В ювелирной промышленности широко применяются различные природные камни, в том числе синтетический сапфир. Некоторые из них являются природного происхождения, другие — искусственные, но по своим характеристикам практически идентичны натуральным. Это не касается грубых подделок, которые представляют собой просто цветное стекло.Попытки производства искусственных камней предпринимались с давних времен. Первые официальные сведения о получении синтетических камней датируются 80-м годом 19 столетия. К драгоценным камням относят определенные природные минералы. Среди них: сапфир, изумруд, алмаз, сапфир жемчуг, александрит.

Методы расплава здесь сосредоточены, так как промышленность требует больших, специально ориентированных кристаллов. Мы рассмотрим два метода вытягивания, две технологии замораживания градиента и один гибрид. Этот метод по-прежнему очень важен сегодня для сапфира и широкого спектра других кристаллических материалов, поскольку он может производить некоторые из кристаллов самого высокого качества с точки зрения чистоты и дефектов. Качество этих продуктов обусловлено, в основном, точно контролируемым темпом роста, что стало возможным благодаря тщательной настройке мощности, необходимой для нагрева, на основе управляемой массой цепи обратной связи.

Сапфиры, выращенные искусственным путем

Природный сапфир в большинстве своем является небольшим по размерам и тускловатым камнем.

Наращивание размера камня происходит путем добавления на основу из натурального камня синтетического аналога. Кроме того, новые технологии по искусственным камням направлены на улучшение их цвета, прочности и прозрачности.

Другим фактором, который делает технику Чохральского настолько бесценной, является способность контролировать распределение намеренно добавленных примесей в «легированных» кристаллах. Это достигается путем удаления только части расплавленного раствора, а не замораживания всего расплава.

Синтетический рубиновый кристалл, полученный Чохральским, показан вместе с сфабрикованным куском и во время удаления с станции роста. Фотографии Дженнифер Стоун-Сандберг. Это позволило производить трубы, листы и другие сильно определенные профили, вытягивая расплав сапфира через формованный штамп. Поскольку спрос на защитные сапфировые окна увеличивается для широкого круга конечных целей, этот метод будет по-прежнему уточняться. Следующая часть этой серии будет более подробно описывать эти приложения.

Искусственный сапфир обладает идентичными естественным камням свойствами. Поэтому они нашли широкое применение в ювелирной промышленности, производстве часов и полупроводников. Отличить сапфир натуральный от синтетического может только опытный ювелир или геммолог, и то с применением специального оборудования.

Настоящий сапфир, как и рубин, является по своей основе разновидностью окиси алюминия (корунд). Минералы бывают различных цветов, камень красного цвета называют рубином. Выращенные в искусственных условиях сапфиры окрашивают в различные цвета с добавлением различных примесей в корунд. Наиболее популярным сапфиром является изделие синего цвета. Для производства качественных синтетических камней требуется высокая температура и давление. Камень, выращенный в искусственных условиях нельзя назвать природным, но он по всем характеристикам аналогичен ему.

Багдасаров все еще использует этот процесс для производства сапфира и других кристаллов. Два кристалла в левом верхнем углу выращивали методом теплообменника, используя оборудование для выращивания, изображенное сверху справа. На рисунке показана схема процесса роста.

Метод роста Киропулоса, в котором сочетаются аспекты методов Чохральского и градиентного замораживания, впервые был применен к сапфиру. Подобно технике Чохральского, этот метод включает вращение семени, находящегося в контакте с расплавом, но кристалл не вытягивается из расплав. Вместо этого расплав внутри тигля охлаждается очень контролируемым образом. Техника Киропулоса получила широкое распространение благодаря своей способности производить чрезвычайно крупные высококачественные кристаллы сапфира.

Корректировка прозрачности и оттенков сапфира

Цветные камни имеют поры. Для приобретения товарного вида синтетические сапфиры обрабатываются специальным маслом или воском. После проведения такой процедуры поры и трещины исчезают. Также существует технология заполнения трещин стеклом. Для этого применяется процесс термообработки. Полость трещин заполняется стекловидным материалом, который придает камню различный оттенок. По ценности сапфир не определяется в зависимости от наполнителя. Обработка минералов при температуре выше 1000°С позволяет очистить их от лишних вкраплений.

Этот кристалл выращивали по методу Киропулоса, используя оборудование, показанное справа. Помимо подшипников с часами и устойчивых к царапинам часов, какие высокотехнологичные применения сапфира? Эти применения, которые капитализируются на желательных механических, оптических, физических, химических и структурных свойствах материала, будут обсуждаться в третьей части этой серии.

Она специализируется на технологии роста кристаллов и характеристик. В предыдущей статье этой серии обсуждались достижения технологии выращивания сапфирового кристалла в ответ на потребности промышленного применения. Но что это значит для сегмента драгоценных камней в индустрии синтетического сапфира?

Для определения факта термической обработки необходимы специальные приборы. Непрофессионалу практически невозможно определить разницу между камнями, подверженными обработке и нет. Данная процедура играет большую роль для определения категории сапфира в торговле.

Мистика в Ставрополье

Промышленный сапфировый рынок изменил ландшафт рынка сапфира из драгоценного камня, так как производство переместилось в новые места, в частности в Азии. Между тем, связанные с этим затраты на ввод, такие как сырье, оборудование и другие расходные материалы, были затронуты как положительно, так и отрицательно. Синтетическая индустрия драгоценных камней выросла, поскольку все больше потребителей ищут доступную роскошь.

Тем не менее, индустриальный рынок сапфиров затмевает сегмент драгоценных камней. В ответ, десятки новых процессов роста кристаллов появились во всем мире, значительно увеличивая мощность. Это означает, что необходим устойчивый спрос, чтобы избежать резкого падения цен и дефицита рынка.

Сырье для изготовления синтетических сапфиров добывают в большинстве бесцветное или светлое. После заполнения пор оно приобретает своеобразный оттенок. Корунд пропитывается различными красителями для получения нужного цвета. Чаще всего это красные и синие вещества. Пропитка, проведенная таким образом, неустойчива и легко смывается спиртовым раствором или ацетоном. После удаления поверхностной пропитки камень становится привлекательнее в плотности цвета. Для стабилизации окраски сапфира применяется диффузионная обработка. Она проводится при высокой температуре (не ниже 1800°С) с применением красителей химической группы. Именно при помощи такой обработки получают васильковый сапфир. Насыщенность цвета приобретается благодаря проникновению в камень примеси железа и титана. Желтую окраску минералу придает диффузионная обработка с бериллием. Причем такая технология позволяет придавать новый цвет корундам, прошедшим окраску ранее.

В то время как все цвета синтетического сапфира из драгоценного камня возможны, спрос и производство сосредоточены на синем, оранжевом, розовом и красном. Богатые насыщенные синие оттенки сложнее всего создавать и, следовательно, самые дорогие. Многие производители, которые пытались выращивать синие, вышли из отрасли или переключились на розовый, красный или бесцветный.

Где растут сапфиры

Этот материал часто отжигают на день или два, чтобы снять стресс. Он показывает очень четкие кривые страты и деформации роста и может потребовать тщательной ориентации, если распределение цвета не является однородным. Пламя пламени сапфир возникло в Европе, но операции появились в Армении и Китае. Это привело к уменьшению количества синтетических сапфировых цветов. Напротив, некоторые возможности роста Чохральского, традиционно ориентированные на промышленные приложения, переключились на рост сапфира драгоценных камней, поскольку оборудование иногда ликвидируется на долю первоначальной стоимости.

Способы получения синтетических сапфиров

В настоящее время существует несколько способов, как вырастить искусственный сапфир.

Метод Вернейля. На протяжении многих десятилетий оставался основным способом получения синтетических сапфиров. Последовательность операций следующая:

использование герметичной вертикальной горелки с добавлением порошкообразного глинозема;
при нагревании порошок плавится и оседает каплями на установленном штифте;
керамический муфель, изолирующий нарост (булю), оснащен смотровым окном.
нарост увеличивается и образует конус малой плотности, который перемещается в горячую зону;
в ходе операции образуется несколько кристаллов, один из которых служит для образования конечного продукта.

Основным условием для получения продукта высокого качества является дозирование исходного материала, которое требует определенной подачи. Более сыпучий порошок обеспечивает вязкость и формирование продукта с качественными показателями.

Техника Чохральского выгодна для выращивания синтетического сапфира из драгоценного камня в том, что эти кристаллы являются большими - обычно от пяти до 20 килограммов, что обеспечивает большое количество высокой однородной огранки. Он имеет однородное качество и цвет, но может проявлять цветовое обтекание и круглые пузырьки. Гидротермальные и флюсовые материалы выращиваются процессами, которые производят месяцы или даже год, но эти кристаллы имеют очень однородное распределение по цвету, гораздо меньшую нагрузку и более естественные включения, чем синтетические вещества, выращенные другими методами.

В применении грубого порошка имеется большая вероятность его застывания с неравномерно распределенными частицами и неправильной консистенции.

Еще одним популярным способом изготовления искусственного сапфира признан гидротермальный. Его особенность заключается в применении затравочных пластинок при температуре в пределах 300- 5000°С и соответствующем давлении.
Способ изготовления сапфиров с помощью газотранспортных коммуникаций. Процесс заключается в осуществлении производства продукции в режимах различных температур.

Долгие годы для получения синтетического сапфира пользовались методом Вернейля. Практическое применение современных методов получения сапфира искусственным путем позволяет избежать выработки некачественных камней, как деклассированный сапфир.

Существует нишевой рынок для «роскошных» синтетических материалов, таких как корунд, выращенный в растворе, но он намного меньше, чем спрос на массовый синтез пламени. Розничные цены на синтетический жемчуг корунда оставались относительно плоскими за последние несколько десятилетий, даже с ростом спроса. В настоящее время существует больше производителей, особенно в регионах с более низкими эксплуатационными расходами. Подобно тому, как методы выращивания кристаллов широко варьируются, так же как и розничные цены на синтетические сапфиры из драгоценных камней.

Дополнительные моменты

Сапфир васильковый является самым сложным камнем из этого рода. Его оттенок требует тщательной профессиональной подготовки и соблюдения технических условий изготовления.

Самыми ценные представители камней сапфировых находятся в Индии.

Большая часть сапфиров и их производных осуществляется из далекой Австралии.

Синяя синтетика постоянно дороже как в грубой, так и в вырезанной форме, и может в два-три раза превышать цену наименее дорогих сортов, бесцветную и розовую. Учитывая значительно разные темпы роста кристаллов среди различных методов, неудивительно, что более длительные процессы приводят к более высоким ценам на карат, ограниченным поставкам и меньшему рынку для их продуктов.

Для каждого из этих методов роста грубый материал стоит около одной десятой цены ограненных товаров. Розничные цены на обработанный диффузией синтетический сапфир аналогичны таковым для пламегасящего материала. Между тем, бесцветная грудь продавалась на фасадах в меньших количествах примерно за 10 центов за карат.

Эти камни природного происхождения изначально применялись, кроме украшений, в различных ритуальных обрядах и оберегах. По народным поверьям, они приносят владельцу лидерство и благополучие, а в доме обеспечивают комфорт. Для лечения таких болезней, как сердечная недостаточность и психологическая неустойчивость, также считалось положительным применение сапфиров и рубинов.

Внизу: Диффузионное лечение очевидно. цветные концентрации вдоль пояса и граничных переходов. Сходство между природными и синтетическими сапфирными рынками выходит за рамки параллелей в области качества и ценообразования. Как натуральный, так и синтетический сапфир можно обработать диффузией для получения различных эффектов и цветов - фактически, бесцветный синтетический сапфир, который был обработан диффузией, чтобы вызвать синий цвет, широко доступен. Как и в случае с натуральным сапфиром, диффузионно-обработанная синтетика значительно дешевле необработанных образцов.

Самые знаменитые образцы сапфиров представлены в таком порядке:

Таиланд (1977 год). Масса — более 16 кг.
Шри-Ланка — масса более 18 кг.
США — 15-кг экземпляр.

В Российской Федерации самым знаменитым камнем из рубиновой группы является васильковый сапфир производства 19 века, который хранится в Алмазном фонде страны.

Методы и методы роста не всегда раскрываются, особенно в менее дорогостоящем материале. Тем не менее, синий синтетический сапфир, обработанный диффузией, легко обнаружить в погружной ячейке, заполненной жидкостью с соответствующим показателем преломления; обработанные драгоценные камни показывают цветовые концентрации вдоль фацетных соединений и пояса, как показано на рисунке 4 и рисунке 5. Синий синтетический сапфир, обработанный диффузией, уступает сине-сапфиру, поскольку обработка очень мелкая, что исключает возможность повторного посева.

По своим целебным свойствам сапфир применяется как средство для обретения чистоты помыслов, душевного равновесия и бескорыстия. Кроме того, этот минерал наделяют свойствами антидота против многих ядов, в том числе и скорпионового.

Федеральное государственное автономное

Сапфиры, выращенные искусственным путем

Обработанные товары также могут быть менее прозрачными, так как тонкая рассеянная поверхность может обладать заметно отличающимися оптическими качествами от основной массы обрезанного образца. К счастью, простые и недорогие методы обнаружения уменьшают вероятность путаницы при покупке синтетического сапфирового камня.

Справа: в погружениях сине-синтетические сапфиры, обработанные диффузией, ясно показывают очерченные пояса и граничные переходы, в отличие от выращенных синих камней. Это напоминает проблемы, связанные с рассеянным бериллием природным сапфиром десять лет назад, когда рынок был затоплен розовато-оранжевой падпарадшей сапфиром.

образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Механико-технологический факультет

Кафедра «Машиностроение»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Выращивание синтетического сапфира по методу О. Вернейля

Студент, МТ 07-11 Фауст И. В.

Руководитель Давтян А. Р.

Красноярск 2011

Мы могли бы увидеть гораздо больше этого материала в различных цветах, учитывая большой объем высокочистой и очень чистой бесцветной сапфировой цены. Драгоценные камни изготовлены из минеральных кристаллов. Любые драгоценные камни, но не могут им позволить? Камни - это эстетически привлекательные минералы, обычно кристаллы. Природные драгоценные камни добываются, хотя многие из них можно выращивать в лаборатории.

Вы занимаетесь только выращиванием сапфиров?

Вот взгляд на синтетические или искусственные камни, которые вы можете выращивать в виде кристаллов. Некоторые из кристаллов - искусственные камни, что означает, что они напоминают настоящие драгоценные камни, но не имеют того же химического состава или свойств. Другие - синтетические драгоценные камни, которые имеют тот же состав, что и природные драгоценные камни, за исключением того, что они выращиваются, а не добываются. Так или иначе, эти кристаллы прекрасны.

Природный сапфир

Диагностические признаки

Синтетический сапфир

Методы выращивания синтетических корундов

Метод О. Вернейля

Заключение

Список литературы

Определить диагностические признаки

Провести сравнение стоимости природных и синтетических сапфиров

Природный сапфир

Сапфир - это минерал, разновидность корунда. Сапфир имеет преимущественно синий цвет разных оттенков. Название «сапфир» произошло от греческого слова sappheiros, что означает синий камень. Синюю окраску камню придают примеси титана и железа. Сапфир - это драгоценный камень первой категории, в основном используется в ювелирной промышленности. Сапфир обладает сильным блеском. Кроме, привычных синих сапфиров, встречаются ювелирного качества корунды оранжевого, розово-оранжевого, желтого, розового и бесцветного цветов - так называемые фантазийные сапфиры. Высоко ценятся сапфиры с хорошо выраженным эффектом астеризма. Также как и желтые сапфиры, стоимость которых сравнивается со стоимостью бриллиантов.

– Чем отличаются искусственные сапфиры от настоящих?

Это кристалл квасцов калия или калийных квасцов. К этим кристаллам добавляли пищевую окраску, которые ясны, когда квасцы чисты. Рубин и сапфир - две формы минерального корунда. В лаборатории можно выращивать синтетические рубины и сапфиры, но вам нужна высокотемпературная печь и доступ к чистым оксидам алюминия и оксиду хрома.

С другой стороны, это быстро, легко и недорого из калийных квасцов. Это форма квасцов, иногда продаваемых как природные кристаллы дезодорантов. Вот как выращивать фальшивый рубин с использованием этого химиката. Добавляйте красную окраску продуктов питания, чтобы получить глубокий красный цвет. Утром используйте ложку или руки, чтобы удалить кристалл. Поместите кристалл на бумажное полотенце, чтобы высохнуть. При желании вы можете использовать. Имейте в виду, что это не так сложно, как корунд, поэтому он хрупкий.

Расцветка калия.
Растворяют калийные квасцы в кипящей воде.
Продолжайте добавлять квасцы, пока больше не растворятся.
Это приводит к насыщенному раствору, который способствует росту кристаллов.
Поместите раствор где-нибудь, где он не будет наткнуться или потревожен.

Кристалл демонстрирует характерный фиолетовый цвет и восьмигранную форму.

Образование сапфиров в природе связано с внедрением гранитных магматических плит в известняковые отложения.

Таблица 1. Физико-оптические свойства сапфира

ФормулаAl2O3ПримесиFe2+, Fe3+, TiСингонияТригональнаяЦветСиний и голубой различных оттенков, бесцветный, розовый, оранжевый, жёлтый, зелёный, фиолетовый, чёрныйЦвет чертыБелыйБлескСтеклянныйПрозрачностьПрозрачный до непрозрачногоТвердость по Маосу9СпайностьОтсутствуетИзломНеровный до раковистогоПлотность, (г/см3)3,95 - 4,00Показатель преломления1,766 - 1,774

Месторождения сапфира обнаружены практически на всех континентах, кроме Антарктиды. Главными странами-экспортерами этого драгоценного камня являются: Таиланд, Шри-Ланка, Бирма, Индия, США - штат Каролина и Монтана, Австралия, остров Мадагаскар, многие страны Африки. Небольшие месторождения расположены во Франции, Чехии, Польше, Швейцарии, России.

Сапфир, как драгоценный камень, пользующийся огромным спросом, часто подделывают. При покупке сапфира можно нарваться на подделку из стекла, кордиерита, турмалина и других камней. В этом случае, рассматривать камень в лупу и искать в нем природные включения, свойственные натуральным камням - бессмысленно. Здесь природные дефекты не являются показателем подлинности сапфира. Можно природный сапфир отличить от подделки царапанием по поверхности камня. Благодаря высокой твердости сапфира, на нем следы не останутся, в отличие от подделки. Для распознавания подлинности сапфира пользуются различными жидкостями с определенным удельным весом. Опустив камень в такую жидкость, сапфир сразу «утонет», подделка же, наоборот, останется на поверхности.

Кроме того, в настоящее время сапфиры любят подвергать термообработки для придания камню иного цвета - таким способом ослабляют, усиливают, или выравнивают окраску. После нагревания серовато-голубые сапфиры становятся ярко-синими, а диффузионная обработка приводит к окрашиванию в различные цвета верхнего слоя пришлифованных сапфиров. Диффузия оксидов железа дает синюю окраску, железа и никеля - красную и оранжевую, титана - эффект астеризма. У этих методов есть определенный минус: полученный цвет может достаточно быстро потерять свою яркость и насыщенность под воздействием солнечного цвета или температуры.

Диагностические признаки

Многие корунды с легкостью расщепляются на пластинки вдоль некоторых плоскостей. Но это явление не настоящая спайность, особый феномен, называемый псевдоспайностью. Он обусловлен полисинтетическим двойникованием в виде пластинок. Корунд - единственный минерал с твердостью 9. Его можно поцарапать только алмазом. Многие образцы корунда способны флюоресцировать в ультрафиолетовых лучах.

·Наличие круглых, эллиптических или в форме колбы пузырьков.

·Белесые блики свойственные природным сапфирам отсутствует в искусственных камнях.

·Включения заполнены пузырьками не природного газа.

·Различия в спектрах поглощения.

·Неестественные цвета.

·Эффект «астеризма» в синтетических сапфирах, кажется окрашенным.

·Синтетики имеют аккуратное основание, в отличие от натуральных сапфиров

Синтетический сапфир

Сапфир был впервые в лабораторных условиях синтезирован в 1902 году. Синтетический рубин - «красный сапфир», однако, был произведен ранее, в 1888, году французским химиком Вернеем, разработавшим классический метод выращивания камней в промышленных масштабах. Синтетические сапфиры или сапфиры созданные в лаборатории, в контролируемых условиях, имеют кристаллическую структуру, оптические свойства и химический состав аналогичные природным сапфирам.

Для получения свойств сапфиров подобных натуральным моделируются синтетические процессы геологических условий, необходимых для возникновения природного сапфира. Оба драгоценных камня, и сапфир и рубин являются разновидностью корунда - оксида алюминия. В природе корунд встречается в различных оттенках синего, а также бесцветный, красный, желтый, розовый, оранжевый, коричневый, пурпурный и зеленый. Корунд всех цветов известен как сапфир, за исключением красного сапфира, который, как известно, называется рубином.

Синтетические сапфиры выращивают почти всех цветов, но наиболее популярным является синий сапфир. Для получения различных цветов, в окись алюминия добавляются примеси. Температура получения синтетических сапфиров более 2000 градусов по Цельсию. Другими условиями производства синтетических сапфиров являются: высокое давление.

Ювелирные изделия с синтетическими сапфирами столь же прекрасны, как и украшения с природными драгоценными камнями. Хотя синтетические сапфиры технически можно назвать «подлинными», но они, конечно, не природные.

Таблица 2. Окраска и название синтетических ювелирных корундов

ЦветНазваниеБесцветныйБелый сапфирКрасныйРубинТемно-красныйЦветной гранатРозовыйРозовый сапфирТемно-розовыйРозолинЛилово-розовыйРоза ФранцииОранжевыйПадпараджаТемно-желтыйДамбуритЖелтыйТопазКоричнево-желтыйТопаз мадераКоричневыйПальмирский топазЗеленыйЗеленый сапфирБледно-зеленыйАмарилГолубойБирманский сапфирПурпурныйАметистПурпурно-зеленый (меняющийся в зависимости от характера освещения)Александрит

Методы выращивания синтетических корундов

На протяжении многих десятилетий кристаллы корунда выращивались в промышленных масштабах исключительно методом Вернейля. Однако новые области применения рубина и лейкосапфира потребовали разработки таких способов их выращивания, которые позволяли бы получать весьма совершенные в структурном отношении и достаточно крупные кристаллы. Такие способы были разработаны. Кроме того, были разработаны способы выращивания кристаллов рубина и лейкосапфира из растворов в расплаве (метод флюса), из газовой фазы, а также в гидротермальных условиях. Такое разнообразие различных методов выращивания окрашенных разновидностей корунда позволяет получать кристаллы, в значительной степени отличающиеся друг от друга, а также от природных камней как по структурно-морфологическим особенностям, так и по некоторым физическим свойствам. В ювелирных изделиях используют преимущественно корунд красного и синего цвета с различными оттенками; в меньшей степени применяют камни других расцветок.

Наиболее сложным оказалось получение синего сапфира. Попытки получить его методом Вернейля с добавкой в шихту окиси кобальта не привели к успеху; выращенные кристаллы имели неприятный серый оттенок, распределение окраски в них было пятнистым. Позднее было установлено, что цвет, близкий к природным сапфирам, может быть достигнут одновременным добавлением в шихту окиси титана и окиси железа. Введение в корунд трехвалентного марганца приводит к окрашиванию кристаллов в желтовато - розовый, титана - в розовато-фиолетовый и никеля - в желтый цвета. Однако наиболее яркие цвета с красивыми оттенками получают введением в шихту смеси различных компонентов.

Замечательными ювелирными камнями являются синтетические звездчатые рубины и сапфиры, обладающие астеризмом. Этот оптический эффект, так же, как и а природных кристаллах, обусловлен закономерно ориентированным расположением в них многочисленных мельчайших кристаллов рутила, образующихся при добавлении в шихту окиси титана.

На западе наиболее крупные производства синтетических рубинов (сотни миллионов каратов в год) сосредоточены в Швейцарии, Франции, Германии, США и Великобритании. В значительно меньших количествах (десятки миллионов каратов в год) рубин выращивается в Японии, Индии и Израиле.

·Синтез кристаллов из раствора в расплаве флюсов (флюсовый метод) осуществляется при высоких давлениях способом обратного температурного перепада либо в изотермических условиях за счет испарения расплава.

Рис.1. 1 - кристаллизационная печь, 2 - циллиндрический карборундовый экран, 3 - нагревательные силитовые стержни, 4 - под печи, 5 - тигель, 6 - устройство для вертикального перемещения, 7 - устройство для реверсивного вращения, 8 - термопара-датчик, 9 - контрольные термопары.

·Гидротермальный метод применяется для выращивания кристаллов в автоклавах на затравочных пластинках из растворов при температурах 250-6000 С и давлениях в десятки и первые сотни мегапаскалей.

Рис. 2. Схема автоклава для гидротермального синтеза: 1 - раствор; 2 - кристалл; 3 - печь; 4 - вещество для кристаллизации.

·Метод газотранспортных реакций, осуществляемый в контейнерах из жаропрочных сплавов при высоких температурах в условии перепада последних.

Рис. 3. Схема установки для кристаллизации из газовой фазы; пунктиром показано распределение температуры вдоль печи.

5. Метод О. Вернейля

Кристаллы, выращиваемые по методу Вернейля, известны как були (бульки). Этот термин, введенный Годеном и применявшийся Вернейлем, стал обычным в лексиконе специалистов по выращиванию кристаллов и геммологов.

Метод Вернейля заключается в применении вертикальной горелки с подачей порошка 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 растущую булю от «сквозняков». Муфель снабжен смотровым окном. Чрезмерный нагрев верхней части аппарата за счет тока 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. 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 попадают свежие порции глинозема в виде падающих капель расплава. Далее подставку со штифтом опускают со скоростью, соответствующей скорости роста були.

Наиболее важным условием для выращивания 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). Частицы должны иметь правильную форму, так как только в этом случае они одинаково реагируют на воздействие вибратора. Вернейль получал глинозем из аммониевых квасцов, содержащих 2,5% примеси хромовых квасцов (эта концентрация хрома обеспечивала получение камней красного цвета). Порошок такого состава нагревался до разложения квасцов и образования окислов, которые измельчались и просеивались через проволочное сито для селекции частиц необходимого размера.

Заключение

Природные сапфиры высокого качества и большого размера встречаются редко. Такие камни, как правило, используются для изготовления ювелирных изделий.

Сапфиры используются не только в ювелирной промышленности. Лейкосапфир применяется в технике, например, вместо стекла в часах или в иллюминаторах самолетов и космических ракет.

Все камни