Cultivarea artificială a rubiilor - abstract, pagina 3

Pietre STAR

În 1947, sucursala Linde a Union Carbide Corporation din East Chicago, cu ajutorul metodei Verneuil, a început să producă safire stele și rubine.





În 1949, această metodă a fost brevetată. Stâncile de rocă au fost numite pentru aspectul lor neobișnuit, dacă luăm în considerare cristalul de-a lungul axei sale principale. Șase dungi strălucitoare care radiază de la centrul de cristal, astfel încât creează o imagine impresionantă care corespunde imaginea simbolică a unei stele sau stele. Acest fenomen este cauzat de prezența în ace corindon aluminiu titanat fine (A12 TiO5), care se extind în fâșii, care sunt situate în conformitate cu simetria structurii cristaline la un unghi de 60 ° una față de cealaltă. Acest lucru se realizează prin adăugarea în pulberea de alumină a cantităților mici de rutil (TiO2). În timpul formării alumină boule rutil dizolvat în stratul topit, dar când răcirea după boule cristalizare este eliberat sub formă de ace, dar mai ales deja sub formă A12 TiO5. formată ca rezultat al interacțiunii rutilului și aluminei. Conform brevetului, „Linde“ cele mai bune rezultate sunt obținute atunci când sunt adăugate la pulberea de 0,1 până la 0,3% rutil, în recoacere ulterioară a Boule la 1100-1500 ° C, timp de câteva ore pentru a extrage ace A12 TiO5. Pietrele de piatră sunt, de obicei, realizate sub formă de cabochoane destul de convexe; în acest caz, acestea sunt cele mai eficiente.

Principala dificultate în realizarea pietrelor stelare este realizarea unei distribuții uniforme a acelor A12 TiO5 astfel încât steaua să ocupe întreaga lățime a pietrei. Specialiștii de la Linde au constatat că cele mai bune rezultate sunt obținute prin schimbarea debitului de oxigen, ceea ce duce la variații periodice de temperatură. Este cel mai convenabil să faceți acest lucru cu o supapă parțial oprind alimentarea cu oxigen. Sa constatat că această procedură conduce la o schimbare periodică a distribuției acelor. Dacă, la un debit scăzut de oxigen, acele sunt distribuite pe toată lățimea bulei, un debit mare promovează cristalizarea lor numai în partea periferică. Cel mai eficient model stelar este prezentat atunci când grosimea straturilor alternante este de 1 mm. Această procedură demonstrează unul dintre principalele avantaje ale pietrelor artificiale peste naturale: un specialist care crește cristalele, controlează condițiile de fabricare a materialului și le poate modifica pentru a obține cel mai bun rezultat. Ventilatoarele de cristale naturale permit posibilitatea unei anumite prelucrări a pietrelor în vederea îmbunătățirii aspectului lor, de exemplu, încălzirea zirconului, dar nu sunt capabile să controleze condițiile în care cristalele au început să crească. Numai în cazuri rare, o piatră naturală stelară poate concura cu omologul său om în percepție pur vizuală.

„Linde“ Firma produce Starstones un alt mod, atunci când pre-lustruit cabochon piatră sintetizat fără aditivi rutil, rutil imersată în topitură, pentru a forma un ace foarte subțiri. Numai după aceea se efectuează finisarea finală. Astfel de pietre diferă de pietrele de stelute obișnuite cu o mai mare transparență, dar nu sunt vândute pe scară largă.

În plus față de compania rubin și piatră de safir stele „Linda“ soiuri prezentate de roșu violet, verde, roz, galben și maro, precum și de fum-albastru și fum. Sifirul steril incolor a fost raportat. Această concurență a provocat o scădere a prețurilor pentru corundul sintetic al stelelor. Compania Linde și-a oprit producția și le-a vândut echipamentul, deși pietrele rămân în vânzare pentru Alvin din New Jersey. Aparent, acum principalul furnizor de pietre prețioase, care este încă foarte popular în SUA, este firma "Dzeva".

