ДАЙДЖЕСТ

Синтетические алмазы российского производства, выращенные HPHT-методом

Синтетические и природные алмазы имеют одинаковый химический состав и кристаллическую структуру. Основное отличие заключается в том, что первые выращены человеком, а вторые образовались в природе в результате длительных геологических процессов. Первые синтетические алмазы были созданы в 1952 году и использовались исключительно в технических целях. В 1970-х годах был создан первый алмаз ювелирного качества, и в течение нескольких десятилетий в лабораториях синтезировали алмазы небольших размеров желтого и коричневого цветов. В начале 2000-х годов научились создавать алмазы массой около 1 карата, а к 2010 году технологический процесс настроили на синтез бесцветных и фантазийно окрашенных голубых и розовых алмазов.

Сегодня индустрия предлагает выращенные человеком алмазы высокого качества и крупных размеров по достаточно привлекательным ценам. Доступность синтетических камней привлекла новых покупателей, которые раньше не могли себе позволить дорогостоящие украшения с бриллиантами. Природные бриллианты остаются все так же редки и дороги, они являются инвестицией и покупаются как фамильные украшения; тенденция увеличения их стоимости сохраняется. В то время как на синтетические алмазы цена снижается, причем на крупные камни изменение существеннее, чем на камни до 1 карата (рис. 1). 

Объем мирового рынка синтетических алмазов в 2022 году оценивается в 15 млрд долларов. При этом продажи синтетических ограненных алмазов составили 7-10% от общего объема розничных продаж ювелирных изделий с бриллиантами. Зарубежные аналитики прогнозируют, что к 2028 году рынок лабораторно выращенных алмазов достигнет 24,4 млрд долларов с темпами роста на уровне 7,5% в течение 2023-2028 годов.

Рис. 1. Оптовые цены на природные и синтетические ограненные алмазы круглой бриллиантовой огранки (Кр-57) массой 1,00 карат. Источник: tenoris.bi

Лаборатории по синтезу алмазов находятся на всех континентах: Северная Америка (США, Канада, Мексика), Европа (Россия, Великобритания, Франция, Италия, Испания и др.), Азия и Тихоокеанский регион (Китай, Япония, Индия, Австралия, Южная Корея и др.), страны Латинской Америки (Бразилия, Аргентина), Аравийский полуостров (Саудовская Аравия, ОАЭ) и ЮАР. Китай, бесспорно, занимает лидирующую позицию в производстве синтетических алмазов, значительный вклад также вносят Индия, США и Сингапур. По данным зарубежных источников, в России за прошедший 2022 синтезировали 2% камней от объема мировой продукции (рис. 2). 

Рис. 2. Производство синтетических алмазов в мире в 2022 г. Источник: LABGROWN magazine.

На сегодняшний день алмазы синтезируют двумя основными способами: при высоком давлении и высокой температуре (HPHT-метод) и из газовой фазы (CVD-метод). Большинство синтетических алмазов для нужд техники и ювелирной промышленности выращивают HPHT-методом. Этот метод воссоздает приблизительные условия, при которых алмаз образуется в природе: высокое давление 50-60 тысяч атмосфер (≈5-6 ГПа) и высокая температура 1300-1600^оС.

За прошедший 2022 год в Геммологическом Центре МГУ было исследовано 278 неоправленных синтетических алмазов, выращенных и ограненных на российских предприятиях. Все участвующие в исследовании алмазы были синтезированы HPHT-методом. В данной статье представлены статистические данные по характеристикам этих камней: массе, цвету и чистоте, качеству и форме огранки, люминесценции и фосфоресценции. 

Рис. 3. Синтетические алмазы, выращенные НИЦ "Передовые синтетические исследования" и ограненные на производстве АО "Мелвис" (г. Москва). Фотограф: Наталья Журавлева, ГЦ МГУ.

Масса

Исследованные синтетические ограненные алмазы по массе варьируют от 0,11 до 16,04 карата. Наиболее типичный размер – 1,00-1,99 карат (рис. 4). Несколько лет назад синтетические ограненные алмазы массой более 4 карат встречались настолько редко, что заслуживали отдельного исследования и публикации в СМИ. В последние годы технологии выращивания алмазов в лабораториях значительно усовершенствовались, и мы видим камни свыше 4 карат с высокими характеристиками. При этом количество таких камней не превышает 3% от всей выборки.

Среди изученных образцов был поистине уникальный камень массой 16,04 карата с характеристиками D/VS1. На сегодняшний день это второй по размеру в мире синтетический ограненный алмаз с такими высокими характеристиками. Подробнее о нем можно узнать на сайте: gem-center.ru/novyi-rekord-v-mire-sinteticheskikh-almazov. В феврале 2023 года в НИЦ "Передовые синтетические исследования" был выращен алмаз, из которого огранили текущего (на март 2023 г.) рекордсмена высочайших характеристик – 20,75 ct D/VS2 (подробнее gem-center.ru/labnews-record-labgrown-diam-20ct).

Среди крупных камней (от 4 карат) большая часть бесцветные (D), единичные экземпляры с ясно видимым оттенком (J) и слабо окрашенные голубые (Very Light Blue), а вот фантазийных голубых алмазов в данной группе не наблюдалось (рис. 5). По чистоте крупные синтетические алмазы относятся к группе с очень маленькими и маленькими включениями, обнаруживаемыми только при просмотре камня в лупу (VS1-SI1) (рис. 6). Для алмазов данной весовой группы характерны фантазийные огранки: радиант, кушон, принцесса, груша, изумруд, что связано с меньшими потерями массы при огранке бриллиантов из сырья.

В весовых группах 2,00-2,99 и 3,00-3,99 карат почти все синтетические алмазы имеют высший цвет (D), несколько камней оценены как фантазийные светлые голубые (Fancy Light Blue). Среди камней массой 2,00-2,99 карата встречаются слабо окрашенные голубые (Very Light Blue). Большая часть синтетических алмазов имеет маленькие включения (VS1-SI2), но также встречаются камни с очень высокой чистотой – 17% камней имеют мельчайшие дефекты, с большим трудом обнаруживаемые в лупу (VVS1-VVS2), и иногда камни низких групп чистоты (I1-I2). В этой весовой группе много камней круглой бриллиантовой огранки (Кр-57, 38%), также распространены кушоны (23%) и радианты (18%), остальные огранки (овал, груша, изумруд, сердце, принцесса) встречаются реже.

Самая многочисленная группа среди исследованных образцов – камни массой 1,00-1,99 карат. Распределение их по цвету в целом похоже на камни 2,00-3,99 карат, но с большей долей фантазийных голубых (Fancy Blue, Fancy Light Blue) – 7%, а также слабо окрашенных голубых (Light Blue, Very Light Blue, Faint Blue) – 16%. По группам чистоты камни имеют большую вариативность. Несколько камней не имеет внутренних дефектов (IF). Существенная часть алмазов огранены как Кр-57 (40%), радиант (22%) и изумруд (10%).

Масса 20% исследованных камней не превышает 1 карата. Большинство алмазов этой группы бесцветные (D-F) и слабо окрашенные голубые (Faint Blue), несколько камней фантазийные светлые голубые (Fancy Light Blue). Больше половины синтетических алмазов этого размера имеют круглую бриллиантовую огранку (58%), также есть багеты (13%) и груши (9%), другие фантазийные формы встречаются реже.

Рис. 4. Распределение изученных синтетических алмазов по массе.

Рис. 5. Распределение изученных синтетических алмазов по массе и группам цвета.

Условные обозначения: FtB – Faint Blue, VLB – Very Light Blue, LB – Light Blue, FLB – Fancy Light Blue, FB – Fancy Blue.

Рис. 6. Распределение изученных синтетических алмазов по массе и группам чистоты.

Рис. 7. Распределение изученных синтетических алмазов круглой бриллиантовой огранки (Кр-57) по массе и качеству огранки.

Цвет

Среди бесцветных и светлоокрашенных синтетических ограненных алмазов (D-Z) наиболее распространены (77%) бесцветные (D-F); камни с небольшим оттенком (G-J) встречаются редко – 3%. В таких камнях часто наблюдается едва уловимый голубой оттенок. Слабо окрашенные голубые и светло-голубые камни (Faint Blue, Very Light Blue, Light Blue) встречаются довольно часто – 14%. Среди окрашенных камней наблюдаются фантазийные голубые алмазы различной интенсивности: Fancy Light Blue (4%), Fancy Blue (менее 1%).

Рис. 8. Распределение изученных синтетических алмазов по цвету.

Чистота

Синтетические ограненные алмазы охватывают весь диапазон возможных оценок по чистоте (рис. 10). Наиболее часто встречаются камни с очень маленькими или маленькими включениями при просмотре в лупу: VS1-VS2 – 31%, SI1-SI2 – 38%. Камни без внутренних дефектов (IF) наблюдаются редко – лишь в 1,5% случаев. 

Среди особенностей внутреннего мира исследованных камней наиболее типичны металлические включения, точки, облака, трещинки. Процесс кристаллизации алмаза при HPHT-синтезе происходит в небольшой ячейке, где исходный углеродный материал (графит) растворяется в расплавленном флюсе, состоящем в основном из железа, иногда с добавлением никеля или кобальта. В процессе кристаллизации алмаз может захватывать металлическое вещество, и тогда в алмазе наблюдаются темные включения, проявляющие характерный металлический блеск, или в некоторых случаях кажущиеся прозрачными из-за отражения света от их поверхности. Металлические включения могут быть разнообразной формы: округлые, слегка вытянутые или игольчатые, иногда сопровождаются трещинками (рис. 9). В некоторых камнях встречаются облака из очень мелких точек, с большим трудом обнаруживаемые в лупу.

