A rubinok mesterséges termesztése - absztrakt, 3. oldal
STAR STONES
1947-ben a Kelet-Chicagóban működő Union Carbide Corporation Linde ága a Verneuil módszer segítségével kezdte meg a csillag zafír és rubin előállítását. 1949-ben ez a módszer szabadalmaztatott. A csillagkőzeteket a szokatlan megjelenésükre nevezték el, ha a kristályt a fő tengelye mentén tekintjük. Hat fényes csíkok sugárzik a központ a kristály, úgy, hogy létrehoz egy lenyűgöző képet megfelelő szimbolikus kép egy csillag vagy csillagok. Ezt a jelenséget az okozza jelenléte korund alumínium-titanát finom tűk (A12 TiO5), amely kiterjeszti szalagban, amely található összhangban a szimmetria a kristályszerkezet szögben 60 ° egymáshoz képest. Ezt úgy érik el, hogy az alumínium-oxid port kis mennyiségű rutil (TiO 2) hozzáadásával érjük el. Során a kialakulását a boule rutil alumíniumoxid feloldjuk az olvadt réteg, de ha a hűtés után a kristályosodás boule szabadul fel a tűk alakjában, de leginkább a már formájában A12 TiO5. amely a rutil és az alumínium-oxid kölcsönhatásának eredményeként jött létre. A szabadalmi leírás szerint, „Linde” legjobb eredményeket akkor érjük el, ha hozzáadjuk a por 0,1 0,3% rutil és az azt követő hőkezelés a boule át 1100-1500 ° C-on néhány órán át, majd tűk A12 TiO5. A csillagkövek rendszerint meglehetősen domború kabóchonok formájában készülnek; ebben az esetben a leghatékonyabbak.
A legfontosabb nehézség a csillagkövek készítésében az A12 TiO5 tűk egyenletes eloszlásának elérése, hogy a csillag a kő teljes szélességét elfoglalja. A Linde szakemberei azt találták, hogy a legjobb eredményeket úgy érik el, hogy megváltoztatják az oxigénáramot, ami időszakos hőmérsékletváltozáshoz vezet. Ez a legkényelmesebb, ha egy szelep részben leállítja az oxigénellátást. Megállapítást nyert, hogy ez az eljárás a tűk eloszlásának időszakos változásához vezet. Ha az alacsony oxigénáramlási sebesség mellett a tűket a boule teljes szélességében osztják el, akkor a nagy áramlási sebesség csak a perifériás résznél elősegíti a kristályosodásukat. A leghatékonyabb csillagmintázat akkor látható, ha a váltakozó rétegek vastagsága 1 mm. Ez az eljárás a mesterséges drágakövek egyik legfőbb előnyét mutatja a természetes felett: egy olyan szakember, aki kristályokat termel, irányítja az anyag gyártási feltételeit, és megváltoztathatja azokat a legjobb eredmény elérése érdekében. A természetes kristályok rajongói lehetővé teszik bizonyos kövek feldolgozásának lehetőségét, hogy javítsák megjelenésüket, például a cirkónia fűtését, de nem tudják ellenőrizni azokat a körülményeket, amelyek alatt a kristályok eredetileg nőttek. Csak ritka esetekben természetes sztélikus kő pusztán vizuális érzékeléssel versenyezhet az ember által gyártott tárggyal.
A cég „Linde” termel Starstones másik módja, ha az előre csiszolt kő cabochon szintetizált adalékok nélkül rutil, rutil elmerül az olvadék, annak érdekében, hogy egy nagyon vékony tű. Ezután csak az utolsó polírozás történik. Az ilyen kövek eltérnek a közönséges csillagkövektől, nagyobb átláthatósággal, de nagy mennyiségben nem értékesítenek.
A rubin és a zafír mellett a Linde csillagköveit lila, zöld, rózsaszín, sárga és barna színű, valamint füstös kék és füstös piros fajták képviselik. Színtelen csillag-zafírt jelentettek. Az ilyen verseny miatt a szintetikus csillag korund ára csökkent. A Linde Company leállította termelését és értékesített berendezéseit, bár a kövek továbbra is értékesítésre kerülnek Alvin New Jersey-ből. Úgy tűnik, jelenleg a csillagkővek fő beszállítója, amely még mindig nagyon népszerű az Egyesült Államokban, a cég "Dzeva".
EGYÉB MÓDSZEREK
Az elmúlt években számos tudományos közlemény a termesztése korund és spinell megolvasztjuk a lángok. A fő figyelmet a kristályok hibáinak és a boule termesztésének körülményei közötti összefüggésre fordítják. A fő hiányosságait ez a módszer a kristálynövekedés a rendelkezésre álló lépcsőzetes közötti hőmérséklet-gradiens a forró láng régióban, ahol található az olvadt hegyét a boule, és a hűvösebb alsó részét. Egy éles hőmérséklet-változás tengelye mentén a boule teremt a nagy feszültségek a kristály, és amikor a kemencéből eltávolítottuk Boule gyakran kiváló (együtt), hogy két félhenger alakú darabokra. A hőmérséklet-gradiens csökkenthető további melegítők bevezetésével a kemencébe. Ezekre a célokra lehet használni egy elektromos fűtőberendezés szerelt tengelyirányban az alsó a láng, vagy négy kis oxigén-hidrogén égőt merőlegesen. Azonban az ilyen óvintézkedésekkel megnövekedett kristályok még inkább feszültek, mint más módszerekkel. Ívelt rendezési és jelenléte gázbuborékok, melyek által megfigyelt Verneuil már az első bulyah és most gyakran megtalálható a kristályokat, amely lehetővé teszi gemmologists megkülönböztetni a természetes köveket mesterségesen termesztett megolvasztjuk lánggal (bár ez a két fajta nem különböztethető kövek a parttól egy láb, vagy úgy ezt). Charles Sahajan leírja a Cambridge-i légierő laboratóriumában végzett kutatásokat. Ő bemutatott adatok a hatását különböző nyomelemek színenként korund: réz (arany), mangán (rózsaszín), vanádium (bíbor, de változik attól függően a fényt), kobalt (kék-zöld), nikkel (sárga), vas (Gray ), titán (sárga), króm + vanádium (a kék a piros), kobalt + vanádium (a halvány kék piros), kobalt-króm + (piros), vas-titán + (kék-zöld). Is beszámolt a hatások az egyes elemek festődés spinell: króm (rózsaszín, világos piros vagy sötét piros), kobalt-króm + (világoskék) és mangán + vanádium (sárga-zöld).
Mivel nagyon egyszerű megállapítani, hogy a rubinokat lángon olvasztva termesztik, kísérleteket tettek arra, hogy olyan anyagot nyerjenek, amely jobban megfelel a természetesnek, és ezért különböző módszereket alkalmaztak. A természeteshez legközelebb eső rubint azokkal a módszerekkel kaptuk, amelyekben a tollakat használtuk. Bár az olvadékból készült oldatból származó rubink már a XIX. Században ismertek voltak. érdeklődésük csak akkor merült fel, amikor a minőségi rubin kristályok használatát a mesterekben és a lézerekben kutatólaboratóriumokban kezdték el tanulmányozni. Ez a kutatási terület az 1950-es évek végén kezdődött. Erre a célra a "Hurst", Wembley, Bob kutatólaboratóriumban Eric White fehér lamellás habitusokat termesztettek a természetes kristályok kialakulásának feltételeinek meghatározásakor. Kashan kövek csak 1972-ig készültek, de számos más szállítójuk volt, kivéve Chathamot.
Az olvadék oldatából készült rézeket Pierre Gilson gyártotta, amelyet 1975-ben jelentettek be. Azonban nem szerepelnek a vállalat kereskedelmi termékeinek listájában, és nem léptek be széles körű kereskedelembe. Ezeket a rubinkeket színtelen magvakon növesztettük, és a zárványok "fátyolát" mutatták be, ami nem szokatlan a módszerrel kapott kristályok esetében. Mivel az olvad, lítium vagy ólom-molibdát használhatta.
