Методы синтеза драгоценных камней

Выращивание монокристаллов из расплава

МЕ́ТОДЫ ВЫРА́ЩИВАНИЯ КРИСТА́ЛЛОВ, технологическая реализация процесса кристаллизации с целью получения монокристаллов и пленок различных веществ. В промышленности и исследовательских лабораториях кристаллы выращивают из паров, растворов, расплавов, из твердой фазы и другими способами, например, синтезируют путем химических реакций, при высоких давлениях, осуществляют электролитическую кристаллизацию, кристаллизацию из гелей и др. Основными методами получения совершенных кристаллов большого диаметра являются методы выращивания из расплава, из растворов и из паровой (газовой) фазы.

Выращивание монокристаллов из расплава

Наиболее распространенные способы выращивания монокристаллов. В настоящее время более половины технически важных кристаллов выращивают из расплава. Этими методами выращивают элементарные полупроводники и металлы, оксиды, галогениды, халькогениды, вольфраматы, ванадаты, ниобаты и другие вещества. В ряде случаев из расплава выращиваются монокристаллы, в состав которых входит пять и более компонентов. Наличие альтернативных методов выращивания кристаллов из расплава позволяет на основании сравнительного анализа их основных технологических характеристик правильно выбрать тот или иной метод получения кристаллов с различными свойствами.

Синтез драгоценных камней в Lineage 2 Essence.

Веществами, наиболее подходящими для выращивания из расплава, являются те, которые плавятся без разложения, не имеют полиморфных переходов и характеризуются низкой химической активностью. При кристаллизации из расплава важно учитывать процессы, влияющие на состав расплава (термическая диссоциация, испарение, взаимодействие расплава с окружающей средой), процессы на фронте кристаллизации, процессы теплопереноса в кристалле и расплаве, процессы массопереноса (перенос примесей, обусловленный конвекцией и диффузией в расплаве).

Один из наиболее широко используемых промышленных методов получения полупроводниковых и других монокристаллов это метод Чохральского. Разработан в 1918 году. Исходный материал (шихту) загружают в тугоплавкий тигель и нагревают до расплавленного состояния.

Затем затравочный кристалл в виде тонкого стержня диаметром в несколько мм устанавливают в охлаждаемый кристаллодержатель и погружают в расплав. Столбик расплава, осуществляющий связь растущего кристалла с расплавом, поддерживается силой поверхностного натяжения и формирует мениск между поверхностью расплава и растущим кристаллом.

При этом граница расплав-кристалл, т. е. фронт кристаллизации, оказывается расположенной над поверхностью расплава. Высота расположения границы раздела зависит от степени перегрева расплава и условий теплоотвода от затравки. После частичного оплавления торца затравки ее вместе с растущим на ней кристаллом вытягивают из расплава.

В результате теплоотвода через затравку на ней начинается ориентировочная кристаллизация. Диаметр растущего кристалла регулируется путем подбора скорости вытягивания и температуры расплава. В процессе вытягивания кристалл вращают с целью перемешивания расплава и выравнивания температуры на фронте кристаллизации.

Технологии Изумрудный Новосибирск ученые выращивают драгоценные камни в лабораториях Вести Новосибир

Преимущество метода вытягивания из расплава по сравнению с другими методами заключается в том, что кристалл растет в свободном пространстве без контакта со стенками тигля, при этом достаточно легко можно менять диаметр растущего кристалла и визуально контролировать рост. Методами вытягивания из расплава в настоящее время выращивают большинство полупроводниковых (кремний, арсенид галлия, фосфид и арсенид индия и др.) и диэлектрических материалов, синтетических кристаллов драгоценных камней. Технологические особенности проведения процесса определяются свойствами выращиваемого материала и требованиями, как по геометрическим параметрам, так и по физико-химическим свойствам, предъявляемыми к монокристаллу.

Для выращивания монокристаллов полупроводниковых соединений, содержащих в своем составе легколетучие компоненты, используют метод Чохральского с жидкостной герметизацией расплава. В этом случае кристаллизуемый расплав находится под слоем легкоплавкого флюса, плотность которого меньше плотности расплава. Тигель с расплавом и флюсом помещают в рабочую камеру, в которой создают давление инертного газа на 50 –100% превышающее давление пара летучего компонента.

В общем случае выращивание монокристаллов полупроводников методом Чохральского можно проводить как в вакууме, так и в атмосфере инертного газа, находящегося под различным давлением. Выращивание монокристаллов разлагающихся полупроводниковых соединений методом жидкостной герметизации проводят под высоким давлением инертного газа (10Мпа). Метод Чохральского может осуществляться как в контейнерном, так и бесконтейнерном вариантах.

Низкоградиентный метод Чохральского разработан для выращивания кристаллов смешанных оксидов вольфрама и молибдена в конце19 80-х гг. для выращивания сцинтилляционных кристаллов, например, германата висмута Bi4Ge3О12. В этом методе длинный тигель с расплавом помещают в печь сопротивления, имеющую, как правило, не менее трех зон с независимыми контурами регулирования температуры. Поскольку визуальное наблюдение за процессом в данной конфигурации невозможно, и снижение градиентов при росте кристаллов сопровождается снижением динамической устойчивости процесса, то неотъемлемой частью низкоградиентного метода Чохральского является автоматический весовой контроль поперечного сечения.

Наиболее существенным недостатком метода Чохральского является значительная химическая неоднородность выращиваемых кристаллов, выражающаяся в монотонном изменении состава последовательных слоев кристалла вдоль направления роста.

Метод вертикальной направленной кристаллизации (ВНК) создан в 1924 И. В. Обреимовым и Л. В. Шубниковым. Выращивание монокристаллов осуществляется в вертикальном неподвижном трубчатом контейнере цилиндрической формы, охлаждаемом снизу струей сжатого воздуха. Для обеспечения монокристаллического роста дно контейнера выполняется в виде конуса с острой вершиной, что создает условия для конкурентного роста, когда из множества зарождающихся в самом начале процесса кристалликов «выживает лишь один, наиболее быстро растущий кристалл. Именно его кристаллографическая ориентировка определяет ориентировку выращиваемого монокристалла. Скорость перемещения вверх границы раздела фаз регулируется интенсивностью охлаждения нижней части контейнера, цилиндрическая форма которого обеспечивает постоянство поперечного сечения растущего кристалла.

В 1925 году американский исследователь П. Бриджмен внес существенные конструктивные изменения в описанный выше метод ВНК. Вместо струи сжатого воздуха используется иная система охлаждения цилиндрического контейнера с расплавом. В вертикальном варианте метода Бриджмена контейнер подвижен: по мере роста кристалла контейнер опускается вниз и постепенно выходит наружу из нагрето печи, охлаждаясь окружающим воздухом (без принудительного обдува). Помимо устранения операции обдува контейнера новый метод выгодно отличается от своего предшественника также возможностью управлять скоростью кристаллизации, которая приблизительно соответствует скорости опускания контейнера с расплавом, тогда как в предыдущем методе управление скоростью кристаллизации весьма затруднено.

Д. Стогбаргер в 1937 внес новые конструктивные изменения в процесс ВНК: В методе Стокбаргера единый спиралеобразный нагреватель электросопротивления разделен на две отдельные секции, питаемые автономно и позволяющие обеспечивать заданный температурный профиль в печи. Между этими секциями помещается специальная кольцеобразная диафрагма, предназначенная для обеспечения резкого перепада температур в зоне кристаллизации. В начальный период процесса ВНК контейнер располагается в верхней (горячей) камере и после расплавления шихты он постепенно опускается с заданной скоростью через диафрагму в нижнюю (теплую) камеру. В некоторых более поздних модификациях метода ВНК в подвижном трубчатом контейнере в процессе выращивания кристалла используется знакопеременное вращение контейнера вокруг вертикальной оси, что способствует перемешиванию расплава и улучшению гидродинамических условий процесса.

Существенные недостатки метода: невозможность непосредственного наблюдения за формой и положением фронта кристаллизации, наличие произвольной кристаллографической ориентировки выращиваемых монокристаллов. Серьезным недостатком этой группы методов выращивания является непосредственный контакт кристалла со стенками контейнера: при практически неизбежном различии коэффициентов термического расширения материалов кристалла и контейнера в кристалле могут возникать значительные внутренние напряжения. Широкое распространение метод ВНК получил благодаря простоте проведения процесса, возможности поддержания постоянного градиента температуры на фронте кристаллизации, высокой производительности. Методом ВНК в трубчатом контейнере сложно выращивать кристаллы большого диаметра (более 150-200 мм). Между тем при использовании кристаллов в качестве оптических элементов лазерных систем и в качестве других оптических элементов оптических приборов, например, для призм спектрографов, оптических элементов лазерных систем и в качестве других элементов оптических приборов, размеры этих кристаллов оказываются недостаточными.

С. Киропулос предложил в 1926 способ выращивания крупных щелочногалоидных монокристаллов, используемых в оптических приборах. В методе Киропулоса монокристаллическая затравка, закрепленная в водоохлаждаемом кристаллодержателе, приводится в контакт с расплавом, находящимся в тигле. На этой затравке происходит постепенное нарастание кристалла в форме полусферы.

При этом кристалл как бы врастает в расплав. Когда разрастающийся кристалл приближается к стенке тигля, кристаллодержатель с кристаллом поднимается на несколько мм и затем продолжается дальнейший рост до очередного разрастания до стенок тигля, последующего подъема и т. д. После каждого такого подъема на боковой поверхности кристалла остаются кольцеобразные метки — следы перехода от одного уровня к другому. Таким образом, при выращивании методом Киропулоса диаметр выращиваемого кристалла ограничивается лишь размерами тигля и практически может достигать 300 см и более. Известны также модификации метода Киропулоса, в которых вместо периодического подъема кристаллодержателя с растущим кристаллом осуществляется непрерывный его подъем с постоянной скоростью. В целях снижения напряжений выращенные кристаллы подвергаются специальному послеростовому отжигу.

Метод горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК) разработан в Институте кристаллографии АН. Благодаря своим достоинствам метод ГНК получил широкое распространение при получении тугоплавких монокристаллических материалов, применяемых не только в радиоэлектронике и электронной технике, но и в акустоэлектронике и в ювелирной промышленности.

К достоинствам этого метода можно отнести его относительную техническую и технологическую простоту. Этот метод обеспечивает возможность выращивать монокристаллы большого сечения. Для данного метода выращивания характерно эффективное удаление примесей, чему способствует не только весьма высокая температура расплава, но и хорошо развитая поверхность расплава при небольшой величине отношения глубины лодочки к ее ширине — в отличие от методов Чохральского и Киропулоса. Особенностью метода ГНК является также возможность проведения многократной предростовой перекристаллизации материала, что способствует глубокой очистке кристаллизуемого вещества и позволяет значительно снизить требования к чистоте исходных шихтовых материалов. Наличие открытой поверхности расплава позволяет вводить в него активирующую примесь на любом этапе выращивания кристалла.

Синтез драгоценных ювелирных и технических камней по способу М. А. Вернейля считается классическим и является первым промышленным методом выращивания кристаллов корунда, шпинели и других синтетических кристаллов. В методе Вернейля к горелке с направленным вниз соплом через внешнюю трубу подводится водород, а через внутреннюю — кислород.

В ток кислорода подается измельченный порошок окиси алюминия, который при этом нагревается до определенной температуры и затем попадает в водородно-кислородное пламя гремучего газа, где расплавляется. Внизу под соплом располагается стержень из спеченного корунда, выполняющего роль кристаллодержателя. На него стекает расплавленная окись алюминия, образуя шарик расплава.

Стержень кристаллодержателя постепенно опускается со скоростью 5-10 мм/ч, при этом обеспечивается постоянное нахождение расплавленной растущей части корунда в пламени. Для получения рубина к порошку окиси алюминия добавляют окись хрома, для синтеза сапфира — окись железа и титана, для синтеза александритоподобного корунда — соли ванадия. Этим же методом выращивают синтетический рутил и титанат стронция. шпинель, гранаты, ниобат лития и другие искусственные камни.

Это важно знать:

Средства индивидуальной защиты органов дыхания Средствами индивидуальной защиты (СИЗ) называют средства, предназначенные для обеспечения безопасности одного человека.
Основные теории личности в отечественной психологии В отличие от зарубежных теорий отечественная психология характеризуется в целом двумя направлениями.
Виды воспитания В основе воспитания лежит достоинство личности. С. Френе. Существует много классификаций видов воспитания. Так.
Язык — важнейшее средство общения Язык – основное средство общения людей. При помощи языка люди общаются друг с другом.
Излишек или недостаток собственных оборотных средств Расчет показателей осуществляется по следующим формулам: 1. Излишек (+) или недостаток (-) собственного оборотного капитала (Ес): .

Источник: studopedia.ru

Введение

Драгоценные камни издавна являлисьпредметомвоспроизведения, одна­ко только в конце XIX в. достижения химии и физики позволили создать синтетические драгоценные камни, не отличающиеся по своим свойствам от природных камней, а часто и превосходящие их. Археологическими исследованиями установлено, что в Древнем Египте (около 3 тыс. лет до н.э.) изготавливали цветные стекла, которые использовали как украше­ния и амулеты. Имитации драгоценных камней из стекла были широко распространены в Древнем Риме.

В «Естественной истории» Плиний Старший писал, что карбункулы (рубины) «подделываются из стекла так же, как и другие драгоценные камни, познаются они по пленкам внутри и по тяжести, а иногда по пу­зырькам, светящимся подобно серебру». Он же описал трехслойный сар­доникс, называемый триплетом. Этот материал подгонялся и склеивался из трех слоев – черного, белого и красного.

Позже стали применять дублеты, состоящие из двух различных камней – сверху драгоценный, а снизу менее дорогой: горный хрусталь или стекло и т.п. В 1758 году австралийский химик Иозеф Штрасс разработал способ изготовления стеклянного сплава, чистого и бесцветного с относительно высоким показателем преломления. Сплав, состоящий из кремния, окиси железа, окиси алюминия, извести и соды, прекрасно гранился и шлифовался и после огранки напоминал бриллианты. Такой искусствен­ный камень называется «стразом» по фамилии ученого.

Настоящий переворот в получении синтетических драгоценных камней был произведен французским химиком М. А. Вернейлем, который в 1892 г. разработал способ получения синтетического рубина. В промышленности этим методом стали пользоваться для выращивания синтетиче­ских рубинов, а затем и для синтеза других драгоценных камней – сапфи­ра, шпинели, александритоподобного корунда и других камней. По мере развития и совершенствования техники выращивания монокристаллов были разрабо­таны другие способы, которые позволяли получить ряд других синтетиче­ских камней – аналогов природного рутила, кварца, алмаза, изумруда. В последние годы созданы и новые виды кристаллов, аналогов кото­рых нет в природе, – фабулит, иттрий-алюминиевый гранат, фианит.

Таким образом, в настоящее время существуют следующие виды синтетических ювелирных камней и их имитаций: 1) синтетические ювелирные камни, имеющие природные аналоги: корунды – рубин и сапфир, шпинель, рутил, алмаз, изумруд, кварц, александрит, опал, бирюза; 2) синтетические материалы, не имеющие природных аналогов: титанат стронция – фабулит, ниобат лития, иттрий-алюминиевый гранат, фианит и др.; 3) имитации ювелирных камней: стекла, дублеты и триплеты.

Синтетические ювелирные камни представляют собой искусственные кристаллы, полученные химическими или физическими методами, имею­щие свойства, аналогичные природным камням тех же названий. Г.В. Банк пишет о том, что новые номенклатурные предписания специальной комис­сии от 1970 г. установили более четкие определения синтетических кам­ней: «Синтетические камни – суть окристаллизованные продукты, получе­ние которых полностью или частично является делом рук человека. Их химический состав, кристаллическая структура и физические свойства в широком диапазоне совпадают с таковыми их природных прототипов (подлинных драгоценных и поделочных камней)».

Глава 1. Основные методы выращивания синтетических ювелирных камней

В настоящее время существует ряд способов изготовления синтетических камней.

Синтез драгоценных ювелирных и технических камней по способу М.А. Вернейля считается классическим и является первым промышлен­ным методом выращивания кристаллов корунда, шпинели и других син­тетических кристаллов. В мире ежегодно выпускается около 200 т синте­тического корунда и шпинели.

Метод Вернейля заключается в следующем: к горелке с направленным вниз соплом через внешнюю трубу подводится водород, а через внутреннюю – кислород. В ток кислорода подается из­мельченный порошок окиси алюминия зернистостью около 20 мкм, полу­ченный прокаливанием алюмоаммиачных квасцов, который при этом на­гревается до определенной температуры и затем попадает в водородно-кислородное пламя гремучего газа, где он расплавляется.

Внизу под соп­лом располагается стержень из спеченного корунда, выполняющего роль кристаллоносителя. На него стекает расплавленная окись алюминия, образуя шарик расплава. Стержень кристаллоносителя постепенно опускается со ско­ростью 5 – 10 мм/ч, при этом обеспечивается постоянное нахождение рас­плавленной растущей части корунда в пламени.

На рисунке показана прин­ципиальная схема установки для выращивания кристаллов этим методом. Диаметр образовавшихся кристаллов («булек») обычно достигает 20 мм, длина 50 – 80 мм, иногда их размер гораздо больше. Бульки представляют собой поликристаллы. Для получения монолитного монокристалла буль­ку оплавляют путем подачи кислорода. При этом на оплавленной поверх­ности бульки часть кристаллов остается неразрушенной и они при после­дующем охлаждении бульки начинают расти за счет оплавленных разру­шенных кристаллов.

Для получения рубина к порошку окиси алюми­ния добавляют окись хрома, для синтеза сапфира – окись железа и титана, для синтеза александритопо-добного корунда – соли ванадия. Этим же методом выращивают синтетический рутил и титанат стронция.

Рис. 1. Схема аппа­рата Вернейля:

1 – шихта; 2 – до­затор; 3 – кристал­лизационная каме­ра; 4 – кристаллодержатель; 5 – кри­сталл; 6,8 – подача кислорода; 7 – по­дача водорода.

Второй распространенный метод выращивания синтетических кристаллов драгоценных камней – способ Чохральского. Он заключается в следующем: расплав вещества, из которого предполагается кри­сталлизовать камни, помещают в огнеупорный ти­гель из тугоплавкого металла (платины, родия, иридия, молибдена или вольфрама) и нагревают в высокочастотном индукторе.

В расплав на вытяж­ном валу опускают затравку из материала будущего кристалла, и на ней наращивается синтетический ма­териал до нужной толщины. Вал с затравкой посте­пенно вытягивают вверх со скоростью 1 – 50 мм/ч с одновременным выращиванием при частоте вращения 30 – 150 об/мин. Вращают вал, чтобы выровнять температуру расплава и обеспечить равномерное рас­пределение примесей. Диаметр кристаллов до 50 мм, длина до 1 м. Методом Чохральского выра­щивают синтетический корунд, шпинель, гранаты, ниобат лития и другие искусственные камни.

Часто применяется метод кристаллизации из раствора в расплаве с использованием флюсов. При этом камни кристаллизуются из смешанного распла­ва, состоящего из раствора соединения и флюсов – молибдатов, боратов, фторидов, окиси свинца и др. Кристаллизуют вещества обычно в платино­вом тигле при температуре от 600 до 1300 °С (в зависимости от вида кристаллов).

В расплав опускают затравку, а затем его охлаждают со скоростью 0,1 – 1 °С/ч. На затравке постепенно наращивается кристалл. Скорость роста невелика – за несколько недель кристалл вырастает на 3 – 4 см. Этот метод по эффективности не может конкурировать со способом Чохральского и применяется в тех случаях, если кристалл плавится инконгруэнтно или испытывает деструктивное фазовое превращение в твердом состоянии.

Очень эффективен гидротермальный способ выращивания кристаллов драгоценных камней. Процесс осуществляется в автоклавах при давлении 7 • 10 7 – 14 • 10 7 Па и температуре 300 – 900 °С. Автоклав заполняют раст­вором соответствующего минерала. В нижней части автоклава температу­ра более высокая; когда насыщенный раствор поднимается вверх и попа­дает в условия с пониженной температурой, вещество осаждается на за­травку природного кристалла. Нижняя и верхняя части автоклава разделе­ны диафрагмой.

Последние два метода применяют для выращивания синтетических изумрудов, бериллов. Гидротермальным методом синтезируют разновидности кварца и корунда, а методом флюса – иттрий-алюминиевые грана­ты, корунды, шпинель.

Сверхтвердые синтетические минералы и материалы получают другими способами. Для выращивания алмаза необходимы давление 50 • 10 8 –100 • 10 8 Па и температура более 1600 °С. Процесс синтеза алмазов осуществляется из графита в присутствии катализаторов-металлов. В зависимости от времени синтеза получают кристаллы алмазов различных разме­ров.

Такими же методами синтезируют другие сверхтвердые материалы: гексанит, эльбор, СВ и др., которые широко применяются в технике. В ювелирном деле синтетические алмазы и сверхтвердые материалы до сих пор не применяются.

Глава 2. Синтетические корунды

Год рождения синтетического рубина – 1910. В лаборатории французского химика А. Е. Александра были получены искусственные рубины ювелирного качества по методу, предложенному Вернейлем в 1891 г. С этого времени этот метод стал промышленным. Сырьем для синтеза корунда служит тонкоизмельченный порошок окиси алюминия, получаемый при кальцинации аммоний-алюминиевых квасцов.

Для окрашивания кристаллов добавляют окислы переходных металлов в концентрациях 0,1 – 2,0 %: окись хрома для рубина, окиси железа и титаната для сапфира, оки­си никеля для желтого корунда, окиси кобальта для зеленого корунда и окиси ванадия для псевдоалександрита. Некоторые зарубежные фирмы («Линде» в США, «Видерс Карбидвекр» в ФРГ) с 1947 г. начали промыш­ленное изготовление «звездчатых» сапфиров и рубинов. Эффект астериз­ма получается при добавке в исходное сырье небольшого количества (около 0,3 %) окиси титана. После синтеза полученные кристаллы отжига­ют длительное время в окислительной среде при температуре от 1100 до 1500 °С; при этом происходит пересыщение окисла титана и выделение тонких ориентированных игл рутила, которые обеспечивают известный эффект шестилучевой звезды.

Источник: smekni.com

Выращивание сапфиров

В настоящее время существует возможность получать драгоценные камни, которые в естественных условиях образуются не одну тысячу лет, меньше чем за полмесяца. Это действительно впечатляет! Синтетические камни находят своё применение в научных и промышленных целях. Детали из сапфиров отличаются высокой прочностью и прозрачностью. Из них в основном делают инструменты, линзы и стекла.

Благодаря искусственному синтезированию сапфиров, в лабораторных условиях можно менять условия роста кристаллов, придавая камням нужные характеристики. Например, можно синтезировать полностью прозрачный кристалл, который также называют лейкосапфиром.

История получения искусственных сапфиров начинается с 1904 года, когда французский химик О. Верней придал огласке метод получения кристаллов с помощью вертикальной горелки, глинозёма и прямого потока воздуха.

Значительный вклад в дальнейшее развитие методов получения искусственных самоцветов внесли советские учёные Института кристаллографии. Получение синтетическиих камней с эффектом астеризма стало возможным лишь к середине XX века.

Способы

Сапфиры в большинстве получают тремя способами: методами Вернейля, Чохральского либо методом зонной плавки. Рассмотрим подробнее каждый из перечисленных методов.

Метод Вернейля

Как вы могли, наверное, заметить в названии метода фамилия «Вернейль» звучит очень похоже на «Верней». Огюст Верней – тот самый химик, который впервые обнародовал способ получения искусственных сапфиров. Именно в честь французского учёного и назван данный метод. Фамилия в методе немного изменена, но название закрепилось исторически, и с этим ничего не поделать.

Аппарат Вернейля или Аппарат Вернейля включает в себя вертикальную кислородную горелку, дозатор порошкообразного оксида алюминия и основание (чаще всего керамическое). Порошок глинозёма под воздействием специального вибратора перемешивается в струе кислорода. Под воздействием температуры он плавится, и капли расплавленного оксида алюминия собираются в основании печи (на штифте).

Со временем порошок твердеет, но он еще мягок и хрупок. Массу из расплавившегося порошка перемещают в горелку, его верхушка со временем расплавляется. В итоге получается некоторое количество кристаллов сапфира, один из которых будет ориентирован в сторону максимального роста.

Этот кристалл будет ингибировать прирост остальных и послужит началом для роста конечного кристалла (кристалла Були). По мере наращивания кристаллической массы ускоряют высыпание глинозёма и скорость выхода струи кислорода (чем больше кислорода, тем больше температура). Верхушка растущего кристалла будет округлой, так как капли расплавленного глинозёма будут стекать с неё, падая сверху. Основание печи можно опускать по мере увеличения самоцвета.

Метод Чорхальского

Метод также называют методом вытягивания из расплава. Технология получения кристалла сапфира данным методом основана на том, что расплавленный оксид алюминия помещают в большую термоустойчивую ёмкость из тугоплавких металлов. Например, молибдена или родия.

Затем расплав нагревают с помощью высокочастотного индуктора больше температуры плавления, и опускают в него затравочный кристалл. Для равномерного роста кристалла затравку медленно поднимают вверх и вращают. Кристалл наращивается вниз вокруг затравки и вытягивается в монолитный цилиндр.

Метод зонной плавки

В настоящее время метод зонной плавки становится всё популярнее. Этому методу посвящено множество научных статей. Существует две разновидности метода: горизонтально направленный и вертикально направленный. Метод определяет наличие нагревателя, который перемещается вдоль субстрата (горизонтально или вертикально), благодаря чему нагревается зона, где и будет происходить прирост кристалла.

Несущественным, но всё же недостатком метода является то, что в силу резкого изменения температур при извлечении кристалла, он часто трескается на две части. Однако этот факт нисколько не мешает ювелирным мастерам.

Технология получения звездчатых сапфиров

В 1949 году американская компания «Линде» под руководством компании «Union Carbide» запатентовала метод получения сапфиров с эффектом астеризма. Суть метода заключается в добавлении в порошок оксида алюминия небольшого количества рутила (от 0,1% до 0,3%). Сложность метода заключается в том, что рутил без специальной технологии распределяется в структуре кристалла неравномерно. Без равномерного распределения рутила звезда на сапфире не будет занимать всей поверхности камня, что существенно снизит его ценность.

Чтобы добиться равномерного распределения микрокристаллов рутила в периферии минерала, был предложен метод перемешивания путём периодического изменения температуры. Этого можно добиться, если неравномерно подавать кислород. Таким образом можно наслаивать слои рутила в растущем кристалле. Практика показала, что наиболее ценные экземпляры получаются, если слои чередуются с периодичностью в 1 мм.

Технология выращивания звездчатых кристаллов является ярким примером того, как можно изменять конечный облик синтезированного кристалла через контроль условий его получения.

Источник: kamenis.com

Черный А.А., Черный В.А. Драгоценные и поделочные камни и способы получения искусственных камней

Учебное пособие. Пенза: Пенз. гос. ун-т, 2007. – 53 с. Изложены особенности образования драгоценных камней в природе, их применения и замены искусственными камнями. Приводятся новые разработки по созданию искусственных камней, алгоритм математического моделирования и компьютерные программы, позволяющие выявлять математические модели для совершенствования процессов камнеобразования и получения изделий с требуемыми свойствами. Учебное пособие подготовлено на кафедре «Машины и технология литейного производства» Пензенского государственного университета. Оно может быть использовано в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности «Машины и технология литейного производства», а также аспирантами, инженерно-техническими работниками при выполнении научно-исследовательских работ.
Содержание
Введение
Образование драгоценных камней в природе
Драгоценные и поделочные камни, ценность их и применение
Синтетические аналоги природных драгоценных и поделочных камней
Новый способ получения искусственного камня
Математическое моделирование применительно к способу получения искусственных камней
Программа WN4
Литература

Похожие разделы

1. Академическая и специальная литература
2. Геологические науки и горное дело
3. Камнерезное и ювелирное дело

1. Академическая и специальная литература
2. Искусство и искусствоведение
3. Декоративно-прикладное искусство
4. Ювелирное искусство

Смотрите также

Беннет Д., Маскетти Д. Ювелирное искусство. Иллюстрированный справочник по ювелирным украшениям

• формат pdf
• размер 16.31 МБ
• добавлен 20 ноября 2010 г.

М.: Арт-родник, 2005. — 493 с. Драгоценные камни и самоцветы. Преломление света и рефрактометр. Шкала твердости Мооса. Стразы и композитные камни. Обработка камней и изменение их цвета. конец XVIII века — 1820 год. с 1820 по 1840 год. с 1840 по I860 год. с 1860 по 1880 год. с 1880 по 1900 год. с 1900 по 1920 год. с 1920 по 1940 год.

1940-е и послевоенные годы. с 1960 по 1980 год. с 1980 по 2000 год.

Дронова Н.Д. Ювелирные изделия

• формат djvu
• размер 58.08 МБ
• добавлен 24 января 2011 г.

Справочник-энциклопедия: Классификация. Описание. Оценка. М. Изд. дом Ювелир 1996г. 352 с. Справочник-энциклопедия содержит информацию по диагностике, определению качества, цвета, цены ювелирных камней и изделий.

Дается список действующих рыночных и аукционных цен. Книга предназначена для геммологов, ювелиров, работников торговли, банков, страховых компаний, всех, кто любит и ценит ювелирное искусство. Обратите внимание! В книге только 262 стр.

Марченков В.И. Ювелирное дело

• формат djvu
• размер 5.3 МБ
• добавлен 13 июня 2011 г.

М.: Высшая школа, 1984. — 192 с., ил. Учеб. пособие для средн. проф. техн. учеб. заведе ний. 2 -e изд., перераб. и доп. В книге подробно описаны разнообразные материалы, инструменты и приспособления, используемые для изготовления ювелирных изделий, технологические процессы изготовления и художественная обработка изделий. При описании технологических процессов приводятся методы сбора отходов и приемы работы, позволяющие экономить драгоценные.

Простаков С.В. Ювелирное дело

• формат djvu
• размер 4.66 МБ
• добавлен 27 января 2011 г.

Ростов на Дону: «Феникс», 1999. — 352 с. (Серия «Учебный курс») Современные ювелирные украшения. Классификация ювелирных украшений. Ассортимент и конструкция ювелирных изделий. Материалы и инструменты, используемые в ювелирной практике. Ювелирные камни.

Металлические материалы. Химические вещества. Инструменты и приспособления, необходимые для изготовления ювелирных изделий. Рабочая техника. Заготовительные операций. Методы обработки.

Изгот.

Синкенкес Дж. Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней. )

• формат djvu
• размер 7.61 МБ
• добавлен 06 августа 2009 г.

Пер. с англ. -М: МИР, 1989. -423 с., ил. ISBN 5-03-000931-0 В книге известного американского геммолога Дж. Синкенкеса даются рекомендации по методам обработки ювелирных и поделочных камней, по выбору и ориентировке исходного каменного материала, которые основываютсяна оптических и других физических свойствах минералов. Описываются новые образивные и полировочные материалы, используемые для обработки камней. Приводятся четкие рекомендации по разли.

Старцев Р.В. Тайны драгоценных камней

• формат doc
• размер 500.22 КБ
• добавлен 25 января 2012 г.

Серия: Все загадки Земли. Изд-во: Рипол Классик, 2002, 384 c. ISBN: 5-7905-1316-6. Все самое интересное и необычное о драгоценных и полудрагоценных камнях: их происхождение, месторождения, самые крупные, известные камни и изделия с ними, тайны и мифы, которые окружают драгоценные камни, — вы найдете в этой книге.

Старцев Р.В. Тайны драгоценных камней

• формат html, jpg
• размер 188.31 КБ
• добавлен 25 января 2012 г.

Серия: Все загадки Земли. Изд-во: Рипол Классик, 2002, 384 c. ISBN: 5-7905-1316-6. Все самое интересное и необычное о драгоценных и полудрагоценных камнях: их происхождение, месторождения, самые крупные, известные камни и изделия с ними, тайны и мифы, которые окружают драгоценные камни, — вы найдете в этой книге. HTML

Старцев Р.В. Тайны драгоценных камней

• формат txt
• размер 164.43 КБ
• добавлен 25 января 2012 г.

Серия: Все загадки Земли. Изд-во: Рипол Классик, 2002, 384 c. ISBN: 5-7905-1316-6. Все самое интересное и необычное о драгоценных и полудрагоценных камнях: их происхождение, месторождения, самые крупные, известные камни и изделия с ними, тайны и мифы, которые окружают драгоценные камни, — вы найдете в этой книге. TXT.

Телесов М.С., Ветров А.В. Изготовление и ремонт ювелирных изделий

• формат djvu
• размер 2.99 МБ
• добавлен 15 декабря 2010 г.

М. , 1986. Производственно-техническое издание. Технология изготовления и ремонта ювелирных изделий. Организация производства, рабочего места. Справочные данные по материалам, применяемым в ювелирном деле (металлы, драгоценные и недрагоценные сплавы, каменно-поделочный материал, драгоценные камни, эмали).

Операции и процессы: опробование металлов и изделий; загтовительные операции (плавка, ковка, прокатка, волочение, слесарно-механические работы.

Тойбл Карел. Ювелирное дело

• формат pdf
• размер 9.41 МБ
• добавлен 01 мая 2010 г.

Источник: www.studmed.ru