Composition du Diamant
Qu'est-ce que le diamant ?
Le diamant est un minéral rare, d’origine naturelle, composé de carbone. Chaque atome de carbone d’un diamant est entouré de quatre autres atomes de carbone et relié à eux par de fortes liaisons covalentes – le type de liaison chimique le plus puissant. Cette disposition simple, uniforme et étroitement liée permet d’obtenir l’une des substances les plus durables et polyvalentes que l’on connaisse.
Le diamant est la substance naturelle la plus dure connue. Il est également résistant aux produits chimiques et possède la plus grande conductivité thermique de tous les matériaux naturels. Ces propriétés permettent de l’utiliser comme outil de coupe et pour d’autres usages où la durabilité est requise. Le diamant possède également des propriétés optiques particulières, telles qu’un indice de réfraction élevé, une grande dispersion et un éclat adamantin. Ces propriétés contribuent à faire du diamant la pierre précieuse la plus populaire au monde et lui permettent d’être utilisé dans des verres spéciaux où la durabilité et la performance sont requises.
Le diamant étant composé de l’élément carbone, de nombreuses personnes pensent qu’il a dû se former à partir du charbon. C’est ce qu’on enseigne encore dans de nombreuses salles de classe, mais c’est faux !
D'où viennent les diamants ?
Les diamants ne sont pas nés à la surface de la Terre. Ils se forment à des températures et des pressions élevées dans le manteau terrestre, à environ 160 km sous la surface de la Terre.
La plupart des diamants qui ont été découverts ont été livrés à la surface de la Terre par des éruptions volcaniques profondes. Ces éruptions commencent dans le manteau, et en remontant, elles arrachent des morceaux de roche du manteau et les livrent à la surface de la Terre sans les faire fondre. Ces blocs provenant du manteau sont connus sous le nom de xénolites. Ils contiennent des diamants qui se sont formés dans les conditions de température et de pression élevées du manteau.
Les gens produisent des diamants en exploitant la roche qui contient les xénolites ou en exploitant les sols et les sédiments qui se sont formés lorsque les roches diamantifères se sont altérées.
On pense que certains diamants se forment dans les conditions de haute température/ pression des zones de subduction ou des sites d’impact d’astéroïdes. Certains sont livrés à la Terre dans des météorites. Aucune mine de diamant commerciale n’a été exploitée dans des gisements ayant ces origines.
Diamants gemmes à usage Joaillerie VS diamants industriels
Les diamants gemmes sont des diamants dont la couleur et la clarté les destinent à la joaillerie ou à l’investissement. Ces diamants sont rares et ne représentent qu’une petite partie de la production mondiale de diamants. Les diamants gemmes sont vendus pour leur beauté et leur qualité.
Les cristaux de diamant naturel ont une gravité spécifique qui varie entre 3,4 et 3,6 environ. Cette fourchette existe parce que la plupart des diamants contiennent des impuretés et présentent des irrégularités dans leur structure cristalline. Les diamants de qualité gemme sont les diamants les plus parfaits, avec un minimum d’impuretés et de défauts. Leur gravité spécifique est très proche de 3,52.
Les diamants industriels sont principalement utilisés dans les procédures de coupe, de meulage, de perçage et de polissage. Dans ce cas, les caractéristiques de dureté et de conductivité thermique sont les qualités recherchées. La taille, la clarté, la couleur et les autres mesures de qualité relatives aux pierres précieuses ne sont pas aussi importantes. Les diamants industriels sont souvent broyés pour produire des poudres abrasives de l’ordre du micron. De grandes quantités de diamants de qualité gemme mais dont la forme ou la taille ne peut être taillée de manière rentable entrent dans le commerce du diamant industriel.
Le diamant en tant que pierre précieuse
Les diamants sont les pierres précieuses les plus populaires au monde. On dépense bien souvent plus d’argent pour les diamants que pour toutes les autres pierres précieuses réunies. La popularité du diamant s’explique en partie par ses propriétés optiques, c’est-à-dire la façon dont il réagit à la lumière. D’autres facteurs sont sa durabilité, la mode, la personnalisation et le marketing agressif des producteurs de diamants. Le diamant est la pierre de naissance du mois d’avril.
Les diamants ont un éclat très brillant – le plus haut éclat non métallique – appelé “adamantin”. Cet éclat élevé leur confère la capacité de réfléchir un pourcentage élevé de la lumière qui frappe leur surface. C’est l’une des propriétés qui confèrent aux pierres précieuses en diamant leur “éclat”. De plus, lorsqu’un diamant est façonné en pierre précieuse, les angles des facettes sont planifiés de manière à refléter une quantité maximale de lumière sur ses surfaces internes.
Le diamant a également une grande dispersion. Lorsque la lumière blanche traverse un diamant, cette dispersion élevée entraîne la séparation de cette lumière en ses différentes couleurs. La dispersion est ce qui permet à un prisme de séparer la lumière blanche en couleurs du spectre. Cette propriété de dispersion est ce qui donne aux diamants leur “feu” coloré.
Qualité des diamants et des pierres précieuses
La qualité d’un diamant qui a été facetté en pierre précieuse est principalement déterminée par quatre facteurs : la couleur, la taille, la clarté et le poids en carats. Une méthode normalisée d’évaluation de la qualité des diamants a été mise au point dans les années 1950 par le Gemological Institute of America et est connue sous le nom de “The 4Cs of Diamond Quality”.
Couleur : La plupart des diamants de qualité gemme sont incolores ou légèrement jaunes, bruns ou gris. Les diamants les plus appréciés et les plus précieux sont ceux qui sont totalement incolores. Ce sont ceux qui sont vendus aux prix les plus élevés. Cependant, une autre catégorie de pierres précieuses en diamant gagne en popularité. Il s’agit des diamants de couleur, qui se présentent dans une variété de teintes, notamment rouge, rose, jaune, orange, violet, bleu, vert et brun.
La valeur des diamants de couleur est basée sur l’intensité, la pureté et la qualité de leur couleur. Ceux dont la couleur est saturée et vive sont appelés “diamants de couleur fantaisie” ou “fancies”. En moyenne, seul un diamant sur 10 000 a une couleur qui mérite la désignation de “fantaisie”. Cette rareté rend les diamants de couleur fantaisie extrêmement précieux. Certains d’entre eux ont été vendus aux enchères pour plus d’un million de dollars par carat. Ils font partie des diamants les plus précieux et les plus spectaculaires du monde.
Clarté : Le diamant idéal est exempt de fractures et d’inclusions (particules de matière étrangère dans la gemme). Celles-ci nuisent à l’apparence de la pierre et gênent le passage de la lumière. Lorsqu’elles sont présentes en grand nombre, de couleur foncée, dans des positions ou des tailles évidentes, elles dégradent considérablement l’apparence d’une gemme taillée et en diminuent la valeur. Ils peuvent également réduire la résistance de la pierre.
Taille : La qualité de la conception et du savoir-faire utilisés pour tailler un diamant est ce qui détermine son apparence. Les angles selon lesquels les facettes sont taillées, les proportions du dessin et la qualité du polissage déterminent son apparence, sa brillance, sa scintillation, son motif et son feu. Les pierres idéales sont parfaitement polies pour être hautement réfléchissantes et émettre un maximum de feu. Les faces à facettes correspondantes sont de taille égale et de forme identique. Et les bords de chaque facette se rejoignent parfaitement avec chacune de ses voisines.
Carat : Les diamants sont vendus au carat (une unité de poids égale à 1/5e de gramme ou 1/142e d’once). Les petits diamants coûtent généralement moins cher par carat que les pierres plus grandes de qualité égale. Cela s’explique par le fait que les très petites pierres sont très courantes et que les grandes pierres sont exceptionnellement rares.
Les diamants utilisés comme abrasifs
Les diamants étant très durs (dix sur l’échelle de Mohs), ils sont souvent utilisés comme abrasifs. La plupart des diamants industriels sont utilisés à cette fin. De petites particules de diamant sont incorporées dans les lames de scie, les forets et les meules. Ces outils sont ensuite utilisés pour couper, percer ou meuler des matériaux durs. Elles peuvent également être réduites en une fine poudre et transformées en une “pâte de diamant” utilisée pour le meulage ou le polissage très fin.
Dès le XVIe siècle, les tailleurs de pierres précieuses ont commencé à utiliser de petites particules de diamant pour couper et polir d’autres diamants. Le diamant est le seul abrasif capable de faire ce travail. Aujourd’hui, au 21e siècle, les lasers sont utilisés pour tailler de nombreux diamants, mais les petites particules de diamant sont toujours utilisées pour le polissage des diamants.
