Diamante sintético, tipos, métodos de síntesis y sus fabricantes

En los últimos años, la industria ha registrado un notable incremento en la cantidad, el tamaño y la calidad de los diamantes creados en laboratorio. Como resultado, estos han ganado mayor aceptación en el mercado. Hasta el 2019 aproximadamente, los diamantes sintéticos alcanzaron un importante desarrollo, sin embargo, desde entonces no se han observado avances significativos, lo que sugiere que su evolución tecnológica se ha estabilizado, al menos por ahora.

La introducción de los diamantes creados en laboratorio en el mercado representa un desafío para los profesionales del sector, principalmente debido a la complejidad de identificarlos. Estos diamantes son incoloros o casi incoloros y comparten muchas de las propiedades gemológicas y físicas de los diamantes naturales. Esta dificultad ha llevado a los laboratorios gemológicos a realizar significativas inversiones en equipos avanzados de análisis, además de destinar tiempo y recursos a la investigación y la formación especializada.

Antes de continuar, es importante hacer una breve pausa para explicar los tipos de diamantes existentes, ya que este conocimiento resulta fundamental para comprender los datos que se presentarán más adelante.

Los diamantes se clasifican en dos grandes categorías: tipo I y tipo II. Los diamantes de tipo II no contienen trazas mensurables de nitrógeno (N), lo que los distingue de los de tipo I, que constituyen aproximadamente el 98% de los diamantes naturales. Solo un 2% de los diamantes naturales pertenecen al tipo II.

 

Dentro de los diamantes tipo I y tipo II se dividen en:

Tipo I:

• Tipo Ia (nitrogeno agregado), en este tipo el nitrógeno puede estar agrupado de forma diferente o disperso.
• Tipo IaA: Nitrógeno agrupado por parejas (2N)
• Tipo Iab: Nitrógeno (4N) alrededor de una vacante
• Tipo IaABb (IaA+IaB+Ib) Nitrógeno agrupado (IaA+IaB) A, B y (Ib) disperso.
• Tipo IaAb (IaA+Ib) Nitrógeno agrupado por parejas y disperso
• Tipo Ib Nitrógeno disperso

 

TIPO II:

• Tipo IIa NO contienen nitrógeno ni boro detectables
• Tipo II Con boro (conducen la electricidad)

¿Cómo podemos saber si un diamante es del tipo I o del tipo II?

Los espectros realizados por FTIR (espectroscopia de infrarrojos) nos ayudan a determinar si un diamante es de un tipo o de otro.
Como hemos nombrado anteriormente los diamantes del Tipo II no tienen nitrógeno detectable, al igual que los sintéticos, que tampoco lo tienen.

 

 

MÉTODOS DE SÍNTESIS HPHT Y CVD.

Existen dos métodos de crecimiento de síntesis, los diamantes HPHT (alta presión y alta temperatura) y CVD (deposición química en fase de vapor). Para ambos métodos se utiliza un sustrato de diamante denominado “semilla”.

Crecimiento de diamantes mediante CVD : prácticamente no se parece a la formación de los diamantes naturales.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Diamantes creados en laboratorio por el método CVD 

• Basado en un proceso químico en fase gaseosa.
• Reactor de gases alimentado por hidrógeno y  hidrocarburo (normalmente metano)
• Estos gases fluyen sobre una o más semillas de diamante.
• Las microondas que utilizan activan el plasma creando una mezcla de moléculas, radicales e iónicas que ayudan en la deposición del material en la semilla de diamante.
• El hidrógeno supone el 90-99% de la mezcla de gases que suprimen el crecimiento de grafito o carbono no diamantino, la consecuencia de esto es que dificultaría la formación de diamantes de alta calidad.
• Se trabaja a 1/2 presión atm y 800 – 1000ºC de T

Resultan diamantes criptocristalinos, de tipo IIa, sin N ni B. Incoloros y sin fluorescencia.

Durante muchas décadas después del primer diamante CVD en 1952, la calidad y los tamaños de los cristales no eran adecuados para aplicaciones en gemas. Solo había cantidades limitadas de estos diamantes disponibles a principios de la década de 2000. Desde entonces, ha habido mejoras notables en las técnicas de crecimiento CVD, que han producido cantidades sustanciales de diamantes de alta calidad.

Crecimiento de diamantes mediante HPHT: El método HPHT imita algunas de las condiciones esenciales en las que se forman los diamantes naturales. 

 

• Fuente de carbono sólida (normalmente polvo de grafito)
• Se somete a presiones de 5 a 6 GPa (150 a 190 km dentro de la tierra)
• Temperaturas de 1300 a 1600 ºC. Estas temperaturas son más altas que como se forman los naturales (de 1040 a 1250ºC) para que el crecimiento sea más rápido.
• Dentro de la cápsula se incluye un  fundente de carbono, un fundente metálico para disolver el carbono para ayudar al crecimiento  y una semilla de diamante para iniciar el proceso.
• La semilla está a una temperatura más baja de modo que el carbono se sobresatura y cristaliza a partir de la solución metálica.

Formas de crecimiento de los diamantes sintético CVD y HPHT, y crecimiento de los diamantes naturales.

 

 

Fabricantes de diamantes sintéticos.

Un diamante sintético mediante HPHT generalmente se puede fabricar en un período de tiempo que varía desde una hora hasta algunas semanas, dependiendo del tamaño y la calidad deseados. 

Si bien el método CVD se desarrolló antes, los primeros diamantes creados en laboratorio con calidad de gema se produjeron utilizando el método HPHT.

La mayoría de los primeros productos HPHT tenían colores saturados de fantasía, a menudo amarillo anaranjado o amarillo debido a impurezas de nitrógeno aisladas o azul debido al boro. En los últimos 10 a 15 años, ha habido un cambio significativo hacia productos incoloros a casi incoloros. Además, se han creado grandes diamantes sintéticos HPHT, y Meylor Global informa que Alkor-D produce cristales que superan los 100 ct. El diamante creado en laboratorio más grande registrado es un cristal sintético HPHT de 150,42 ct (28,55 × 28,25 × 22,53 mm) de buena calidad, creado en noviembre de 2021.

Los diamantes HPHT son líderes en China, incluida la producción de melee, los diamantes melee son aquellos diamantes pequeños que pesan menos de 0.2 quilates. Los productores Chinos de CVD también han demostrado la capacidad de crear diamantes de gran tamaño y calidad. 

• Shanghai Zhengshi Technology Co. produce diamantes CVD grandes, incoloros y sin tratar.
• Ningbo Crysdiam Technology Co. crea productos CVD incoloros, rosados y azules.

En India la producción de diamantes CVD se ha incrementado en los últimos años. (4000-6000 reactores de CVD).

• Ethereal Green Diamond produce diamantes creados por  CVD en tamaños muy grandes, incluido el diamante CVD más grande hasta la fecha de talla esmeralda cuadrada de 75,33ct. 

En Estados Unidos la producción de CVD surgió más bien como un subproducto para la industria.

Un informe de Bain & Company estimó que en el 2020 se producirían a nivel mundial entre 6 y 7 millones de quilates de diamantes creados de calidad gema.

• China a la cabeza con 3 millones de quilates (la mayoría HPHT).
• India fabricó 1,5 millones de quilates (la mayoría CVD).
• Estados Unidos 1 millón de quilates CVD. 

En octubre del 2021 el analista Paul Zimnisky estimó que en el 2018  las joyas con diamantes sintéticos  representaban aproximadamente el 3,4%  del mercado mundial de joyas. En el 2021 este porcentaje aumentó a 7.5% y para el 2025 se espera que aumente a un 20%. 

Comentarios