ALTE METODE

În ultimii ani, un număr mare de lucrări științifice cu privire la cultivarea de corindon și spinel prin topirea în flăcări. Principala atenție este acordată relației dintre defectele cristalelor și condițiile în care se cultivă bule. Principalele neajunsuri ale acestei metode de creștere a cristalului este disponibilitatea gradientului de temperatură în trepte între regiunea fierbinte flacără, unde se află vârful topit al Boule, iar partea de jos mai rece. O schimbare bruscă a temperaturii de-a lungul axei Boule creează tensiuni înalte în cristal, iar când sunt scoase din cuptor Boule adesea fisura (împreună) pentru a forma două piese semicilindrice. Gradientul de temperatură poate fi redus prin introducerea unor încălzitoare suplimentare în cuptor. În acest scop, este posibil să se utilizeze un încălzitor electric montat axial în partea de jos a flăcării sau patru mici arzător de oxigen-hidrogen la unghiuri drepte. Cu toate acestea, cristalele cultivate cu astfel de precauții rămân mai tensionate decât cele obținute prin alte metode. zonare curbată și prezența de bule de gaz, care sunt observate de Verneuil în primul lor bulyah și acum adesea găsit în cristale, care permite gemmologists distinge pietre naturale de crescute artificial prin topirea într-o flacără (deși aceste două tipuri de pietre pot fi distinse la o distanță de un picior sau așa acest lucru). Charles Sahajan descrie cercetarea efectuată în laboratorul Forțelor Aeriene Cambridge. El a prezentat date privind efectul diferitelor oligoelemente per corindon culoare: cupru (aur), mangan (roz), vanadiu (magenta, ci variază în funcție de lumina), cobalt (albastru-verde), nichel (galben), fier (gri ), titan (galben), crom + vanadiu (de la albastru la roșu), cobalt + vanadiu (de la albastru pal la roșu), crom cobalt + (roșu), fier de titan + (albastru-verde). De asemenea, raportate la efectele anumitor elemente de colorare pe spinel: crom (roz rosu rosu inchis sau, lumina), crom cobalt + (albastru deschis) și mangan + vanadiu (galben-verde).

Deoarece este destul de simplu să se stabilească faptul că rubinii sunt crescuți atunci când se topește într-o flacără, s-au făcut încercări de a obține material mai corespunzător celui natural, pentru care s-au folosit diferite metode. Rubine, cel mai apropiat de cel natural, au fost obținute prin acele metode în care au fost folosite mlaștini. Deși rubinele provenite dintr-o soluție în topitură erau cunoscute încă din secolul al XIX-lea. interesul pentru ele a apărut numai atunci când utilizarea cristalelor de înaltă calitate din rubine în măști și lasere a început să fie studiată în laboratoarele de cercetare. Această arie de cercetare a început să se dezvolte la sfârșitul anilor 1950. Pentru aceste scopuri, NZ-se topesc soluție de cristale crescute obicei placa Eric albă într-un laborator de cercetare „Hurst“, Wembley, informații Bob în determinarea condițiilor pentru formarea de cristale naturale. Pietrele Kashan au fost produse numai până în 1972, dar au avut și alți furnizori, cu excepția lui Chatham.

Rubine din soluția din topitură au fost produse, de asemenea, de Pierre Gilson, care a fost raportat în 1975. Cu toate acestea, ele nu sunt enumerate în lista produselor comerciale ale companiei și nu intră în comerțul larg. Aceste rubine au fost cultivate pe semințe incolore și prezintă un "voal" de incluziuni, ceea ce nu este neobișnuit pentru cristalele obținute prin această metodă. Deoarece pot fi utilizate mielbdate de topire, litiu sau plumb.

Studiile privind sinteza rubinului din soluția din topitură continuă și informații interesante despre această metodă de creștere a cristalelor figurează în lucrările lui Koichi Watanabe de la Universitatea Gunma din Japonia. Dr. Watanabe și colegii săi folosesc criolitul (Na3 AlF6) ca flux și folosesc o tehnică de gradient. Alumina este plasată în partea inferioară a creuzetului sub diafragmă. Topitura saturată datorată convecției este alimentată cu cristale de sămânță care sunt situate deasupra diafragmei.

Din anii 1960, datorită dezvoltării tehnologiei laser, nevoia de rubine a crescut dramatic. Acest lucru a condus la cristale răspândite în creștere prin metoda Czochralski, primul dezvoltat de J .. Czochralski 1918 Temperatura a fost necesară pentru topirea rubiniu, în timp ce în mod tipic realizată folosind sisteme de încălzire cu inducție de înaltă frecvență. Puterea electrică de câțiva kilowați cu o frecvență de aproximativ 100 de kilocicliți pe secundă este alimentată printr-o spiră răcită cu apă dintr-un tub de cupru de câțiva centimetri în diametru și în lungime. Deoarece curentul în spiră variază cu o frecvență mare, în firele electrice ale materialelor situate în apropierea spirală, se produce o energie. o versiune modernă a metodei Czochralski, energia este alimentată într-un creuzet de iridiu care conține alumină topită printr-un creuzet extern care este fabricat dintr-un material ieftin. Temperatura este stabilită oarecum mai ridicată decât punctul de topire a aluminei. Cristalul de însămânțare tăiat în direcția cristalografică dorită este poziționat astfel încât capătul său inferior este imersat oarecum sub suprafața topiturii. Capătul superior al semințelor este răcit prin îndepărtarea căldurii prin suportul de cristal la o temperatură sub punctul de topire și, prin urmare, rămâne solidă. De obicei, cristalul de semințe este rotit pentru a evita fluctuațiile de temperatură de-a lungul periferiei semințelor. Creșterea cristalului se realizează prin ridicarea lentă ("tragere") cu o viteză constantă, pentru care se utilizează motorul și mecanismul cu filet. Operatorul schimbă temperatura topiturii astfel încât diametrul cristalului crește treptat până la valoarea necesară. În cazul aparatelor moderne de dimensiuni mari, acesta ajunge la 10 sau chiar 15 cm. Pe măsură ce cristalul crește până la lungimea necesară, diametrul rămâne constant. Controlul asupra diametrului cristalului în creștere este acum realizat cu ajutorul diferitelor dispozitive automate. Acest lucru se face prin cântărirea continuă a cristalului sau observarea creuzet de radiație termică de pe suprafața topiturii curbată (meniscului), care înconjoară marginile cristalului sau reflexia din acest meniscului fascicul de lumină laser. Metoda Czochralski este aplicată nu numai pentru a obține un rubin, dar este metoda de crestere siliciu monocristaline pentru industria electronică, în special pentru fabricarea de tranzistori și circuite integrate înrădăcinate.

Rubine obținute prin metoda Czochralski, potrivite pentru tăiere, și acestea pot fi vândute, ci pentru a le produce ca pietre dezavantajoase comercial, deoarece acestea sunt produse mai scumpe decât rubinele sunt crescute prin topirea în flacără și, în plus, sunt în mod clar diferite de pietre naturale. Caracteristica principală a cristalelor obținute prin extragerea din topitură sunt benzile de creștere, fluctuațiile de intensitate a culorii cauzate de instabilitatea convecției topite sau de rotația neregulată a cristalului. Compania "Linde" a patentat producția de pietre stelare prin metoda Czochralski, dar materialul care se vinde este probabil obținut prin topirea într-o flacără.

Rubinele sunt cultivate și prin metoda hidrotermală, când alumina și oxidul de crom sunt dizolvate nu în topitura de sare ci în apă la temperaturi și presiuni ridicate. La sfârșitul anilor 1950, rubinele Albert Bolman și Bob Lodeis în laboratorul Bell și Dick Puttbach, Roger Belt și Roach Monchamp Ertrone, New Jersey, au primit această metodă. Ei au folosit cristale de însămânțare și carbonatul de sodiu a fost adăugat în apă. Astfel de aditivi se numesc mineralizatori. Hidrotermalele hidrotermale nu au fost niciodată vândute ca pietre prețioase, spre deosebire de smaraldele hidrotermale.

