Главная > Производство

Синтетические камни

Синтетические вставки - это камни, синтезированные в лабораторных условиях из их химических составляющих и используемые в ювелирном деле в качестве замены природных ювелирных камней. В настоящий момент практически любые освоенные в промышленных масштабах синтетические монокристаллы, обладающие твердостью и показателем преломления больше, чем у природного кварца, могут рассматриваться как перспективный ограночный материал.

Синтетические аналоги природных ювелирных камней, пригодные для огранки, появились на рубеже XIX-XX вв. и связаны с именем французского ученого Вернейля, который, применив оригинальную методику, смог вырастить кристаллы рубина весом до 20 карат. Этими работами было положено начало промышленному выращиванию синтетических минералов.

В настоящее время существует множество способов синтеза и выращивания кристаллов и несколько подходов к их классификации. Поскольку все классификации в той или иной степени основаны на фазовом состоянии и компонентном составе исходной среды, авторам кажется наиболее логичной классификация, предложенная В. С. Балицким и Е. Е. Лисицыной:

1)    выращивание кристаллов из стехиометрических расплавов;

2)    выращивание кристаллов из растворов;

3)    выращивание методом высоких давлений и температур;

4)    выращивание кристаллов из газовой фазы.

Выращивание кристаллов из расплавов

Сущность данного способа выращивания кристаллов заключается в том, что исходный материал расплавляют, а затем кристаллизуют при тщательно контролируемых условиях (температуры и давления). Данный способ может быть реализован несколькими методами, которые различаются некоторыми технологическими особенностями и применяемой аппаратурой.

Промышленное производство рубинов ювелирного качества во всех литературных источниках связывается с именем и методом Вернейля.

Идея Вернейля заключалась в применении вертикальной горелки с подачей порошка глинозема (окиси алюминия) в пламя через поток кислорода. Порошок встряхивается в потоке газа (кислорода) под действием вибратора с электрическим приводом. Газонепроницаемый резиновый сальник 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 муфелем, играющим роль изолятора и защищающим растущий кристалл (булю). 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 только один из них ориентирован в направлении наибольшей скорости роста. Он подавляет рост остальных кристаллов и служит затравкой для були. На ранней стадии роста приходится регулировать температуру пламени и скорость подачи порошка для лучшего роста затравки. После того как в центральной части начнется преобладающий рост одного кристалла, для увеличения диаметра були повышают скорость подачи питающего порошка и постепенно увеличивают температуру пламени регулировкой скорости потока кислорода. Верхняя часть були становится округлой, и на нее подают свежие порции глинозема в виде падающих капель расплава. Подставку со штифтом опускают со скоростью, соответствующей скорости роста були.

Наиболее важное условие для выращивания кристаллов высокого качества - равномерная подача порошка, который должен обладать хорошей сыпучестью. Если порешок слишком грубый, внедрение крупных холодных частиц может вызвать затвердевание тонкого расплавленного слоя, зарождается много мелких кристаллов и буля утрачивает структуру монокристалла. Применение слишком мелкого порошка связано с опасностью испарения глинозема в пламени. Оптимальные размеры частиц составляют тысячные доли миллиметра.

А. Вернейль получал глинозем из аммониевых квасцов, содержащих около 2,5% примеси хромовых квасцов. Именно эта концентрация хрома обеспечивала получение камня красного цвета. Порошок такого состава нагревался до разложения квасцов и образования оксидов, которые измельчались и просеивались через сито для селекции частиц необходимого размера.

Методом Вернейля можно выращивать сапфиры (используя в качестве добавки для получения синей окраски 1,5% оксида железа и 0,5% оксида хрома) и шпинели. Кроме того, метод позволяет выращивать камни с александритовым эффектом и эффектом астеризма.

Следующий метод выращивания синтетических камней из расплавов, который в настоящее время также достаточно широко распространен, носит название способа Чохральского (или «вытягивание из расплава»). К минералам, выращиваемым таким методом, относятся рубины, сапфиры, итрий-алюминиевые (ИАГ) и другие синтетические гранаты, александриты.

В данном способе, позволяющем получать кристаллы очень высокого качества, исходный материал, например, чистый глинозем (Аl2O3) для бесцветного сапфира, плавится в тигле из тугоплавкого металла. Обычно к качестве материала тигля используется иридий, так как его температура плавления составляет 2 450 °С, что выше температуры плавления корунда (Аl2О3) -2050 °С. При плавлении других материалов, температура плавления которых ниже 1 770 °С могут использоваться платиновые тигли. Нагрев осуществляется спиральным нагревателем. Температура контролируется очень тщательно и устанавливается чуть выше точки плавления исходного материала. Затравка из корунда, закрепленная на конце стержня, лишь касается поверхности расплава. Если условия соблюдены, выращиваемый лейкосапфир успешно кристаллизуется на вращающейся затравке, которую постепенно поднимают из расплава («вытягивают»).

Реальный процесс более сложен: вокруг растущего кристалла устанавливается термоизоляция, а вся процедура протекает в атмосфере инертного газа.

Способ зонной плавки, или зонного роста, использовался для облагораживания существующих кристаллов и выращивания таких минералов как синтетический корунд, флюорит, александрит, кварц.

Установка имеет горизонтальную форму и состоит из корытообразного тигля, куда загружается исходный материал заданного состава. Индукционный нагреватель, перемещающийся вдоль тигля с помощью специального механического приспособления, создает расплавную зону, которая, остывая, кристаллизуется. Таким образом, образуется монокристалл.

В вертикальном варианте этого метода сверху и снизу установки крепится спеченный стержень, и расплавная зона, создаваемая индукционным нагревателем, перемещается вдоль этого стержня. Примеси, содержащиеся в стержне, переносятся фронтом расплавленной зоны в конец стержня и могут быть удалены после охлаждения. Такая конструкция установки применяется также и для очистки выращенного кристалла.

Для выращивания фианитов используется метод прямого высокочастотного плавления в холодном контейнере (другое его название - метод гарниссажа). Этот способ выращивания кристаллов был разработан В. И. Александровым и его сотрудниками в 1972 г. в Физическом институте АН СССР имени П. Н. Лебедева в Москве (ФИАН).

Фианит имеет химический состав, отличный от алмаза, и представляет собой стабилизированный кубический оксид циркония (ZrО2), однако по физическим свойствам приближается к алмазу: его показатель преломления 2,08-2,17, дисперсия -0,035, твердость - 8,5. Обладание такими свойствами позволило фианиту стать одной из самых популярных имитаций алмаза.

Выращивание фианита требует высокой температуры плавления (порядка 3 000 °С), которую нельзя достичь в газопламенной печи. Подобрать тигель, который бы мог выдержать подобные температуры и при этом оставаться химически нейтральным - тоже непростая задача. Изготовление фианита усложняется еще и полиморфизмом оксида циркония - то есть возможностью образования структур различного кристаллического строения.

Сущность метода прямого высокочастотного плавления в холодном контейнере заключается в следующем: шихта помещается в тигель, температура которого с помощью потока воды, проходящей через трубки, поддерживается на уровне комнатной. Высокочастотный генератор подает энергию к порошку оксида циркония, достаточную для того, чтобы расплавить центральную его часть, тогда как внешняя часть остается холодной. Расплавленная часть оксида циркония оказывается окруженной порошком того же самого материала. Это очень важно для выращивания кристаллов фианита, поскольку из-за высокой температуры трудно подобрать тигель: он будет либо реагировать с расплавом, либо плавиться.

В настоящее время можно получать фианиты практически любого, заранее заданного цвета, добавляя в расплав оксиды редкоземельных металлов (например, Lu, Ва, Nd и т. д.).

Выращивание кристаллов из раствора

В данной группе наиболее перспективным считается гидротермальный метод, который основан на перекристаллизации исходной шихты. Его суть заключается в растворении исходного материала и переноса растворенных компонентов в относительно менее нагретую зону, где и происходит рост кристаллов.

При разработке методики выращивания данным способом базировались на геологических данных, полученных исследователями природных кварцевых месторождений. Десятки миллионов лет назад по скрытым внутри горных пород трещинам, снизу вверх, к земной поверхности, поднимались глубинные воды. Такие воды, нагретые до 200-500 °С и находившиеся под большим давлением, частично растворяли встречные породы и минералы. При этом они обогащались кремнеземом и щелочами. В более холодных верхних зонах избыток кремнезема выделялся на стенках трещин и пустот в виде кристаллов кварка, образуя в благоприятных условиях месторождения минералов кварцевой группы. Эти природные условия и надо было, по возможности, реализовать в лабораторной обстановке. Естественно, выращивание кристаллов гидротермальным методом начали с опытов создания синтетического кварца.

Способ осуществляется в особых стальных сосудах - автоклавах, способных выдержать существенные давления (до 0,2 МПа) при температурах порядка 200-500 °С.

В нижнюю часть автоклава, которая нагревается сильнее, чем его верхняя часть, помещается исходный материал в виде кварцевых обломков. Водный щелочной раствор, сильно нагретый и находящийся под высоким давлением, растворяет внизу кварц и устремляется в верхнюю более холодную часть автоклава, где находятся специальные «затравки» - пластинки из чистого, однородного бездефектного кварца. Поднявшись вверх, раствор охлаждается, становится пересыщенным; на затравках отлагается избыток кремнезема, вследствие чего они начинают обрастать слоями кварца. Охлажденный раствор снова опускается вниз, нагревается и растворяет новые порции лежащего внизу исходного кварца, затем опять поднимается вверх, способствуя дальнейшему росту кристаллов. Такой круговорот раствора, повторяющийся бесконечное множество раз в течение достаточно продолжительного времени (45-75 суток), и приводит к образованию однородных и чистых кристаллов кварца.

Несмотря на кажущуюся простоту, гидротермальный способ в промышленном масштабе используется при выращивании ограниченного числа кристаллов. Кроме кристаллов кварцевой группы, его применяют еще для выращивания минералов группы берилла (например, для синтетического изумруда) и корундов.

Другим способом выращивания кристаллов из растворов является способ, получивший название кристаллизации из растворов в расплаве (или способ флюса). Здесь вместо водных растворов в качестве растворителей для шихты служат расплавы легкоплавких оксидов (PbO, МоО3, BaO, V2О5 и др.) или солей (KF, Na23, СаС12, NaCl и др.). Процесс проводят в платиновых, иридиевых или графитовых тиглях, которые помещают в электрические печи. Выбор материала тигля определяется его устойчивостью к взаимодействию с исходным расплавом, то есть растворителем.

Способ флюса позволяет выращивать синтетический корунд и его окрашенные разновидности, а также гранаты, александриты, шпинели, однако наибольшее промышленное распространение получило выращивание синтетического изумруда.

В этом случае оксиды бериллия и алюминия растворяют в кислом молибдаде лития. На поверхности расплава плавают осколки кварцевого стекла, ниже которых расположена платиновая сетка с помещенными под нее (для того, чтобы не всплывали) небольшими затравочными кристаллами синтетического изумруда. Эти кристаллы служат зародышами, на которых в зоне взаимодействия оксидов бериллия и алюминия с оксидом кремния происходит кристаллизация монокристалла изумруда. Без зародышевых кристаллов образуется слишком много центров кристаллизации, и в итоге получится множество мелких кристаллов неювелирного качества. Для придания кристаллам берилла изумрудно-зеленого цвета в расплаве должны присутствовать соединения хрома. Оптимальная температура синтеза составляет 800 °С, причем такая температура тигля должна поддерживаться в течение нескольких месяцев, чтобы можно было получить кристаллы, пригодные по размерам для огранки. Через определенные интервалы расплав должен подпитываться оксидами бериллия и алюминия. Это достигается с помощью платиновой трубки, соединенной с тиглем и достигающей до дна.

Одной из модификаций способа кристаллизации из раствора в расплаве является выращивание синтетических изумрудов по методике Жильсона. Особенность данной методики в том, что флюс непрерывно циркулирует от шихты к растущему кристаллу в горизонтальном направлении. Флюсы, представленные молибдатом лития, имеют добавки оксида свинца и (или) оксида ванадия. Процесс осуществляется при высоких температурах.

Выращивание кристаллов способом сверхвысоких давлений и температур

 Этот способ используется для выращивания синтетических алмазов и фианитов. Он основан на принципе искусственного создания условий образования минералов, близких к природным (высокие давления порядка 106 МПа и температуры около 2 000 °С).

Алмаз является одной из форм углерода, другая форма которого - графит. Графит и алмаз имеют один и тот же химический состав. Огромная разница в свойствах графита и алмаза обусловлена различным пространственным расположением атомов углерода в этих двух минералах. В алмазе, имеющем кубическую кристаллическую структуру, каждый атом углерода окружен четырьмя такими же атомами, образующими правильную четырехгранную пирамиду. Очень прочные химические связи между симметрично расположенными атомами объясняют высокую твердость алмаза. Графит же имеет слоистую структуру, где наиболее прочные связи между атомами углерода существуют внутри слоя, в котором атомы образуют гексагональную сетку. Связь же между отдельными слоями очень слабая, поэтому соседние слои могут легко скользить относительно друг друга. Кубическая кристаллическая структура углерода, характерная для алмаза, образуется при высоких давлениях, т. е. чтобы превратить графит в алмаз, необходимо атомы углерода теснее прижать друг к другу.

Аппарат для синтеза алмаза назывался «Белт» (пояс), потому что центральная часть, где происходит синтез алмазов, поддерживалась кольцом из высокопрочных материалов. Для синтеза алмазов методом сверхвысоких давлений и температур необходимо использовать катализатор (например, железо или никель), который играет роль переходного элемента. Графит сначала растворяется в железе, а затем кристаллизуется в виде алмаза. Без металлического растворителя скорость превращения графита в алмаз очень мала. Типичная шихта в реакционной камере представляет собой смесь 5 частей графита, 1 части железа, 1/3 части марганца и 1/3 части оксида ванадия.

Выращивание кристаллов из газовой среды

 Способ выращивания алмазов из газовой среды (смеси метана, ацетилена или других углеводородов) был запатентован в 1963 г. американцем В. Ж. Эверсоломом. Суть метода заключается в создании перенасыщенной углеродом газовой среды. При пониженных давлениях порядка 0,01 МПа на границе графит-воздух образуется избыточная поверхностная энергия, которая позволяет сформироваться зародышам алмаза.

В это же время в СССР разработкой этого метода занимались академик АН РФ Б. В. Дерягин, Д. В. Федосеев и Б. В. Спицын, которым удалось получить нитевидные кристаллы синтетического алмаза.

Кристаллизация из газовой среды имеет ряд преимуществ перед другими методами выращивания кристаллов. Это низкие температуры, легкость управления химическим составом, слабое воздействие тигля на процесс кристаллизации. Однако долгое время этим методом получали кристаллы очень ограниченных размеров (не более 1,0—1,5 мм), пока в 1991 году американской фирме General Electric не удалось создать бесцветный и чистый кристалл алмаза, весом порядка трех карат, полностью выращенный из изотопа углерода С13. В настоящий момент проблемой остается низкая скорость роста кристаллов (не более 0,1 мкм/час).

Ассортимент синтетических вставок

Все синтетические материалы, применяемые для изготовления ювелирных изделий, можно разделить на три группы:

-    синтетические камни - полные химические и структурные аналоги природных ювелирных камней (синтетические рубины, александриты, турмалины, шпинели, топазы, кварцы и др.);

-    синтетические камни - аналоги неювелирных природных минералов (муассанит, касситерит, нефелин, гринокит, рутил и др.);

-    синтетические материалы, созданные искусственно и не имеющие аналогов среди природных камней (фианит, иттрий-алюминиевый гранат, альпинит, фабулит и др.).

Синтетический бриллиант. В настоящее время общемировое ежегодное производство синтетических алмазов составляет более 200 млн. карат. Однако, в основном, эти алмазы предназначаются для технических целей: производства алмазноабразивного инструмента, брусков, шлифовальных и отрезных кругов, стеклорезов, резцов, буровых коронок и т. д. Несмотря на то, что из всех драгоценных камней алмаз имеет самый простой состав (углерод), изготовление алмазов в лабораторных условиях сопряжено со значительными трудностями (особенно алмазов ювелирного качества), поэтому в качестве вставок в ювелирные изделия синтетические алмазы используют достаточно редко. В большинстве случаев потребители ошибочно принимают за синтетический бриллиант ограненный фианит или гадолиний-галлиевый гранат, или какие-нибудь иные синтетические имитации бриллианта, которые зачастую по своим свойствам более близки к свойствам бриллианта, чем его лучшие природные имитации. В таблице приведены физические показатели натурального природного бриллианта и его основных, синтетически выращенных имитаций.

На протяжении многих лет ученые пытались искусственно вырастить алмаз. Первой удачной попыткой считается работа шотландского ученого Джеймса Хеннея, который в 1880 году описал свои эксперименты по синтезу алмаза. Он получил несколько мелких прозрачных чешуек, размером меньше миллиметра, и это действительно были выращенные алмазы. Чуть позже опыты по выращиванию алмазов проводит известный ученый и геммолог Г. Муассан. Несмотря на то, что опыты Муассана также были удачными, обе открытые технологии не позволяли применить их в промышленности, так как расходы на выращивание были несравнимо больше, чем цена получаемых кристаллов, очень мелких и совершенно не подходящих для ювелирных целей. О создании способа выращивания, который можно было бы использовать промышленно, впервые было сообщено в 1953 году шведской фирмой ASEA.

Таблица

Основные физические показатели природного бриллианта и его синтетических имитаций

Название

материала

Химический

состав

Твердость (по Моосу)

Плотность,

г/см3

 

Показатель

преломления

Дисперсия

1

2

3

4

5

6

Бриллиант природный

Крист.

углерод

10

3,52

2,417

0,025

Алмаз

монокристаллический выращенный (АСС)

Крист.

углерод

9,5-10

3,5-3,6

2,410-2,420

0,025

Фианит (Zirkonia, фламит, «С2», «KSZ»)

ZrO2+

10-35% Y2О3

8,5

5,5-

9,8

2,088-2,176

0,035

Джевалит (диамонеск, «CD»)

ZrO2+

13-17% СаО

8,0-8,5

5,6-

5,9

2,172-2,182

0,035

Иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ)

YAlO3

8,5

5,33

1,929-1,952

0,019

Гадолиний-галлиевый гранат (ГГГ)

Gd3Ga5O12

6,5

7,05

2,020-2,030

0,025

Линобат (ниобат лития)

LINbO3

5,5

4,65

2,202- 2,273

0,075

Фабулит

SrTiO3

6,0

5,13

2,409

0,109

Синтетический рутил

TiO2

6,0-6,5

4,26

2,616-2,903

0,188

Синтетический муассанит

SiC

9,25

3,22

2,648-2,694

0,104

Синтетический касситерит

SnO2

6,0-7,0

6,8-7,1

1,997-2,093

0,041

Бесцветная синтетическая шпинель

MgAl2O4

8,00

3,65

1,730

0,010

Бесцветный синтетический корунд

Al2O3

9,00

4,00

1,762-1,770

0,011

В 1954 году о создании технологии промышленное выращивания алмазов сообщила американская фирма «Дженерал электрик», а годом позже исследовательская лаборатория «Де Бирс». Обе фирмы использовали метод высоких давлений и высоких температур. Но пока речь шла в основном о получении технических алмазов, так как величина выращенных кристаллов не превышала 0,5 мм.

Первые кристаллы алмазов ювелирного качества весом около 1 карата были произведены фирмой «Дженерал электрик» и появились на рынке в 1970-м году. В 80-е годы на рынок поступили российские и японские синтетические алмазы, пригодные для ювелирных целей, а также кристаллы производства «Де Бирс». Бурное развитие отрасли во 2-й половине XX века и достаточно высокая конкуренция в ней привели к появлению различных методов выращивания и созданию синтетических кристаллов весом до 14-ти карат.

Огранка синтетических алмазов впервые была произведена в России, и в 1990 году на мировом рынке появились первые синтетические бриллианты, которые имели «русскую огранку», насыщенный желтый или коричневый цвет и могли быть достаточно внушительного размера (до 2-3 карат). Чуть позже в России были разработаны технологии облагораживания данных синтетических бриллиантов (посредством температурного воздействия), и на рынке появились абсолютно бесцветные синтетические бриллианты. Но уже в 1991 году «Дженерал электрик» начинает в большом количестве производить и поставлять на рынок собственные ограненные синтетические бриллианты, в том числе и кристаллы, выращенные из изотопа углерода С13 из газовой среды.

С 2003-го года американская фирма Gemesis начинает поставлять на рынок не только бесцветные, желтые и коричневые синтетические ограненные бриллианты, но и камни с фантазийной зеленой, голубой, оранжевой и розовой окраской, размером около 1 карата.

Синтетические корунды в настоящее время самые распространенные синтетические минералы, применяемые в ювелирных изделиях. Они имитируют не только природные рубины и сапфиры, но и алмазы, изумруды, аквамарины, топазы. Наиболее крупные производства синтетических рубинов (сотни миллионов каратов в год) сосредоточены в России, Швейцарии, Франции, Германии, США и Великобритании. В значительно меньших количествах (десятки миллионов каратов в год) рубин выращивается в Японии, Индии и Израиле.

Первый кристалл синтетического корунда (рубина) был получен в 1877 году французским ученым Е. Фреми. А в 1891 году его ученик и ассистент А. Вернейль смог вырастить первый синтетический рубин ювелирного качества, вес которого был около 0,5 карата. С 1894 года Вернейль детально разрабатывает и описывает методику выращивания синтетических корундов, которая впоследствии получает его имя.

До сих пор метод Вернейля является наиболее распространенным, и большинство кристаллов корунда выращивается именно этим методом. Он позволяет получать как бесцветные кристаллы, так и камни красного, розового, пурпурного, голубого, синего, фиолетового, желтого, зеленого и оранжевого цветов; способ Вернейля позволяет также получать корунды с эффектом астеризма (способ получения корундов-аспериков запатентован в 1947 году в США).

В современной печи Вернейля можно получать булю цилиндрической формы, длиной до 9-ти см, скорость роста були - примерно 5-10 мм/час. Каждая буля представляет собой отдельный кристалл корунда. В ходе дальнейшей обработки буля, как правило, разделяется вдоль центральной оси на 2 половины, которые хорошо подходят для огранки. Внутреннее строение булей точно такое же, как и у природного корунда, и кристаллы, полученные данным способом, точно также реагируют на все физические испытания, как и природные корунды, поэтому диагностика осуществляется по характерным дефектам (например, изогнутые линии роста, зональность окраски в виде пояска и др.). Важным отличительным признаком синтетических корундов, как и других кристаллов, полученных методом Вернейля, являются многочисленные газовые пузырьки, в том или ином количестве всегда присутствующие в камне. Форма газовых пузырьков может быть разнообразной: сферической, колбообразной, удлинённой и т.п. Пылевидные скопления очень мелких пузырьков могут быть сгруппированы в виде полос, повторяющих линии роста. Отличительная особенность мелких газовых включений состоит в том, что при любом положении камня под микроскопом в проходящем свете они не прозрачны; а в более крупных газовых пузырьках можно рассмотреть прозрачное ядро и яркую точку в центре.

В 1958 году на рынке появляются синтетические рубины, выращенные методом кристаллизации из раствора в расплаве (метод флюса) американской фирмой «Чэтем» (Chatham), которая в качестве флюсов использовала оксиды лития и молибдена. С 1975 года эта фирма поставляет кристаллы голубого цвета, с 1980-го - оранжевые, а с 1993 - ярко-розовые. В 1968 году появляются так называемые касхан-корунды, которые выращиваются также методом кристаллизации из раствора в расплаве, но в качестве флюса используется криолит. В 1981 году появляются синтетические рубины, известные под торговым названием «Рамайра», для выращивания которых в качестве флюсов использовали оксиды свинца и висмута. Российские синтетические корунды, выращенные методом кристаллизации из раствора в расплаве, появились на мировом рынке в начале 90-х годов, в качестве флюса для выращивания «русских корундов» используют литий и оксид вольфрама. Типичной особенностью корундов, полученных методом кристаллизации из раствора в расплаве, является наличие в кристаллах следов флюсов и материала тигля.

В начале 80-х годов XX века начинают промышленно выращивать корунды методом Чохральского, а также методом зонной плавки. Наиболее крупной и известной на рынке фирмой, выращивающей корунды методом Чохральского, является японская компания Kyocera, выращивающая синтетические рубины (в том числе и с эффектом астеризма), а также оранжевые и желтые корунды. Продукция данной компании получила на рынке торговое наименование «Инамори-корунды». Отличительной особенностью корундов, выращенных методом Чохральского, является особое зональное распределение окраски - в поперечном срезе кристалла можно наблюдать волнообразное чередование тонких полос с более насыщенным и менее насыщенным цветом.

Японская компания «Сейко» (Seiko) является ведущей компанией, поставляющей на рынок корунды, выращенные методом зонной плавки. Корунды, выращенные методом зонной плавки, имеют характерную красную флюоресценцию при их облучении ультрафиолетом.

Гидротермальный способ для выращивания корундов начали применять в 90-е годы. В 1991 году на рынке появились синтетические рубины (чуть позже голубые, розовые, желтые и бесцветные корунды), выращенные в Новосибирске. Диагностической характеристикой для данных минералов является видимые при большом увеличении (в 50 и более раз) характерные волокноподобные линии роста кристалла. Кроме того, кристаллы могут содержать микровключения меди, никеля и железа и, в редких случаях, газовые включения.

Синтетический изумруд. Проблемой создания синтетических бериллов, и, в первую очередь, синтетического изумруда, ученые начали заниматься параллельно с иссследованиями по созданию синтетических корундов уже в середине XIX века. Первые результаты в этой области связаны с именем известного французского химика Жака-Жозефа Эбельмана, который занимался разработкой метода кристаллизации из раствора в расплаве. Но получить изумруд ювелирного качества ему не удалось. Впервые успешный синтез кристаллов изумруда осуществили почти полвека спустя (в 1888 г.) французы Отфель и Перре, которым удалось вырастить кристаллы синтетического изумруда размером около 1 мм в диаметре. На данном этапе разработки технологий промышленного выращивания способом кристаллизации из раствора в расплаве все ученые сталкивались с одной и той же проблемой - образованием множества центров роста, что приводило к росту большого количества очень мелких, не пригодных для ювелирных целей кристаллов.

Частично решить данную проблему удалось немецким ученым Г. Вильду и X. Эспигу. Немецкая компания «ИГ Фарбениндустри» уже в начале XX века синтезировала кристаллы достаточных для огранки размеров (весом около карата), и выпустила на рынок ограненные синтетические изумруды под торговым названием «Исмеральд» (Ismerald). Цена данных камней была сравнима с ценой природных кристаллов, во-первых, потому что у фирмы не было ни одного конкурента, во-вторых, процесс выращивания был очень длительным и затратным, на выращивание кристалла размером порядка 2 см требовалось около года. Производство изумрудов «ИГ Фарбениндустри» был прервано в 1942 г. из-за Второй мировой войны. Исследования X. Эспига были опубликованы только в 60-х годах XX века, когда сходные методы уже были открыты и стали использоваться другими производителями синтетических изумрудов. В настоящее время в Германии производятся синтетические бериллы методом кристаллизации из раствора в расплаве, которые по свойствам и способу получения очень сходны с изумрудом «Исмеральд», но носят торговое название «ИГ Фарбен» (IG-Farben).

В коммерческом производстве синтетических изумрудов методом кристаллизации из раствора в расплаве ведущая роль во второй половине XX века принадлежала двум поставщикам: Чэтему (США) и Жильсону (Франция).

Кэрролл Ф. Чэтем из Сан-Франциско начал проводить эксперименты по выращиванию изумруда с 1939 г., но уже в 1951 г. производство синтетических изумрудов американской фирмой «Чэтем» (Chatham) достигло 60 тыс. карат в год, хотя нужно отметить, что только 10% выращенных кристаллов были пригодны для огранки. Чэтем никогда не патентовал свой метод, и точная технология, используемая американской фирмой до сих пор не раскрывается. Однако, предположительно, этот метод имеет в своей основе модернизированную технологию, применявшуюся «ИГ Фарбениндустри». Цикл выращивания, так же, как и по технологии «ИГ Фарбениндустри», длится до года, однако американскому ученому удалось вырастить кристаллы очень больших размеров: один кристалл весом в 203 г (1 014 карат) был подарен Смитсоновскому институту в Вашингтоне, а другой, весом 255 г (1 275 карат), - Гарвардскому университету. Чэтем хотел назвать свои кристаллы «культурными изумрудами», но федеральная торговая комиссия США отклонила такое название, предложив использовать название «изумруд Чэтема». Под этим торговым названием данные минералы до сих пор в большом количестве реализуются на мировом рынке.

Второй главный поставщик синтетических изумрудов на мировой рынок Пьер Жильсон, фирма которого сначала находилась во Франции, а в настоящее время - в Швейцарии. В 1950-м году владелец фирмы по производству керамики Пьер Жильсон посетил США, где познакомился с Чэтемом и его продукцией. После этого Жильсон потратил 14 лет на то, чтобы раскрыть секрет производства синтетических изумрудов (работы X. Эспига еще не были опубликованы), в результате чего им был создан метод, получивший название «метод Жильсона». Окончательно технология была доработана в 1964 году, и фирма Жильсона начала промышленный выпуск синтетического изумруда. Точная технология метода Жильсона (так же, как и Чэтема) является тщательно охраняемым секретом, однако известно, что в качестве затравочных кристаллов используются низкокачественные изумруды из Бразилии и Мадагаскара, которые имеют размеры 4x4 см и толщину 1 мм. Процесс роста происходит около 9-ти месяцев со скоростью порядка 1 мм/месяц. В результате получается 3-5 кристаллов, весом около 200 карат каждый. Цена изумрудов Жильсона достаточно высока - 150-260 долл. США/ карат. Камни отличаются высоким качеством и по своим свойствам практически аналогичны природным. Например, ввоз изумрудов Жильсона в Колумбию (где добываются наиболее качественные и дорогие природные изумруды) запрещен, поскольку имеются серьезные опасения, что эти кристаллы могут быть спутаны с колумбийскими природными изумрудами.

В 1970-е годы XX века на мировом рынке появились синтетические изумруды, выращенные в России по оригинальной технологии с использованием метода кристаллизации из раствора в расплаве, которые в советское время носили торговое название «русские изумруды» (Russian Emeralds). В настоящее время производство синтетических изумрудов по данной технологии ведется в Новосибирске и Подмосковье, однако реализация этих камней на мировом рынке осуществляется иностранными фирмами-посредниками, самые крупные из которых: фирма Tairus and Crystural Corp. (Таиланд) реализует данные кристаллы под торговым названием «Kimberley emerald» и фирма J. О. Crystals (США) - под торговым названием «Empress emerald».

Кроме того, на рынке присутствуют синтетические изумруды, выращенные методом кристаллизации из раствора в расплаве, производства Франции (общее торговое название «Lennix»), Австрии («Lechleiter») и японских фирм Kyocera («Inamori emerald») и Seiko («Bijoreve»).

Использование гидротермального метода для промышленного получения синтетического изумруда известно с 60-х годов XX века, когда на рынке появились кристаллы с торговыми названиями «Эмерит» (Emerita) и «Симеральд» (Symerald), выращенные в Австрии по методикам, разработанным профессором Иоганном Лехлейтнером. Для получения данных камней на затравку из бесцветного или плохоокрашенного природного берилла наращивался тонкий слой синтетического изумруда. Другой вариант, разработанный также И. Лехлейтнером несколько позже, носил название «Сандвич-изумруд» (Sandwich-Smaragd). В этом варианте на затравке из плохоокрашенного берилла выращивался тонкий слой синтетического изумруда, а сверху еще один слой из бесцветного синтетического берилла. В обоих случаях качество синтетических изумрудов получается невысоким, так как производителям так и не удалось добиться действительно изумрудного цвета. К тому же разноокрашенные слои достаточно просто обнаруживаются при просмотре камня сбоку даже при небольшом увеличении.

С 1965 г. по 1975 г. гидротермальным методом промышленно производила изумруды американская фирма «Линде» (Linde). Продукция этой фирмы отличалась более высоким качеством по сравнению с австрийскими гидротермальными изумрудами, однако не могла конкурировать с изумрудами Жильсона и Чэтема.

Наиболее качественные синтетические изумруды, выращенные гидротермальным методом, с 80-х годов поступали на мировой рынок из Советского Союза. Технология выращивания была разработана в Новосибирске. В настоящее время эти изумруды известны под торговым названием «Novo» и предлагаются на рынке американскими фирмами Aviv Inc. и Kyle Christianson.

Кроме того, на рынке известны синтетические изумруды с точно такими же характеристиками как у «Novo», но с торговым названием «Vasar», производимые в Эстонии.

Технология выращивания бериллов гидротермальным методом, разработанная в Новосибирске, используется также для синтеза аквамаринов, являясь до настоящего времени единственной промышленной технологией, позволяющей получать синтетические аквамарины ювелирного качества с помощью гидротермального метода. Кроме того, по этой технологии в Новосибирске выращиваются синтетические морганиты, фиолетовые и красные бериллы.

С 1988 году на рынке появились синтетические изумруды австралийской компании Biron Minerals Pty. под торговым названием «Pool», а также изумруды, выращиваемые этой же фирмой, но реализуемые через американскую фирму Kimberley Inc. и японскую компанию A.G.Japan Ltd. под торговым названием «AGEE-изумруды» (AGEE emeralds).

Сводная таблица разновидностей синтетических изумрудов, предлагаемых на рынке, с их основными идентификационными характеристиками представлена в табл.

Таблица

Основные идентификационные показатели синтетических изумрудов

 Метод выращиванияРазновидностьОсобенности, позволяющие идентифицировать данную разновидность
Кристаллизация из раствора в расплавеЧэтем

(США)

Видные в имерсионном микроскопе так называемые «флажки», имеющие более интенсивную окраску.
Жильсон

(Франция)

Видные в имерсионном микроскопе так называемые «флажки», а также окрашенные с различной интенсивностью слои в виде тонких полос.
IG-Farben

(Германия)

Видные в имерсионном микроскопе тонкие более интенсивно окрашенные волокна в виде сетки по всему объему.
Русские

изумруды

(Россия)

Видные при большом увеличении отчетливые зоны роста в виде полос с различной интенсивностью окраски.
Inamori

(Япония)

Видные в имерсионном микроскопе шлейфообразные включения остатков флюсов.
Lennix

(Франция)

Отчетливые зоны роста в виде полос с различной интенсивностью окраски, возможны включения кварца, фенакита и неокрашенного берилла.
ГидротермальныйSymerald

(Австрия)

Тусклая окраска; при осмотре сбоку видны разноокрашенные зоны даже при небольшом увеличении.
Linde

(США)

Характерные иглообразные включения фенакита и отчетливые зоны роста в виде шлейфообразных полос.
Novo

(Россия)

Включения фенакита в виде мелкозернистых облачков, в некоторых случаях включения оксидов железа в виде темных пятен.
Pool

(Австралия)

 Отчетливые зоны роста с различной интенсивностью окраски в виде «развевающихся флагов».

Синтетический александрит — один из самых дорогих искусственно выращенных камней. Его цена на современном рынке порядка 500 долл. США/карат. Однако же цена натурального камня хорошего качества вследствие его редкости, а также способности менять откраску в зависимости от освещения от изумрудно-зеленого до пурпурно-красного, может быть сравнима с ценой бриллиантов. Например, природные александриты из Уральских месторождений могут продаваться по цене порядка 30 000 долл. СЩА/карат.

Первыми синтетическими александритами, появившимися на рынке, были синтетические корунды с добавлением ванадия, выращенные методом Вернейля.

Такие камни могли изменять свою окраску от синефиолетовой до розовой или красной. Кроме синтетических корундов в качестве «синтетического александрита» могла использоваться синтетическая шпинель, способная изменять окраску от зеленого до серого, также выращиваемая методом Вернейля.

Впервые синтетический александрит был выращен в США в 1972 году методом кристаллизации из раствора в расплаве. Американская фирма «Криэйтив кристалз» (Creative crystals), запатентовавшая данную технологию, до настоящего времени является самым крупным поставщиком синтетических александритов и выращивает кристаллы очень высокого качества.

Диагностика кристаллов «Криэйтив кристалз» может осуществляться по содержанию сноповидных скоплений пузырьков растворителя и некоторого количество включений плавня, и треугольных частичек металла.

Кроме того, на рынке присутствуют синтетические александриты, выращенные способами Чохральского и гидротермальным. Однако их качество ниже, чем кристаллов, выращенных методом кристаллизации из раствора в расплаве. Отличают данные камни по характерному присутствию в выращенном минерале включений и ростовых полос.

Синтетическая шпинель может быть самой различной окраски и поэтому используется для имитации не только природной шпинели, но и алмазов, сапфиров, рубинов, изумрудов, александритов, аквамаринов, гранатов, турмалинов, цирконов, топазов. Физические свойства природной и синтетической шпинели очень близки, однако синтетическая шпинель в отличие от природной характеризуется совершенной спайностью по кубу.

Первый синтез этого минерала с помощью метода Чохральского приписывается ученику Вернейля Л. Пари. Изучая влияние различных добавок на цвет корунда, ученый обратил внимание на то, что магний в комбинации с другими элементами вызывает существенное изменение окраски кристаллов. Позже он понял, что такое изменение связано с перестройкой всей кристаллической структуры вещества були.

Начиная с конца 1950-х годов в мире появилось множество исследовательских лабораторий, изучающих процессы получения синтетических шпинелей. В основном кристаллы выращивали, используя метод Вернейля, те же самые фирмы, которые были известны как поставщики синтетических корундов. Преимуществом синтетических шпинелей является возможность получать кристаллы с широкой палеттой цветов и оттенков. Так, например, в СССР выпускалась синтетическая шпинель одинадцати различных цветов, с возможностью вариации интенсивности окраски для каждого цвета. Кроме того, выращивались шпинели с александритовым эффектом, с эффектом астеризма, «кошачьего глаза» и «лунные камни». Недостатком шпинелей, выращенных методом Вернейля, является возникновение существенных внутренних напряжений в кристаллической решетке були при ее остывании, что у шпинелей проявляется еще более сильно, чем у корундов. Собственно эти напряжения во внутренней структуре кристалла могут служить диагностическими характеристиками при идентификации шпинелей, выращенных методом Вернейля - при применении полярископа такие кристаллы показывают аномальное двупреломление, а при увеличении в имерсионном микроскопе можно наблюдать характерные риски, расположенные по форме октаэдра.

Красные и голубые шпинели, выращенные методом кристаллизации из раствора в расплаве, появились на рынке в 1989 году. До настоящего времени секреты данной технологии выращивания известны только в России. Диагностической характеристикой этих кристаллов являются наблюдаемые в имерсионном микроскопе включения флюсов в виде темных бесформенных клякс.

Синтетические кварцы удалось вырастить уже в 1851 году, используя гидротермальный метод. Первая промышленная технология выращивания была разработана итальянцем Г. Специа, и уже в 1908-м году на рынок поступили первые синтетические кристаллы бесцветного кварца. Настоящий бум возник на рынке синтетических кварцев в середине XX века. Дело в том, что кристаллы кварца обладают пьезоэлектрическим эффектом, то есть, они могут вибрировать при приложении переменного электрического поля, причем вибрация характеризуется постоянной частотой, зависящей от размера кристалла. Это свойство кварца использовалось при создании средств связи уже во Вторую мировую войну. Позже кристаллы синтетического кварца стали использовать в часовой и электронной промышленности. До настоящего времени доля синтетических кварцев, применяемых в ювелирных целях, составляет очень незначительную часть от общего производства.

Одной из причин редкого использования синтетических кварцев в ювелирном деле является невысокая стоимость природного кварца, не сильно отличающаяся от стоимости выращенных кристаллов. В настоящее время можно приобрести натуральные ограненные цитрины и аметисты по цене около 2 долл. США/карат. Стоимость выращенных будет порядка 1-1,5 долл. США/карат. Другой причиной вплоть до 70-х годов XX века была невозможность вырастить хорошо окрашенные синтетические кварцы - растущие кристаллы отторгали красящие примеси и в результате получались блеклые невыразительные кристаллы.

Первые окрашенные кристаллы синтетического кварца («голубой кварц») были выращены в СССР и поступили на рынок в 1969 году. Всего через пару лет технология получения окрашенных кварцев была разработана в США фирмой «Сойер рисерч продактс» (Sawyer Research Products), которая и до настоящего времени является самым известным в мире производителем окрашенных синтетических кварцев для ювелирных целей.

Сегодня на рынке наиболее популярны синтетические аметисты и цитрины. Кроме того, присутствуют зеленые, голубые и розовые кварцы, а также зонально-окрашенные кристаллы, например, синтетические аметрины.

Наиболее точным современным методом идентификации синтетических кварцев является ИК-спектроскопия. Кроме того, в имерсионном микроскопе могут наблюдаться характерные веретенообразные металлические включения.

Синтетический рутил появился в продаже в 1948 году, и был первым синтетическим камнем, не имеющим природного ювелирного аналога. Первый кристалл был получен случайно в качестве побочного продукта при научных исследованиях по изготовлению новых белил. Химически рутил представляет собой оксид титана (ТiО2), в природе встречается в виде непривлекательного коричневого или черного минерала, обычно содержащего высокие концентрации железа. Первая технология промышленного выращивания рутила ювелирного качества, основанная на методе Вернейля, была разработана в США компанией «Нэйшнл лид индастрис» (NL Industries). Выращиваемая буля (длина около 10 см и диаметр примерно 3 см) изначально имеет черную окраску, которая в дальнейшем с помощью отжига может быть изменена на желтую или небесно-голубую.

Наиболее привлекательное свойство рутила - его высокая дисперсия (0,19), намного превосходящая дисперсию бриллианта, поэтому показатель бриллиантовой игры цвета у рутила выше, чем у любого другого камня. К тому же рутил имеет более высокий показатель преломления, чем алмаз. Однако этот материал имеет и недостатки. Твердость рутила меньше 7, поэтому камни, имеющие огранки, способные наиболее ярко проявить необычные оптические свойства, недолговечны.

Несмотря на этот существенный недостаток, необычный вид камней привел к широкой популярности рутила (особенно в 50-х годах). Чаще всего он продавался под торговым названием «титаний», однако использовалось и много других торговых наименований, один только перечень которых дает возможность почувствовать как популярность, так и необыкновенные свойства этого камня: «астрил», «бриллианте», «даймотист», «гава гем», «джарра гем», «кения гем», «кнма гем», «йоханнес гем», «кимберлит гем», «люстерлит», «миридис», «рейнбоу даймонд» («радужный алмаз»), «рейнбоу гем» («радужный камень»), «рейнбоу мэгик даймонд» («радужный волшебный алмаз»), «сапфирайзед титания», «тания-стар», «тайрум гем», «титан-гем», «титания бриллианте», «титаниум», «титаниум рутил», «титан стоун», «заба гем».

Синтетический муассанит (карбид кремния) так же, как и синтетический рутил имеет природный аналог, который не используется в ювелирном деле вследствии того, что встречается в природе очень редко. Впервые природные кристаллы муассанита были обнаружены в начале XX века в штате Аризона (США). Высокая твердость муассанита.(9,25 по Моосу) делает материал очень привлекательным для использования в промышленности, поэтому примерно со второй половины XX века муассанит синтезируется в виде темноокрашенного порошка и широко применяется в качестве образивного материала. Данная разновидность синтетического муассанита более известна на рынке как «карборунд». Крупные бесцветные кристаллы удалось синтезировать только в конце XX века, а первые ограненные ювелирные вставки, выращенные методом Чохральского, впервые появились на рынке в 1998 г. под торговым наименованием «синтетический муассанит». Оптические характеристики муассанита позволяют ему быть одним из лучших заменителей бриллианта. Так, его показатель преломления равен 2,64 (2,42 у алмаза), а дисперсия - 0,104. Единственный недостаток синтетического муассанита в том, что до сих пор не удается получить абсолютно бесцветных кристаллов, в них так или иначе присутствует серовато-желтый или серовато-зеленый надцвет. Однако, например, в качестве имитации черного бриллианта, синтетическому муассаниту нет равных.

Одним из интересных свойств муассанита является то, что он подобен алмазу и по показателю теплопроводности, то есть обычно используемый в экспресс-диагностике детектор бриллиантов, основанный на измерении теплопроводности, будет принимать его за бриллиант. Поскольку цена синтетического муассанита в 8-10 раз меньше сравнимого с ним по качеству бриллианта, а методы диагностики еще не были разработаны, некоторым торговцам было сложно устоять перед искушением продать синтетический муассанит как бриллиант. На рубеже XX-XXI веков сообщалось о подобных фактах. К настоящему моменту разработаны специальные детекторы для различения муассанита, основанные на измерении показателя отражательной способности.

Кроме того, отличительной особенностью муассанита является сильное двупреломление. Если рассматривать кристалл муассанита в направлении, не совпадающем с его оптической осью, то можно заметить смещение или раздвоение противоположных наблюдателю граней и ребер (как, например, у кальцита). Огранщики обычно учитывают это свойство и ориентируют муассанит таким образом, чтобы оптическая ось была перпендикулярна площадке камня, тогда при просмотре камня через площадку раздвоение граней наблюдаться не будет. Однако в этом случае, если посмотреть через камень под углом к площадке, можно наблюдать эффект «раздвоения шипа», чего никогда не наблюдается у бриллианта.

Фабулит (титанат стронция) получен в США в 1953 г., и уже в 1955 г. стал известен на рынке, как популярный заменитель алмаза. Выращивается по технологии, основанной на методе Вернейля, или методом кристаллизации из раствора в расплаве.

Так же, как и рутил, этот заменитель бриллианта можно отнести к чемпионам по количеству торговых наименований, под которыми он реализуется на рынке различными производителями: «днагем», «баль де Фэ», «дианагем», «ювелит», «кеннет лейн джевел», «россини джевел», «марвелит», «сорелла», «веллингтон», «зенитит» и другие.

Показатели преломления алмаза и фабулита практически совпадают, а дисперсия последнего примерно в 4 раза выше, что придает камню алмазный блеск и невероятную бриллиантовую игру. Недостатком фабулита является низкая твердость (6,0 по Моосу) и очень высокая хрупкость - при использовании ювелирного изделия быстро изнашиваются и откалываются углы и грани. С целью повысить износостойкость вставок с использованием фабулита был изобретен дуплет, корона которого состоит из бесцветного прозрачного синтетического корунда или шпинели (твердость по Моосу соответственно 9,0 и 8,0), а павильон - из фабулита. Такая вставка известна на рынке под торговым наименованием «диамонтин» и сочетает в себе великолепные оптические свойства фабулита и износостойкость корунда (или шпинели).

Фианит относится к группе синтетических материалов, не имеющих аналогов среди природных камней. В 1970-1972 гг. он был разработан в Физическом институте имени П. Н. Лебедева АН СССР (ФИАН) на основе кубической модификации оксидов циркония и гафния с добавками редкоземельных элементов: эрбия, церия, кобальта, ванадия, хрома и железа. Синтезируют фианиты способом прямого высокочастотного плавления в холодном контейнере, позволяющим получать кристаллы массой до 250 г при скорости роста 8-10 мм/час. Данный способ выращивания был изобретен русскими физиками при создании фианита. Дело в том, что необходимая температура для получения фианита - 2 750 °С, поэтому было невозможно применить ни один из известных материалов для создания тигля - тигель либо расплавлялся, либо активно реагировал с шихтой. В конечном итоге был создан аппарат, позволяющий расплавлять шихту только во внутренних слоях, вокруг же расплав окружен нерасплавленной шихтой, которая с внешней стороны постоянно охлаждается - таким образом, фианит плавится в «тигле» из собственной шихты. Другой проблемой была проблема стабилизации. Оксид циркония - вещество, обладающее полиморфизмом, то есть возможностью образования различных типов кристаллических структур. При комнатной температуре оксид циркония имеет моноклинную структуру, при нагревании выше 1 250 °С изменяет ее на тетрагональную, при температуре около 1 900 °С приобретает гексагональную структуру, и только при температурах выше 2 300 °С структура оксида циркония становится кубической. При охлаждении кубическая окись циркония снова изменяет свою структуру вплоть до моноклинной. Для того, чтобы получить кубическую структуру оксида циркония, стабильную при комнатной температуре, пришлось вводить стабилизирующие компоненты. Сначала экспериментировали с оксидами магния (MgO) и кальция (СаО), но в конечном итоге остановились на оксиде иттрия (Y2О3).

Стабилизированная оксидом иттрия кубическая окись циркония (ZrО2) имеет показатель преломления 2,08-2,17, т. е. близкий к алмазу (2,42), дисперсия также близка к дисперсии алмаза, поэтому фианит внешне не отличается от природного бриллианта. Кроме того, различия в показателях преломления и дисперсии могут маскироваться при огранке камня путем изменения углов наклона граней короны и павильона к рундисту. Фианит хорошо полируется, а его твердость (8,5 по Моосу), достаточна, чтобы обеспечить высокий показатель долговечности изделий с фианитом. Плотность фианита значительно более высокая, чем алмаза, но для того, чтобы провести диагностику по плотности, необходимо извлекать камень из оправы. Показатель преломления выходит за рабочие пределы рефрактометров, что не позволяет воспользоваться и этим методом для того, чтобы отличить оксид циркония от алмаза. Классический показатель, используемый при идентификации синтетических камней - анализ микровключений, также не применим. В качественных фианитах включения отсутствуют. Таким образом, при диагностике фианитов традиционными для ювелирного дела методами даже квалифицированные специалисты не застрахованы от ошибок.

В случае фианитов рекомендуется метод идентификации, основанный на том, что алмаз чрезвычайно прозрачен для рентгеновских лучей. Если изделие с алмазом и фианитом поместить на фотографическую пленку и подвергнуть рентгеновскому облучению, то алмаз будет пропускать лучи намного лучше, чем фианит. Вследствие этого пленка под алмазом почернеет значительно сильнее, чем под фианитом, даже если менять время облучения в широких пределах. Также фианит значительно менее прозрачен, чем алмаз и по отношению к ультрафиолету.

Фианит может имитировать камни с различной окраской, поскольку технология его получения позволяет вводить в шихту различные красящие элементы. Так, при введении оксидов железа получается желтый цвет, при введении редкоземельного элемента церия - оранжевый и красный, хрома - зеленый, кальция - голубой, ниобия — сине-фиолетовый.

На мировом рынке фианит более известен под торговым названием «Zirkonia» или «CZ». Кроме того, за рубежом выпускаются подобные фианиту материалы с торговым названием «диамонеск» (США) и «джевалит» (Швейцария).

Иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ) известен, как синтетический камень для имитации бриллианта, не имеющий природных аналогов. Химическая формула (YAlO3) похожа на формулу природных гранатов, однако магний замещен иттрием и исключен кремний. Кристаллическая структура ИАГ и природных гранатов настолько идентична, что наименование «гранат» было принято в научных кругах, несмотря на отсутствие в составе ИАГ кремния. Поскольку в этот материал возможно внедрять различные редкоземельные металлы, окраска ИАГ может быть разнообразной: красной, зеленой, желтой, сиреневой, розовой.

Показатель преломления и дисперсия у ИАГ заметно ниже, чем у алмаза, но они все же достаточно близки, поэтому по показателям блеска и игре света не специалист не сможет отличить ИАГ от бриллианта по внешнему виду. Кроме того, достоинством ИАГ является высокая твердость (8,5 по Моосу), камень прекрасно полируется и отличается долговечностью. ИАГ был первым синтетическим заменителем алмаза, принятым консервативным европейским рынком драгоценностей. Этому успеху способствовал интерес, подогреваемый журналистами, к копии знаменитого бриллианта весом 69,42 карата, который Ричард Бартон подарил известной киноактрисе Элизабет Тэйлор. Этот бриллиант в виде кулона грушевидной формы был куплен в 1969 году более, чем за 1 млн долл. США. Страховка при ношении природного камня в течение одного вечера обходилась примерно в 1 000 долларов, поэтому была изготовлена копия из ИАГ стоимостью 3 500 долл. США, которую и носила Элизабет Тейлор.

Наиболее крупным поставщиком ИАГ в настоящее время является американская компания «Литтон индустрис» (.Litton Industries), которая первой выпустила на рынок эти камни в октябре 1969 года. Ее торговая марка «Даймонэр» часто используется как синоним ИАГ, однако на рынке известны и другие торговые наименования, например, «даймон», «даймоник», «даймонит», «ди ИАГ», «геминэр», «Линде симулэйтэд даймонд», «ригелэйр», «траймонд». Цена ограненной вставки из ИАГ примерно в 20—40 раз ниже, чем сравнимого по качеству природного бриллианта.

Чаще всего ИАГ выращивается по методу Чохральского или с применением горизонтальной зонной плавки.

Гадолиний-галлиевый гранат (ГГГ), известный также под торговым названием «Галлиант» (Galliant), как и ИАГ имеет кристаллическую структуру, идентичную природным гранатам. Химическая формула - Gd3Ga5О12, то есть вместо иттрия магний замещен на редкоземельный элемент гадолиний, а алюминий -на галлий. Показатель преломления этого граната существенно выше, чем у ИАГ, и очень близок к алмазу, а по показателю дисперсии ГГГ неотличим от бриллианта. Кристаллы хорошо полируются, и, если поместить рядом ограненные вставки из этих кристаллов, то становится ясно, что ГГГ более привлекательный камень и больше похож на бриллиант, чем ИАГ. К сожалению, твердость ГГГ составляет только 6,5, поэтому ограненным камням трудно сохранить свою привлекательность в течение длительного периода использования. Другой недостаток ГГГ (так же, как, впрочем, и ИАГ) заключается в способности собирать пыль, что ведет к потере блеска, поэтому вставки из синтетических гранатов требуют более частой чистки, чем другие камни. Еще один недостаток ГГГ - его хрупкость, ребра ограненных вставок повреждаются легче, чем у других камней. Кроме бесцветных прозрачных камней возможно получать кристаллы зеленого и красного цвета при добавлении, соответственно, солей кобальта и марганца.

Кристаллы ГГГ, так же, как и ИАГ, выращивают, в основном, методом Чохральского, но производство ГГГ дороже, частично потому, что стоимость материалов шихты, оксидов гадолиния и галлия существенно выше, чем компонентов, используемых при изготовлении ИАГ.

<<< Облагораживание камней
Украшения на голову >>>

Рейтинг:
  • Итоги рейтинга 1.50/5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
1.5/5 (2 голоса)

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:

RSS
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить