Главная › Молитвы › Выращивание кристаллов рубина и других искусственных камней в домашних условиях. Выращивание кристаллов — отличная возможность разбогатеть

Выращивание кристаллов рубина и других искусственных камней в домашних условиях. Выращивание кристаллов — отличная возможность разбогатеть

По своим физическим свойствам и по химическому составу драгоценные камни, полученные синтетическим путем, практически не отличаются от натуральных. Далеко не все изделия, продающиеся в ювелирных магазинах, содержат натуральные камни. И это вполне нормально. Рассмотрим, как открыть свой бизнес на выращивании кристаллов рубина в домашних условиях.

Основная проблема заключается в том, что большая часть натуральных камней не обладает всеми необходимыми характеристиками, чтобы красоваться в ювелирном украшении. Камни, полученные в заводских или лабораторных условиях, имеют практически одинаковые характеристики. Кроме того, синтетическое производство драгоценности обходится дешевле, нежели добыча натурального в глубоких и опасных для жизни шахтах.

Выращивание с использованием ограниченных солей

Для данного метода подойдут алюмокалиевые квасцы. Дома лучше всего выращивать кристаллы из медного купороса. Они плохо растут из обычной соли. А вот медный купорос и купить легко, и з него растут очень красивые синие искусственные драгоценные камни.

1. Подготавливаем емкость. В ней будем делать насыщенный раствор соли. Насыпаем несколько столовых ложек соли, заливаем ее водой и размешиваем. Досыпаем соль, пока она не перестанет растворяться. Используйте горячую воду, чтобы не ошибиться с пропорциями. Есть кривые растворимости для разных солей. Они показывают, сколько граммов может раствориться в 100 мл воды при определенной температуре.

Кривые растворимости

2. Фильтруем раствор. Этот шаг очень важный, особенно если вы покупаете медный купорос в магазине для сада и огорода. Если раствор будет грязным, кристалл вырастет с дефектами. Оставляем раствор на сутки, чтобы из него выпали лишние кристаллы. Они оседают на дне стакана и служат нам затравкой (главным элементов, на котором будут наращиваться новые).

3. Привязываем кристалл к леске. Леску обматываем на карандаш и вешаем это приспособление на стакан с насыщенным раствором. С течением времени вода испаряется, насыщенность раствора увеличивается. Излишек вещества, которое не может раствориться, оседает на наше изделие.

4. Раз в две недели добавляем в стакан насыщенный раствор. Зачем это делать? Со временем вода испаряется и на каком-то моменте роста ее будет недостаточно и рост прекратится.

Важно! Добавляемый раствор должен быть такой же температуры, как и раствор, где растет кристалл. Если она будет высшей, можем все испортить.

5. Через три месяца вынимаем кристалл и высушиваем его салфеткой.

6. Покрываем изделие 1-2 слоями бесцветного лака для ногтей. Это необходимо, чтобы он не высыхал и не терял свой блеск. После высыхания изделие можно брать руками.

Вот какие замечательные рубины можно вырастить в домашних условиях!

Рубин это один из самых известных и красивых драгоценных камней, который высоко ценится людьми уже многие тысячи лет. Его ярко-красный цвет связывается с цветом огня или крови и символизирует жизненную силу и энергию. Натуральные рубины редко бывают крупными и прозрачными, поэтому особо выдающиеся камни становятся национальными сокровищами в разных странах, украшают вещи королевских фамилий и аристократов.

Описание натуральных и синтетических рубинов

Натуральный рубин это очень твердый минерал, разновидность корунда. Химический состав у него очень простой – это оксид алюминия Al 2 O 3 с микроскопической примесью хрома, которая и обеспечивает красный цвет.

Бесцветный корунд не имеет ювелирной ценности, но, благодаря своей твердости, используется в технике как абразивный материал. Другими ювелирными разновидностями корунда являются сапфир, синий цвет которого обеспечивается примесью титана и железа и бледно-зеленый искусственный амарилл.

По цвету рубины варьируют от розовых до огненно-красных и коричневых, а самым дорогим оттенком считается «голубиная кровь»: ярко-красный с примесью фиолетового. Изделия из этого камня имеют характерный стеклянный блеск.

Кроме красивого цвета для рубина характерно интересное оптическое явление – проявление шестиконечной звезды на гладкой изогнутой поверхности камня (астеризм). Это происходит из-за наложений преломления света внутри кристалла. Звездчатые рубины не гранят, а оставляют в виде кабошонов.

Природные камни редко бывают идеального качества, поэтому перед поступлением в продажу подвергаются различным видам обработки. Самые популярные приемы это подогрев, обогащение бериллием для усиления красного цвета и заливка трещин в низкокачественных камнях стеклом.

В настоящее время большинство «природных» рубинов в продаже являются композитными, так как прошли через процедуру заполнения стеклом, масса которого в итоге может доходить до 50 процентов от массы камня. Натуральный рубин является самым дорогим драгоценным камнем после алмаза. Рекордный по цене камень весом в 25 карат был куплен в 1995 году шейхом Брунея за 12 миллионов долларов.

Синтетическими рубинами называются камни, идентичные натуральному минералу по своему химическому составу, но полученные искусственно. Первые мелкие кристаллы рубина были получены Марком Гуденом из расплава корунда еще в 1837 году. Позже ученые научились сплавлять обломки натуральных камней в так называемые «сиамские рубины».

Таким методом французы получали ювелирные камни массой до 10 карат. Однако первый действительно искусственный рубин из окиси алюминия был получен только в конце 19 века Огюстом Вернелем. Его метод позволял быстро выращивать крупные кристаллы в промышленном масштабе и положил начало широкому производству синтетических рубинов по всему миру.

Основные современные методы выращивания рубинов

В настоящее время для синтеза кристаллов драгоценных камней применяется ряд промышленных методов, например:

Синтетические рубины применяются в промышленности для производства твердотельных рубиновых лазеров.

За счет квантовых переходов в кристалле рубина при облучении, такой лазер генерирует направленный пучок красного света с длинной волны 694,3 нм. С 1960 года это устройство используется в медицинской отрасли (удаление татуировок) и для решения различных технических задач (импульсная голография).

Поддельные рубины: как отличить синтетический камень от природного?

Самый надежный способ отличить синтетический у вас камень или натуральный это проконсультироваться с профессиональным ювелиром. Поскольку химический состав искусственного рубина идентичен натуральному минералу, в домашних условиях достоверно проверить происхождение камня не всегда возможно.

Есть несколько полезных советов, как определить подлинность рубина самостоятельно. Прежде всего, необходимо внимательно осмотреть камень в сильную лупу или под микроскопом. Десятикратного увеличения с хорошим освещением будет достаточно. Синтетические рубины обычно безупречны, а натуральные имеют мелкие дефекты поверхности или трещинки. Пузырьки и инклюзы внутри камня также указывают на его искусственное происхождение.

Из-за высокой цены и популярности, под видом рубинов нередко продаются другие минералы, стоящие гораздо дешевле. Среди них чаще всего встречаются:

гранаты (карельские рубины). Темно-красные или малиновые камни, которые имеют довольно тусклую окраску. Они более мягкие, чем рубины;
турмалин. Минерал красно-розового цвета, по твердости также уступает рубину;
красное стекло;
композитные рубины. Это низкокачественные природные рубины, трещины в которых заполнены цветным стеклом.

Существует несколько правил, как отличить рубин от подделки, особенно если она сделана не очень качественно. Прежде всего, обратите внимание на огранку: подлинный камень должен иметь точные и отточенные грани, а его имитации могут быть округлыми и сглаженными. Другой метод проверки это определение твердости.

Рубин это очень твердый камень и он оставляет бесцветные царапины на стеклянной или керамической поверхности, а монетка не оставляет на нем следа. Если ваш камень оставляет красную полосу на стекле, это говорит о том, что окрашен искусственно. От стекла рубин отличается по плотности (он в полтора раза тяжелее) и твердости (легко царапает стекло).

К сожалению, без специального оборудования отличить качественную подделку от натурального рубина может не получиться. До 19 века таких методов вообще не существовало, поэтому во многих исторических реликвиях, коронах и украшениях вместо рубинов вставлены другие самоцветы красного цвета.

Магические и целебные свойства рубинов

У разных народов рубины традиционно наделяются магическими свойствами. Буддисты считали, что этот камень пробуждает способности человека к искусству. Индийские маги считали, что с помощью этого камня можно получить власть над другими людьми. Часто рубины считаются символом страсти, любви и энергии, иногда с ним связываются благородные помыслы его владельца. Этот драгоценный камень придает силы и защищает от черной магии.

Средневековые медики использовали рубины для лечения эпилепсии, паралича и даже депрессии. Крупные камни настаивались в воде, и этот настой употреблялся для лечения кишечника и импотенции. Современная народная медицина считает, что ношение рубинов нормализует работу кровеносной системы и благоприятно влияет на сердце.

Однако чтобы камень действовал, он должен быть натуральным, так как искусственные рубины лишены магических и лечебных свойств.

Из-за высокой ценности природных рубинов с античных времен на рынок массово поступают различные имитации и подделки. В конце 19 века было изобретено выращивание рубинов, химически идентичных натуральным.

К настоящему времени существует много способов выращивать крупные и прозрачные кристаллы, которые используются как в ювелирной сфере, так и в технической – например, для производства рубиновых лазеров. Однако природный рубин стоит гораздо выше искусственного и остается предпочтительнее для изготовления элитных украшений или магических талисманов.

Выращивание кристаллов рубина в домашних условиях доступно для всех желающих. Для работ не потребуется оборудованная лаборатория, получение теоретических и практических знаний в области минералогии, покупка специальных химических реактивов. Все необходимое найдётся на кухне.

Домашнее экспериментирование

Начинать выращивание рубинов советуют с небольших объёмов. Сначала приобретается опыт, понимается весь процесс, а затем уже начинается непосредственная систематическая работа. Синтетическое создание собственных рук не будет уступать в красоте и привлекательности природным минералам. Камни пользуются спросом у ювелиров, поэтому удачный опыт может принести дополнительный доход, если найти рынок сбыта.

Способов выращивания несколько. Советуют попробовать все варианты, затем остановиться на понравившемся.

Искусственные драгоценные породы, созданные человеком, по химическому содержанию и физическим свойствам не отличаются от натуральных. Преимущество домашних технологий в том, что они позволяют создать идеально чистые породы. В природе такое случается крайне редко. Ювелирные качества лабораторных образцов довольно хорошие. Другой плюс минерала – стоимость. Камни дешевле, чем их оригиналы, зарождающиеся в глубоких шахтах.

Органические соли

Вырастить кристалл рубина легко из различных солей:

медного купороса;
алюмокалиевые квасцы;
обычная соль.

Самый длительный процесс на основе соли, самые красивые образцы получают из купороса. Производство кристаллов рубина строится по следующим этапам:

Подготовка ёмкости. Она должна держать соль и насыщенный водно-солевой раствор. Берут горячую воду. Процесс постепенный. Две столовые ложки разводят водой, тщательно перемешивают. Затем добавляется соль и перемешивается. осыпать нужно до тех пор, пока соль не перестанет растворяться. Для соблюдения пропорций берут подсказку: таблицу растворимости разных солей в 100 мл воды, их взаимосвязь с температурой жидкости.
Фильтрация раствора. Раствор должен быть чистым. Грязевые примеси испортят структуру камня. В нём будут видны дефекты. Раствор остаётся на 24 часа. За этот период на дне ёмкости образуются кристаллы. Они станут основой рубина.
Рост искусственного минерала. К образовавшемуся на дне стакана камню привязывается леска. Она наматывается на карандаш или деревянную палочку. Приспособление устанавливается на ёмкости. Кристалл находится в растворе, в подвешенном состоянии. Вода имеет свойство испаряться, насыщенный солевой раствор выделяет излишки, которые закрепляются на получаемом образце.
Добавление раствора соли. Воды всегда нужно определённое количество, если её станет мало, кристалл перестанет расти. При нормальной комнатной температуре добавление воды проходит один раз в 2 недели.

Для получения рубинов в домашних условиях придётся ждать примерно 3 месяца. Затем камень освобождают от солевого раствора, просушивают мягкой салфеткой. Образец покрывают бесцветным лаком для ногтей в несколько слоёв.

Совет опытных создателей кристаллов. Раствор соли должен быть той же температуры, что и вода в ёмкости. Кристалл растёт и при температуре чуть ниже, но высокие подъёмы растворов портят и останавливают рост.

Аппарат для работ на дому

Для создания рубинов в домашних условиях потребуется аппарат, названный по имени его создателя, – Вернейля. Методика изобретателя позволяет за 3 часа вырастить рубин весом в 30 карат. Технология позволила создавать драгоценный материал в нужном количестве. Промышленные мощности стали активно внедрять разработку Вернейля. Время внесло свои коррективы, и сегодня такой аппарат легко собирается дома. Составные части прибора:

катетометр;
механизм встряхивания;
бункер;
горелка;
муфель;
растущий кристалл;
кристаллодержатель;
механизм опускания кристалла.

Аппарат используют для выращивания не только рубинов. Часто в приборе создают голубой топаз, изумруды и камни с просвечивающей прозрачной структурой.

Процесс домашнего производства:

Через воронку в бункер засыпают порошок. Состав порошка - Al2O3, добавочный компонент - Cr2O3.
С помощью горелки подаётся пламя к нижней части бункера.
Порошок начинает плавиться.
Слои расплавленного порошка – это растущий кристалл рубина.

Через механизм опускания искусственный минерал передвигается вниз. В аппарате можно получить различные оттенки. Скорость образования кристалла выше, чем в ёмкости. Потребуется всего 3 часа, и рубином можно будет любоваться. Для одного образца нужны следующие объёмы компонентов:

6 г Al2O3;
0,2 г Cr2O.

Необработанные кристаллические образования необычайны по форме. Они оригинально схожи с природными, но в то же время всегда уникальны.

Работа с аппаратом на первый взгляд сложна и кропотлива. На самом деле, прибор, придуманный французским изобретателем более 100 лет назад, не создаст особых проблем. Его собирают из частей, которые есть в хозяйстве у практичных людей. Сделать аппарат и приобрести порошок - основные этапы подготовки.

Экономические расчёты

Домашние технологии всегда дешевле. Можно рассчитать стоимость всех компонентов, затрат, и определить примерную стоимость получаемых образцов. Что берут в расчёт рубина:

стоимость частей прибора;
затраты на электроэнергию;
цена на приобретение порошков для основы кристалла.

Даже примерные расчёты покажут выгоду. Стоимость всех составляющих не составит и 500 рублей. За такие деньги сложно купить ювелирное изделие из рубина красивого вида и отличного качества. Процесс не должен пугать домашних экспериментаторов и законностью. Регулируются государством природные минералы, синтетические под действие документов не попадают. Если принято решение открыть небольшое производство, его следует зарегистрировать в установленном порядке. Душа будет на месте, работа принесёт только удовлетворение.

Драгоценный камень, созданный самостоятельно, станет гордостью. Умелец постепенно научится менять оттенки рубинов. Следующим шагом будет творческая работа над полученными образцами, преобразование их предметы дизайна интерьера и оригинальные украшения.

Метод Огюста Вернейля
Определяемся с конкуренцией в данной сфере
Регистрируем домашнее производство
Рекламные мероприятия
Подробный метод выращивания кристаллов в домашних условиях!

Выращивание с использованием ограниченных солей

Кривые растворимости

5. Через три месяца вынимаем кристалл и высушиваем его салфеткой.

Вот какие замечательные рубины можно вырастить в домашних условиях!

Метод Огюста Вернейля

Для получения рубина в лабораторных условиях используется аппарат, изобретенный французским ученым Огюстом Вернейлем более 100 лет тому назад. В интернете можно найти информацию по методике выращивания рубина и более упрощенную аппаратуру французского ученого, которую можно использовать в домашних условиях. По методу Огюста Вернейля за 2-3 часа можно вырастить кристалл рубина, масса которого 20-30 каратов. Надо отметить, что данный метод распространяется также на производство топаза различных оттенков (желтого, голубого, белого и прозрачного).

Чертеж аппарата Вернейля

Чтобы получить изделие массой 30 каратов, понадобится 3 кВт*часа электроэнергии и 3 часа времени. В денежном эквиваленте это составит менее 1$. Для производства одного кристалла необходимо 0,2 г окиси хрома и 6 г порошка окиси алюминия, стоимость которых составит не более 0,50$.

Не нужно быть экономистом, чтобы понять, что при реализации даже необработанного кристалла ювелиру прибыль будет весьма солидной. Порадовав доморощенными топазами и рубинами свою жену, вы получите ни с чем несравнимые психологические «дивиденды».

Скачайте подробное описание метода Вернейля

Технология производства синтетических сапфиров, рубинов и корундов

Монокристаллы пластинчатого сапфира (бесцветного корунда) выращивают расплавными методами, что позволяет получить кристаллы весом до нескольких килограмм. Монокристаллы синтетического сапфира выращиваются из окиси алюминия вытягиванием формообразователями заданного профиля по методу Степанова. Как бесцветный конструкционный материал, пластинчатый сапфир используется в полупроводниках и электронной промышленности, тонкопленочной гибридной и интегральной микроэлектронике, светотехнике, производстве химической aппаратуры и других промышленных отраслях.

Пластины оптически прозрачного и бесцветного корунда (сапфира) сильно варьируются по цене в зависимости от наличия невидимых глазом микро-дефектов. Средний размер пластин составляет 170х170 мм и высота 30 мм. Полное формирование качественного сырья производится примерно за неделю. Пластина с невидимыми глазом микроскопическими дефектами (визуально абсолютно идеальная) вполне подходит для использования в ювелирном деле в качестве сырья, но может быть не пригодна для нужд тонкой промышленной оптики, поэтому и цена на сырье будет сильно варьироваться. То, что идеально подходит для ювелирного дела и реально по цене, может оказаться недостаточным для промышленных нужд.

В начале роста кристаллы сапфира бесцветные, но затем, по мере накопления примесей, они становятся слегка розоватыми. А если розоватый корунд положить на некоторое время под ультрафиолетовую (УФ) лампу, то розоватость постепенно превращается в чудесную винную коричневатость. По цвету сапфир как винный топаз получается, только тверже.

Пластины монокристалла сапфира по технологии выращивания напоминают процесс замораживания обыкновенной воды и ее модификаций. Если это тип "газированная вода", будет много видимых глазом пузырей. Если это тип "вода из-под крана или открытого источника", будет много скрытых и невидимых глазу пузырей, которые делеют сапфир непрогодным при работе под микроскопом. Тип "вода с инородными примесями" даст примеси в сапфире. Идеальный вариант - тип "вода дистиллированная без газа и примесей, в вакууме" - используется для изготовления увеличительных и уменьшительных стекол для прожигания микросхем и процессоров современных компьютеров (фирма "Intel" в США, доклады на семинарах и симпозиумах 2006-2007 гг. и позднее). Весьма актуально.

Монокристаллы синтетического корунда представляют собой модификацию окиси алюминия, в которой небольшая часть ионов алюминия может быть изоморфно замещена ионами группы железа или ионами меди. Выращивание синтетических монокристаллов широкой гаммы цветов (рубинов, сапфиров, топазов, аметистов и др.) осуществляется методом Вернейля. Синтетические корунды применяются в ювелирной, часовой промышленности и в приборостроении. Отходы корундов используются для производства высококачественных абразивных и огнеупорных изделий. Аппарат Вернейля позволяет также выращивать синтетические шпинели и т.п.

Рубин и сапфир - минералы, которые хотя и различаются по внешнему виду, обладают идентичной кристаллической структурой и свойствами, за исключением присутствия незначительных концентраций элементов-примесей, придающих им характерные цвета. Рубин и сапфир состоят в основном из окиси алюминия Al2O3, кристаллическую форму которой минералоги называют корундом. Кристаллы, выращенные по методу Вернейля, известны как Були , по видимому в связи с тем, что первоначально они имели округлую форму. Этот термин, введенный Годеном и применявшийся Вернейлем, стал обычным у специалистов по выращиванию кристаллов несмотря на то, что сейчас кристаллы имеют цилиндрическую форму.

Вернейль в течение 2 часов выращивал Були весом 2,5-3 г (12-15 карат). Були были округлой формы, и некоторые из них имели диаметр 5-6 мм. Сегодня выращивают цилиндрические були диаметром 20 мм и длиной цилиндра 50-70 мм и так называемые полубули (половина цилиндра, разрезанного вдоль, с основанием 10 х 20 мм). Объем такой полубули 10 х 20 х 60-70 мм составляет 10-11 куб. см и масса соответственно 40-45 грамм. В каратах пока это сырье не измеряется (но можно легко пересчитать - масса 200-250 карат).

Монокристаллические прозрачные були и стержни искусственного корунда (синтетические рубины и сапфиры) получают плавлением и рекристаллизацией глинозема (оксида аллюминия) в кислородно-водородном пламени. Були могут быть дополнительно окрашены: примесями ионов Cr (хрома, до 2%) - в красный, V (ванадия) - в серовато-зеленый при дневном свете и фиолетовый при искусственном освещении, Mn (марганца) - в желтовато-розовый, Ni (никеля) - в желтый, Ti (титана) - в розово-фиолетовый цвета. При огранке синтетических корундов под разными названиями (сапфир, рубин, топаз, александрит, аметист) они применяются в ювелирном деле; красные корунды - рубины - в качестве опорных камней для механических часов и других точных приборов, а стержни - в оптических генераторах (лазерах). Плотность синтетических корундов составляет 4 г/куб.см, твердость составляет 9 для окрашенных корундов и 9.25 у муассонита (твердость алмаза составляет 10 по шкале Мооса). Кристаллическая структура корунда сложена атомами Al (алюминия), окруженными 6 атомами O (кислорода), которые образуют плотнейшую гексагональную упаковку. Корунд также характеризуют высокая химическая стойкость и высокой температурой плавления (2020-2050 град. С, относится к огнеупорам).

В Институте кристаллографии АН СССР им. А. В. Шубникова были разработаны методы синтеза корундов, при помощи которых получают кристаллы корундов самой различной формы. Этот способ позволяет выращивать кристаллы лейкосапфира в виде пластин больших размеров с определенной заданной кристаллографической ориентацией. Молибденовый контейнер, заполненный исходным материалом, помещается в вакуумную печь, где его нагревают до температуры более 2000 o С. Оксид алюминия расплавляется. Контейнер с расплавом медленно перемещается в зоны с более низкой температурой, и при снижении температуры до определенного значения расплав кристаллизуется. Для направленной кристаллизации в расплав вводится затравочный кристалл. Весь процесс автоматизирован.

В промышленных масштабах искусственные корундовые материалы получают в результате плавления боксита в электропечах с восстановителем (железными опилками). Они также употребляются как абразивы; методами порошковой металлургии из них изготовляют резцы для механической обработки металлов при высокой температуре. Они не годятся для ювелирной промышленности (для гранения как вставки).

Оказывается, что сейчас подделывают не только натуральные природные камни. Поскольку после распада СССР цены на синтетическое корундовое сырье стали довольно высоки, цены на синтетические корунды, сапфиры и рубины тоже оказываются не копеечными. На фото справа типичный образец подделки синтетических монокристаллов корунда (синтетических рубинов и сапфиров). Довольно яркие цвета и характерная голтовка (форма, напоминающая окатанную гальку). Вроде бы и похоже на корунд, и дорого может продаваться, но вырощено не Вернелевским способом.

Если у кого-то еще сохранились синтетические рубины советской огранки (камни производства СССР) в ювелирных изделиях - не спешите от них избавляться. У Вас образец прекрасной машинной огранки камня и редкий образец ценного синтетического корунда. Теперь их просто так уже в ювелирном магазине не купишь. Сегодня цены на ограненные синтетические корунды, рубины и сапфиры для ювелирных изделий во много раз превышают цены на традиционные бесцветные и окрашенные фианиты (синтетические кубические цирконы), хотя они и заметно дешевле цен на природное сырье и натуральные драгоценные камни группы корундов.

Технологические особенности производства корундов

Метод Огюста Вернейля. Год рождения промышленного синтетического рубина - 1905. Технология Вернейля заключалась в применении вертикальной горелки с подачей порошка глинозема в пламя через поток кислорода. Порошок встряхивается в потоке газа под действием вибратора электрическим приводом. Использование газонепроницаемого резинового сальника позволяет передавать толчки вибратора к сосуду, содержащему порошок глинозема, без утечки кислорода. В холодной части пламени помещен керамический штифт, на котором собираются капли жидкого глинозема, образующиеся при плавлении порошка, просыпающегося через горячую зону пламени.

Пламя окружается керамическим щитом, играющим роль изолятора и защищающим растущую Булю от сквозняков. Этот муфель снабжен смотровым окном, которое в оригинальном аппарате Вернейля заделывалось слюдой. Чрезмерный нагрев верхней части аппарата за счет потока тепла из горячей зоны предотвращается применением водяного охлаждения.

В начальной стадии роста Були порошок, попадая на штифт, затвердевает и образует конус из материала относительно невысокой плотности. В дальнейшем конус перемещают в горячую зону пламени, где его вершина начинает плавиться. В этот момент образуется несколько кристаллов, но один из них ориентирован в направлении наибольшей скорости роста. Он подавляет рост остальных кристаллов и служит затравкой для развивающейся Були. На ранней стадии роста чрезвычайно важно мастерство оператора, поскольку во время селекции кристаллов может понадобиться регулировка температуры пламени или скорости подачи порошка.

После того, как в центральной части начнется преобладающий рост одного кристалла, чтобы увеличить диаметр Були, повышают скорость подачи питающего порошка и постепенно увеличивают температуру пламени регулировкой скорости потока кислорода. Верхняя поверхность Були становится округлой, и на нее подают свежие порции глинозема в виде падающих капель расплава. Далее подставку со штивтом опускают со скоростью, соответствующей скорости роста Були. Наиболее важным условием для выращивания кристаллов высокого качества является равномерная подача порошка, поэтому большие усилия тратятся на приготовление питающего материала с тем, чтобы он обладал хорошей сыпучестью.

Если порошок слишком грубый, внедрение крупных холодных частичек может вызвать затвердевание тонкого расплавленного слоя. Тогда зарождается много мелких кристаллов и Буля утрачивает структуру монокристалла. Применение слишком мелкого порошка связано с опасностью испарения глинозема в пламени. Оптимальные размеры частиц лежат в субмикронном интервале (меньше тысячных долей миллиметра - 20 мкм). Частицы должны иметь правильную форму, так как только в этом случае они одинаково реагируют на воздействие вибратора (и равномерно сыпятся). Вернейль получал глинозем из аммониевых квасцов, содержащих около 2,5% примеси хромовых квасцов (получались классические були красного цвета). Порошок такого состава нагревался до разложения квасцов и образования окислов, которые измельчались и просеивались через проволочное сито для селекции частиц необходимого размера.

Метод Чохральского (метод вытягивания из расплава) 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 выше точки плавления. В расплав на вытяжном валу опускают затравку из материала будущего кристалла, и на ней наращивается синтетический материал до нужной толщины. Вал с затравкой постепенно поднимают вверх со скоростью 1-50 мм/ч с одновременным вращением с частотой 30-150 об -1 . Вращают вал, чтобы выровнять температуру расплава и обеспечить равномерное распределение примесей. Диаметр кристаллов до 50 мм, длина до 1 м. Методом Чохральского выращивают искуственный гранат, а также корунд, шпинель, хризоберилл, ниобат лития и др.

Появилось большое число научных работ по выращиванию корунда и шпинели методом плавления в пламени (метод зонной плавки). В процессе выращивания кристаллов этим методом с помощью нагревательного механизма расплавляется небольшая область - зона, а затем нагреватель перемещается вдоль образца, в связи с чем происходит последовательный рост монокристалла. Существуют два варианта этого метода: в методе горизонтальной направленной кристаллизации используется длинная узкая лодочка (полученные кристаллы имеют форму пластин размером 220х100Х20 мм и более в зависимости от величины лодочки), в вертикальном варианте - плавающая зона - применяется спеченный стержень (буля), закрепляемый в верхней и нижней частях.

Главное внимание в них уделяется соотношению между дефектами в кристаллах и условиями, при которых выращивается Буля. Основное несовершенство этого метода выращивания кристаллов заключается в наличие ступенчатого градиента температур между горячей областью пламени, где располагается расплавленная вершина Були, и более холодной нижней частью. Резкое изменение температуры вдоль оси Були создает сильные напряжения в кристалле и при извлечении из печи Були часто растрескиваются (вдоль цилиндра) с образованием двух полуцилиндрических фрагментов (полубулей). Для нужд ювелирной промышленности под огранку такие полубули вполне подходят.

Технологические особенности производства звездчатых сапфиров (астериксы)

В 1947 г. отделение "Линде" компании "Юнион карбайд корпорейшн" в Ист-Чикаго с помощью метода Вернейля начало производить звездные сапфиры и рубины. В 1949 г. этот метод был запатентован. Звездные камни получили название за свой необычный вид, если рассматривать кристалл вдоль его главной оси. Шесть блестящих полос радиально расходятся от центра кристалла так, что создается впечатляющая картина, соответствующая символическому изображению звезды или звездочки. Получаются очень яркие звездные камни, отсутствующие в природе.

Такое явление в корунде вызывается присутствием тонких иголочек рутила - титаната алюминия (Al2TiO5), которые вытянуты в полоски, располагающиеся в соответствии с симметрией кристаллической структуры под углом в 60 o относительно друг друга. Это достигается добавлением в порошок глинозема небольших количеств рутила. В процессе формирования були рутил растворяется в расплавленном слое глинозема, но при охлаждении после кристаллизации були выделяется в форме иголочек, но в основном уже в виде Al2TiO5, образующегося в результате взаимодействия рутила и глинозема. В соответствии с патентом "Линде" наилучшие результаты достигаются при добавлении в порошок от 0,1% до 0,3% рутила и при последующем отжиге були при 1100-1500 o С в течение нескольких часов для выделения иголочек Al2TiO5. Звездные камни обычно изготавливаются в виде достаточно выпуклых кабошонов, в этом случае они наиболее эффектны.

Основная сложность при изготовлении звездных камней - добиться равномерного распределения иголочек Al2TiO5 с тем, чтобы звезда занимала всю ширину камня. Специалисты из фирмы "Линде" обнаружили, что наилучшие результаты достигаются изменением скорости потока кислорода, которое приводит к периодическим вариациям температуры. Удобнее всего это делать с помощью клапана, частично перекрывающего подачу кислорода. Было обнаружено, что эта процедура приводит к периодическому изменению распределения иголочек. Если при низкой скорости потока кислорода иголочки распределяются по всей ширине були, то высокая скорость потока способствует кристаллизации их только в периферической части.

Наиболее эффектно звездный рисунок проявляется, когда толщина чередующихся слоев составляет 1 мм. Эта процедура демонстрирует одно из главных преимуществ искусственных драгоценных камней перед природными: специалист, выращивающий кристаллы, контролирует условия изготовления материала и может изменять их для достижения наилучшего результата. Любители природных кристаллов допускают возможность определенной обработки камней с целью улучшения их облика, например нагревание циркона, но они не имеют возможности контролировать условия, при которых первоначально росли кристаллы. Только в редких случаях природный звездный камень может в чисто зрительном восприятии конкурировать со своим рукотворным двойником.

Фирма "Линде" изготавливает звездные камни и другим способом, когда предварительно отшлифованный кабошон из камня, синтезированного без добавок рутила, погружается в расплав рутила, для того чтобы образовался очень тонкий слой иголочек. Лишь после этого производится окончательная полировка. Такие камни отличаются от обычных звездных камней большей прозрачностью, но не продаются в широких масштабах.

Кроме рубина и сапфира звездные камни фирмы "Линде" представлены разновидностями пурпурного, зеленого, розового, желтого и коричневого цветов, а также дымчато-синего и дымчато-красного. Поскольку сейчас уже истек срок действия первоначального патента, появился ряд других поставщиков, например в Германии. Сообщалось о бесцветном звездном сапфире. Такая конкуренция вызвала падение цен на синтетические звездные корунды. Фирма "Линде" прекратила их производство и продала свое оборудование, хотя все еще имеются в продаже камни компании "Элвин" из Нью-Джерси. По-видимому, в настоящее время основным поставщиком звездных камней, которые еще очень популярны в США, становится фирма "Джева".

Синтетические драгоценные камни по своему химическому составу и физическим свойствам практически полностью неотличимы от натуральных камней. Вся проблема. оказывается в том, что среди натуральных драгоценных камней далеко не все имеют достаточную чистоту и другие ювелирные качества, чтобы удостоится чести быть представленными в ювелирных салонах, а в условиях лабораторного или заводского производства технологический процесс можно отладить настолько, что все выращенные в лаборатории кристаллы будут иметь практически одинаковые ювелирные характеристики.

Да и в производстве они значительно дешевле, чем их "коллеги" того же качества, добытые в глубоких и опасных для жизни рабочих шахтах. К тому же месторождения определенных минералов не разбросаны в изобилии равномерно по всему земному шару, а сосредоточены, как правило, в немногих местах.

Выращивание кристаллов рубина в домашних условиях

Дальше мысль потекла по аналогии с витражами и мозаикой. Если в Интернете я наткнулся на предложения по этим услугам от крупных солидных фирм, с солидными производственными площадями и денежным оборотом, то, задался я тогда вопросом - почему нельзя делать небольшие витражи (вставки в межкомнатные двери, настенные светильники и т.п.) буквально у себя на письменном столе?

Изучил технологию, поломал голову, как ее можно упростить для домашнего применения, провел определенное количество опытов - и получил результат!

Аналогично мы с Александром начали творчески перерабатывать идею выращивания кристаллов драгоценных камней в домашних условиях. Изучили (на ознакомительном уровне) разные способы, и остановились на способе французского ученого Огюста Вернейля, создавшего более 100 лет тому назад оригинальную методику и аппаратуру, позволявшую за 2-3 часа выращивать кристаллы рубина массой 20-30 каратов. Это было выдающимся достижением науки и техники не только потому, что дало возможность искусственно производить такой ценный материал в необходимых количествах, но еще и потому, что открыло перспективы синтеза и выращивания кристаллов других драгоценных камней.

Успеху О. Вернейля предшествовала почти полувековая история исследований по синтезу рубина.

Простота и надежность метода Вернейля привела к быстрой организации промышленного производства указанных кристаллов вначале во Франции, а позднее практически во всех высокоразвитых странах мира.

На первом рисунке показан сам принцип действия метода Вернейля (не правда ли - выглядит все довольно просто!), а на втором рисунке - аппарат Вернейля.

Принцип действия метода Вернейля

Аппарат Вернейля

Выглядит довольно сложно, даже поначалу наводит некоторый страх - мол, мне такой ни за что не сделать! Но это - ложные опасения. Ведь следует еще раз вспомнить, что изобретатель создал свою технологию более 100 лет назад!

Естественно, что у него не было в распоряжении тех электрических и механических "фокусов", которые доступны любому домашнему мастеру в настоящее время!

Вот над этой проблемой - как упростить аппарат Вернейля за счет применения современных электрических узлов и механизмов широкой доступности и создать "кухонный" вариант аппарата - мы и начали работать.

И нам это удалось!

На сайте http://rubin-bmm.narod.ru опубликована более развернутая информация по нашему "кухонному" варианту аппарата Вернейля.

По методу Вернейля можно выращивать кристаллы не только рубина, но и голубого, белого (прозрачного) и желтого топазов (а также и другие оттенки по желанию).

Подробное описание "кухонного" варианта я опубликовываю (с согласия Александра) как основной генератор идеи и совершенно не опасаюсь конкуренции со стороны тех энтузиастов, которые решат последовать этой идее. Резон очень прост: в настоящее время искусственные драгоценные кристаллы выращиваются во многих странах мира, но стоит зайти в ювелирный магазин, то сразу станет очевидно, что цены по-прежнему "кусаются". И до насыщения рынка, по-видимому, еще очень-очень далеко. А если даже после прочтения этой информации найдутся несколько тысяч энтузиастов, то со своим "домашним" производством мы все особой "погоды" на данном сегменте рынка сделать не можем. Поэтому и результаты наших изысканий можно публиковать, ничего не опасаясь. Наоборот, если возникнет в сети что-то вроде "Ассоциации домашних кристаллорастильцев" :-), то для всех будет еще интереснее и полезнее, поскольку, как известно, две головы - хорошо, а две тысячи - можно уверенно предположить - намного лучше. И какие-то из этих голов могут оказаться намного светлее, и их идеи помогут всем интересующимся еще больше упростить и усовершенствовать аппарат, и превратить его из "кухонного", например, в "тумбочный" :-).

Теперь пару слов об экономической эффективности проекта. Чтобы вырастить кристалл рубина массой 20-30 карат (4-6 граммов!), потребуется 3 часа и примерно 3 кВт-часа электроэнергии. Посчитайте - сколько это стоит в вашем регионе. Думаю. что получится цифра менее 10 руб. Стоимость 6 граммов порошка окиси алюминия и 0,2 грамма окиси хрома вообще больше 50 копеек стоить не может.

Так что если вы, уважаемый читатель, предложите даже необработанный кристалл заинтересованному ювелиру, то не нужно иметь голову Сороса, чтобы понять, что прибыль от сделки будет весьма солидной. Ну, а если кто-то из рукодельных мужчин рубинами и топазами осчастливит собственную жену или подругу, то психологические дивиденды от таких "инвестиций" вообще не поддаются никакому подсчету! :-).

Еще пару слов о юридической законности такого производства. Конечно, предстоит еще основательно консультироваться у юристов, но в просмотренном мной законе РФ «О ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛАХ И ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЯХ» (последнее изменение от 18.07.2005 N 90-ФЗ) сказано очень конкретно, что объектом регулирования этого закона являются «драгоценные камни - природные алмазы, изумруды, рубины, сапфиры и александриты, а также природный жемчуг в сыром (естественном) и обработанном виде. К драгоценным камням приравниваются уникальные янтарные образования в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации. Настоящий перечень драгоценных камней может быть изменен только федеральным законом.». Специально выделил слово – «природные». А про синтетические не сказано ничего.