În ciuda popularității rubinelor provenite de la soluție la topitură, safirul obținut în același mod este aproape necunoscut. Ele pot fi fabricate în același mod ca și rubinele, deci este dificil să le explici raritatea, deși, desigur, rubinele sunt mult mai populare. Raportul de laborator pentru a determina pietre în Hatton Garden deplânge existența falsurilor cu înaltă calificare, atunci când „capul“ unui safir verde sau galben, natural este lipit de baza albastru-safir. Această piatră, reducerea inel, este dificil să se distingă de safir albastru natural, deoarece testul cu obiectivul detectat includerea tipic safir natural (în cap) și spectroscopia de absorbție a luminii arată safir tipic albastru (partea de jos). Decepția poate fi detectată numai dacă imersați piatra într-un lichid și examinați-o din lateral. Safirele din soluția topită descrise mai sus sunt cultivate de Koichi Watanabe, Chatham și Deltronic Crystal Industries din Denville, New Jersey. Acesta din urmă vinde și rubine obținute în acest fel.

Noua metodă interesantă de corindon în creștere (deși nu contează cu adevărat pentru Gemology) arată că creșterea de cristal poate forma foarte complicată cu viteze extrem de ridicate. Această metodă, cunoscută sub numele de creștere dintr-un film cu marginile fixe, a fost dezvoltată cu succes de Tyco. Esența sa constă în faptul că alumina lichidă se ridică din rezervor datorită efectului capilar, care este tendința ca lichidul să se ridice prin găuri subțiri datorită forțelor de adeziune dintre lichid și materialul în care este realizată gaura. (Același efect provoacă creșterea apei și a nutrienților prin tulpinile plantelor în creștere). Alum topit "umezește" matrița în care este realizată gaura, iar forma spinneretului poate fi foarte complicată. Deoarece lichidul intră în contact cu cristalul de însămânțare, care este apoi ridicată la o viteză constantă, alumină, care se solidifică, capătă forma, configurația datorită filator. Astfel obținut cristale unice de corindon a unui foarte complex secțiune transversală, cum ar fi un tub rectangular gol cu ​​șase găuri rotunde. Ratele de creștere pot ajunge la 2 cm sau mai mult pe minut. Este o vedere uimitoare când vedeți cum firele de cristal vânt cu o viteză mai mare de un metru pe oră. Acest material a găsit diverse aplicații, deși se poate presupune că calitatea corindon nu este la fel de mare ca cea a cristalelor obținute prin metode convenționale, cu rate de creștere scăzute. Până în prezent, metoda Taiko nu a fost utilizată pentru a obține pietre de bijuterii, dar poate fi utilizată pentru a obține rubin și safir de formă neobișnuită de către inovatoare de bijutieri.

LISTA REFERINȚELOR

Wilke K.-T. Metode de creștere a cristalelor. Trans. cu el. Reiter L.A. Ed. Petrova TG Punina Yu.G. L. Nedra, 1968.

Cultivarea cristalelor. Trans. cu el. Reiter L.A. Ed. Petrova TG Punina Yu.G. L. Nedra, 1977.

Smith G. Pietre prețioase. Trans. cu engleza. Arsanova A.S. Ed. Petrova V.P. Ed. Al 2-lea. M. Mir, 1984.

Cristalografie modernă / (în patru volume). Volumul 3. Formarea cristalelor. Chernov AA Givargizov E.I. Bagdasarov Kh.S. și alții, M. Nauka, 1980.

Articole similare

• Creșterea cristalelor într-un pahar - pagina 3 - meserii și suveniruri cu mâinile

• Genetica Procariotilor - Rezumat, pagina 1

• Războiul civil și precondițiile de intervenție străină, etapele, consecințele - abstract, pagina 2

Trimiteți-le prietenilor: