Diamant maken: zo perst US Synthetic een zwarte steen (video)

Diamant maken klinkt als iets voor een geheim laboratorium, maar in een rondleiding van het YouTube-kanaal JerryRigEverything gebeurt het gewoon in een fabriekshal van US Synthetic. Daar perst een machine echt diamantpoeder samen tot pikzwarte, keiharde diamanten van Mohs 10. Verreweg de meeste diamanten die jaarlijks verkocht worden zijn geen sieraden, maar synthetische industriediamanten voor boorkoppen en lagers. Je hier stap voor stap hoe dat werkt.

Diamant maken begint met poeder en zout

Wie zelf diamant wil maken, begint verrassend laag bij de grond. De basis is synthetisch diamantpoeder, hetzelfde spul dat in slijpschijven en polijstpasta zit en dat je online voor een paar tientjes koopt. Dat gele poeder gaat in een metalen kommetje zo groot als een vingerhoed. Daar komt een stukje kobalthoudend hardmetaal bij, dat als drager dient voor de diamant die ontstaat. Gewoon wit keukenzout houdt de twee mallen op hun plek in een metalen buis. En rond die buis komt een blok talk dat straks als afdichting werkt. Zout en talk zijn niet toevallig gekozen: ze zijn goedkoop, ongevaarlijk en makkelijk weer weg te breken.

Een pers met de kracht van de Eiffeltoren

Diamant maken vraagt daarna om een monsterlijke pers. Zes zuigers drukken samen meer dan een miljoen psi op het minuscule mengsel, vergelijkbaar met de hele Eiffeltoren op je handpalm. Druk alleen is niet genoeg, dus jaagt de fabriek er ook stroom doorheen. De metalen bus verandert daardoor in een gloeiend verwarmingselement van rond de 1370 graden Celsius. In de aardkorst duurt dit proces miljarden jaren, hier zo’n tien minuten. De krachten zitten zo dicht bij de materiaalgrens dat elke pers in een eigen bunker met blastdeuren staat want af en toe klapt er toch eentje uit elkaar.

Waarom diamant maken zo lastig blijft

De stroom doet twee dingen tegelijk. Het diamantpoeder kristalliseert tot een massieve steen, terwijl het kobalt uit het hardmetaal wegvloeit en de kristalvorming aanjaagt. Datzelfde kobalt kleurt de diamant pikzwart. Omdat de losse kristallen willekeurig door elkaar liggen, grijpen ze in elkaar als microscopisch kleine legosteentjes. Daardoor is deze polykristallijne diamant taaier dan een natuurlijke, heldere diamant uit een enkel kristal. Toch blijft diamant maken lastig: polijsten kan alleen met diamant, want niets anders is hard genoeg. Een reeks CNC-machines brengt de steen daarna nauwkeurig op maat. Om de diamant uit de mal te halen zandstraalt de fabriek de behuizing weg met siliciumcarbide, dat op de hardheidsschaal een 9 scoort en de diamant van 10 dus geen schrammetje bezorgt.

Van boorkop tot printernozzle

Waar is al die moeite voor? Industriediamant zit vooral in boorkoppen die duizenden meters de grond in gaan en in lagers die decennia zonder smering blijven draaien. Interessanter voor de werkplaats is dat je de zwarte diamant ook als nozzle voor een 3D-printer kunt inzetten. Schurende filamenten met glas- of koolstofvezel slijten een gewone metalen tip snel weg, maar een diamanten punt blijft vrijwel onaangetast. Wie vaker abrasieve materialen print via 3D-printen, houdt zo veel langer een scherpe nozzle. Diamant maken op deze schaal laat zien hoe ver synthetische materialen reiken, en instituten als TNO doen volop materiaalonderzoek naar zulke geavanceerde toepassingen. Een scratchtest met een Mohs 9 pick laat geen enkele kras achter, want alleen diamant krast diamant. Vooral wordt duidelijk dat diamant maken eerder een kwestie van precisie is dan van toeval.