Imitations et substituts du diamant

Il était normal qu’en raison de sa très grande valeur, le diamant excite l’imagination des chercheurs, mais aussi des fraudeurs pour lui trouver des répliques parfois remarquables, mais toujours trompeuses. Aucune autre pierre précieuse n’a autant été imitée.

Déjà, au XVIIIe siècle, l’allemand Von Strass découvrit que le fait d’enduire de mercure un verre taillé lui donnait un éclat presque comparable à celui du diamant et son invention eut, à cette époque, un succès certain. L’imitation est facile à déceler mais, de nos jours encore, le « strass », ou verre au plomb, reste très employé en bijouterie fantaisie.

Beaucoup de pierres naturelles ont usurpé l’appellation de diamant dans le but probable d’induire en erreur; de telles appellations sont d’ailleurs formellement interdites. Ces pierres ont plus l’apparence du verre que celle du diamant.

→ C’est pourquoi vous devez tout savoir sur les diamants synthétiques

En voici quelques-unes, suivies du nom du minéral probable qui leur correspond :

On utilise, bien que cela soit interdit, l’appellation diamant pour le quartz, le plus souvent dans des sites touristiques :

Les « doublets » sont apparus sur le marché pendant les années qui ont précédé et suivi de près la Seconde Guerre mondiale. Ils consistent en une couronne en diamant collée sur une culasse autre qu’en diamant, par exemple en quartz, en fabulite ou en spinelle, à l’aide d’un adhésif à indice de réfraction élevé.

Ces diamants « doublets », qui consistent donc en un diamant assemblé sur un faux diamant, ont été fabriqués vers les années trente. On peut facilement déceler la supercherie si le rondiste est dégagé, soit à la loupe, soit au microscope, la réflexion de la couronne se voyant sur le plan du rondiste.

Par contre, cela est plus difficile si la pierre est montée sur une bague jonc ou en serticlos qui enserre le rondiste ou si la culasse a été taillée dans les mêmes proportions que la couronne dans un substitut donnant un maximum de réfraction. Quand il est possible de toucher la colette à l’aide d’un appareil servant à mesurer la conductibilité thermique, la fraude est immédiatement décelée.

À défaut de cet instrument, on doit étudier attentivement la taille des facettes de la culasse qui présente généralement des facettes inégales, des pavillons en losange, des facettes supplémentaires, etc. Les doublets sont rares, si pas introuvables actuellement.

Au fil des siècles, différents produits sont employés, de l’encre bleue aux vernis colorés, même du vernis à ongles.

Actuellement deux techniques sont sur le marché : Soit à base de Ca F₂ (Fluoride de Calcium) et Si O₂ (Oxyde de Silicium).

Les pierres traitées sont de qualité jaunâtre, généralement VS ou SI. Ce n’est que le pavillon qui est enduit, jamais la couronne, cette dernière étant trop exposée à des chocs. Le produit, bien que résistant à une usure normale, est éliminable à l’aide d’un stylet au boron ou une pointe en diamant, de poudre de corindon ou dans l’acide sulfurique (H₂ SO₄). Un polissage des facettes au « rouge » ou « tripoli » va aussi détruire le traitement. Par contre, les pierres traitées supportent l’acétone, les détergents et l’ultrason.

Les couleurs obtenues sont toutes les couleurs fantaisies, du rose au jaune intense, au bleu, gris et vert. Le traitement se ferait par induction d’ions des différents produits, et dure environ 4 jours (transport compris).

Inspection de la culasse ou pavillon

Au microscope nous voyons que les arêtes des facettes ne sont pas recouvertes de couleur, elles restent blanches comparées au reste de la pierre. Un agrandissement maximum permet de voir des endroits moins colorés, donc des taches incolores fines et larges. Nous observons aussi une réflexion métallique, comme un film.

La couche est d’une épaisseur de moins d’un micron, mais on a observé des traitements à plusieurs couches. En fluorescence, le coating orange peut donner une fluorescence orange.

Cette technique est assez facile à détecter, mais cela sera plus difficile avec la technologie du C.V.D.

Selon le G.I.A., certaines pierres sont enduites d’une couche de fluoride de calcium (CaF₂) et d’or pour créer une couleur rose ; le plus souvent ce n’est que la culasse qui est traitée. Mais d’autres couleurs peuvent ainsi être créées à partir d’une pierre incolore, par exemple le jaune, le bleu, l’orange ou le pourpre.

Lors d’un symposium du G.I.A., le Dr Emmanuel Fritsch présenta 2 diamants bleu intense qu’il créa à partir de 2 diamants jaunâtres, à l’aide d’un film de 2 microns utilisant le système C.V.D. contenant du bore. Le meilleur moyen d’identification selon lui est d’observer les jonctions des facettes qui ne sont pas recouvertes du film. Un autre produit utilisé est l’oxyde de silicium (SiO₂) et un liant métallique : sous un fort agrandissement, en lumière diffuse, on peut observer une irisation de la couche ainsi que des taches et des fines lignes. On peut aussi voir des taches ou une couleur inégalement répartie, parfois même de petites bulles d’air ainsi qu’une concentration le long du rondiste. L’observation doit être faite sur toutes les facettes et l’on doit retourner la pierre plusieurs fois.

La couche varie entre 20 et 50 nm, ce qui est extrêmement fin. Le procédé supporte une température de maximum 800 °C, mais pas un passage dans l’acide sulfurique bouillant.

Les imitations

Les imitations récentes résultent de la recherche spatiale et sont plus difficiles à détecter, par exemple le rubis synthétique, qui a été élaboré pour le laser. Notons d’abord le YAG (ytrium-aluminium gamet) découvert il y a une trentaine d’années en Amérique à l’occasion de recherches sur le laser. Il est transparent comme le verre et se charge facilement d’électricité électrostatique, ce qui a pour résultat de le rendre terne. Il a été commercialisé en Europe sous différentes appellations comme « diamonair » par exemple. Sa commercialisation sous de tels noms est formellement interdite en France.

La « fabulite » est du titane de strontium aux éclats de couleur trop vifs, légèrement laiteux, dispersant fortement les couleurs de l’arc-en-ciel. On la retrouve souvent comme composante des doublets. En raison de sa faible dureté, à peine 6,5, on la double généralement avec du quartz.

Le spinelle et le corindon synthétiques sont largement employés parce qu’ils sont moins onéreux que les autres pierres synthétiques. On les trouve dans le commerce dans toutes les couleurs, mais c’est la couleur blanche qui est utilisée pour imiter le diamant. On les reconnaît facilement en raison de leur ressemblance avec le verre.

L’oxyde de zirconium cubique, mieux connu sous le nom CZ, est assurément le plus convaincant des substituts imitant le diamant. Ses noms commerciaux les plus usités sont: diamonite, dia-mondite, diamon-Z, diamonique III, fianite, djeva-lite, cerene, dioxide, diamond QU, disconia, diamonair II, diamonesque, diemlite. On devrait normalement l’appeler zirkelite synthétique car il a été trouvé à l’état naturel en 1937 par deux minéralogistes allemands, grâce aux rayons X, mais en si petits cristaux que le fait passa inaperçu. Le nom scientifique est zirkelite.

Sa synthèse a été faite en Russie qui en déposa le brevet en 1972, puis vint le tour des États-Unis qui en prirent également le brevet. Sa production a atteint 60000000 de carats en 1980 et on peut raisonnablement penser qu’elle a continué fortement à augmenter. Actuellement, la Suisse et l’Allemagne en sont aussi producteurs. Les centres de taille sont éparpillés à travers le monde: USA, Corée, Sri Lanka, Taïwan, Hong Kong, Bangkok et la Chine. Dans les centres européens, comme à Idar Oberstein en Allemagne, ou encore en Autriche et en France, sa taille est complètement automatisée.

Lorsque l’oxyde de zirconium cubique est bien taillé, selon de bonnes proportions, on peut considérer qu’il est la meilleure imitation actuelle du diamant (personnellement je le trouve mieux que la moissanite). Il est cependant plus dense, ce qui veut dire qu’à poids égal, il donne une pierre plus petite que le diamant. On peut l’identifier rapidement par sa dureté qui, à l’échelle de Mohs, se classe entre 8 et 8,5 et par son indice de réfraction qui est de 2,18. En raison de sa moindre dureté, on constate qu’un bijou déjà porté présente des arêtes de séparation abîmées entre les facettes. Sa température de fusion est très élevée, 2 750 °C, mais on peut l’abaisser par l’emploi de certains additifs. À l’occasion de sa synthèse, on obtient des morceaux de cristaux difformes et allongés, ressemblant à des pointes de couleur blanche. Il est possible de lui donner une coloration en ajoutant des éléments chromogènes. Les colorants faibles sont surtout employés pour imiter le diamant et on ajoute alors du titanium et du fer ou du cuivre et dans certains cas du césium.

En raison de sa grande ressemblance avec le diamant, certains bijoutiers et/ou d’experts utilisent l’oxyde de zirconium cubique comme étalon de comparaison pour les couleurs D, E, F, G, H. Il ne représente pas, en effet, un investissement très élevé, comparé aux étalons en diamant, mais on ne peut l’employer que d’une façon discontinue et jamais plus d’une heure en raison de son changement de couleur sous l’action de la lumière des lampes de triage. Au bout de ce laps de temps, il faut placer dans l’obscurité les pierres-étalon en oxyde de zirconium cubique avant de les réutiliser.

En présence d’une si grande variété d’imitations et de substituts, le gemmologue, le bijoutier et l’expert ne sont pas dépourvus de ressources pour déceler le vrai diamant du faux.

Un des moyens les plus simples consiste à tracer une ligne noire sur une feuille de papier blanc et de faire reposer la table de la pierre à examiner sur la feuille. À part l’oxyde de zirconium cubique, le rutile synthétique, la fabulite, certains doublets et les imitations à venir, la transparence des imitations permet de voir la ligne noire au travers de la pierre, ce qui n’est pas le cas avec le diamant, sauf s’il est très mal taillé ou si la taille est anormalement étalée.

Un autre procédé fort simple consiste à embuer de son haleine une pierre synthétique ou supposée telle, et un diamant, tous deux tenus la colette en haut. La buée disparaîtra plus vite de la surface du diamant que de celle de la pierre synthétique par suite de la plus grande conductibilité thermique du diamant. On peut aussi lever l’incertitude en ayant recours à un instrument de mesure de la conductibilité thermique (attention, pour la moissanite, il faut utiliser les nouveaux appareils).

Quand une pierre est sertie, on peut aussi remarquer que :

Le gemmologue dispose, quant à lui, d’autres méthodes pour distinguer les vrais diamants des faux. Le premier examen est effectué à l’aide d’un réfractomètre. Celui-ci permet de faire un premier tri, par exemple pour le spinelle ou corindon synthétique, car le corindon a, dans certains cas, un si petit volume que le test de conductibilité n’est pas toujours fiable.

La méthode principale pour détecter les faux diamants est l’examen au microscope binoculaire. Quelques facteurs déterminants sont :

Un appareil était infaillible

Celui qui voulait déceler les fraudes avait à sa disposition un petit appareil électronique, se basant sur la conductibilité thermique (de la chaleur – le diamant étant un des meilleurs conducteurs). En prenant un morceau de verre ou de métal, l’on éprouvera une sensation de froid, par contre toute matière isolante comme la ouate et le polyéthylène procurera une sensation de chaleur.

L’appareil a donc été conçu d’après ces normes. La chaleur propulsée par celui-ci dans l’élément à expertiser possède une vitesse propre à cet élément et est mesurée en quelques secondes. Le résultat apparaît alors immédiatement: diamant naturel ou matière synthétique, et cela sans erreurs possibles.

Malheureusement une nouvelle imitation est apparue sur le marché, la moissanite.

La moissanite

Au courant de l’année 1998, une information secoua le secteur du diamant et de la bijouterie car la nouvelle imitation de diamant réagit comme un diamant naturel sur le détecteur thermique bien connu des bijoutiers.

De quoi s’agit-il

Le minéral naturel (silicon carbide) était déjà connu depuis 1893, on le trouve, rarement, à l’état naturel en petits cristaux dans des sites géologiques exceptionnels tels que Canyon Diablo, le site d’une chute de météorite en Arizona. Le nom de moissanite fut donné en l’honneur du savant Henri Moissan en 1905. C’est un minéral rare que l’on emploie comme semi-conducteur pour haute performance. En 1987, commença la production du produit synthétique à des fins industrielles.

La moissanite synthétique est un carbide de silicium mieux connu sous le nom de carborundum. Ce produit est déjà employé depuis plusieurs décennies comme abrasif mélangé avec différents produits pour des poudres ou meules.

La dureté est de 9,5 sur l’échelle de Mohs, donc bien plus dure que le CZ (8,5).

Comme d’habitude, c’est lors de recherche en laboratoire pour des applications en électronique que le laboratoire de North Carolina a découvert ce produit qui par la suite, en 1995, s’avéra être aussi une bonne imitation du diamant.

Vu que le produit va être bon marché dans le futur, une société coréenne a décidé de le tailler en Chine populaire. 

Actuellement le prix est bien trop élevé. Par contre il faudra faire attention car l’ancien Gem Presidium Tester (conductibilité thermique) ne marche plus: il va prendre la moissanite pour du « diamant naturel ». La moissanite est bien plus proche du diamant. Heureusement la biréfringeance est très forte et donne déjà le signal d’alarme. On reçoit un dédoublement des facettes très visible sur l’axe optique, donc attention : il faut lentement tourner la pierre et observer l’intérieur à partir des étoiles et haléfis (facettes entourant la table).

Le fameux « Diamond Sure » développé par la De Beers pour découvrir les diamants synthétiques est aussi un système fiable.

Naturellement la société qui a lancé le produit, Ceres, vend aussi son propre détecteur.

En ce qui concerne les pierres non serties, donc en lot, il suffit de les plonger dans de l’iodure de méthylène – densité 3,30 – les moissanites ayant 3,22 flotteront, tandis que le diamant, avec 3,52, coulera au fond. Comme ce liquide est toxique, il faut nettoyer les pierres et surtout les mains après l’emploi. Par conséquent, la moissanite taillée aura un diamètre de ± 3 % de plus qu’un diamant.

L’indice de réfraction est 2,42 pour le diamant tandis que pour la moissanite (biréfringent) il sera de 2,65 à 2,70. Le spectrophotomètre électronique dans le visible montre une augmentation forte de l’absorption à 420 nm ainsi qu’une absence du cape à 415 nm – ce qui pourrait être une indication, bien que les diamants du type II n’ont pas cette ligne non plus. Dans l’infrarouge le spectre est nettement différent.

Le rondiste de la pierre montre un double polissage à stries qui le différencie du diamant qui est mat et rugueux ou taillé en facettes. Parfois le rondiste est poli en deux fois. On a découvert malgré tout quelques moissanites auxquelles on avait facetté le rondiste.

La jonction des facettes est moins précise que la finition d’un diamant. La raison en est que les pierres sont taillées à la main dans des pays à bas salaires où la production est plus importante que la finition. Après avoir porté quelques mois le « diamant » dans un bijou, les arêtes s’usent et l’on constate un ébrèchement à la jonction des facettes.

La pierre ressemble plus à du cristal, genre Swarovski ou Val St Lambert, qu’à du diamant.

Les arêtes des facettes sont légèrement arrondies suite au polissage, comparées à celles du diamant qui sont droites et tranchantes, le polissage étant fait sur des disques souples enduit de poudres diamantées.

La table montre souvent des fines lignes de polissage à la meule. On peut noter aussi des fines inclusions en forme d’aiguilles blanches. 

Un test fort utile est celui de Hodgkinson de la DTC, il pose les pierres sur une plaque chauffante de cuisine. Les moissanites deviennent jaunes et redeviennent blanches lors du refroidissement, les diamants restent blancs ; le test peut aussi être fait avec un briquet.

Le dernier test lors d’un doute est celui de dureté, à l’aide d’un diamant. La différence des 2 duretés selon Mohs (de 9,5 à 10) est bien moins importante que celle constatée suivant l’échelle de Knoop (cf l’explication des différentes duretés).

Tableau comparatif

Le remplissage des déchirures (glets) ou crackfilling

La différence en valeur entre une pierre piquée ou une pierre ayant subi une amélioration n’est pas énorme ; par contre cette amélioration aide dans la plupart des cas à vendre des pierres invendables.

Le remplissage de déchirures dans des pierres précieuses et plus spécifiquement l’émeraude est aussi ancien que l’humanité. Le produit employé était de l’huile, malheureusement l’huile se dessèche et devient brunâtre ou disparaît.

Dans les laboratoires israéliens, on a mis au point un système de rembourrage des fissures et canaux de forage, par un produit vitreux à haut index de réfraction, plus résistant que la résine, mais qui malgré tout ne supporte pas l’affinage au vitriol.

Le système est naturellement gardé secret. Le produit de rembourrage serait une pâte de plomb, bismuth et oxygène qui se solidifie selon Koss et qui emploie un produit dérivé des fibres optiques.

En ce qui concerne la graduation, on doit tenir compte que l’amélioration n’est que temporaire et que la valeur en est à peine meilleure que celle d’une pierre piquée.

Certains diamants de provenance d’Israël ou des États-Unis peuvent avoir été traités. Les fabricants de ces pays remplissent souvent des diamants contenant des déchirures (glets) avec des produits vitreux. Ainsi un diamant contenant des déchirures importantes devient presque pur. On peut le détecter en le faisant lentement tourner entre les doigts, l’on observe à un certain moment un effet « flash » coloré (petit arc-en-ciel). Les diamants de provenance d’Anvers contiennent rarement de tels produits car les diamants y sont régulièrement nettoyés à l’acide.

Une grande quantité de pierres taillées contiennent des fissures (glets). Ces catégories de pierre sont considérées comme le bas de gamme et sont véritablement vilaines car les déchirures sont visibles à l’œil nu.

Le produit est introduit sous forte pression et résisterait, d’après le fabricant, à des températures de plus de 300 °C ainsi qu’à un nettoyage à l’ultrason. D’autre méthodes similaires sont connues, sous les noms de Yehuda et Koss d’Israël, Diascence, Genesis Enhanced et Goldman Oved de New York. Malgré tout, nous avons constaté que le produit n’est pas stable et qu’après quelques mois ou quelques années, suite aux rayons solaires, aux variations de température ou aux nettoyages agressifs, les déchirures réapparaissent. La valeur des diamants ainsi traités est de 1⁄10_e de la valeur d’un non traité.

Une autre technique similaire est appelée oscillation et emploierait un système de vibration ou ultrason pour induire le produit. Le résultat est une fissure remplie d’un produit vitreux et clair, visible au microscope ou à la loupe 10 x.

On peut s’attendre à de nouvelles techniques d’amélioration de la pureté du diamant dans un proche avenir, car le diamant devenant toujours plus cher, on essaie d’améliorer ceux qui ont une moindre valeur, mais aussi les diamants qui lors de la taille ont subi un accident provenant des tensions internes, provoquant des déchirures. Ces accidents deviennent d’ailleurs de plus en plus fréquents dans les tailleries. Ce phénomène est souvent observé dans les diamants russes et australiens qui ont une genèse différente de ceux d’Afrique ou du Brésil.

Le traitement permet de les améliorer grâce à l’injection dans les fractures et les fissures dans le plan de clivage d’un produit vitreux remontant à la surface, d’un indice de réfraction d’environ 2,42, produit dérivant de la recherche dans l’industrie de la fibre optique.

Le matériau de remplissage est actuellement un verre à base de plomb et de bismuth ou bien de plomb et de brome. Suivant le fabriquant, différents produits sont utilisés.

Ainsi on obtient d’une pierre (morte) P3 une pierre SI ou même VS, pure à l’œil nu ou « eye clean » mais facilement détectable à la loupe ou au microscope. La pierre devient plus pure pratiquement sans changer de couleur. Il existe différentes méthodes mais celle qui donne les meilleurs résultats est celle de Koss qui donne moins d’effet arc-en-ciel ou « flash » (couleur jaune orange virant au bleu électrique) en « champ noir » sous le microscope, effet souvent obtenu par d’autres méthodes.

Les déchirures venant à la surface donnent les meilleurs résultats jusqu’à une ouverture de 0,25 micron.

À l’étude au microscope, on remarque une substance semblable au verre fondu dans les interstices, créant une structure anormale. On trouve parfois de minuscules bulles d’air emprisonnées dans le liquide, formant ainsi une empreinte digitale (fingerprint) ou parfois une structure craquelée. La meilleure méthode pour déceler la supercherie est de bouillir longtemps la pierre dans le vitriol. Car sous les rayons ultraviolets on ne remarque rien, de même que sous le polariscope.

Aux rayons X, nous observons facilement le remplissage. Le SEM (scanning electron-microscopy) montre nettement le remplissage, tout comme l’analyse à la fluorescence rayons X (EDXRF), et également la spectroscopie Raman. Mais ce sont des appareils hautement sophistiqués utilisés par les grands laboratoires et les universités.

Récapitulation

La méthode de détection pour le gemmologue est le contrôle sous le microscope ouvert au maximum de sa lumière et de son agrandissement, qui permet ainsi de contrôler les traces de fissure extérieure qui pénètrent et ne disparaissent pas dans la pierre.

Pourtant il faudra faire attention, il y a des pierres qui ont des déchirures naturelles entourées d’un halo comme un arc-en-ciel qui sont dues à des tensions internes.

Si des pierres traitées sont exposées pendant plusieurs heures à l’ultrason, le produit devrait se détériorer selon le Northwest Gemmological Laboratory ; toujours selon le même laboratoire, une exposition à une forte source de rayon UV donne de l’érosion (pendant ± 40 heures) à la surface du procédé. Actuellement des rubis Birman sont aussi traités de la même manière.

Nom et interdiction d’interpellation – Synthèse et imitation