Рис. 9. Включения в изученных синтетических алмазах, выращенных HPHT-методом: а – вытянутые металлические включения и дисковидные трещины вокруг них; б – игольчатые металлические включения, в – металлическое включение с дисковидной трещиной, выходящее на поверхность; г – металлические включения разных форм. Фотограф: Елизавета Савина, ГЦ МГУ.

Рис. 10. Распределение изученных синтетических алмазов по чистоте.

Форма огранки, качество огранки, симметрия и качество полировки

Большинство изученных синтетических камней (42%) имеют круглую бриллиантовую огранку (Кр-57) и массу менее 4 карат, фантазийные огранки менее распространены: радиант (18%), груша (11%), кушон (8%), изумруд (7%), овал (5%), маркиз (3%), багет (3%), принцесса (2%), сердце (менее 1%) (рис. 3, 11). Для круглых синтетических алмазов больше 0,15 карат проведена оценка качества огранки (оценка пропорций, соответствующих классической круглой бриллиантовой огранке), симметрии и полировки; для камней других форм оценивались симметрия и полировка. 

Рис. 11. Распределение изученных синтетических алмазов по форме огранки.

Круглые синтетические алмазы российских производителей по качеству огранки оценены высоко: 46% с отличной огранкой, 39% – с очень хорошей, 13% – с хорошей (рис. 12). Большинство (92%) круглых камней имеют фацетированный рундист. 

В большей части камней не видно отклонений в симметрии, либо наблюдаются единичные искажения при 10х увеличении: 18% всех синтетических камней имеют отличную симметрию, 70% – очень хорошую. Остальные 12% камней имеют легко обнаруживаемые в лупу отклонения, лишь в 1% случаев наблюдаемые невооруженным глазом. Надо отметить качественную полировку граней ограненных алмазов: 30% камней имеют отличную полировку, 69% – очень хорошую (рис. 13). 

Рис. 12. Качество огранки круглых (Кр-57) синтетических алмазов.

Рис. 13. Распределение изученных синтетических алмазов по симметрии и качеству полировки.

Люминесценция и фосфоресценция

Большая часть исследованных синтетических алмазов (96%) не люминесцирует в длинноволновом ультрафиолетовом диапазоне (365 нм). В редких случаях наблюдается желтое, оранжевое и розовое свечение (рис. 14). В коротковолновом диапазоне (254 нм) большая часть камней проявляет молочное, голубоватое или желтоватое свечение и длительную фосфоресценцию (свечение после отключения источника света).

Рис. 14. Распределение синтетических алмазов по цвету и интенсивности люминесценции.

В мире синтетических камней наблюдаются общемировые тенденции улучшения качества синтетических алмазов и увеличения средней массы ограненного камня. С помощью HPHT-метода выращивают бесцветные и фантазийно окрашенные алмазы с высокой чистотой. Этот тренд наблюдается среди исследованных в 2022 году ограненных лабораторно выращенных алмазов российского производства. Технические возможности позволяют синтезировать камни рекордных размеров с очень высокими характеристиками. Гранильные фабрики уделяют большое внимание качеству огранки, симметрии и полировке. По этому параметру синтетические алмазы не уступают природным. На сегодняшний день «типичный» ограненный синтетический алмаз российского производства – это классический круглый бриллиант (Кр-57), радиант или груша массой 1,00-1,99 карата, бесцветный (D), с чистотой VS2-SI2 и отличной или очень хорошей огранкой.

С ростом объемов продаж изделий с синтетическими алмазами возрос запрос на диагностику таких камней. Природные и синтетические алмазы визуально идентичны, для их диагностики требуется исследование в лаборатории с использованием инструментальных методов. Особенно эта задача сложна для камней, оправленных в изделия, и для мелких камней меле (меньше 0,05 карат). Геммологический Центр МГУ совместно с Геммологической Академией проводят курсы и вебинары по диагностике синтетических и природных алмазов, на которых слушатели учатся различать камни различного происхождения. Лаборатория ГемЦентра МГУ проводит большой спектр услуг по диагностике всех видов камней, в том числе и синтетических алмазов. Заключение о происхождении алмаза производится на основе данных о примесном химическом составе и особенностях кристаллической структуры, минеральных и иных включениях, люминесценции и фосфоресценции. Эти параметры отличаются для природных и выращенных человеком алмазов из-за разных условий образования кристаллов.