Diamanten sind seit Jahrhunderten als das Symbol für Luxus, Beständigkeit und Schönheit bekannt. Traditionell aus der Erde gewonnen, haben sich mittlerweile zwei neue Methoden etabliert, um Diamanten künstlich zu erzeugen: das High Pressure High HPHT diamant (HPHT)-Verfahren und das Chemical Vapor Deposition (CVD)-Verfahren. Beide Technologien ermöglichen die Herstellung von synthetischen Diamanten, die sich in chemischer, physikalischer und optischer Hinsicht nicht von natürlichen Diamanten unterscheiden. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf diese beiden Verfahren, ihre Unterschiede und die Vorteile, die sie bieten.

HPHT: Das High Pressure High Temperature Verfahren

Das HPHT-Verfahren wurde in den 1950er Jahren entwickelt und ist eine der ältesten Methoden zur Herstellung von synthetischen Diamanten. Wie der Name schon sagt, wird bei diesem Verfahren extrem hoher Druck und hohe Temperaturen eingesetzt, um Kohlenstoff in Diamantstruktur zu bringen. Es ahmt die natürlichen Bedingungen nach, unter denen Diamanten tief im Erdmantel entstehen.

Wie funktioniert das HPHT-Verfahren?

Beim HPHT-Verfahren wird Kohlenstoff, in der Regel in Form von Graphit, in eine spezielle Kammer gegeben. Diese Kammer wird dann extrem hohen Drücken von etwa 5 GPa (Gigapascal) und Temperaturen von über 1500°C ausgesetzt. Unter diesen Bedingungen kristallisiert der Kohlenstoff und bildet Diamantkristalle. Der Prozess dauert in der Regel mehrere Tage.

Es gibt verschiedene Varianten des HPHT oder Cvd diamant, darunter die “Belt”-Methode, die “Cubic”-Methode und die “Anvil”-Methode. Jede dieser Methoden verwendet unterschiedliche Techniken, um den nötigen Druck und die erforderliche Temperatur zu erzeugen.

Vorteile des HPHT-Verfahrens

• Schnelligkeit: HPHT kann relativ schnell Diamanten produzieren, was es zu einer bevorzugten Methode für industrielle Anwendungen macht.
• Verfügbarkeit von großen Diamanten: Diese Methode ermöglicht die Herstellung größerer Diamanten, was besonders in der Schmuckindustrie geschätzt wird.
• Vielseitigkeit: HPHT kann Diamanten in verschiedenen Formen und Größen herstellen, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind.

CVD: Das Chemical Vapor Deposition Verfahren

Das CVD-Verfahren ist eine neuere Methode zur Herstellung von synthetischen Diamanten und bietet eine präzise Kontrolle über die Wachstumsbedingungen des Diamanten. Diese Methode wurde erstmals in den 1980er Jahren entwickelt und hat sich seitdem stetig weiterentwickelt.

Wie funktioniert das CVD-Verfahren?

Beim CVD-Verfahren wird ein Gasgemisch, das Methan und Wasserstoff enthält, in eine Kammer eingeführt. Unter Vakuumbedingungen und unter der Einwirkung von Mikrowellen, die das Gas erhitzen, zerfällt das Methan in seine Bestandteile, wobei Kohlenstoffatome freigesetzt werden. Diese Kohlenstoffatome lagern sich dann auf einem Substrat, in der Regel einem dünnen Diamantschicht, ab und wachsen in die Form von Diamantkristallen.

Im Vergleich zum HPHT-Verfahren bietet das CVD-Verfahren eine sehr präzise Steuerung über die Diamantstruktur und -größe. Es ist besonders gut geeignet, um dünne Diamantschichten für elektronische Anwendungen zu erzeugen.

Vorteile des CVD-Verfahrens

• Kontrollierte Qualität: CVD ermöglicht eine genauere Steuerung der Diamantqualität und -struktur, was zu höherwertigen Diamanten führt.
• Vielfältige Anwendungen: CVD-Diamanten werden nicht nur in Schmuckstücken verwendet, sondern auch in der Industrie, insbesondere in der Elektronik und als Werkzeuge für hochpräzise Schneid- und Bearbeitungsprozesse.
• Umweltfreundlicher: Im Vergleich zum HPHT-Verfahren ist das CVD-Verfahren energieeffizienter und umweltfreundlicher, da es weniger CO2-Emissionen erzeugt.

Unterschiede zwischen HPHT und CVD

Obwohl beide Verfahren synthetische Diamanten herstellen, gibt es einige wichtige Unterschiede:

• Prozessbedingungen: Das HPHT-Verfahren arbeitet mit extremem Druck und hoher Temperatur, während das CVD-Verfahren unter Vakuumbedingungen und bei relativ niedrigen Temperaturen (zwischen 700°C und 1000°C) stattfindet.
• Diamantstruktur: Beim HPHT-Verfahren entstehen Diamanten, die in ihrer Struktur natürlichen Diamanten stärker ähneln, während CVD-Diamanten oft eine feinere Struktur aufweisen und besser für elektronische Anwendungen geeignet sind.
• Diamantgröße: Das HPHT-Verfahren kann größere Diamanten schneller erzeugen, während das CVD-Verfahren kleinere Diamanten mit höherer Präzision herstellen kann.

Fazit

Sowohl das HPHT- als auch das CVD-Verfahren haben ihre eigenen Vorzüge und eignen sich je nach Anwendungsbereich und Anforderungen. Während HPHT-Diamanten vor allem in der Schmuckindustrie und für industrielle Anwendungen aufgrund ihrer Größe und Produktionsgeschwindigkeit geschätzt werden, bietet das CVD-Verfahren eine höhere Präzision und Flexibilität, besonders in der Elektronik und für kleinere Diamanten. Beide Methoden tragen zur wachsenden Nachfrage nach synthetischen Diamanten bei, die nicht nur umweltfreundlicher und ethischer sind als traditionell abgebauten Diamanten, sondern auch eine kostengünstigere Alternative darstellen.