Dom › Modły › Uprawa kryształów rubinu i innych sztucznych kamieni w domu. Uprawa kryształów to świetna okazja do wzbogacenia się

Uprawa kryształów rubinu i innych sztucznych kamieni w domu. Uprawa kryształów to świetna okazja do wzbogacenia się

Pod względem właściwości fizycznych i składu chemicznego kamienie syntetyczne praktycznie nie różnią się od naturalnych. Nie wszystkie produkty sprzedawane w sklepach jubilerskich zawierają kamienie naturalne. I to jest całkiem normalne. Zastanów się, jak otworzyć własną firmę produkującą kryształy rubinu w domu.

Główny problem polega na tym, że większość kamieni naturalnych nie posiada wszystkich niezbędnych cech, aby pokazać się w biżuterii. Kamienie pozyskiwane w fabryce lub laboratorium mają prawie takie same cechy. Ponadto syntetyczna produkcja biżuterii jest tańsza niż wydobycie naturalnej w głębokich i zagrażających życiu kopalniach.

Uprawa z ograniczonymi solami

Do tej metody nadaje się ałun potasowy. W domu najlepiej hodować kryształy z siarczanu miedzi. Nie rosną dobrze ze zwykłej soli. Ale siarczan miedzi jest łatwy do kupienia i wyrastają z niego bardzo piękne niebieskie sztuczne klejnoty.

1. Przygotowujemy pojemnik. Zrobimy w nim nasycony roztwór soli. Wsyp kilka łyżek soli, zalej wodą i wymieszaj. Dodaj sól, aż się nie rozpuści. Użyj gorącej wody, aby nie pomylić się z proporcjami. Istnieją krzywe rozpuszczalności dla różnych soli. Pokazują, ile gramów można rozpuścić w 100 ml wody w określonej temperaturze.

Krzywe rozpuszczalności

2. Przefiltruj roztwór. Ten krok jest bardzo ważny, zwłaszcza jeśli kupujesz niebieski witriol w sklepie ogrodniczym. Jeśli roztwór jest brudny, kryształ będzie rósł z defektami. Roztwór zostawiamy na jeden dzień, aby z niego wypadły nadmiar kryształków. Osadzają się na dnie szklanki i służą nam jako ziarno (główne elementy, na których wyrosną nowe).

3. Przywiązujemy kryształ do żyłki. Owijamy żyłkę ołówkiem i zawieszamy to urządzenie na szklance z nasyconym roztworem. Z biegiem czasu woda odparowuje, wzrasta nasycenie roztworu. Nadmiar substancji, która nie może się rozpuścić, osadza się na naszym produkcie.

4. Raz na dwa tygodnie dodaj nasycony roztwór do szklanki. Dlaczego to robisz? Z czasem woda wyparowuje iw pewnym momencie wzrostu nie wystarczy i wzrost ustanie.

Ważny! Dodany roztwór powinien mieć taką samą temperaturę jak roztwór, w którym rosną kryształy. Jeśli jest najwyższy, możemy wszystko zepsuć.

5. Po trzech miesiącach wyjmujemy kryształ i osusz ręcznikiem.

6. Produkt pokrywamy 1-2 warstwami bezbarwnego lakieru do paznokci. Jest to konieczne, aby nie wysychała i nie traciła blasku. Po wyschnięciu produkt można pobrać ręcznie.

Oto kilka wspaniałych rubinów, które możesz hodować w domu!

Rubin to jeden z najsłynniejszych i najpiękniejszych kamieni jubilerskich, od wielu tysięcy lat ceniony przez ludzi. Jej jaskrawoczerwony kolor kojarzy się z kolorem ognia lub krwi i symbolizuje witalność i energię. Naturalne rubiny rzadko są duże i przezroczyste, dlatego szczególnie wybitne kamienie stają się skarbami narodowymi w różnych krajach, zdobią rzeczy rodzin królewskich i arystokratów.

Opis rubinów naturalnych i syntetycznych

Naturalny rubin to bardzo twardy minerał, rodzaj korundu. Jej skład chemiczny jest bardzo prosty – to tlenek glinu Al 2 O 3 z mikroskopijną domieszką chromu, który nadaje czerwony kolor.

Korund bezbarwny nie ma wartości jubilerskiej, ale ze względu na swoją twardość jest stosowany w technologii jako materiał ścierny. Inne odmiany biżuterii korundowej to szafir, którego niebieski kolor zapewnia domieszka tytanu i żelaza oraz jasnozielony sztuczny amarillo.

Rubiny mają barwę od różu do ognistej czerwieni i brązu, a najdroższy odcień uważany jest za „krew gołębi”: jasnoczerwony z domieszką fioletu. Wyroby z tego kamienia mają charakterystyczny szklisty połysk.

Oprócz pięknego koloru rubin charakteryzuje się ciekawym zjawiskiem optycznym - manifestacją sześcioramiennej gwiazdy na gładkiej zakrzywionej powierzchni kamienia (asteryzm). Wynika to z superpozycji załamania światła w krysztale. Rubiny gwiaździste nie są wycinane, lecz pozostawiane jako kaboszony.

Kamienie naturalne rzadko są doskonałej jakości, dlatego zanim trafią do sprzedaży poddawane są różnego rodzaju obróbce. Najpopularniejszymi technikami są podgrzewanie, wzbogacanie berylem w celu uwydatnienia czerwonego koloru oraz wypełnianie szkłem pęknięć w kamieniach niskiej jakości.

Obecnie większość „naturalnych” rubinów dostępnych na rynku to kompozyty, ponieważ przeszły proces wypełniania szkłem, którego masa może ostatecznie osiągnąć nawet 50 procent masy kamienia. Naturalny rubin to najdroższy kamień po brylantach. Rekordowy 25-karatowy kamień został zakupiony w 1995 roku przez szejka Brunei za 12 milionów dolarów.

Rubiny syntetyczne to kamienie, które w swoim składzie chemicznym są identyczne z naturalnym minerałem, ale otrzymywane są sztucznie. Pierwsze małe kryształki rubinu zostały uzyskane przez Marka Goodena ze stopionego korundu w 1837 roku. Później naukowcy nauczyli się łączyć fragmenty kamieni naturalnych w tak zwane „rubiny syjamskie”.

Dzięki tej metodzie Francuzi otrzymywali kamienie jubilerskie o wadze do 10 karatów. Jednak pierwszy prawdziwie sztuczny rubin z tlenku glinu uzyskał dopiero pod koniec XIX wieku Auguste Vernel. Jego metoda umożliwiła szybki wzrost dużych kryształów na skalę przemysłową i zapoczątkowała powszechną produkcję syntetycznych rubinów na całym świecie.

Główne nowoczesne metody uprawy rubinów

Obecnie do syntezy kryształów kamieni szlachetnych wykorzystuje się szereg metod przemysłowych, np.:

Rubiny syntetyczne są wykorzystywane w przemyśle do produkcji laserów rubinowych na ciele stałym.

Dzięki przejściom kwantowym w krysztale rubinu podczas naświetlania, taki laser generuje ukierunkowaną wiązkę światła czerwonego o długości fali 694,3 nm. Od 1960 roku urządzenie to wykorzystywane jest w branży medycznej (usuwanie tatuaży) oraz do rozwiązywania różnych problemów technicznych (holografia pulsacyjna).

Sztuczne rubiny: jak odróżnić kamień syntetyczny od naturalnego?

Najpewniejszym sposobem sprawdzenia, czy Twój kamień jest syntetyczny czy naturalny, jest skonsultowanie się z profesjonalnym jubilerem. Ponieważ skład chemiczny sztucznego rubinu jest identyczny z naturalnym minerałem, nie zawsze można wiarygodnie zweryfikować pochodzenie kamienia w domu.

Istnieje kilka przydatnych wskazówek, jak samodzielnie określić autentyczność rubinu. Przede wszystkim trzeba dokładnie obejrzeć kamień w mocnej lupie lub pod mikroskopem. Wystarczy dziesięciokrotne powiększenie przy dobrym oświetleniu. Rubiny syntetyczne są zwykle bez skazy, podczas gdy rubiny naturalne mają drobne niedoskonałości powierzchni lub pęknięcia. Bąbelki i inkluzje wewnątrz kamienia również wskazują na jego sztuczne pochodzenie.

Ze względu na wysoką cenę i popularność inne minerały są często sprzedawane pod przykrywką rubinów, które są znacznie tańsze. Wśród nich najczęstsze to:

granaty (rubiny karelskie). Kamienie ciemnoczerwone lub szkarłatne, które mają raczej matowy kolor. Są bardziej miękkie niż rubiny;
turmalin. Minerał ma kolor czerwono-różowy, również gorszy od rubinu pod względem twardości;
czerwone szkło;
złożone rubiny. Są to naturalne rubiny niskiej jakości, w których pęknięcia są wypełnione kolorowym szkłem.

Istnieje kilka zasad, jak odróżnić rubin od podróbki, zwłaszcza jeśli nie jest dobrze wykonany. Przede wszystkim zwróć uwagę na szlif: prawdziwy kamień powinien mieć precyzyjne i szlifowane krawędzie, a jego imitacje można zaokrąglać i wygładzać. Inną metodą badawczą jest określenie twardości.

Rubin jest bardzo twardym kamieniem i pozostawia bezbarwne rysy na powierzchni szklanej lub ceramicznej, a moneta nie pozostawia na nim śladu. Jeśli twój kamień pozostawia czerwoną smugę na szkle, oznacza to, że jest on sztucznie barwiony. Rubin różni się od szkła gęstością (jest półtora raza cięższy) i twardością (łatwo rysuje szkło).

Niestety bez specjalnego sprzętu może nie być możliwe odróżnienie wysokiej jakości podróbki od naturalnego rubinu. Do XIX wieku takie metody w ogóle nie istniały, dlatego w wielu historycznych reliktach, koronach i biżuterii zamiast rubinów wstawia się inne czerwone klejnoty.

Magiczne i lecznicze właściwości rubinów

Rubiny są tradycyjnie obdarzone magicznymi właściwościami wśród różnych narodów. Buddyści wierzyli, że ten kamień budzi zdolność człowieka do sztuki. Indyjscy magicy wierzyli, że za pomocą tego kamienia można zdobyć władzę nad innymi ludźmi. Często rubiny uważane są za symbol pasji, miłości i energii, czasami wiążą się z nimi szlachetne intencje jego właściciela. Ten klejnot daje siłę i chroni przed czarną magią.

Średniowieczni lekarze używali rubinów do leczenia epilepsji, paraliżu, a nawet depresji. Duże kamienie podawano w wodzie, a ten napar był używany do leczenia jelit i impotencji. Współczesna tradycyjna medycyna uważa, że noszenie rubinów normalizuje pracę układu krążenia i ma korzystny wpływ na serce.

Jednak aby kamień działał, musi być naturalny, ponieważ sztuczne rubiny pozbawione są właściwości magicznych i leczniczych.

Ze względu na wysoką wartość naturalnych rubinów od czasów starożytnych masowo pojawiają się na rynku różne imitacje i podróbki. Pod koniec XIX wieku wynaleziono uprawę rubinów, chemicznie identycznych z naturalnymi.

Do tej pory istnieje wiele sposobów na hodowlę dużych i przezroczystych kryształów, które są wykorzystywane zarówno w branży jubilerskiej, jak i technicznej, na przykład przy produkcji laserów rubinowych. Jednak naturalny rubin kosztuje znacznie więcej niż sztuczny rubin i pozostaje preferowany do produkcji elitarnej biżuterii lub magicznych talizmanów.

Uprawa kryształów rubinu w domu jest dostępna dla każdego. Praca nie wymaga wyposażonego laboratorium, nabycia wiedzy teoretycznej i praktycznej z zakresu mineralogii, zakupu specjalistycznych środków chemicznych. Wszystko, czego potrzebujesz, znajdziesz w kuchni.

Domowe eksperymenty

Zaleca się rozpoczęcie uprawy rubinów o małych objętościach. Najpierw zdobywa się doświadczenie, rozumie się cały proces, a następnie rozpoczyna się bezpośrednia systematyczna praca. Syntetyczne tworzenie własnych rąk nie będzie gorsze pod względem piękna i atrakcyjności od naturalnych minerałów. Kamienie są poszukiwane wśród jubilerów, więc udane doświadczenie może przynieść dodatkowy dochód, jeśli znajdziesz rynek.

Istnieje kilka sposobów na rozwój. Zaleca się wypróbowanie wszystkich opcji, a następnie zatrzymanie się na tej, którą lubisz.

Sztuczne skały szlachetne stworzone przez człowieka nie różnią się od naturalnych pod względem składu chemicznego i właściwości fizycznych. Zaletą technologii domowych jest to, że pozwalają tworzyć idealnie czyste rasy. W naturze zdarza się to bardzo rzadko. Właściwości jubilerskie okazów laboratoryjnych są całkiem dobre. Kolejnym plusem minerału jest koszt. Kamienie są tańsze od oryginałów, które pochodzą z głębokich kopalni.

sole organiczne

Łatwo jest wyhodować kryształ rubinu z różnych soli:

siarczan miedzi;
ałun potasowy;
zwykła sól.

Najdłuższy proces na bazie soli, najpiękniejsze próbki uzyskuje się z witriolu. Produkcja kryształów rubinu opiera się na następujących etapach:

Przygotowanie zbiornika. Powinien zawierać sól i nasycony roztwór wodno-solny. Weź gorącą wodę. Proces jest stopniowy. Dwie łyżki stołowe rozcieńczyć wodą, dokładnie wymieszać. Następnie dodaje się sól i miesza. trzeba brać prysznic, aż sól przestanie się rozpuszczać. Aby zachować proporcje, biorą podpowiedź: tabelę rozpuszczalności różnych soli w 100 ml wody, ich związek z temperaturą cieczy.
Filtracja roztworu. Roztwór musi być czysty. Brud zepsuje strukturę kamienia. Pokaże wady. Roztwór pozostaje przez 24 godziny. W tym czasie na dnie pojemnika tworzą się kryształy. Staną się podstawą rubinu.
Wzrost sztucznego minerału. Do kamienia uformowanego na dnie szklanki przywiązuje się żyłkę wędkarską. Jest nawinięty na ołówek lub drewniany kij. Urządzenie jest zainstalowane na zbiorniku. Kryształ jest w roztworze, zawieszony. Woda ma tendencję do parowania, nasycony roztwór soli uwalnia nadmiar, który utrwala się na otrzymanej próbce.
Dodanie roztworu soli. Woda zawsze potrzebuje określonej ilości, jeśli zacznie jej brakować, kryształ przestanie rosnąć. W normalnej temperaturze pokojowej wodę dodaje się raz na 2 tygodnie.

Aby zdobyć rubiny w domu, będziesz musiał poczekać około 3 miesięcy. Następnie kamień jest uwalniany z roztworu soli, suszony miękką szmatką. Próbka jest pokryta bezbarwnym lakierem do paznokci w kilku warstwach.

Rada doświadczonych twórców kryształów. Roztwór soli musi mieć taką samą temperaturę jak woda w pojemniku. Kryształ rośnie w nieco niższej temperaturze, ale wysokie wzrosty w roztworach psują i zatrzymują wzrost.

Aparatura do pracy w domu

Aby stworzyć rubiny w domu, będziesz potrzebować aparatu nazwanego na cześć jego twórcy, Verneuila. Technika wynalazcy pozwala wyhodować rubin o wadze 30 karatów w 3 godziny. Technologia umożliwiła stworzenie szlachetnego materiału w odpowiedniej ilości. Zakłady przemysłowe zaczęły aktywnie wdrażać rozwój Verneuil. Czas dokonał własnych korekt, a dziś takie urządzenie można łatwo zmontować w domu. Komponenty urządzenia:

katetometr;
mechanizm wstrząsania;
bunkier;
palnik;
stłumić;
rosnący kryształ;
kryształowy uchwyt;
mechanizm obniżania kryształów.

Urządzenie służy do uprawy nie tylko rubinów. Często w urządzeniu powstają niebieskie topazy, szmaragdy i kamienie o półprzezroczystej, przezroczystej strukturze.

Proces produkcji domowej:

Proszek wsypywany jest do leja przez lejek. Skład proszkowy - Al2O3, dodatkowy składnik - Cr2O3.
Za pomocą palnika płomień dostarczany jest na dno bunkra.
Proszek zaczyna się topić.
Warstwy stopionego proszku to rosnący kryształ rubinu.

Dzięki mechanizmowi opuszczania sztuczny minerał przesuwa się w dół. W urządzeniu możesz uzyskać różne odcienie. Szybkość tworzenia kryształów jest wyższa niż w zbiorniku. Zajmie to tylko 3 godziny, a rubin można podziwiać. Dla jednej próbki potrzebne są następujące objętości komponentów:

6 g AI2O3;
0,2 g Cr2O.

Surowe formacje krystaliczne mają niezwykły kształt. Są pierwotnie podobne do naturalnych, ale zawsze wyjątkowe.

Praca z urządzeniem na pierwszy rzut oka jest złożona i żmudna. W rzeczywistości urządzenie wynalezione przez francuskiego wynalazcę ponad 100 lat temu nie spowoduje żadnych szczególnych problemów. Składa się z części, które praktycy mają na farmie. Wykonanie aparatu i zakup proszku to główne etapy przygotowania.

Kalkulacje ekonomiczne

Technologia domowa jest zawsze tańsza. Możesz obliczyć koszt wszystkich komponentów, koszty i określić przybliżony koszt otrzymanych próbek. Co jest brane pod uwagę rubin:

koszt części urządzenia;
koszty energii elektrycznej;
cena zakupu proszków do bazy kryształu.

Nawet przybliżone obliczenia pokażą korzyści. Koszt wszystkich komponentów nie wyniesie 500 rubli. Za takie pieniądze trudno kupić biżuterię rubinową o pięknym wyglądzie i doskonałej jakości. Proces ten nie powinien straszyć domowych eksperymentatorów legalnością. Minerały naturalne są regulowane przez państwo, minerały syntetyczne nie podlegają dokumentom. Jeśli zostanie podjęta decyzja o otwarciu małej produkcji, należy ją zarejestrować w określony sposób. Dusza będzie na miejscu, praca przyniesie tylko satysfakcję.

Stworzony przez siebie kamień stanie się dumą. Rzemieślnik stopniowo nauczy się zmieniać odcienie rubinów. Kolejnym krokiem będzie twórcza praca nad otrzymanymi próbkami, przekształcenie ich elementów wyposażenia wnętrz oraz oryginalnych dekoracji.

Metoda Auguste Verneuila
Ustalenie konkurencji w tym obszarze
Zarejestruj produkcję domową
działania promocyjne
Szczegółowa metoda uprawy kryształów w domu!

Uprawa z ograniczonymi solami

Krzywe rozpuszczalności

4. Raz na dwa tygodnie dodaj nasycony roztwór do szklanki. Dlaczego to robisz? Z czasem woda wyparowuje iw pewnym momencie wzrostu nie wystarczy i wzrost ustanie.

Ważny! Dodany roztwór powinien mieć taką samą temperaturę jak roztwór, w którym rosną kryształy. Jeśli jest najwyższy, możemy wszystko zepsuć.

5. Po trzech miesiącach wyjmujemy kryształ i osusz ręcznikiem.

6. Produkt pokrywamy 1-2 warstwami bezbarwnego lakieru do paznokci. Jest to konieczne, aby nie wysychała i nie traciła blasku. Po wyschnięciu produkt można pobrać ręcznie.

Oto kilka wspaniałych rubinów, które możesz hodować w domu!

Metoda Auguste Verneuila

Aby uzyskać rubin w laboratorium, używa się aparatu wynalezionego przez francuskiego naukowca Auguste'a Verneuila ponad 100 lat temu. W Internecie można znaleźć informacje na temat metody uprawy rubinu oraz uproszczony sprzęt francuskiego naukowca, który można wykorzystać w domu. Zgodnie z metodą Auguste Verneuila w ciągu 2-3 godzin można wyhodować kryształ rubinu, którego masa wynosi 20-30 karatów. Należy zauważyć, że ta metoda dotyczy również produkcji topazu o różnych odcieniach (żółty, niebieski, biały i przezroczysty).

Rysunek aparatu Verneuila

Aby otrzymać produkt o wadze 30 karatów, potrzebujesz 3 kWh energii elektrycznej i 3 godziny czasu. W kategoriach pieniężnych będzie to mniej niż 1 USD. Do wytworzenia jednego kryształu potrzebne jest 0,2 g tlenku chromu i 6 g proszku tlenku glinu, którego koszt wyniesie nie więcej niż 0,50 USD.

Nie trzeba być ekonomistą, aby zrozumieć, że jeśli nawet nieoszlifowany kryształ zostanie sprzedany jubilerowi, zysk będzie bardzo solidny. Zadowoliwszy żonę topazami i rubinami wyhodowanymi w domu, otrzymasz niezrównane psychologiczne „dywidendy”.

Pobierz szczegółowy opis metody Verneuil

Technologia produkcji syntetycznych szafirów, rubinów i korundu

Monokryształy lamelarnego szafiru (bezbarwnego korundu) są hodowane metodami stapiania, co pozwala na uzyskanie kryształów o wadze do kilku kilogramów. Monokryształy szafiru syntetycznego są hodowane z tlenku glinu metodą rozciągania za pomocą form o zadanym profilu metodą Stiepanowa. Jako bezbarwny materiał konstrukcyjny szafir płytkowy jest stosowany w półprzewodnikach i przemyśle elektronicznym, cienkowarstwowej hybrydowej i zintegrowanej mikroelektronice, inżynierii oświetleniowej, produkcji sprzętu chemicznego i innych gałęziach przemysłu.

Płytki z optycznie przezroczystego i bezbarwnego korundu (szafiru) różnią się znacznie ceną w zależności od obecności mikrodefektów niewidocznych dla oka. Średni rozmiar płyt to 170x170 mm, a wysokość 30 mm. Całkowite formowanie wysokiej jakości surowców odbywa się w ciągu około tygodnia. Płyta z mikroskopijnymi defektami niewidocznymi dla oka (wizualnie absolutnie idealna) jest całkiem odpowiednia do wykorzystania w biżuterii jako surowiec, ale może nie nadawać się do potrzeb dobrej optyki przemysłowej, więc ceny surowców będą się znacznie różnić. To, co jest idealne do biżuterii i realistycznie wycenione, może nie wystarczyć na potrzeby przemysłowe.

Na początku wzrostu kryształy szafiru są bezbarwne, ale w miarę gromadzenia się zanieczyszczeń stają się lekko różowawe. A jeśli przez jakiś czas umieścisz różowawy korund pod lampą ultrafioletową (UV), różowość stopniowo zamienia się w cudowną brązowość wina. Kolor szafiru jest jak topaz wina, tylko twardszy.

Szafirowe płyty monokryształowe, zgodnie z technologią uprawy, przypominają proces zamrażania zwykłej wody i jej modyfikacji. Jeśli jest to typ „woda gazowana”, dla oka będzie widocznych wiele bąbelków. Jeśli jest typu „tap lub open source”, będzie wiele ukrytych i niewidocznych bąbelków, które sprawią, że szafir będzie bezużyteczny pod mikroskopem. Typ "woda z obcymi zanieczyszczeniami" da zanieczyszczenia w szafirze. Idealna opcja - typ "woda destylowana bez gazu i zanieczyszczeń, w próżni" - służy do wytwarzania szkieł powiększających i redukujących do wypalania wiórów i procesorów nowoczesnych komputerów (Intel w USA, raporty na seminariach i sympozjach w latach 2006-2007 i później). Bardzo trafne.

Monokryształy korundu syntetycznego są modyfikacją tlenku glinu, w której niewielka część jonów glinu może być izomorficznie zastąpiona jonami grupy żelaza lub jonami miedzi. Uprawa syntetycznych monokryształów o szerokiej gamie kolorów (rubiny, szafiry, topazy, ametysty itp.) odbywa się metodą Verneuila. Korund syntetyczny jest używany w branży jubilerskiej, zegarmistrzowskiej i instrumentalnej. Odpady korundu wykorzystywane są do produkcji wysokiej jakości produktów ściernych i ogniotrwałych. Aparat Verneuil umożliwia również hodowlę syntetycznych spineli i tym podobnych.

Rubin i szafir to minerały, które choć różnią się wyglądem, mają identyczną strukturę krystaliczną i właściwości, z wyjątkiem obecności niewielkich stężeń pierwiastków domieszkowych, które nadają im charakterystyczne kolory. Rubin i szafir składają się głównie z tlenku glinu Al2O3, którego krystaliczna postać mineralogów nazywa korundem. Kryształy wyhodowane metodą Verneuila znany jako Buli, najwyraźniej ze względu na to, że początkowo miały zaokrąglony kształt. Termin ten, wymyślony przez Gaudina i używany przez Verneuila, stał się powszechny wśród hodowców kryształów, mimo że kryształy są teraz cylindryczne.

Verneuil wyhodował Bouli o wadze 2,5-3 g (12-15 karatów) w ciągu 2 godzin. Kule miały okrągły kształt, a niektóre z nich miały średnicę 5-6 mm. Obecnie uprawia się kule cylindryczne o średnicy 20 mm i długości walca 50-70 mm oraz tzw. półbulle (połowa walca przecięta wzdłużnie o podstawie 10 x 20 mm). Objętość takiej pół-boule 10 x 20 x 60-70 mm wynosi 10-11 metrów sześciennych. cm i waga odpowiednio 40-45 gramów. Surowiec ten nie jest jeszcze mierzony w karatach (ale można go łatwo przeliczyć - masa to 200-250 karatów).

Monokrystaliczne przezroczyste kulki i pręty ze sztucznego korundu (syntetyczne rubiny i szafiry) otrzymuje się przez stopienie i rekrystalizację tlenku glinu (tlenku glinu) w płomieniu tlenowo-wodorowym. Kulki można dodatkowo barwić: z domieszkami jonów Cr (chrom, do 2%) - na czerwono, V (wanad) - na szarozielony w świetle dziennym i fioletowy w świetle sztucznym, Mn (mangan) - na żółtaworóżowy, Ni ( nikiel) - w kolorze żółtym, Ti (tytan) - w kolorach różowo-fioletowych. Podczas cięcia syntetycznego korundu pod różnymi nazwami (szafir, rubin, topaz, aleksandryt, ametyst) stosuje się je w biżuterii; czerwone korundy - rubiny - jako kamienie wzorcowe do zegarków mechanicznych i innych instrumentów precyzyjnych oraz pręty - w generatorach optycznych (laserach). Gęstość korundu syntetycznego wynosi 4 g/cm3, twardość korundu kolorowego 9, a moissonitu 9,25 (twardość diamentu 10 w skali Mohsa). Struktura krystaliczna korundu składa się z atomów Al (aluminium) otoczonych przez 6 atomów O (tlenu), które tworzą najgęstsze upakowanie heksagonalne. Korund charakteryzuje się również wysoką odpornością chemiczną oraz wysoką temperaturą topnienia (2020-2050 st. C, dotyczy materiałów ogniotrwałych).

Instytut Krystalografii Akademii Nauk ZSRR. A. V. Shubnikov opracował metody syntezy korundu, za pomocą których uzyskuje się kryształy korundu o różnych kształtach. Metoda ta umożliwia hodowlę kryształów leukozafiru w postaci dużych płytek o określonej z góry orientacji krystalograficznej. Pojemnik z molibdenem wypełniony materiałem wyjściowym umieszczany jest w piecu próżniowym, gdzie jest podgrzewany do temperatury ponad 2000°C. Korund jest topiony. Pojemnik z wytopem powoli przesuwa się w miejsca o niższej temperaturze, a gdy temperatura spadnie do określonej wartości, wytop krystalizuje. W celu krystalizacji kierunkowej do stopu wprowadza się kryształ zaszczepiający. Cały proces jest zautomatyzowany.

Na skalę przemysłową sztuczne materiały korundowe otrzymuje się poprzez topienie boksytu w piecach elektrycznych ze środkiem redukującym (opiłki żelaza). Są również używane jako materiały ścierne; metodami metalurgii proszków służą do wykonywania frezów do obróbki metali w wysokich temperaturach. Nie nadają się do przemysłu jubilerskiego (do cięcia jako wkładki).

Okazuje się, że obecnie podrabia się nie tylko naturalne kamienie naturalne. Ponieważ po rozpadzie ZSRR ceny surowców z syntetycznego korundu stały się dość wysokie, ceny syntetycznego korundu, szafirów i rubinów również okazują się nie tanie. Zdjęcie po prawej jest typowym przykładem. podróbki syntetycznych monokryształów korundu(syntetyczne rubiny i szafiry). Dość jasne kolory i charakterystyczna goltovka (kształt przypominający zaokrąglone kamyki). Wydaje się być podobny do korundu i można go drogo sprzedać, ale nie był uprawiany metodą Vernela.

Jeśli ktoś nadal ma w biżuterii syntetyczne rubiny o sowieckim szlifie (kamienie z ZSRR), nie spiesz się, aby się ich pozbyć. Masz przykład doskonałego kamienia obrabianego maszynowo i rzadki przykład cennego korundu syntetycznego. Teraz nie możesz ich po prostu kupić w sklepie jubilerskim. Dziś ceny ciętych korundów syntetycznych, rubinów i szafirów do biżuterii są wielokrotnie wyższe niż ceny tradycyjnych bezbarwnych i kolorowych cyrkonii (syntetycznych cyrkonii), choć są zauważalnie tańsze od cen surowców naturalnych i kamieni naturalnych grupa korundowa.

Cechy technologiczne produkcji korundu

Metoda Auguste Verneuila. Rok narodzin przemysłowego rubinu syntetycznego to rok 1905. Technologia Verneuila polegała na zastosowaniu pionowego palnika z doprowadzeniem proszku tlenku glinu do płomienia poprzez strumień tlenu. Proszek jest wstrząsany w strumieniu gazu pod działaniem wibratora napędzanego elektrycznie. Zastosowanie gazoszczelnej gumowej dławnicy pozwala na przeniesienie wstrząsu wibratora do naczynia zawierającego proszek tlenku glinu bez wycieku tlenu. W zimnej części płomienia umieszcza się ceramiczny trzpień, na którym gromadzą się krople płynnego tlenku glinu, które powstają podczas topienia proszku, który budzi się przez gorącą strefę płomienia.

Płomień otoczony jest ceramiczną osłoną, która pełni rolę izolatora i chroni rosnącą Bulię przed przeciągami. Ta mufla jest wyposażona w okienko obserwacyjne, które zostało uszczelnione miką w oryginalnym aparacie Verneuila. Nadmiernemu nagrzewaniu się górnej części aparatu na skutek przepływu ciepła z gorącej strefy zapobiega zastosowanie chłodzenia wodnego.

W początkowej fazie wzrostu Bouli proszek opadający na szpilkę twardnieje i tworzy stożek z materiału o stosunkowo małej gęstości. Następnie stożek zostaje przeniesiony do gorącej strefy płomienia, gdzie jego wierzchołek zaczyna się topić. W tym momencie powstaje kilka kryształów, ale jeden z nich jest zorientowany w kierunku największego tempa wzrostu. Hamuje wzrost innych kryształów i służy jako nasiono dla rozwijającego się Bulli. Umiejętność operatora jest niezwykle ważna na wczesnym etapie wzrostu, ponieważ temperatura płomienia lub szybkość podawania proszku może wymagać dostosowania podczas selekcji kryształów.

Po rozpoczęciu dominującego wzrostu jednego kryształu w centralnej części, aby zwiększyć średnicę Bouley'a, należy zwiększyć szybkość podawania proszku i stopniowo zwiększać temperaturę płomienia, regulując szybkość przepływu tlenu. Górna powierzchnia Boule staje się zaokrąglona, a świeże porcje tlenku glinu są na nią podawane w postaci opadających kropli stopu. Następnie drzewostan wraz z łodygą jest opuszczany z prędkością odpowiadającą tempu wzrostu Bouleya. Najważniejszym warunkiem hodowli wysokiej jakości kryształów jest równomierne dostarczanie proszku, dlatego wiele wysiłku wkłada się w przygotowanie materiału wsadowego tak, aby miał dobrą sypkość.

Jeśli proszek jest zbyt gruboziarnisty, wprowadzenie dużych zimnych cząstek może spowodować zestalenie cienkiej stopionej warstwy. Następnie wiele małych kryształów ulega zarodkowaniu i Bulya traci strukturę pojedynczego kryształu. Stosowanie zbyt drobnego proszku wiąże się z niebezpieczeństwem odparowania tlenku glinu w płomieniu. Optymalne rozmiary cząstek mieszczą się w zakresie submikronowym (mniej niż tysięczne milimetra - 20 mikronów). Cząsteczki muszą mieć odpowiedni kształt, gdyż tylko w tym przypadku reagują równo na uderzenie wibratora (i równomiernie się wylewają). Verneuil uzyskał tlenek glinu z ałunu amonowego zawierającego około 2,5% zanieczyszczeń ałunu chromowego (uzyskano klasyczne czerwone kulki). Proszek o takim składzie ogrzewano aż do rozkładu ałunu i powstania tlenków, które rozdrobniono i przesiano przez sito druciane w celu wyselekcjonowania cząstek o wymaganej wielkości.

Metoda Czochralskiego(metoda melt pulling) wygląda następująco: wytop substancji, z której mają wykrystalizować kamienie, umieszcza się w ogniotrwałym tyglu wykonanym z metalu ogniotrwałego – platyny, rodu, irydu, molibdenu lub wolframu – i ogrzewa w wysokiej częstotliwości cewka indukcyjna powyżej temperatury topnienia. Ziarno z materiału przyszłego kryształu jest opuszczane do stopionego materiału na wale wydechowym, a materiał syntetyczny jest na nim hodowany do pożądanej grubości. Wał z nasionem jest stopniowo podnoszony z prędkością 1-50 mm/hz jednoczesnym obrotem z częstotliwością 30-150 obr/min -1 . Obróć wał, aby wyrównać temperaturę wytopu i zapewnić równomierne rozprowadzanie zanieczyszczeń. Średnica kryształów do 50 mm, długość do 1 m. Sztuczny granat, a także korund, spinel, chryzoberyl, niobian litu itp. uprawia się metodą Czochralskiego.

Pojawiło się wiele prac naukowych na temat uprawy korundu i spinelu metoda topienia płomieniowego(metoda topienia strefowego). W procesie wzrostu kryształów tą metodą niewielka powierzchnia - strefa - jest topiona za pomocą mechanizmu grzewczego, a następnie grzałka porusza się wzdłuż próbki, w związku z czym pojedynczy kryształ rośnie sekwencyjnie. Istnieją dwa warianty tej metody: w metodzie krystalizacji kierunkowej poziomej stosuje się długą wąską łódkę (uzyskane kryształy mają postać płytek o wymiarach 220x100x20 mm lub więcej, w zależności od wielkości łódki), w pionie wersja - strefa pływająca - zastosowano spiekany pręt (boule), mocowany w górnej i dolnej części.

Główną uwagę zwraca się na związek między defektami w kryształach a warunkami, w jakich hoduje się Boole. Główną niedoskonałością tej metody hodowania kryształów jest obecność stopniowego gradientu temperatury pomiędzy gorącym obszarem płomienia, gdzie znajduje się stopiony wierzchołek Bouleya, a zimniejszą dolną częścią. Gwałtowna zmiana temperatury wzdłuż osi Bouleya powoduje silne naprężenia w krysztale, a po wyjęciu z pieca Bouleys często pękają (wzdłuż cylindra), tworząc dwa półcylindryczne fragmenty (pół-boule). Na potrzeby branży jubilerskiej takie pół-bulle nadają się do cięcia.

Cechy technologiczne produkcji szafirów gwiaździstych (gwiazdki)

W 1947 r. oddział firmy Union Carbide Corporation w East Chicago w Linde rozpoczął produkcję gwiaździstych szafirów i rubinów metodą Verneuila. W 1949 roku ta metoda została opatentowana. Kamienie gwiezdne są nazwane ze względu na ich niezwykły wygląd, gdy ogląda się je wzdłuż kryształu wzdłuż jego głównej osi. Sześć błyszczących pasków promieniuje ze środka kryształu, dzięki czemu powstaje imponujący obraz, odpowiadający symbolicznemu wizerunkowi gwiazdy lub gwiazdki. Otrzymuje się bardzo jasne kamienie gwiezdne, których nie ma w naturze.

Zjawisko to w korundie spowodowane jest obecnością cienkich igiełek rutylowo - glinowego tytanianu (Al2TiO5), które są rozciągnięte w paski usytuowane zgodnie z symetrią struktury krystalicznej pod kątem 60 o względem siebie. Osiąga się to poprzez dodanie niewielkich ilości rutylu do proszku tlenku glinu. Podczas formowania kuli rutyl rozpuszcza się w stopionej warstwie tlenku glinu, ale po ochłodzeniu po krystalizacji kuli wytrąca się w postaci igieł, ale głównie w postaci Al2TiO5, który powstaje w wyniku oddziaływania rutylu i tlenku glinu. Według patentu Lindego najlepsze rezultaty osiąga się dodając do proszku 0,1% do 0,3% rutylu, a następnie wygrzewając bule w temperaturze 1100-1500°C przez kilka godzin w celu wyizolowania igieł Al2TiO5. Gwiezdne kamienie są zwykle wykonane w postaci dość kopulastych kaboszonów, w tym przypadku są najbardziej spektakularne.

Główną trudnością w produkcji kamieni gwiaździstych jest uzyskanie równomiernego rozmieszczenia igieł Al2TiO5 tak, aby gwiazda zajmowała całą szerokość kamienia. Eksperci Linde odkryli, że najlepsze wyniki osiąga się zmieniając natężenie przepływu tlenu, co powoduje okresowe wahania temperatury. Najwygodniej to zrobić za pomocą zaworu, który częściowo odcina dopływ tlenu. Stwierdzono, że ta procedura powoduje okresową zmianę rozmieszczenia igieł. Jeżeli przy małym natężeniu przepływu tlenu igły są rozmieszczone na całej szerokości kuli, to duży przepływ sprzyja ich krystalizacji tylko w części obwodowej.

Najbardziej spektakularny wzór gwiazdy pojawia się, gdy grubość naprzemiennych warstw wynosi 1 mm. Ta procedura pokazuje jedną z głównych zalet sztucznych kamieni szlachetnych nad naturalnymi: hodowca kryształów kontroluje warunki wytwarzania materiału i może je zmienić, aby osiągnąć najlepszy wynik. Miłośnicy naturalnych kryształów dopuszczają możliwość pewnych zabiegów poprawiających ich wygląd, takich jak podgrzewanie cyrkonu, ale nie mają możliwości kontrolowania warunków, w jakich kryształy pierwotnie rosły. Tylko w rzadkich przypadkach naturalny kamień gwiezdny może konkurować z jego sztucznym odpowiednikiem pod względem czysto wizualnej percepcji.

Linde robi gwiezdne kamienie w inny sposób, gdy wstępnie wycięty kaboszon z kamienia zsyntetyzowanego bez dodatków rutylu zanurza się w stopionym rutylu w celu utworzenia bardzo cienkiej warstwy igieł. Dopiero po tym następuje ostateczne polerowanie. Takie kamienie różnią się od zwykłych kamieni gwiezdnych większą przezroczystością, ale nie są sprzedawane na dużą skalę.

Oprócz rubinu i szafiru kamienie gwiazd Linde dostępne są w odmianach fioletu, zieleni, różu, żółci i brązu, a także przydymionego błękitu i przydymionej czerwieni. Ponieważ pierwotny patent wygasł, pojawiło się wielu innych dostawców, na przykład w Niemczech. Odnotowano bezbarwny szafir gwiaździsty. Taka konkurencja spowodowała spadek cen syntetycznego korundu gwiaździstego. Firma Linde zaprzestała produkcji i sprzedała swój sprzęt, chociaż kamienie z Alvin Company of New Jersey są nadal dostępne w sprzedaży. Podobno obecnie głównym dostawcą kamieni gwiezdnych, które wciąż są bardzo popularne w USA, jest firma Jeva.

Kamienie syntetyczne są praktycznie nie do odróżnienia od kamieni naturalnych pod względem składu chemicznego i właściwości fizycznych. Cały problem. Okazuje się, że wśród naturalnych kamieni szlachetnych nie wszystkie mają wystarczającą czystość i inne walory klejnotów, aby mogły być prezentowane w sklepach jubilerskich, a w produkcji laboratoryjnej lub fabrycznej, proces technologiczny można debugować tak, aby wszystkie kryształy wyhodowane w laboratorium będzie miało prawie takie same cechy biżuterii.

A w produkcji są znacznie tańsze niż ich „koledzy” tej samej jakości, wydobywani w głębokich i zagrażających życiu kopalniach czynnych. Ponadto złoża niektórych minerałów nie są rozrzucone w obfitości równomiernie na całym globie, ale z reguły są skoncentrowane w kilku miejscach.

Uprawa kryształów rubinu w domu

Dalsze myśli płynęły przez analogię z witrażami i mozaikami. Jeśli w Internecie natknąłem się na oferty na te usługi od dużych renomowanych firm z solidnym zapleczem produkcyjnym i płynnością finansową, to zadawałem sobie pytanie, dlaczego nie dało się wykonać małych witraży (wstawek w drzwiach wewnętrznych, kinkietach itp.) dosłownie na twoim biurku?

Studiowałem technologię, zastanawiałem się, jak można ją uprościć do użytku domowego, przeprowadziłem pewną liczbę eksperymentów - i uzyskałem wynik!

Podobnie Aleksander i ja zaczęliśmy twórczo przerabiać pomysł uprawy kryształów kamieni szlachetnych w domu. Przestudiowaliśmy (na poziomie wstępnym) różne metody i zdecydowaliśmy się na metodę francuskiego naukowca Auguste Verneuila, który ponad 100 lat temu stworzył oryginalną technikę i sprzęt, który umożliwił hodowlę kryształów rubinu o wadze 20-30 karatów za 2-3 godziny. Było to wybitne osiągnięcie nauki i techniki, nie tylko dlatego, że umożliwiło sztuczne wytwarzanie tak cennego materiału w wymaganych ilościach, ale także dlatego, że otworzyło perspektywy syntezy i wzrostu kryształów innych kamieni szlachetnych.

Sukces O. Verneuila poprzedziło prawie pół wieku badań nad syntezą rubinu.

Prostota i niezawodność metody Verneuila doprowadziła do szybkiej organizacji przemysłowej produkcji tych kryształów, najpierw we Francji, a później w prawie wszystkich wysoko rozwiniętych krajach świata.

Pierwszy rysunek pokazuje samą zasadę metody Verneuila (czyż nie - wszystko wygląda dość prosto!), a drugie zdjęcie przedstawia aparat Verneuila.

Zasada działania metody Verneuila

Aparat Verneuila

Wygląda to dość skomplikowanie, nawet na początku budzi strach – mówią, że nigdy bym czegoś takiego nie zrobiła! Ale to są fałszywe obawy. W końcu należy raz jeszcze pamiętać, że wynalazca stworzył swoją technologię ponad 100 lat temu!

Oczywiście nie miał do dyspozycji tych elektrycznych i mechanicznych „sztuczek”, które są obecnie dostępne dla każdego domowego mistrza!

Właśnie nad tym problemem - jak uprościć aparat Verneuila poprzez zastosowanie nowoczesnych podzespołów elektrycznych i mechanizmów o szerokiej dostępności i stworzyć "kuchenną" wersję aparatu - zaczęliśmy pracować.

I udało się!

Strona http://rubin-bmm.narod.ru zawiera bardziej szczegółowe informacje na temat naszej „kuchennej” wersji aparatu Verneuil.

Metodą Verneuil można wyhodować kryształy nie tylko rubinu, ale także niebieskiego, białego (przezroczystego) i żółtego topazu (a także innych odcieni według uznania).

Publikuję szczegółowy opis wersji „kuchennej” (za zgodą Aleksandra) jako głównego generatora pomysłu i wcale nie boję się konkurencji ze strony tych entuzjastów, którzy zdecydują się podążać za tym pomysłem. Powód jest bardzo prosty: obecnie sztuczne szlachetne kryształy są uprawiane w wielu krajach świata, ale gdy tylko pójdziesz do sklepu jubilerskiego, od razu stanie się oczywiste, że ceny nadal „gryzą”. A nasycenie rynku najwyraźniej wciąż jest bardzo, bardzo daleko. I nawet jeśli po przeczytaniu tych informacji jest kilka tysięcy entuzjastów, to z naszą „domową” produkcją nie jesteśmy w stanie zrobić żadnej szczególnej „pogody” w tym segmencie rynku. Dlatego wyniki naszych badań można publikować bez obaw. Wręcz przeciwnie, jeśli w sieci pojawi się coś takiego jak „Stowarzyszenie Domowych Hodowców Kryształów” :-), to będzie jeszcze ciekawiej i pożyteczniej dla wszystkich, bo jak wiadomo dwie głowy to dobre, a dwa tysiące – można śmiało założyć - znacznie lepiej. A niektóre z tych głowic mogą okazać się znacznie lżejsze, a ich pomysły pomogą wszystkim zainteresowanym jeszcze bardziej uprościć i ulepszyć urządzenie, a z "kuchni" zrobić "szafkę nocną" :- ).

Teraz kilka słów o efektywności ekonomicznej projektu. Aby wyhodować kryształ rubinu o wadze 20-30 karatów (4-6 gramów!), zajmie 3 godziny i około 3 kWh energii elektrycznej. Oblicz, ile to kosztuje w Twojej okolicy. Myśleć. że liczba ta będzie mniejsza niż 10 rubli. Koszt 6 gramów sproszkowanego tlenku glinu i 0,2 grama tlenku chromu na ogół nie może kosztować więcej niż 50 kopiejek.

Jeśli więc, drogi czytelniku, zaoferujesz zainteresowanemu jubilerowi nawet nieoszlifowany kryształ, to nie musisz mieć głowy Sorosa, aby zrozumieć, że zysk z transakcji będzie bardzo solidny. Cóż, jeśli któryś z ręcznie robionych mężczyzn uszczęśliwia swoją żonę lub dziewczynę rubinami i topazami, to w ogóle nie można liczyć psychologicznych dywidend z takich „inwestycji”! :-).

Jeszcze kilka słów o legalności takich postępowań. Oczywiście nadal muszę dokładnie skonsultować się z prawnikami, ale w prawie Federacji Rosyjskiej „O METALI SZLACHETNYCH I KAMIENACH SZLACHETNYCH”, które recenzowałem (ostatnio zmienione 18 lipca 2005 r. N 90-FZ) jest bardzo konkretnie napisane, że przedmiotem regulacji tego prawa są diamenty, szmaragdy, rubiny, szafiry i aleksandryty oraz perły naturalne w postaci surowej (naturalnej) i przetworzonej. Unikatowe formacje bursztynowe utożsamiane są z kamieniami szlachetnymi w sposób ustalony przez Rząd Federacji Rosyjskiej. Ta lista kamieni szlachetnych może zostać zmieniona tylko przez prawo federalne”. Specjalnie wyróżniono słowo - „naturalny”. Nic nie mówi się o syntetykach.

Popularne w kategorii: