Principala metodă de obținere a zirconiului cubic - metoda de garnitură, avantajele acestei metode față de altele și metoda de colorare a zirconiului cubic sunt luate în considerare în articol.
Cuvinte cheie: fianit, cristal, garnitură, înlocuitor de diamant, topi.
În producția modernă există mai multe modalități de a obține zirconiu cubic, dar vom lua în considerare caracteristicile metodei cele mai bine stabilite și utilizate pe scară largă - metoda de garnitură.
Fianit este un dioxid de zirconiu cubic. În 1976, a fost obținut primul fianit, în care indicele de refracție și dispersia erau aproape de diamant, ceea ce a făcut imposibilă determinarea diferenței dintre ele [1]. Din punct de vedere vizual, fianitul în fațetă diferă de diamantul cu marginile rotunjite, iar fețele cu diamante fațete sunt ascuțite și nu rotunjite. Un alt mod de a distinge vizual zirconi mici cubic din diamante mici, fără a distruge produsul este aproape imposibil.
Metoda de garnizonare sau topirea directă de înaltă frecvență într-un recipient rece a fost utilizată pentru a obține zirconiu-zinc cubic-fianit stabilizat [2]. Implementarea tehnică a acestei metode este prezentată în figurile 1 și 2. Esența metodei este următoarea: sarcina este plasată într-un creuzet (recipient rece), a cărui temperatură este menținută la temperatura camerei prin intermediul unui flux de apă care trece prin tuburi. Generatorul de înaltă frecvență furnizează energie unei pulberi de oxid de zirconiu suficientă pentru a-și topi partea centrală, în timp ce partea exterioară rămâne rece și deci solidă.
Fig. 1. Schema de sinteză a oxidului cubic prin topirea directă de înaltă frecvență într-un recipient rece
Fig. 2. Amplasarea cristalelor în interiorul recipientului după răcire
Zirconia topită este înconjurată de crusta din același material (zirconiul cubic este cultivat într-o coajă din sine). Când este cristalizat, se utilizează învelișul cristalin al substanței cele mai obținute ca pereți originali ai creuzetului. Acest lucru este foarte important pentru creșterea cristalelor de zirconiu cubic, deoarece datorită punctului său de topire ridicat este dificil să se ia creuzetul: fie va reacționa cu topitura sau topirea.
Creuzetul trebuie proiectat astfel încât să se încălzească doar oxidul și să rămână rece. Acest lucru se realizează prin introducerea țevilor de cupru în pereții săi, prin care circulă apa.
Transmiterea energiei de la generatorul de înaltă frecvență la oxidul de zirconiu se realizează cu ajutorul unui inductor care înconjoară creuzetul. În acest caz, procesul de topire este inducția, care apare numai atunci când materialul este conductiv din punct de vedere electric. Conductibilitatea electrică a materialului este asigurată de temperaturi ridicate, adaos de metal zirconiu, substanțe de stabilizare și deficit de oxigen în încărcătură.
Alimentarea cu energie a eșantionului continuă atâta timp cât lotul este complet topită, cu excepția coajă subțire lângă contactul cu creuzetul rece. Pentru a creste cristale, o putere de încălzire de înaltă frecvență este redusă lent. De asemenea, este asociat cu forma și cantitatea - se poate produce cu polikristallizatsiya formă neregulată răcirea rapidă. Solidificarea începe din partea de jos, cu toate că în stadiile inițiale ale unei crustă solidă este formată în partea superioară a topiturii. După răcirea topiturii la temperatura camerei, masa solidificată a cristalelor columnare pot fi izolate până la 2 cm în diametru și aceeași înălțime. Este posibil să se obțină cristale de culori galben, roșu, violet, maro și probabil alte prin adăugarea de ceriu, neodim, crom, erbiu și titan, dar încă cel mai popular incolor, similar cu cristale de diamant, cu o tentă ușor gălbuie.
Există mai multe metode de colorare a phianitei. Esența uneia dintre metode este depunerea preliminară a cobaltului și cel puțin unui metal, oxidul căruia este capabil să formeze spinel cu oxid de cobalt bivalent, de exemplu fier și / sau aluminiu, pe suprafața cristalului de cobalt. Apoi, într-o atmosferă care conține oxigen, tratamentul termic se efectuează la o temperatură de peste 1000 ° C, dar nu depășește punctul de topire al fianitei, timp de cel puțin 3 ore. În mod avantajos, acoperirea este aplicată prin pulverizarea termică a metalelor într-un vid. Aceste metale pot fi aplicate fie alternativ fie simultan. Pentru a da zirconiului cubic o culoare albastru-verde, se aplică cobalt și aluminiu cu un raport atomic de 1: 1 până la 1: 2. Pentru a da culoarea zirconia cubică a scalei galben-verde, se aplică cobalt, aluminiu și fier cu un raport atomic de 1: 1: 0,1-0,2. Pentru a da culoarea zirconia cubică a scalei galben-maronii, cobaltul și fierul sunt aplicate într-un raport atomic de 1: 1 până la 1: 2. Metoda asigură producerea unei culori reproductibile, care este rezistentă la temperaturi ridicate și efecte chimice.