La demande mondiale de diamants industriels dépasse largement l’offre qui peut être obtenue par l’exploitation minière. Une pénurie d’abrasifs diamantés a commencé à se manifester pendant la Seconde Guerre mondiale. Dans les années 1950, des méthodes de production de diamants synthétiques ont été découvertes. Rapidement, les méthodes de fabrication des diamants synthétiques sont devenues si efficaces que les abrasifs diamantés synthétiques étaient plus fiables et moins chers que les abrasifs diamantés fabriqués à partir de diamants naturels. Aujourd’hui, les abrasifs en diamant synthétique sont fabriqués dans des centaines d’usines et leur coût est inférieur à 1 dollar par carat – et ils sont tout aussi performants que les abrasifs fabriqués à partir de diamants naturels en usage industriel.
Autres utilisations des diamants
La plupart des diamants industriels sont utilisés comme abrasifs. Toutefois, les diamants sont utilisés dans de nombreuses autres applications.
Les fenêtres en diamant sont fabriquées à partir de fines membranes de diamant. Elles sont utilisées pour couvrir les ouvertures des lasers, des machines à rayons X et des chambres à vide. Elles sont transparentes, très durables et résistantes à la chaleur et à l’abrasion.
Les dômes de haut-parleurs en diamant améliorent les performances des haut-parleurs de haute qualité. Le diamant est un matériau très rigide, et lorsqu’il est transformé en un dôme fin, il peut vibrer rapidement sans subir de déformation qui dégraderait la qualité du son.
Les dissipateurs thermiques sont des matériaux qui absorbent ou transmettent l’excès de chaleur. Le diamant possède la conductivité thermique la plus élevée de tous les matériaux. Il est utilisé pour éloigner la chaleur des parties sensibles à la chaleur de la microélectronique haute performance.
Les micropaliers à faible frottement sont nécessaires dans les petits appareils mécaniques. De la même manière que certaines montres ont des roulements à billes dans leurs mouvements, les diamants sont utilisés lorsqu’une résistance extrême à l’abrasion, une durabilité et une fiabilité sont nécessaires.
Il est possible de produire des pièces résistantes à l’usure en recouvrant les surfaces d’une fine couche de diamant. Dans ce processus, le carbone est transformé en une vapeur qui dépose le diamant sur la surface des pièces sujettes à l’usure.
Le diamant est-il dur ?
Bien que le diamant soit connu comme le matériau naturel le plus dur au monde et qu’on lui ait attribué une dureté de 10 sur l’échelle de dureté de Mohs, cette information est une simplification excessive. La dureté des cristaux de diamant varie selon leur direction.
La direction de la plus grande dureté est parallèle aux plans cristallins octaédriques. Lorsque les cristaux de diamant sont taillés et polis en pierres précieuses, il est très difficile de les couper dans cette direction avec une scie à diamant. C’est pourquoi, au lieu d’utiliser une scie à diamant ou la pratique traditionnelle consistant à les briser par clivage, une grande partie de ce travail est désormais effectuée par sciage au laser.
Les facettes taillées parallèlement à la direction du cristal octaédrique sont également difficiles à polir, de sorte que les tailleurs changent de direction ou risquent de laisser une texture de “peau de lézard” sur la facette.
La direction la plus douce dans un cristal de diamant est parallèle aux plans cubiques. Le meilleur polissage se fait sur les facettes qui sont parallèles à cette direction. Bien qu’il s’agisse de la direction la plus douce dans un diamant, sa dureté est plusieurs fois supérieure à celle du corindon, le deuxième minéral le plus dur de l’échelle de dureté de Mohs.
Simulants de diamant
Les simulants de diamant sont des matériaux qui ressemblent au diamant, mais qui ont une composition chimique différente. Les simulants de diamant peuvent être des matériaux naturels tels que le zircon incolore ou le saphir. Le plus souvent, il s’agit de matériaux fabriqués par l’homme, comme la zircone cubique (ZrO2), la moissanite (SiC), le YAG (grenat d’yttrium et d’aluminium Y3Al5O12) ou le titanate de strontium (SrTiO3).
Diamants synthétiques
Le diamant est un matériau très précieux, et les gens travaillent depuis des siècles pour les créer dans des laboratoires et des usines. Les diamants synthétiques sont des matériaux fabriqués par l’homme qui ont la même composition chimique, la même structure cristalline, les mêmes propriétés optiques et le même comportement physique que les diamants naturels. Parmi les autres noms utilisés pour les diamants synthétiques, citons : “lab-grown”, “lab-created” et “man-made”. Ces noms indiquent clairement que les diamants ne se sont pas formés naturellement dans la Terre, mais qu’ils ont été créés par l’homme.
La première synthèse commerciale réussie du diamant a été réalisée en 1954 par des ouvriers de General Electric. Depuis lors, de nombreuses entreprises ont réussi à produire du diamant synthétique adapté à un usage industriel. Aujourd’hui, la majeure partie du diamant industriel consommé est synthétique, la Chine étant le leader mondial avec une production de plus de 4 milliards de carats par an. La plupart des grandes nations industrialisées sont désormais en mesure de produire des diamants synthétiques à usage industriel dans des usines.
Au cours de la dernière décennie, plusieurs entreprises ont mis au point une technologie qui leur permet de produire des diamants de qualité gemme créés en laboratoire, d’une taille pouvant atteindre quelques carats, dans plusieurs couleurs différentes, y compris l’incolore. Certaines entreprises utilisent des méthodes à haute pression et à haute température – on parle alors de diamants HTHP. D’autres créent des diamants à l’aide d’un processus de dépôt chimique en phase vapeur, les diamants CVD. Ces pierres précieuses fabriquées par l’homme sont vendues dans les bijouteries et sur Internet à un prix nettement inférieur à celui des pierres naturelles de qualité et de taille similaires. Elles ont une belle apparence et un prix attractif. Les diamants synthétiques doivent être vendus avec une mention permettant à l’acheteur de comprendre clairement qu’ils ont été fabriqués par l’homme.
Les consommateurs accepteront-ils les diamants synthétiques ?
Les diamants synthétiques sont le type de diamant dominant dans les applications industrielles depuis la fin du XXe siècle. La plupart des diamants utilisés pour fabriquer des abrasifs et des outils de coupe sont désormais synthétiques. La quasi-totalité des diamants utilisés pour fabriquer des fenêtres, des dômes de haut-parleurs, des dissipateurs thermiques, des micro-paliers à faible frottement, des pièces résistantes à l’usure et d’autres produits technologiques sont désormais synthétiques.
Les diamants synthétiques utilisés à ces fins sont beaucoup moins coûteux que les diamants extraits, ont des propriétés plus constantes et sont de plus en plus disponibles dans des spécifications sur mesure. Il n’y a pas d’obstacle émotionnel à ce que les diamants synthétiques remplacent les diamants d’origine minière dans ces utilisations.
Dans le secteur de la bijouterie, la volonté des consommateurs d’accepter les diamants synthétiques fait l’objet d’un débat considérable. Certains pensent que les consommateurs de bijoux veulent de “vrais diamants”, c’est-à-dire des “diamants extraits”. D’autres pensent que les diamants synthétiques auront la faveur des personnes qui n’apprécient pas les problèmes de droits de l’homme et d’environnement associés à certains diamants extraits. Toutefois, le véritable facteur de motivation sera probablement le prix. Actuellement, de nombreux diamants synthétiques destinés à la bijouterie présentent un avantage de prix de 30 à 40 % par rapport aux diamants extraits. C’est probablement ce qui incitera le plus les consommateurs à accepter les diamants synthétiques.
Observation et spéculation…. Si vous entrez dans presque n’importe quelle bijouterie de centre commercial et que vous regardez dans les vitrines où sont vendus des rubis, des saphirs et des émeraudes, vous verrez souvent que la plupart des pierres proposées sont synthétiques. Une personne très peu entraînée peut souvent les reconnaître à leur couleur vive et à leur superbe clarté. Les matériaux synthétiques ont une apparence supérieure, et leurs prix sont faibles par rapport aux gemmes naturelles de taille et de qualité apparente similaires. Les consommateurs obtiennent une meilleure apparence pour un prix inférieur, et la majorité d’entre eux acceptent cette transaction à l’extrémité basse de la gamme de prix.
La bataille pour l’émotion et la domination des ventes sur le marché des rubis, saphirs et émeraudes à prix populaires a été gagnée par les synthétiques il y a des décennies. Au cours de la prochaine décennie, le marché du diamant pourrait également évoluer en faveur des produits synthétiques. C’est déjà le cas, puisque les diamants synthétiques prennent une place très visible sur le marché. Le prix des diamants synthétiques diminuera probablement à mesure que de plus en plus de machines pour les produire seront mises en service, deviendront plus efficaces et que la concurrence entre les fabricants s’intensifiera. Finalement, la différence de prix entre les diamants naturels et les diamants synthétiques sera plus importante que ce que de nombreux clients pourront ignorer, et ils achèteront des synthétiques. Si la prochaine campagne publicitaire de classe mondiale fait la promotion des diamants synthétiques, un énorme changement dans la demande des consommateurs pourrait se produire.
Cette campagne publicitaire de classe mondiale pourrait être celle de Lightbox, qui propose des diamants “blancs” et colorés au prix inouï de 800 dollars par carat.
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