Искусственные алмазы из чего делают

Как делают искусственные алмазы и бриллианты

Геологические процессы, побуждающие молекулы углерода кристаллизоваться в сверкающие и твердые алмазы, включают высокую температуру и большое давление. Эти условия формируются в результате тектонической и вулканической активности в недрах земли, когда магматические массы вырываются на поверхность. Несмотря на то, что запасы алмазов на Земле считаются значительными, большая их часть залегает на большой глубине, недоступной для современных способов добычи. Так как камни используются не только в ювелирном деле, но и в промышленности, ученые закономерно начали изучать возможности получения алмазов и бриллиантов лабораторным путем. Рассмотрим основные пункты вопроса как делают искусственные алмазы и бриллианты?

Что такое синтетический алмаз

Не всем нравится определение «синтетический» в отношении алмазов. Считается более точным и близким к сути – «лабораторно созданный». Кроме того, упоминание «синтетической» природы порождает у потенциальных покупателей негативные ассоциации с синтетикой как более дешевым и низкокачественным аналогом, в то время как синтез драгоценных камней в условиях лаборатории позволяет получить камни с характеристиками, превышающими природный эквивалент.

Как делают алмазы. Производство синтетических алмазов

Синтетический алмаз, он же HPHT-алмаз, CVD-алмаз или нанокамни в зависимости от технологии производства. Это аутентичный, то есть состоящий из молекул чистого углерода камень, с трёхмерной изотропической формой кристаллической решетки.

Искусственный алмаз может быть по структуре монокристаллом (один большой кристалл) или получить поликристаллическую форму (состоять из массы небольших кристаллов, сросшихся между собой). Первый тип синтезированных камней востребован для ювелирной промышленности и производства сложного высокоточного оборудования. Поликристаллы используются в промышленных целях для изготовления инструментов. По чистоте и твердости синтезированные алмазы могут даже превосходить природные образцы.

По оттенкам можно получить синтетические алмазы:

• бесцветные (без примесей);
• голубой (присутствует бор);
• желтый (в структуре есть азот).

Также путем воздействия на камни радиоактивным излучением получают кристаллы зеленого и красного цветов. Желтые камни – самые доступные по цене из цветных, в то время как бесцветные синтетические бриллианты ценятся дороже.

Что такое синтетический бриллиант

Полученные в лабораторных условиях камни изначально также малопривлекательны, как и натуральные алмазы. Чтобы придать кристаллам привлекательный, ювелирный вид, их подвергают огранке. В результате получается синтетический бриллиант – ограненный алмаз лабораторного производства.

Такие бриллианты прекрасно преломляют свет, искрятся и отличить их от натурального «собрата» довольно сложно. Одним из признаков, что перед вами синтезированный камень – его безупречность (отсутствие дефектов, вкраплений, идеальная окраска). Алмазы, добытые из кимберлитовой трубки, чаще имеют вкрапления, примеси, трещинки.

Производство синтетических Алмазов. Алмазы

Стоимость искусственного бриллианта будет несколько дешевле, чем у природного аналога, но значительно выше, чем у камней-заменителей.

Некоторые производители даже «клеймят» свои творения, нанося лазерную гравировку на бриллиант с серийным номером и пометкой «LG» или ее аналогом, что означает «выращен в лаборатории».

Где применяются

У искусственных алмазов и бриллиантов широкий спектр использования. До 90% искусственных алмазов идут на нужды научных лабораторий и промышленности. Среди производителей даже существует поговорка: «Если больше алмаз ни на что не годен, сделайте из него бриллиант». Благодаря высоким характеристикам прозрачности и дисперсии света их используют не только в ювелирном деле, но и в производстве высокоточных электронных приборов. Камни с более низким качеством идут на изготовление режущих и шлифовальных инструментов, для оптических приборов, а также в качестве теплопроводников.

2-3% рыночного сектора ювелирных алмазов представлены именно синтетическими камнями. Их получают посредством HPHT-процесса, так и благодаря CVD-процессу. На сегодняшний день процесс получение монокристалла алмаза – дорогостоящий, потому увеличить процент искусственно выращенных камней для ювелиров представится возможным после удешевления технологий без потери качества.

Постепенно искусственные алмазы вытесняют селенид цинка, используемый в качестве выходного окна в установках гиротронов и CO₂ лазерах и других высокомощных источниках излучения. Благодаря высокой теплопроводности и невысоком коэффициенте линейного расширения алмазные окна прекрасно выводят микроволновое и ИФК (инфракрасное) излучение.

Алмаз среди материалов с высокой теплопроводностью отличается низкой способностью проводить электрический ток. Такая характеристика делает его незаменимым материалом для отведения тепла в мощных транзисторах или лазерных диодов высокой мощности. Применение алмазов в системе теплоотвода оправдано тем, что ремонт электронных устройств или замена будет стоить значительно дороже. Синтетические алмазы используют в качестве термораспределителей, чтобы избежать перегрева полупроводников, например, кремния.

Производство промышленных инструментов

Твердость алмазов делает востребованными синтетические камни при изготовлении полировальных паст, абразивов, а также сверхтвердых режущих инструментов.

Так как показатели твердости у алмаза максимальные, покрытие из него применяется для изготовления шлифовальных кругов, сверл, буров, способных обработать любые материалы. В частности, инструменты для огранки алмазов на добывающих предприятиях также с алмазным покрытием.

Примечательно, что синтетические камни предпочтительнее природных, так как в массе своей более единообразны по характеристикам.

Преимущественно алмазное покрытие подразумевает вкрапление алмазных зерен в металлическую матрицу на основе кобальта. При работе металл истирается, а размещенные в массе алмазы постепенно обнажаются, сменяя отработанное покрытие.

Есть технология покрытия инструмента алмазным слоем по принципу CVD-процесса, но пока этот подход не может вытеснить металлическую матрицу с поликристаллическими алмазными зернами.

Единственное ограничение для применения алмазных инструментов – высокоскоростная обработка стали. В месте среза достигается критически высокая температура, приводящая к растворению углерода в железе. Из-за этого инструмент быстро изнашивается. Такой подход оказывается нерентабельным.

На сегодняшний день промышленное производство искусственных алмазов и бриллиантов еще не достигло уровня, когда они могли бы полноценно конкурировать с рынком природных камней. Технологическая база нуждается в совершенствовании. Однако, уже сейчас начались рекламные, маркетинговые баталии между алмазодобывающими компаниями и производителями синтетических камней.

Технология производства

В условиях лаборатории синтетические алмазы получают путем физических или химических процессов. Кристаллизация молекул углерода в алмазную решетку происходит под воздействием нескольких факторов, которые необходимо создать искусственно. Особенность производства алмазов заключается в поддержании качественной среды, не допускающей сторонних примесей в камере синтеза. В противном случае характеристика камня будут снижены по сравнению с эталонными образцами.

Температура и давление, или HPHT-технология

Аббревиатура расшифровывается как «High Pressure High Temperature», а сам метод имитирует процессы образования алмазов естественным путем. Углеродную заготовку помещают в капсулу с металлами-катализаторами – кобальтом, железом и никелем. Эта капсула-ячейка далее раскаляется и обжимается многотонными прессами для имитации давления в земных недрах при выходе магматических масс.

Такой метод требует установки, способной генерировать нагрев при высоких температурах и высокое давление. Однако, этот способ достаточно дешевый, потому применяется для создания алмазной пыли и технических алмазов. Единственный недостаток установки Платена, результат не всегда получается безупречным, что и определило ее специализацию на производстве технического алмазного сырья.

Если вспомнить космическую теорию происхождения алмазов, то там присутствует нагрев в слоях атмосферы и взрыв при ударе о поверхность земли. Детонационный синтез нано-алмазов относится также к физическим методам. С помощью взрывчатки графит подвергается резкому нагреву до высоких температур и увеличению давления.

Интересным в данном методе является то, что микрокристаллы получаются при комнатной температуре и обычном атмосферном давлении. На суспензию из графита и органической жидкости воздействуют ультразвуковой кавитацией. При прохождении звуковых волн определенной интенсивности в жидкости образуются пузырьки. Когда эти пузырьки-пустоты схлопываются, получается выброс большого количества энергии аналогичный гидравлическому удару. В результате этой энергии хватает для образования кристаллической решетки наноалмазов.

В основе этой технологии лежат химические процессы. Полное название — Chemical vapor deposition, или химическое осаждение из газа. Процесс происходит при низком давлении, а синтезированные алмазы отличаются более высоким качеством, нежели при воздействии температуры и прессов.

В качестве источников углерода выступает газ, чаще всего используют метан или другое водород-углеродсодержащее соединение. Осаждение происходит на так называемую «затравку», на которой будет формироваться кристаллическая решетка.

Такой метод позволяет получить тонкие, но достаточно большие по площади алмазные образцы, которые будут использоваться для лазерных и других высокоточных приборов.

Достоинства и недостатки

Единственным недостатком синтетических алмазов и бриллиантов является их цена. Производство камней требует сложного оборудования, условий лаборатории. Кроме того, чтобы получить небольшой камень, требуется время.

Из достоинств лабораторно выращенного кристалла можно выделить:

• полную идентичность природному аналогу (определить синтезированное происхождение можно только в лаборатории);
• высокую чистоту камня, с минимальным процентом примесей;
• максимальную твердость по шкале Моос;
• способность отводить большое количество тепла в совокупности со свойствами диэлектрика;
• устойчив к кислотам и другим агрессивным средам.

Еще одно достоинство синтезированных алмазов – их «гуманная составляющая». При разработке алмазных шахт в странах Африки используется человеческий труд, плюс из-за военных конфликтов алмазные месторождения становятся предметом ожесточенных конфликтов с человеческими жертвами. Лабораторные камни исключают оба этих фактора, они исключительно «мирные». Этот факт делает их привлекательными для людей, не желающих поддерживать любые проявления дискриминации и насилия.

В заключении стоит упомянуть, что синтетические алмазы и их имитации не одно и тоже. Да, фианиты, муассанит – тоже искусственные камни, которые заменяют природный бриллиант в ювелирных украшениях. Они похожи внешне – бесцветные, искрятся, но по молекулярному составу имеют значительные отличия. Также их выдают физико-химические отличия в характеристиках.

Среди любителей алмазов и бриллиантов есть как поклонники природных камней, так и те, кто принципиально интересуется достижениями науки. Ювелирные украшения с синтетическими бриллиантами не уступают аналогам, поражая сверканием и переливами на гранях. Возможность получать фэнтезийную окраску также дает ювелирам преимущества в создании сложных дизайнерских работ, ведь теперь камень можно создать под заказ.

Источник

Искусственные бриллианты: как называются, из чего делают искусственный алмаз и как он используется в промышленности

Алмаз ювелирного качества – одно из самых совершенных творений природы. Достаточно взглянуть на бриллиант чистой воды – и сразу понимаешь: вот он, Идеал! Человек горд и амбициозен: он стремится не только скопировать шедевры природы, но и усовершенствовать их.

Синтетический бриллиант – это абсолютная копия природного алмаза, но лишенная недостатков, присущих натуральному минералу. Чтобы создать технологии, позволяющие выращивать сияющие кристаллы в лабораторных условиях, Человечеству пришлось проделать долгий путь.

Да, искусственные алмазы стоят дешевле природных аналогов и не имеют инвестиционной ценности. Однако для их добычи не используется каторжный труд (блокбастер «Кровавый алмаз» смотрели?), не наносится ущерб природе, да и украшения с синтетическими бриллиантами доступны большему числу любителей драгоценностей.

Как появились синтетические алмазы?

Природные алмазы ювелирного качества достаточно редки, да и добыча их – весьма дорогостоящий процесс. Это обуславливает очень высокую цену на эти поистине королевские камни.

Алмазы образуются на огромных глубинах, под чудовищным давлением, а затем, в ходе вулканических процессов, выносятся ближе к поверхности. Они залегают в гигантских кимберлитовых трубках, и чтобы добыть один алмаз, привлекательный с ювелирной точки зрения, нужно переработать сотни тонн породы.

Процесс образования алмазов растягивается на сотни миллионов лет. Их запасы постепенно истощаются, что вызывает неуклонный рост цен. Именно поэтому бриллианты естественного происхождения представляют серьезный интерес в плане инвестиций.

Попытки создать искусственный бриллиант предпринимались давно – аж с позапрошлого века, когда была открыта формула алмаза. Чарующие камни оказались обычным углеродом, то есть, близкими родственниками обычного графита и каменного угля. А необыкновенную твердость, прозрачность, блеск и прочие черты, присущие алмазу, углерод обрел благодаря особой кубической кристаллической решетке.

Долгое время состояние науки и техники не позволяло получить кристалл алмаза в искусственных условиях. Ученые периодически сообщали о якобы удачных попытках вырастить алмаз, однако до середины прошлого столетия они были фальсификацией.

Золотые серьги из коллекции «Бриллианты Якутии» (перейти в каталог SUNLIGHT)

Пальма первенства в этом отношении принадлежит шведскому ученому Бальцару фон Платену – ему в 1953 году удалось впервые получить алмаз в искусственных условиях. А затем технология производства была усовершенствована уже американскими исследователями.

Первые искусственные алмазы появились на рынке несколько лет спустя, ученые других стран научились выращивать алмазы в лабораториях, но до настоящего успеха было еще далеко: синтетические минералы не отличались высоким качеством и могли использоваться исключительно в технических целях.

Со временем технологии совершенствовались, и в 1970 году Герберту Стронгу и Роберту Уэнторфу из американской корпорации General Electric удалось наконец получить алмазы ювелирного качества весом до одного карата. Но использованная ими технология оказалась нерентабельной: себестоимость производства синтетических камней приближается к цене натуральных алмазов, а то и превосходит ее.

Самый крупный алмаз ювелирного качества из известных на данный момент был выращен в 2015 году. Чистейший бриллиант в 10,2 карата был огранен из заготовки в 32,26 карата. А его автором стала компания из Санкт-Петербурга New Diamond Technology.

Недавно в прессу просочились сведения о том, что украинские ученые превзошли российских: им удалось получить искусственный алмаз весом аж в 109 карат. Подробности технологии пока не разглашаются, посему судить о правдивости этой истории сложно.

На данный момент лидерами в производстве искусственных алмазов являются компании из США, Японии и России. А на предприятиях Поднебесной ежегодно клепают миллиарды карат бриллиантов, но очень низкого качества, для технических нужд.

Название искусственных бриллиантов

Запомните: искусственный бриллиант называется… Да так он и называется: искусственный или синтетический бриллиант или алмаз. Могут существовать некоторые торговые наименования, но алмаз остается таковым по определению.

Искусственно выращенный бриллиант имеет такие же характеристики, как и природный прототип: он состоит из чистого углерода, столь же бескомпромиссно тверд, прозрачен, практически невосприимчив к агрессивным химикатам и так далее. Более того, он лишен изъянов, присущих природному собрату (трещин, пятен и иных дефектов).

Золотые серьги с жемчугом и бриллиантами (перейти в каталог SUNLIGHT)

Искусственный бриллиант – не имитация и не подделка, а минерал искусственного происхождения. Отличить его от природного алмаза не сможет даже ювелир, не располагающий оборудованием для спектрографии, а что говорить о простом обывателе?

Искусственные бриллианты тоже могут проходить сертификацию, но они оцениваются отдельно от природных собратьев. В частности, российский 10-каратный бриллиант был сертифицирован Международным геммологическим институтом (IGI) в Гонконге.

Обыватели, а зачастую – и продавцы некоторых ювелирных магазинов, зачастую называют искусственными бриллиантами всевозможные имитации. Но между понятиями «синтетический алмаз» и «имитация» лежит пропасть!

Фианит

В химическом плане фианит – это кубический цирконий. Фианит является разработкой советских ученых, пытавшихся получить камень, сходный с алмазом по оптическим свойствам, но куда менее дорогой.

Это у них получилось, и теперь фианиты используются как при производстве оптического оборудования, так и для изготовления бюджетных ювелирных изделий. Внешне они похожи на алмазы, но не обладают такой игрой цвета, гораздо мягче и со временем могут помутнеть. Зато стоят очень недорого!

Муассанит

Перед вами самый качественный и дорогой заменитель алмаза на современном рынке. Но тут наблюдается смешение понятий. Муассанит – минерал природного (скорее всего, космического) происхождения. Кристаллы его крайне невелики и в ювелирной промышленности не используются.

Зато искусственный аналог муассанита карборунд распространен гораздо шире. Именно он используется в качестве вставок в украшения. Карборунд приближается по твердости к алмазу (9,5 по шкале Мооса) и значительно опережает его по способности выдерживать нагревание. Он блестит даже ярче, чем бриллиант!

Лейкосапфир

Лейкосапфир – бесцветный корунд, который часто называют белым сапфиром. Белые сапфиры стоят значительно дешевле своих синих собратьев и часто выступают в роли «бриллиантов» в украшениях среднего ценового сегмента. Они практически не мутнеют, проявляют выдающуюся твердость и прозрачность – словом, весьма качественная и недешевая имитация.

Синтез корунда гораздо проще и дешевле, чем получение искусственного происхождения, поэтому ювелиры часто работают именно с лейкосапфирами искусственного происхождения.

Корунды – славное семейство, включающее не только сапфиры, но и рубины. Эти камни практически идентичны по свойствам и химическому составу, за исключением добавок, определяющих цвет.

Рутил

Рутил – один из самых дешевых и низкокачественных аналогов бриллианта. В химическом плане – это оксид титана, в физическом – природный мутный кристалл бурого цвета. Для ювелирных целей он малопригоден.

Однако в середине прошлого столетия рутил научились делать искусственно, причем придавая ему внешний вид бриллианта. На тот момент это было прорывом в ювелирной промышленности, и украшения с «титанией» или «радужным камнем» заполонили прилавки магазинов. Но искусственный рутил достаточно мягок и склонен к помутнению.

Стальные серьги в подарочной упаковке с кристаллами Swarovski (перейти в каталог SUNLIGHT)

Стразы

В эту группу входят разнообразные имитации бриллиантов, созданные на основе стекла. Обычную стекляшку сложно перепутать с благородным камнем, но ювелиру Георгу Страссу удалось приблизиться к идеалу хотя бы визуально. Он разработал технологию нанесения металлической пудры на поверхность стекла, что позволило получить эффектный «бриллиантовый» блеск.

Цена страз колеблется в широчайших пределах: от копеечной для безделушек китайского производства до весьма кусачей для знаменитых кристаллов Сваровски. Однако самый качественный страз даже близко не стоит к бриллианту, а царапается он практически как обычное стекло.

Стразы Swarovski имеют уникальный состав, поэтому так высоко ценятся в мире. Маэстро более века назад разработал технологию производства искусственного хрусталя, которая по сей день остается секретной и непревзойденной.

Из чего делают искусственные бриллианты

На данный момент известно несколько технологий производства искусственных бриллиантов. Однако одни очень сложны и дороги, другие не позволяют получить алмазы высокого качества.

Наиболее часто бриллианты делают из алмазов, полученных по следующим технологиям:

• HPHT. Технология HPHT (высокое давление, высокая температура) является классической и самой широко используемой в производстве – графитовые заготовки помещают в пресс и воздействуют на них катализаторами и высочайшей температурой. Практически все технические и львиная доля ювелирных алмазов изготовлены по этой технологии.
• CVD. В ходе химического процесса происходит осаждение углерода из газовой смеси на затравку, причем высокое давление не используется, что удешевляет процесс. Таким образом удается получать алмазные пленки достаточно большой площади. Однако чистые алмазы по этой технологии вырастить практически невозможно.
• Микровзрыв. В ходе направленных микровзрывов углеродистой взрывчатки получают алмазную пыль, которую впоследствии охлаждают и очищают от графита в азотной кислоте. Полученный продукт используют преимущественно для производства абразивных материалов.
• Воздействие ультразвука. Достаточно перспективная и недорогая технология, не требующая особых условий. На графитовую суспензию воздействуют ультразвуковой кавитацией, в результате получая кристаллы алмаза. Теоретические выкладки идеальны, производство обещает быть весьма недорогим, но вот беда: пока что алмазы, полученные таким образом, не отличаются высоким качеством, а стоимость процесса приближается к золотому стандарту, технологии HPHT.

Технология HPHT считалась исчерпавшей себя, пока не произошло чудо. Тот самый крупнейший питерский алмаз сделан именно по HPHT. Так что имеются все шансы на то, что испытанная временем технология выйдет на новый уровень.

Искусственно синтезируют не только традиционные бесцветные алмазы, но и их окрашенных собратьев. Добавление азота дарит алмазу лимонную желтизну, бор – пронзительный голубой цвет, облучение способно окрасить его в зеленый или красный цвет.

Где применяют синтетические алмазы?

Как говорилось выше, искусственный бриллиант отличается от настоящего лишь происхождением: со всех других точек зрения эти минералы идентичны. А это значит, что сфера применения искусственных алмазов точно такая же, как у природного камня.

Подавляющее большинство искусственных алмазов изготавливается целенаправленно для технических нужд. Они используются при производстве режущего инструмента и абразивов, электроники и оптических приборов, медицинского оборудования и буровых установок.

Золотое кольцо с бриллиантами (перейти в каталог SUNLIGHT)

Лучшие экземпляры, отличающиеся чистотой и достаточно крупными размерами, превращаются в бриллианты и украшают кольца, браслеты, кулоны, серьги, броши и прочую ювелирку.

Цена искусственных алмазов

Вопреки распространенному заблуждению, цена синтетического алмаза не так уж мала (если говорить о минералах ювелирного качества). На сегодняшний день рыночная цена синтетического бриллианта едва ли вполовину меньше, чем стоимость природного аналога с соответствующими характеристиками.

Например, в США традиционные помолвочные кольца с однокаратными искусственными бриллиантами дешевле аналогичных с природными камнями всего на треть. И их раскупают!

Наука не стоит на месте, просвещенная публика все больше склоняется в сторону синтетических бриллиантов – да здравствует тренд на экологичность! Так что в скором времени ожидается совершенствование технологий и получение искусственных бриллиантов превосходного качества по более низким ценам.

Однако вряд ли от этого подешевеют царственные природные камни, так что алмазодобытчики могут не волноваться: спрос на натуральные бриллианты не обнулится никогда!

Источник

Искусственные алмазы — как делают и где применяют

Ювелирное искусство и мода

Алмаз – самый твердый самоцвет из всех камней, известных минералогии. Кроме того, он приобретает невероятный блеск и красоту после огранки.

Залежей природных алмазов на планете не так уж и много, а спрос среди ювелиров и промышленников на них постоянно растет. Это способствовало созданию синтетических камней, которые по внешнему виду и свойствам аналогичны настоящим.

Искусственные алмазы обладают и другими неоспоримыми преимуществами – они стоят дешевле и покрывают спрос на камни природного происхождения.

История происхождения

Комплект украшений с искусственными бриллиантами

Начало производства синтетических алмазов приходится на 1797 год. Первые экземпляры нельзя назвать успешными, так как они не обладали свойствами природного минерала. В 1926 году удалось добиться позитивного результата, однако технология требовала усовершенствования.

Лишь в 1954 году первые синтетические кристаллы были успешно выращены в Швеции. Это были камни небольших размеров промышленного назначения. К началу 70-х годов ХХ века была отработана технология изготовления крупных экземпляров ювелирного качества. В скором времени в лабораториях стали производить не только бесцветные кристаллы, но и разноцветные экземпляры.

Технологии производства

Схематичный рисунок пресса. Высокое давление, высокая температура

В настоящее время известны следующие технологии производства синтетических алмазов:

1. Метод НРНТ. Под воздействием высокой температуры (1500°С) и высокого давления 50-70 тыс. атмосфер) маленький алмаз природного происхождения вырастает в крупный кристалл. В процессе синтеза также участвует графит, который вступает во взаимодействие с основой. Эта технология считается самой распространенной из-за простоты и воссоздания исходных характеристик.
2. Метод CVD (пленочный синтез). Методика позволяет создавать сверхпрочные алмазы в виде пленки толщиной до 3-х мм. Для этого алмазная подложка и углерод помещаются в вакуум, который заполняется метаном. Под влиянием высокой температуры (3100°С), появившейся из-за СВЧ-излучения, углерод плавится и вступает во взаимодействие с основой.
3. Взрывной синтез. В специальной камере приводится в действие взрывчатка, содержащая углерод. В результате этого создается высокое давление и температура, под воздействием которой углерод превращается в алмаз. Последующее замораживание кристалла завершает процесс синтеза.
4. Ультразвуковая кавитация. Для производства алмазов используется суспензия графита, которая под влиянием ультразвуковой кавитации помещается в органический растворитель. В результате этого получаются алмазы, которые по технологии выращивания схожи с HPHT-кристаллами, но по качеству в разы хуже.

На практике наибольшей популярностью пользуются две первые методики синтеза алмазов, так как технологические затраты и простота производства сопоставимы с качеством полученных кристаллов.

Основные характеристики

Бесцветный бриллиант, вырезанный из алмаза, выращенного по CVD-технологии.

Синтетический алмаз является максимально приближенной копией камня природного происхождения не только по внешним признакам, но и по физико-химическим свойствам:

• Химический состав. Как и оригинал, синтетические экземпляры — это углерод с простой формулой С.
• Примеси. В чистом виде алмаз не имеет примесей. Дополнительные химические элементы могут намеренно вводиться в состав синтетических кристаллов для изменения их свойств. Например, наличие бора, железа, никеля и азота в составе влияет на цвет выращенных камней. За счет включений никеля, бора и железа можно изменить их диэлектрические свойства.
• Твердость. Этот показатель у синтетических алмазов зависит от наличия дефектов в структуре и технологии выращивания. Самыми прочными считаются монокристаллы и образцы, произведенные методом HPHT. В некоторых случаях они могут быть тверже природных алмазов. Показатель прочности камней, полученных CDV-методом, составляет 30-70%от твердости монокристаллов.
• Дисперсия. Выраженные оптические свойства характерны для всех искусственных алмазов вне зависимости от того, каким методом они создаются.
• Структура. Для синтетических образцов характерна монокристаллическая и поликристаллическая структура. В первом случае – это один цельный камень, во втором – большое количество сросшихся мелких кристаллов. Монокристаллы востребованы в ювелирной отрасли, поликристаллы нашли свое применение в промышленности.
• Теплопроводность. У синтетического монокристалла этот показатель в 7,5 раз по сравнению с медью и в 1,1 раза выше, чем у камня природного происхождения.

Цвета синтетических алмазов

Синтетический алмаз в чистом виде – это абсолютно прозрачный камень, лишенный каких-либо природных включений и дефектов. При добавлении примесей камни становятся цветными:

• синие – примесь бора;
• желтые – за счет добавления азота;
• черные – цвет обеспечивает примесь никеля;
• розовые и коричневые – за счет изменения кристаллической решетки.

Редко производят камни красного, зеленого и сиреневого цвета. Оттенок искусственных алмазов может быть как бледным, так и насыщенным.

Искусственные алмазы разного цвета

Применение

Синтетические алмазы востребованы в ювелирной отрасли и промышленности.

Ювелирная отрасль

Кольцо с желтым синтетическим бриллиантом

Доля кристаллов, полученных методом синтеза, на рынке ювелирных бриллиантов составляет 2%. Несмотря на их идентичность, а по некоторым свойствам и превосходство, с натуральными камнями, процесс изготовления до сих пор остается затратным. Это сказывается на стоимости, которая у синтетических образцов немного ниже по сравнению с натуральными камнями.

В ювелирных украшениях мастера используют как бесцветные, так и разноцветные кристаллы. Желтые, голубые, зеленые коричневые, сиреневые и красные камни обрабатывают бриллиантовой огранкой и вставляют в драгоценные металлы.

Синтетические алмазы в ювелирных украшениях используют такие известные торговые марки, как Pure Grown Diamonds, Nightingale online jewellers и Lab Diamonds Direct.

Электроника

Благодаря полупроводниковым, диэлектрическим и высоким механическим свойствам синтетические алмазы используются в качестве сырья для комплектующих высокочастотной техники, транзисторов, счетчиков, электронных плат, детекторов излучения.

Высокая теплопроводность искусственных алмазов позволяет использовать их в качества теплоотвода для транзисторов и диодов, расположенных в мощных подстанциях. Это снижает риск возникновения аварийных ситуаций, вызванных перегревом электронного оборудования, и увеличивает срок его эксплуатации.

Режущий и шлифовальный инструмент

Алмазы на пластинах шлифовального диска

Благодаря высокой твердости синтетические алмазы используют для резания и шлифовки любых материалов – от жаропрочных сталей до горных пород и алмазов природного происхождения. Алмазную крошку используют для напыления режущего и сверлильного инструмента, а также добавляют в абразивные порошки и пасты.

Алмазный инструмент предназначен для обработки металлов на низких оборотах скорости. В противном случае при сильном нагреве углерод, находящийся в составе алмаза, входит во взаимодействие со сталью и растворяется в ней. Этот процесс повышает износ инструмента.

Оптика

Алмазы, полученные HPHT- и CVD-методом, широко применяют в производстве сверхточного оптического и лазерного оборудования, которое используется в медицине, военной отрасли и авиастроении.

Стоимость

Цена синтетических кристаллов на 20-30% ниже, чем стоимость настоящих кристаллов. Ориентировочная цена камней, выращенных в лаборатории, в зависимости от огранки, цвета и размера составляет:

• 118 $ — за прозрачный камень круглой огранки с 57 гранями весом 0,2 карата;
• 214 $ — за желтый кристалл огранки «антик» весом 0,35 карат;
• 501 $ — за кристалл лимонного цвета огранки «груша» весом 0,57 карат;
• 659 $ — за голубой алмаз огранки «антик» весом 0,69 карат.

Дешевле стоят имитации ограненных алмазов. Например, средняя цена фианитов составляет 1,5-6 $ за 1 карат. Стоимость муассанита варьируется в пределах 70-150 $ за 1 карат.

Отличие между натуральным и искусственным алмазом

Искусственный бриллиант

Визуально найти отличия между синтетическим и настоящим алмазом практически невозможно, у обоих экземпляров идентичные физические и оптические свойства. Чтобы определить происхождение, рекомендуется обратить внимание на следующие моменты:

• На все алмазы, полученные синтетическим способом, наносят клеймо – запатентованный знак лаборатории или компании, которая занимается производством камней.
• У настоящих алмазов однородная структура, у синтетических – зернистая. Распознать отличие можно с помощью микроскопа при увеличении в более чем 80 раз.
• Алмаз природного происхождения формируется в недрах Земли миллионы лет, в то время как синтетический кристалл можно получить за несколько часов.
• Синтетический алмаз реагирует на сильный магнит, камень природного происхождения таким свойством не обладает.
• У синтетического алмаза, расположенного на белом листе бумаги, по канту видна белая полоса, так называемая зона роста.
• У искусственных кристаллов полностью отсутствуют дефекты и микроскопические включения, которые присущи натуральным камням.
• Исследование флюоресценции позволяет отличить натуральные алмазы от синтетических. Настоящие камни под воздействием ультрафиолета отсвечивают голубым цветом, а синтетические – красным или желто-зеленым в зависимости от метода выращивания.

В мире для идентификации синтетических алмазов используют специальные приборы, разработанные компанией De Beers.

С помощью DiamondSure камни поверяют методом абсорбции, в результате чего 98% самоцветов удается идентифицировать. DiamondView используют для проверки остальных 2% камней методом флюоресценции.

Разница между синтетическим алмазом и имитацией

Те, кто плохо разбираются в терминологии и характеристиках камней, обычно не видят той огромной разницы, которая существует между искусственными кристаллами и имитацией.

Искусственный (синтетический) алмаз – это камень, выращенный в условиях лаборатории, при этом его свойства и внешний вид практически идентичны натуральным самоцветам. У обоих экземпляров одинаковая твердость и плотность. Искусственный алмаз стоит на порядок дешевле настоящего камня, однако его цена дороже имитации.

Имитация алмаза – это кристаллы, которые изготовлены из более дешевых камней или качественного стекла. Внешне они похожи на настоящий минерал, однако по свойствам значительно уступают. Часто на рынке камней за настоящий алмаз пытаются выдать муассанит, фианит, стразы или нексус.

Муассанит

Муассанит

Этот минерал часто выдают за бриллиант, несмотря на то, что по физическим характеристикам они абсолютно разные. В природе муассанит встречается редко, при этом не отличается высоким качеством. Чаще на прилавках магазинов можно встретить экземпляры, полученные искусственным способом.

Фианит

Кольцо с фианитом

По химическому составу фианит является диоксидом циркония, поэтому часто его называют цирконитом. Изначально камень был разработан для промышленных нужд, однако его сходство с бриллиантом и яркий отлив привлекли внимание ювелиров. Человек, плохо разбирающийся в драгоценных камнях, не сможет визуально отличить фианит от ограненного алмаза.

Стразы

Attract Кольцо Swarovski

Наиболее известными стразами, имитирующими бриллианты, являются Сваровски. С середины 19-го века компания поставляет на рынок кристаллы, изготовленные из хрусталя по уникальной формуле.

Нексус

Nexus Diamonds

Статусные камни, создаваемые компанией Nexus Diamonds, являются самой дорогой имитацией бриллиантов. Их позиционируют как реликвии, которые передаются по наследству. В некоторых случаях они стоят дороже настоящих алмазов.

Источник