Az olvadék oldatáról származó rubinvegyületek kutatásai továbbra is folytatódnak, és a kristályok termesztésének ezen módjáról szóló érdekes információkat a japán Gunma Egyetem Koichi Watanabe munkái tartalmazzák. Dr. Watanabe és munkatársai a kriolitot (Na3 AlF6) használják fluxusnak és gradiens technikát használnak. Az alumíniumot a tégely aljánál a membrán alatt helyezik el. A konvekció következtében a telített ömledék a membrán felett elhelyezkedő magkristályokba kerül.
Az 1960-as évek óta a lézertechnológia fejlődésének köszönhetően a rubinok iránti igény drámaian megnőtt. Ez a kristálynövekedés széles körű elterjedéséhez vezetett, amelyet először J. Czochralski 1918-ban fejlesztett ki. A rubin olvasztásához szükséges hőmérsékletet általában nagyfrekvenciás indukciós melegítő alkalmazásával érik el. Több kilowattos villamos teljesítményt, amelynek frekvenciája körülbelül 100 kilociklus / másodperc, vízhűtéses spirálon vezet keresztül egy rézcsőből, amely több hüvelyk átmérőjű és hosszú. Mivel a spirál áramlása nagy gyakorisággal változik, a spirál közelében elhelyezkedő anyagok elektromos vezetékeiben energia indukálódik. a Czochralski módszer modern változata, az energiát egy olvadt alumínium-oxidot tartalmazó iridium tégelybe táplálják egy külső tégelyen keresztül, amely valamilyen olcsó anyagból készül. A hőmérséklet valamivel magasabb, mint az alumínium-oxid olvadáspontja. A kívánt kristályos irányú kivágott magkristályt úgy helyezik el, hogy az alsó vége kissé az olvadék felületéig merüljön el. A vetőmag felső végét a kristálytarto- mányon keresztül az olvadáspont alatti hőmérsékleten való hő eltávolításával lehűtik, és ezért szilárd marad. Általában a magkristályt elforgatjuk, hogy elkerüljük a vetőmag perifériája mentén a hőmérsékleti ingadozásokat. A kristálynövekedést lassú emeléssel ("húzással") végezzük állandó sebességgel, amelyhez a motor és a csavarmenetes szerkezet használatos. Az üzemeltető megváltoztatja az olvadék hőmérsékletét oly módon, hogy a kristály átmérője fokozatosan növekedjen a kívánt értékig. A modern nagyméretű készülékekben 10 vagy akár 15 cm-es eléri. Amint a kristály a kívánt hosszúságúra növekszik, az átmérő állandó marad. A növekvő kristály átmérője többféle automatikus eszköz segítségével valósul meg. Ezt úgy végezzük, hogy folyamatosan mérjük a kristályt vagy a tégelyt, megfigyeljük a kristály széleit körülvevő olvadék (meniszkusz) ívelt felületén lévő hősugárzást vagy a lézerfényes meniszkusz visszaverődése mögött. A Czochralski-módszert nemcsak a rubin megszerzésére használják, hanem az elektronikai iparág igényeihez igazodó szilícium-egyszálú kristályok termesztésére is, különösen a tranzisztorok és az integrált áramkörök gyártására.
Rubin kapott Czochralski módszer, vágására alkalmas, és el lehet adni, de ezek előállításához drágaköveket kereskedelemben hátrányos, mivel ezek a drágább a termék, mint a korál termesztik szétolvad a láng, és ráadásul egyértelműen különböznek a természetes kövek. Az olvadékból történő rajzolással nyert kristályok fő jellemzője a növekedési sávok, a színintenzitás ingadozása, amelyet az olvadékkonvekció instabilitása vagy a kristály szabálytalan forgása okoz. A "Linde" cég a Czochralski módszerrel szabadalmaztatta a csillagkövek termelését, de az értékesített anyag valószínűleg lánggal olvad.
Rubineket termesztenek hidrotermális módszerrel is, amikor az alumínium-oxidot és a króm-oxidot nem a sóolvadékban oldják, hanem a magas hőmérsékleten és nyomáson. Az 1950-es években ez a módszer adta Albert Bolmen rubin és Bob Lodayz laboratóriumi "harang" és Dick Puttbah, Roger Belt és Monchamp Ertrone Roche, New Jersey-ben. Vetőmagkristályokat használtunk és a vizhez nátrium-karbonátot adtunk. Az ilyen adalékanyagokat mineralizálónak nevezik. A hidrotermális rubint soha nem értékesítették drágakövekként, ellentétben a hidrotermális smaragdokkal.
Az oldatból az olvadékra termesztett rubinok népszerűsége ellenére az ugyanilyen módon kapott zafírok szinte ismeretlenek. Természetesen ugyanolyan módon készíthetők, mint a rubinok, ezért nehéz megmagyarázni a ritkaságot, bár természetesen a rubinok sokkal népszerűbbek. A laboratórium jelentését meghatározni a drágaköveket Hatton Garden helyteleníti létezését magasan képzett hamisítványok, amikor a „fej” egy természetes zöld vagy sárga zafír van ragasztva, hogy az alap a kék zafír. Ez a kő, csökkentését a gyűrű, nehéz megkülönböztetni a természetes zafír kék, mivel a tesztet a lencse detektált jellemző természetes zafír befogadás (a fej), és a fény abszorpciós spektroszkópiával mutatja a tipikus kék zafír (alján). A megtévesztést csak akkor lehet észrevenni, ha a kő folyadékba merül, és megvizsgálja oldalról. A fentebb leírt olvadékoldatból származó zafírokat Koichi Watanabe, Chatham és Deltronic Crystal Industries termesztik Denville-ben, New Jersey-ben. Ez utóbbi szintén értékesíti az így kapott rubint.
Érdekes új módszer a korund termesztésére (habár nincs jelentősége a gemológiának), azt mutatja, hogy igen összetett formájú kristályok rendkívül magas arányú termesztése lehetséges. Ezt a módszert, amelyet a rögzített élekkel ellátott film növekedésnek neveznek, a Tyco sikeresen kifejlesztette. Ennek lényege, hogy a folyadék emelkedik a timföld tározó miatt a kapilláris hatás, ami egy olyan tendencia, hogy a folyadék felfelé emelkednek vékony lyukak miatt a kohéziós erők a folyadék és az anyag, amelyben a furat készült. (Ugyanez a hatás okozza emelkedik a víz és a tápanyagok a termesztése a növények szárára.) A megolvasztott alumínium-oxid „nedvesíti” fúvóka, amelyben a nyílás van kialakítva, a szerszám alakja is nagyon nehéz. Mivel a folyadék érintkezik a vetőmag kristályával, amely ezután állandó sebességgel emelkedik, az alumíniumoxid megszilárdul, alakja alakul ki a fonófej konfigurációjának köszönhetően. Így igen összetett keresztmetszetű korundból álló egykristályokat kapunk, például egy üreges téglalap alakú, hat kerek lyukú cső formájában. A növekedési sebesség elérheti a 2 cm-t vagy annál több percet. Ez egy csodálatos látvány, amikor látja, hogy a kristályciklusok egy óránál hosszabb sebességgel járnak. Ez az anyag egy másik alkalmazást talált, bár feltételezhető, hogy a korund minősége nem olyan magas, mint a hagyományos, alacsony növekedési sebességű módszerekkel. Eddig Taiko módszert nem használják ékszerek, de talán fogják használni rubin és zafír szokatlan alakú ékszerészek újítók.
HIVATKOZÁSOK JEGYZÉKE
Wilke K.-T. Kristálygyártási módszerek. Trans. vele. Reiter L.A. Ed. Petrova TG Punina Yu.G. Nedra L., 1968.
Kristályok növekedése. Trans. vele. Reiter L.A. Ed. Petrova TG Punina Yu.G. Nedra L., 1977.
Smith G. Drágakövek. Trans. angolul. Arsanova A.S. Ed. Petrova V.P. Ed. A második. M. Mir, 1984.
Modern kristálytográfia / (négy térfogatban). 3. kötet. Kristályok képződése. Chernov AA Givargizov E.I. Bagdasarov Kh.S. és mások: M. Nauka, 1980.