[第89期]天然與實驗室生長鑽石–切磨的差異

圖•文提供：嘉仕鉑有限公司蕭川達

▲ 上：已畫好切割線的天然原石中：有內應力的天然鑽石下：砂輪整形鑽石

▲ 黃彩HPHT原石，底部有凹洞

鑽石的切磨在百多年的工藝演進下，除了發展一些新工具來加快生產的效率或是提升檢測鑽石的精度外，鑽石加工的方法一直都沒有改變，但由於近年來，實驗室生長鑽石生產和加工量持續的增加，實驗室生長鑽石的生長方法又分為CVD法和HPHT法，這對傳統的鑽石加工，會有什麼樣的改變或是影響呢？

天然鑽石由於原石的成本很高，加上在地殼中形成時的溫度壓力差異，原石的形狀、顏色各異，所以在加工上無法像工業化的規格式量化生產，必須以最大的價值去設計加工；要獲得最大的價值，就必須一直反覆地去除表面的裂痕或是凹洞，或搭配新式的淨度分析儀，甚至X光分析內部包含的內含物、氣泡或裂痕等，盡一切辦法來達到最高的價值，並利用所有的邊角料，說白點，就是用盡一分一毫的鑽石原石。

▲ 左：CVD表面留有黑色多晶右：CVD原石

天然鑽石在拋磨上，除了晶向111面（八面體的三角形面）無法拋光外，基本上使用鑄鐵盤都可以拋光，雷射鋸切也僅需要避開內應力大的地方，整形使用砂輪來加快加工的速度和精度，加工注意保留最大重量，儘量不要磨過頭，追求最大的價值，就是加工天然鑽石最重要的要求了。

加工CVD鑽石最大的優勢是，CVD鑽石的晶相非常的明確，不像天然鑽石原石會有各種的形狀、看不出形狀的破片甚至雙晶等，以至於在加工的時候，無法順著可鋸級（Sawable）的方向設計切磨。CVD鑽石由於生長出來就是立方體（Cube），絕大部分的最大直徑都是垂直晶軸的，所以對加工來說，是最好拋磨的。

但是加工CVD鑽石最大的問題是原石邊緣有黑色多晶的存在，多晶就是由很多細小的單晶所組成，所以在使用鑄鐵盤磨多晶的時候，每顆單晶都是一個拋磨方向，多晶會造成研磨時方向太亂而磨不動，只能使用砂輪或是雷射鋸切去除多晶，用雷射切CVD鑽石，遇到CVD的內應力或是多晶的邊緣時容易產生爆裂，而且如果切少了，還留有多晶，則必須一直重複返工，切多了則成品率降低；加上CVD鑽石的毛胚由於四邊都是長有黑色多晶，所以在前階段的設計和前處理工序上會花很多的時間重複的設計雷射鋸切，確定去除多晶後，拋磨就和天然一樣，甚至比天然還好拋磨。

HPHT鑽石在加工上和天然鑽石比較相近，只是內含物和裂比較多，他的內含物大部分都是生長過程的金屬催化劑，所以使用鐵盤是可以去除的，所以遇到比較淺的內含物或是裂，可以直接只用鑄鐵盤一邊拋磨一邊檢查，不像CVD的多晶磨不動，只能用砂輪和雷射去除。

▲ 左：底部有凹洞和裂的HPHT原石右：花式切割的CVD鑽石

大顆粒或是B、C級的HPHT鑽石原石，在原石的四周會有較多的內含物和裂痕，設計的工序上會比較困難，如果前期先去除這些內含物和裂，又耗費太多人力，使用淨度分析儀或是X光設備去做內含物的定位，又不符合加工成本。

在印度或是非洲人力比較便宜的國家，可能就會用雷射一點點的鋸切，除了去除內含物可以提升設計的精準度外，切下來的邊角，還可以磨成小鑽，但是在人工成本比較高的地方就沒辦法，只能慢慢設計，粗切然後返工再檢查。

HPHT原石還有一個陷阱，就是晶種的位置，有些晶種的凹洞很深，在粗估鑽石的厚度是夠的，但是去除晶種凹洞後，可能厚度就不夠了，這也是HPHT鑽石原石在估價時一個比較容易被忽略的問題。

鑽石加工的領域中，天然和實驗室鑽石加工方法基本上是相似的，但是實驗室生長鑽石的價格相比天然鑽石低了很多，低等級的鑽石價差不大，消費者會想要配戴更好、更漂亮、火彩更高的鑽石飾品，因此淨度要求比較高（VS2+），車工要比較好，實驗室生長鑽石的圓鑽都要求3EX，花式切形狀要漂亮，對稱度高，這些要求對於鑽石加工廠加工上是比較有難度的，但是由於實驗室生長鑽石的價格比較低，因此客戶不願意付出比較高的加工費，這才是鑽石加工廠最大的挑戰。