G&G em um Flash: As últimas novidades sobre diamantes cultivados em laboratório
Analistas da indústria projetam que até 2025, 20% de todos os diamantes no mercado serão cultivados em laboratório. De fato, a indústria de gemas tem visto um aumento significativo na quantidade, tamanho e qualidade dos diamantes cultivados em laboratório nos últimos anos. E atualmente, a GIA tem uma média de mais envios de diamantes cultivados em CVD por dia do que antes durante um ano inteiro. Portanto, é mais importante do que nunca entender a produção, o tratamento e a identificação de diamantes cultivados em laboratório. Este artigo aborda as principais tendências observadas pela GIA desde 2007, ano em que começou a emitir relatórios de classificação de diamantes cultivados em laboratório.
Métodos de crescimento e tratamento em laboratório
A maioria dos diamantes cultivados em laboratório que passam pelos laboratórios da GIA são cultivados por CVD (deposição química de vapor), com a maioria passando por tratamento HPHT (alta pressão, alta temperatura) pós-crescimento para remover sua cor.
Diamantes CVD
Quando os primeiros diamantes CVD foram produzidos em 1952, a qualidade e os tamanhos dos cristais não eram adequados para joias. Alguns diamantes de qualidade de gema começaram a aparecer na década de 2000. Nos últimos anos, no entanto, avanços rápidos na tecnologia resultaram em grandes quantidades de diamantes de gema de alta qualidade cultivados em CVD.
O crescimento de diamantes CVD é baseado em um processo químico muito diferente da formação natural de diamantes. Esta técnica envolve um reator no qual gases de hidrogênio e hidrocarboneto (tipicamente metano) fluem sobre um ou mais substratos de diamante. Micro-ondas são usadas para ativar um plasma, desencadeando uma série de reações necessárias para depositar material de diamante nas sementes. O hidrogênio, responsável por 90–99% da mistura de gases, suprime o crescimento de grafite ou carbono não diamantífero, o que dificultaria a formação de diamantes de alta qualidade.
Este anel apresenta um diamante cultivado em laboratório em formato de coração de 2,14 ct com cor E e pureza VS1, bem como 2,12 ct de diamantes cultivados em laboratório de cores D–F, VVS–VS.Diamantes HPHT
Embora o método CVD tenha sido desenvolvido anteriormente, os primeiros diamantes cultivados em laboratório com qualidade de gema foram produzidos usando o método HPHT. O método HPHT imita algumas das condições em que os diamantes naturais se formam. Uma fonte de carbono sólido, normalmente pó de grafite, é submetida a pressões de 5–6 GPa (equivalente a uma profundidade de 150–190 km dentro da Terra) e temperaturas de 1300–1600 °C, mais altas do que aquelas para a formação de diamante natural (~1040–1250 °C), permitindo um crescimento rápido. O crescimento HPHT ocorre dentro de uma cápsula que inclui uma fonte de carbono, um fluxo metálico para dissolver o carbono para auxiliar no crescimento e uma semente de diamante para iniciar o processo. A temperatura da semente de diamante é mais baixa, de modo que o carbono supersatura e cristaliza fora da solução de metal. Um diamante HPHT geralmente leva de uma hora a algumas semanas para crescer, dependendo do tamanho e da qualidade desejados.
Para ambos os métodos, um substrato de diamante (frequentemente chamado de “semente” no crescimento HPHT) é usado para criar o projeto de cristal a partir do qual o novo diamante é criado. A qualidade, o tamanho e a preparação do substrato podem ter um impacto significativo no diamante resultante.
Cor, Clareza e Peso em Quilates
Cor
Antes de 2020, a maioria dos diamantes cultivados em CVD eram "quase incolores", com classificações de cor de G a N. Em meados da década de 2010, muitos diamantes cultivados em CVD também tinham coloração cinza. O ano de 2020 viu um aumento significativo no envio de diamantes de grau incolor (D, E ou F), provavelmente devido a melhorias nos procedimentos de crescimento e tratamento. Os fabricantes estão constantemente — e com sucesso — refinando seus procedimentos de crescimento e tratamento para produzir diamantes grandes e incolores.
A maioria dos primeiros envios de diamantes cultivados em HPHT observados no GIA a partir de 2007 eram amarelo-alaranjados devido a impurezas de nitrogênio ou azuis devido ao boro. Nos últimos 10 a 15 anos, os fabricantes eliminaram com sucesso o nitrogênio, a principal causa da cor amarelo-alaranjada, dos diamantes cultivados em laboratório. Desde então, houve um declínio acentuado nos envios de diamantes cultivados em HPHT amarelo-alaranjados, com amostras incolores agora representando a grande maioria dos envios. Nos anos de 2021 a 2023, mais de 90% da ingestão de diamantes cultivados em HPHT era incolor — uma tendência que provavelmente reflete as preferências do consumidor.
Alguns diamantes cultivados em CVD têm uma coloração marrom após o crescimento. Assim como os diamantes marrons naturais, os diamantes cultivados em CVD podem ser aprimorados usando tratamentos HPHT para reduzir ou remover a coloração marrom. Embora equipamentos semelhantes possam ser usados para tratamento HPHT e crescimento HPHT, os métodos subjacentes são diferentes. Os tratamentos HPHT são conduzidos em temperaturas mais altas do que aquelas usadas para crescimento HPHT (>1600 °C) e não resultam em material de diamante adicional. O tratamento de baixa pressão e alta temperatura (LPHT), no qual as amostras são recozidas em temperaturas igualmente altas sob vácuo ou gás inerte, também pode ser usado para alterar a cor dos diamantes cultivados em CVD.
Os fabricantes de produtos CVD podem, portanto, usar receitas que promovam o rápido crescimento das camadas de diamante, mesmo que isso resulte em uma coloração marrom, e posteriormente melhorar o grau de cor por meio do recozimento pós-crescimento. Essa abordagem pode ser mais rápida, fácil ou mais econômica do que produzir diretamente um diamante incolor usando CVD. Com o tempo, a porcentagem de diamantes cultivados em CVD exibindo sinais de tratamento de recozimento aumentou consistentemente. Desde 2020, aproximadamente 80% dos diamantes cultivados em CVD submetidos ao GIA passaram por processamento pós-crescimento.
Clareza
O crescimento de diamantes grandes, incolores, cultivados em HPHT com alta pureza é particularmente desafiador, pois requer desenvolvimento complexo de ingredientes e receitas para minimizar o conteúdo de nitrogênio, bem como a capacidade de controlar cuidadosamente as condições por longos períodos de tempo. O nitrogênio acelera o crescimento do diamante, portanto, sua ausência reduz as taxas de crescimento. Enquanto os diamantes cultivados em CVD podem ser criados em uma série de etapas de crescimento, os diamantes cultivados em HPHT são produzidos em uma única execução ininterrupta, tornando um ambiente altamente controlado muito mais necessário.
Peso em quilates
O tamanho dos diamantes cultivados em CVD com qualidade de gema teve um aumento drástico ao longo do tempo. De 2000 a 2010, a maioria dos diamantes cultivados em CVD submetidos ao GIA tinha menos de meio quilate. Hoje, a maioria deles excede 3 ct. Essa mudança no tamanho reflete melhorias nos métodos de CVD, bem como a disponibilidade de substratos de diamante maiores. Os anos desde 2010 viram um aumento muito rápido no tamanho. Em janeiro de 2022, o maior diamante facetado cultivado em CVD tinha 16,41 ct. Desde então, o benchmark mais que quadruplicou para 75,33 ct.
Alguns diamantes cultivados em HPHT ultrapassam 100 quilates em tamanho. O maior diamante cultivado em laboratório registrado é um cristal cultivado em HPHT de 150,42 ct com boa qualidade, criado em novembro de 2021.
Produtores globais de diamantes cultivados em laboratório
Um relatório da indústria estimou que 6–7 milhões de quilates de diamantes cultivados em laboratório com qualidade de gema foram produzidos globalmente em 2020. A China produziu aproximadamente 3 milhões de quilates (principalmente HPHT), seguida pela Índia com cerca de 1,5 milhão de quilates (principalmente CVD) e os Estados Unidos com cerca de 1 milhão de quilates (principalmente CVD).
Os líderes de mercado na China usam o método HPHT para produzir em massa produtos pequenos de tamanho médio e grãos e pós de diamante para abrasivos. Os produtores chineses de CVD também cultivam pedras preciosas de alta qualidade, incluindo grandes diamantes incolores não tratados e diamantes rosa e azuis.
A Índia tem cerca de 4.000–6.000 reatores CVD baseados em Surat, no estado de Gujarat, que também é o principal centro de lapidação e polimento de diamantes do mundo. Uma empresa lá produziu o maior diamante CVD facetado conhecido até o momento, um corte esmeralda quadrado de 75,33 ct exibido na feira JCK Las Vegas de 2024. O cristal original levou nove meses para crescer. Em 2023, o primeiro-ministro indiano Narendra Modi presenteou a primeira-dama Jill Biden durante uma visita à Casa Branca com um diamante cultivado em CVD de 7,50 ct de cor F e clareza VVS 2 , mostrando o aumento do prestígio e da importância dos diamantes cultivados em laboratório.
A produção de diamantes CVD nos Estados Unidos surgiu devido à indústria de semicondutores. As propriedades notáveis do diamante — incluindo alta dureza, alta condutividade térmica, baixa expansão térmica, ampla janela óptica, biocompatibilidade e alta resistência à corrosão, ácido e radiação — têm uma ampla gama de aplicações de engenharia.
Você sabia que a grande maioria dos diamantes incolores a quase incolores cultivados em laboratório são do tipo II, o que significa que não têm impurezas de nitrogênio detectáveis? Em contraste, apenas cerca de 1% dos diamantes naturais são do tipo II. Portanto, a maioria dos diamantes submetidos a uma análise extensiva para determinar se são cultivados em laboratório são do tipo II.
Embora o método CVD tenha sido desenvolvido anteriormente, os primeiros diamantes cultivados em laboratório com qualidade de gema foram produzidos usando o método HPHT. O método HPHT imita algumas das condições em que os diamantes naturais se formam. Uma fonte de carbono sólido, normalmente pó de grafite, é submetida a pressões de 5–6 GPa (equivalente a uma profundidade de 150–190 km dentro da Terra) e temperaturas de 1300–1600 °C, mais altas do que aquelas para a formação de diamante natural (~1040–1250 °C), permitindo um crescimento rápido. O crescimento HPHT ocorre dentro de uma cápsula que inclui uma fonte de carbono, um fluxo metálico para dissolver o carbono para auxiliar no crescimento e uma semente de diamante para iniciar o processo. A temperatura da semente de diamante é mais baixa, de modo que o carbono supersatura e cristaliza fora da solução de metal. Um diamante HPHT geralmente leva de uma hora a algumas semanas para crescer, dependendo do tamanho e da qualidade desejados.
Para ambos os métodos, um substrato de diamante (frequentemente chamado de “semente” no crescimento HPHT) é usado para criar o projeto de cristal a partir do qual o novo diamante é criado. A qualidade, o tamanho e a preparação do substrato podem ter um impacto significativo no diamante resultante.
Esses diamantes cultivados em CVD variam de 9,52 a 12,06 quilates. Sua cor varia de E a G e sua clareza de VS2 a SI1. Grandes diamantes cultivados em laboratório como esses se tornaram mais comuns nos últimos anos.
Cor, Clareza e Peso em Quilates
Cor
Antes de 2020, a maioria dos diamantes cultivados em CVD eram "quase incolores", com classificações de cor de G a N. Em meados da década de 2010, muitos diamantes cultivados em CVD também tinham coloração cinza. O ano de 2020 viu um aumento significativo no envio de diamantes de grau incolor (D, E ou F), provavelmente devido a melhorias nos procedimentos de crescimento e tratamento. Os fabricantes estão constantemente — e com sucesso — refinando seus procedimentos de crescimento e tratamento para produzir diamantes grandes e incolores.
A maioria dos primeiros envios de diamantes cultivados em HPHT observados no GIA a partir de 2007 eram amarelo-alaranjados devido a impurezas de nitrogênio ou azuis devido ao boro. Nos últimos 10 a 15 anos, os fabricantes eliminaram com sucesso o nitrogênio, a principal causa da cor amarelo-alaranjada, dos diamantes cultivados em laboratório. Desde então, houve um declínio acentuado nos envios de diamantes cultivados em HPHT amarelo-alaranjados, com amostras incolores agora representando a grande maioria dos envios. Nos anos de 2021 a 2023, mais de 90% da ingestão de diamantes cultivados em HPHT era incolor — uma tendência que provavelmente reflete as preferências do consumidor.
Alguns diamantes cultivados em CVD têm uma coloração marrom após o crescimento. Assim como os diamantes marrons naturais, os diamantes cultivados em CVD podem ser aprimorados usando tratamentos HPHT para reduzir ou remover a coloração marrom. Embora equipamentos semelhantes possam ser usados para tratamento HPHT e crescimento HPHT, os métodos subjacentes são diferentes. Os tratamentos HPHT são conduzidos em temperaturas mais altas do que aquelas usadas para crescimento HPHT (>1600 °C) e não resultam em material de diamante adicional. O tratamento de baixa pressão e alta temperatura (LPHT), no qual as amostras são recozidas em temperaturas igualmente altas sob vácuo ou gás inerte, também pode ser usado para alterar a cor dos diamantes cultivados em CVD.
Os fabricantes de produtos CVD podem, portanto, usar receitas que promovam o rápido crescimento das camadas de diamante, mesmo que isso resulte em uma coloração marrom, e posteriormente melhorar o grau de cor por meio do recozimento pós-crescimento. Essa abordagem pode ser mais rápida, fácil ou mais econômica do que produzir diretamente um diamante incolor usando CVD. Com o tempo, a porcentagem de diamantes cultivados em CVD exibindo sinais de tratamento de recozimento aumentou consistentemente. Desde 2020, aproximadamente 80% dos diamantes cultivados em CVD submetidos ao GIA passaram por processamento pós-crescimento.
Esses diamantes cultivados em CVD de 2,00 ct Fancy Deep orange (esquerda) e 3,00 ct Fancy Vivid orangey pink (direita) passaram por vários tratamentos, incluindo processamento HPHT, irradiação e recozimento em baixa temperatura para atingir suas classificações de cor finais.
Clareza
O crescimento de diamantes grandes, incolores, cultivados em HPHT com alta pureza é particularmente desafiador, pois requer desenvolvimento complexo de ingredientes e receitas para minimizar o conteúdo de nitrogênio, bem como a capacidade de controlar cuidadosamente as condições por longos períodos de tempo. O nitrogênio acelera o crescimento do diamante, portanto, sua ausência reduz as taxas de crescimento. Enquanto os diamantes cultivados em CVD podem ser criados em uma série de etapas de crescimento, os diamantes cultivados em HPHT são produzidos em uma única execução ininterrupta, tornando um ambiente altamente controlado muito mais necessário.
Peso em quilates
O tamanho dos diamantes cultivados em CVD com qualidade de gema teve um aumento drástico ao longo do tempo. De 2000 a 2010, a maioria dos diamantes cultivados em CVD submetidos ao GIA tinha menos de meio quilate. Hoje, a maioria deles excede 3 ct. Essa mudança no tamanho reflete melhorias nos métodos de CVD, bem como a disponibilidade de substratos de diamante maiores. Os anos desde 2010 viram um aumento muito rápido no tamanho. Em janeiro de 2022, o maior diamante facetado cultivado em CVD tinha 16,41 ct. Desde então, o benchmark mais que quadruplicou para 75,33 ct.
Alguns diamantes cultivados em HPHT ultrapassam 100 quilates em tamanho. O maior diamante cultivado em laboratório registrado é um cristal cultivado em HPHT de 150,42 ct com boa qualidade, criado em novembro de 2021.
Esses cristais de diamante cuboctaédricos, quase incolores, cultivados por HPHT, geralmente atingem tamanhos de alguns quilates.
Produtores globais de diamantes cultivados em laboratório
Um relatório da indústria estimou que 6–7 milhões de quilates de diamantes cultivados em laboratório com qualidade de gema foram produzidos globalmente em 2020. A China produziu aproximadamente 3 milhões de quilates (principalmente HPHT), seguida pela Índia com cerca de 1,5 milhão de quilates (principalmente CVD) e os Estados Unidos com cerca de 1 milhão de quilates (principalmente CVD).
Os líderes de mercado na China usam o método HPHT para produzir em massa produtos pequenos de tamanho médio e grãos e pós de diamante para abrasivos. Os produtores chineses de CVD também cultivam pedras preciosas de alta qualidade, incluindo grandes diamantes incolores não tratados e diamantes rosa e azuis.
A Índia tem cerca de 4.000–6.000 reatores CVD baseados em Surat, no estado de Gujarat, que também é o principal centro de lapidação e polimento de diamantes do mundo. Uma empresa lá produziu o maior diamante CVD facetado conhecido até o momento, um corte esmeralda quadrado de 75,33 ct exibido na feira JCK Las Vegas de 2024. O cristal original levou nove meses para crescer. Em 2023, o primeiro-ministro indiano Narendra Modi presenteou a primeira-dama Jill Biden durante uma visita à Casa Branca com um diamante cultivado em CVD de 7,50 ct de cor F e clareza VVS 2 , mostrando o aumento do prestígio e da importância dos diamantes cultivados em laboratório.
A produção de diamantes CVD nos Estados Unidos surgiu devido à indústria de semicondutores. As propriedades notáveis do diamante — incluindo alta dureza, alta condutividade térmica, baixa expansão térmica, ampla janela óptica, biocompatibilidade e alta resistência à corrosão, ácido e radiação — têm uma ampla gama de aplicações de engenharia.
Dezenas de quilates de diamantes HPHT quase incolores são cultivados em tiragens únicas e lapidados em gemas finas como essas.
Você sabia que a grande maioria dos diamantes incolores a quase incolores cultivados em laboratório são do tipo II, o que significa que não têm impurezas de nitrogênio detectáveis? Em contraste, apenas cerca de 1% dos diamantes naturais são do tipo II. Portanto, a maioria dos diamantes submetidos a uma análise extensiva para determinar se são cultivados em laboratório são do tipo II.
https://www.gia.edu/gems-gemology/summer-2024-gia-update-on-laboratory-grown-diamonds