Sa stabilit experimental că pentru o culoare transparentă și bine lipit pe FIANITE suprafața filmului trebuie să aibă cel puțin două metale la oxidare în timpul tratamentului termic. Unul dintre metalele trebuie sa fie cobalt, imediat ce este capabil să formeze un strat de tranziție, este cuplat ferm la o suprafață a zircon. In alt metal placat ar trebui să fie un metal, formând un cobalt în timpul tratamentului termic într-un conținut de oxigen atmosferă colorată oxizi spinel complecși având formula generală Co (Me) 2O4, în cazul în care Me - unul sau mai multe metale care formează oxizi cu formula Me2O3, stabile la temperaturi de peste 1000 ° C, Această condiție este îndeplinită, de exemplu, fier și aluminiu, deoarece oxizii de aluminiu și fier capabil spinel oxid de cobalt.
Atunci cand este aplicat pe suprafața cobalt zircon și cel puțin un oxizi metalici care sunt capabile de spinel cu oxid de cobalt bivalent, ca urmare a reacției chimice fază solidă care se produce la un tratament termic, formează o peliculă colorată transparent este ferm cu ochiuri cu suprafața FIANITE și dându-culoarea dorită . Filmul pictat de oxizi spinel are un punct de topire mai mare decât punctul de topire al zircon, și nu se dizolvă în acizi concentrați.
Modul propus de tratament termic este determinată de faptul că, la temperaturi sub reacție C chimică 600-700 ° pe suprafața zircon are loc. În intervalul de la 700 ° C până la 1000 ° C, la heterogenitatea culorii filmului afectează puternic distribuția temperaturii în cuptor, care nu permit obținerea de culori reproductibile. Atunci când temperatura de susținere de 1000 ° C și la o temperatură mai mare decât temperatura de topire a zircon, cubic culoare zirconiu este determinată numai de cantitatea și raportul dintre grosimea metalului depus și filmul de marcare, în care filmul obținut prin colorare transparent și puternic aderă la suprafața de zirconiu, cubi. [3]. Această metodă este preferată datorită consumului redus de energie, costul redus și calitatea culorii aplicate
În URSS, zirconul cubic a fost produs de Institutul de Fizică. Lebedev și din 1976 a fost vândut pe scară largă sub numele de "fianit". Fără îndoială, multe companii din lume au dorit să adere la producția comercială de zirconi cubi, care deja au inundat piața de bijuterii din întreaga lume cu zirconi sintetici. El a câștigat imediat recunoașterea universală atât în tehnologie, cât și în industria bijuteriilor. Produce lentile de înaltă calitate pentru instrumente optice și ochelari de vedere, deoarece datorită unui indice de refracție mare, lentilele aproape plane oferă un grad ridicat de mărire, precum și dispozitivele optice pentru generatoarele cuantice. Fianit este stabil din punct de vedere chimic în medii agresive, refractar, nu se oxidează și nu se evaporă la temperaturi de peste 2500 o C. Este un izolator, dar când este încălzit la o temperatură mai mare de 300 o C devine un conductor.
Reducerea costurilor de cristale de zircon și de a crește producția și să îndeplinească cerințele de calitate pentru bijutieri încerca prin utilizarea altor metode de sinteză. Phianites posibil să se obțină din soluția de topitură, ca fiind testat deja mai mulți solvenți de sare adecvați pentru creșterea cristalelor, dar rata de creștere mai lentă - un obstacol important în procesul economic avantajoase în concurență cu tehnologia de cultivare a topiturii. Se fac încercări de a utiliza mijloace alternative de realizare a temperaturilor ridicate, de exemplu, folosind lămpi și lasere de mare putere sau o plasma ionizată. Cu toate acestea, cel mai bun este tehnologia sovietică, orice abatere de la tehnologia originală se deteriorează calitatea de zirconiu cubic. Rating-ul le-a dus la studiu și alte materiale cu un punct de topire ridicat ca un posibil înlocuitor diamant.
3. Brevetul Federației Ruse Nr. 2296825 "Metoda de colorare a zirconilor cubi"
Cuvinte cheie
fianit, cristal, garnitură, înlocuitor de diamant, se topește.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: