Как синтезируют ювелирные камни

Современная история создания искусственных самоцветов началась в 1857 году, когда французский химик Марк Годэн, сплавив две соли - квасцы (сульфат калия и алюминия) и хромат калия, получил кристаллы рубина весом около 1 карата.

К синтетическим ювелирным камням относятся искусственно полученные моно- или поликристаллические и аморфные химические соединения. Среди синтетических ювелирных материалов можно выделить две группы. К первой относятся камни, представляющие собой структурные и химические аналоги природных кристаллов, но отличаются составом и содержанием микропримесей. К ним, например, относятся - алмаз, рубин, сапфир, изумруд, аметист, александрит. А ко второй группе - камни, полученные в лабораторных условиях, но не имеющие аналогов в природе, например, фианит, иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ), галлий-гадолиниевый гранат (ГГГ).

Методы синтеза драгоценных камней

В настоящее время применяются различные методы синтеза драгоценных камней и выращивания ювелирных кристаллов, основными из которых являются группы расплавных (методы Вернейля, Чохральского, зонной и гарнисажной плавки) и раствор-расплавных методов (методы флюса, гидротермального синтеза и синтеза ювелирных алмазов при высоких давлениях), а также некоторые другие.

Метод Вернейля. В 1896 году французский ученый Огюст Вернейль сконструировал специальную печь с водородно-кислородной горелкой для синтеза рубинов, и началась эра промышленного производства синтетических ювелирных камней.

Синтез драгоценных камней осуществляется из расплава, получаемого при плавлении шихты (в случае синтеза рубина шихта представляет собой смесь окислов алюминия и хрома). Печь сконструирована таким образом, что шихта осыпается вниз небольшими порциями в потоке кислорода, попадая в камеру горения, куда подается водород, и где расположена горелка. Здесь шихта плавится, а получившаяся капля попадает на керамическую подложку, на которой вначале образуется конус, переходящий потом в цилиндр - монокристалл. Полученный кристалл называется булей (см. фото1), размер которой обычно составляет в длину 5-10 см при диаметре около 2 см (современные технологии позволяют получать були до 60-70 см в длину). Для получения були среднего размера требуется около 4 часов. Полученные кристаллы обладают сильным внутренним напряжением и часто раскалываются на несколько частей.

Фото 1. Разноцветные фианиты (сырье) и буля синтетического рубина (внизу) (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов)

Методом Вернейля к настоящему времени удалось вырастить более ста различных видов кристаллов. Однако наибольшее промышленное значение он имеет, как правило, при выращивании рубина, сапфира и других окрашенных разновидностей корунда, включая и звездчатые камни, а также шпинели (См. фото 2).

Фото 2. Ограненные синтетические рубины и сапфиры (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов).

Метод Чохральского. Данный метод позволяет получать кристаллы очень высокого качества. Исходное вещество (смесь окислов соответствующего состава) плавится в тигле из тугоплавкого металла (например, платины или иридия), который нагревается спиральным нагревателем, намотанным непосредственно на тигель. Кристаллизация начинается на затравке, касающейся поверхности расплава, которую постепенно вращают и поднимают (вытягивают) из расплава (со скоростью 5-30 мм/час). Полученные кристаллы представляют собой стержни диаметром 2,5-6 см и длиной 20-25 см. К кристаллам, выращиваемым этим методом относятся рубины, сапфиры, ИАГ, ГГГ и другие синтетические гранаты, а также александрит.

Метод Чохральского позволяет получать кристаллы, которые являются прекрасным ювелирным материалом, поскольку они значительно более однородные, чем кристаллы, выращенные методом Вернейля.

Метод гарнисажной плавки. Метод заключается в плавлении и кристаллизации вещества в его же собственной холодной «рубашке» и применяется для выращивания тугоплавких кристаллов (фианита, корундов, ИАГ и некоторых других). Для плавления вещества применяется высокочастотный нагрев. После нагрева расплав выдерживается несколько часов (для обеспечения отгонки примесей и установления однородности среды), затем медленно охлаждается, в результате чего кристаллизуются столбчатые кристаллы (См. фото 1).

Метод зонной плавки. Суть метода заключается в следующем: исходная шихта, представляющая собой смесь предварительно прокаленных окислов основных исходных компонентов с примесями, и затравка помещаются в молибденовую лодочку, которая затем медленно протягивается вдоль нагревателя. По мере движения лодочки в шихте возникает довольно узкая расплавленная зона, которая при дальнейшем перемещении лодочки затвердевает с образованием монокристалла. Ширина получаемого кристалла 8 см, высота - 2 см, длина - 18 см, время роста 4 дня. Среди внутренних дефектов у выращенных кристаллов наблюдается блочность и трещиноватость.

Данный метод синтеза драгоценных камней технически прост, позволяет выращивать монокристаллы в форме пластин и успешно применяется для получения крупных монокристаллов корунда различных окрасок, ИАГ и других синтетических гранатов.

Метод синтеза из раствора в расплаве и гидротермальный синтез. При выращивании синтетических ювелирных камней широкое применение получили методы кристаллизации из раствора в расплаве (метод флюса) и из гидротермальных растворов.

Выращивание кристаллов методом флюса в основном применяется для получения тугоплавких веществ, кристаллизация которых из расплава при быстром охлаждении невозможна. В качестве растворителей (флюса) служат расплавы легкоплавких окислов (свинца, молибдена, бора и др.) или солей (KF, PbF2, CaCl2и др.). Процесс синтеза проходит в платиновых, иридиевых или графитовых тиглях, помещенных в специальные печи. Кристаллизация происходит либо в результате постепенного охлаждения расплава, либо в условиях испарения расплава, либо методом температурного перепада. Данный метод позволяет получать кристаллы изумруда, корунда, александрита размером в несколько сантиметров (См. фото 3).

Фото 3. Изумруды, выращенные гидротермальным и раствор-расплавным методом: сырье и ограненные камни (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов).

Для выращивания ювелирных кристаллов особенно перспективным является метод гидротермального синтеза. Рост кристаллов осуществляется в герметичных сосудах высокого давления (автоклавах), позволяющих проводить процесс синтеза при температурах 250-600˚С и давлениях в десятки и первые сотни мегапаскалей. В качестве растворителя в данном методе применяется вода, растворяющая способность которой резко возрастает при высоких температурах и давлениях, обеспечиваемых в автоклаве. Рост кристаллов осуществляется на затравках в результате температурного перепада.

Метод гидротермального синтеза широко применяется для выращивания кварца различных окрасок (См. фото 4) и изумрудов. Гидротермальные кристаллы кварца достигают веса несколько килограмм, а размер изумрудов до 10 см. В последнее время началось использование метода для синтеза рубинов.

Фото 4. Кристаллы кварца различных цветов, выращенные гидротермальным методом (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов).

Метод синтеза ювелирных алмазов при высоких давлениях.

В феврале 1955 года появилось сообщение о первой успешной попытке синтеза алмаза, осуществленного в исследовательской лаборатории американской фирмы GeneralElectric. А в начале 1970 года в этой же лаборатории были получены кристаллы алмаза ювелирного качества различной окраски весом до 1 карата. В настоящее время синтетические алмазы производятся не только в США, а также в Швеции, ЮАР, Японии и в России.

Основным промышленным методом синтеза алмазов является раствор-расплавный металл-углеродный синтез при высоких давлениях (температура 1400-1600˚С, давление 5000-6000 МПа). В качестве исходной шихты обычно используют графит (хотя возможны и другие углеродсодержащие вещества) и металлы или сплавы железа, никеля, кобальта, платины и палладия. Для создания необходимых термобарических параметров используют мощные гидравлические прессы, снабженные камерами высокого давления.

В настоящее время достигнуты большие успехи в области синтеза алмаза. Размер выращенных кристаллов ювелирного качества достигает 9-10 карат, они обладают различной окраской и высокими качественными характеристиками (См. фото 5, 6).

Помимо описанных методов синтез получения монокристаллов ювелирных камней существуют методы выращивания поликристаллических агрегатов - бирюзы, малахита и также методы выращивания благородного опала. В большинстве случаев методика синтеза драгоценных камней этих и некоторых других ювелирных материалов является коммерческой тайной их производителя.

Таким образом, в настоящее время на рынке часто можно встретить ювелирные изделия, в которых в качестве вставок применяются синтетические камни. Поскольку технологии получения синтетических материалов постоянно совершенствуется, то можно ожидать, что в будущем их количество возрастет, а также улучшится их качество и сходство с природными камнями.

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.

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 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

Вконтакте

Одноклассники

Драгоценные камни всегда манили человека. Но и в наше время, и раньше большинство таких творений природы считаются довольно дорогой покупкой.

Выход нашли ученые, сумевшие синтезировать драгоценный камень, который мало чем отличался от естественного собрата. Идея быстро обрела популярность.

В настоящее время искусственно выращенные камни часто используют в ювелирных изделиях.

Все дело в том, что ювелиры определяют ценность камня по целому ряду признаков:

• цвет камня,
• светопреломление,
• прочность,
• размер,
• количество граней.

Предприимчивые люди нашли способ выращивания таких камней в домашних условиях. Некоторые делают на этом бизнес, пользуясь популярностью синтетических кристаллов.

Их продажа не будет являться обманом, ведь с точки зрения физики и химии, свойства искусственного камня практически полностью совпадают с настоящим.

Заняться выращиванием кристаллов может любой человек, для этого не обязательно обладать какими-либо специфическими знаниями. Достаточно лишь четко следовать инструкции.

При правильной постановке работы на этом можно зарабатывать приличные деньги.

Самый противоречивый камень

Все знают, что самым дорогим драгоценным камнем является алмаз. Он ограняется и продается как бриллиант. Но на самом деле есть более интересный вариант.

Камень, о котором идет речь, называется александрит.

Он является разновидностью минерала хризоберилла или окиси бериллия и алюминия.

В природе он встречается довольно редко и обычно вес не превышает 1 карата.

Искусственные камни продаются по 300 долларов за карат.

Такая высокая стоимость связана со сложностью производства. Он выращивается путем вытягивания из расплава.

Операция довольно трудна в выполнении, совершается при высокой температуре и недоступна в домашних условиях.

Но несмотря на это, на рынке присутствует огромное число искусственных камней, которые зачастую трудно отличить от настоящих.

На чем можно заработать

Наиболее выгодно выращивать кристаллы рубинов.

Красный камень не теряет популярности и при грамотной реализации принесет производителю хороший доход.

Рубины не только применяют в ювелирном деле, но и используют в промышленности.

Для производства в приличных масштабах необходимо специальное оборудование, которое назвали в честь его изобретателя аппаратом Вернейля.

Он позволяет растить кристаллы прямо на глазах.

За 3 часа вес камня может достичь 20 карат.

При минимальных затратах на электроэнергию и реагенты это приносит колоссальную прибыль.

Разумеется, как и в любом деле, необходимо приложить усилия и следить за оборудованием, однако в будущем можно выращивать не только рубины, но и изумруды, топазы и даже подобие алмазов.

Полученные камни легко обрабатываются и применяются по назначению.

Такие камни способен отличить от настоящих лишь профессионал. С точки зрения обывателя, они будут как две капли воды похожи на естественных собратьев.

С точки зрения закона, они не будут являться драгоценными камнями. Дополнительные лицензии не нужны.

Однако если будет проводиться реализация, стоит позаботиться об открытии юридического лица.

Нестандартный заработок на «цветущих» камнях

Интересная особенность: когда люди слышат об искусственно выращенных камнях, они, как правило, считают их драгоценными.

Однако есть так называемые «живые камни».

Так называют цветы интересной формы, поражающие своей красотой.

Таким растением является литопс.

Его естественной средой обитания являются пустыни Южной Африки.

Этот цветок относится к суккулентам и имеет очень толстые листья, которые сильно напоминают обработанный гранит. Раз в год, весной, происходит зарождение новых листьев, связанное с отмиранием старых.

Высоким его назвать нельзя. Как правило, максимальный рост растения составляет 10 см. Цветет в период с сентября по ноябрь.

Посадка растения

Такие цветы будут очень интересны в продаже. Растение довольно неприхотливое, поэтому можно его выращивать дома.

Так как размножение происходит с помощью семян, то главная трудность состоит в посадке.

Семена нужно положить в воду на несколько часов, после чего высадить близко к поверхности земли. Посадку нужно накрыть пленкой, чтобы получилась мини-теплица.

Каждый день нужно проводить опрыскивание водой и проветривать 3 минуты.

Желательно поддерживать температуру меньше 30 градусов в дневное время и больше 15 ночью. Также стоит позаботиться о хорошем освещении и влажности.

Лучше всего литопсы живут в горшках среднего размера.

Несмотря на небольшой размер, у растения очень обширная корневая система, заточенная под пустыню. Она должна хорошо размещаться в горшке.

Также желательно сажать по 2-3 цветка в одну емкость, чтобы лучше прижились.

Горшки должны стоять на теплых, хорошо освещенных участках. По возможности пусть находятся на южной стороне жилья.

Не стоит часто менять местоположение – растение чувствительно к перемещениям.

Лучше вообще его не трогать.

Для литопса оптимальной будет каменистая почва. В ней он лучше всего приживается. Можно добавить крупного песка, мелких кусочков камней и перегноя.

Не стоит резко менять окружающие условия. Растение любит умеренный климат и не переносит резкого колебания температуры.

Также не стоит заливать горшок. Поливать нужно не слишком часто. Нужно следить за тем, чтобы вода не попадала между листьев.

Строго запрещен полив во время периода покоя, когда все процессы в растении замирают.

«Каменный» бизнес: что выбрать

Что лучше выбрать, каждый решает сам.

При выборе в качестве бизнес-идеи выращивания искусственных кристаллов первые деньги придут быстрее, однако, нужно правильно выбрать точку сбыта и постоянно быть занятым в производстве.

Если душа лежит к растениям, то тут все может быть проще.

Главное – время от времени поливать, относиться аккуратно и искать клиентов на выращенные цветы, тогда доход не заставит себя ждать.

Вконтакте

Выращивание драгоценных камней – ВСЁ НА МНОГО ПРОЩЕ!

Предлагаем пакет информационных материалов для организации производства драгоценных камней в домашних условиях:

• Рубин красный
  
• Рубин «голубиной крови»
• Сапфир синий
• Сапфир желтый
• Сапфир розовый
• Сапфир оранжевый
  
• Сапфир сине-зелёный
• Сапфир бесцветный

Изготавливать драгоценные камни человечество пыталось с древнейших времен. Первоначально все сводилось лишь к подделке из цветного стекла, в лучшем случае - горного хрусталя. В Средние века попытки изготовить драгоценные камни с помощью науки пытались алхимики. Но лишь в 1892 году французский химик М. А. Вернейль совершил прорыв в синтезировании камней, «вырастив» кристаллы рубина в лабораторных условиях. Ему удалось искусственно создать рубин в 10 карат. Позже он и другие ученые сумели синтезировать различные виды камней – изумруд, сапфир, алмаз и т.д. Однако именно открытие Вернейля стало основой для промышленного выращивания кристаллов. С этих пор кристаллы стали использоваться не только в ювелирном деле, но и в часовых механизмах, радиотехнике и др.

Процесс «изготовления» синтетических камней происходит при определенных условиях температуры, давления и взаимодействия различных химических веществ. При этом один синтетический камень может служить имитацией нескольких видов драгоценных природных материалов. Так, синтетический корунд, один из наиболее распространенных синтетических камней, может превратиться как в синий сапфир, так и в красный рубин – в зависимости от добавления того или иного оксида металла в процессе создания.

Пакет информационных материалов для организации производства драгоценных камней состоит из:

• Технология и химические составы для выращивания драгоценных камней в домашних условиях.
• Чертежи упрощенного аппарата М. А. Вернейля модернизированного для создания в домашних условиях.

Вы удивитесь на сколько все гениально и просто!

Все необходимые химические элементы находятся в свободной продажи и стоят копейки по сравнением с рентабельностью данного производства.

Детали для создания аппарата можно найти в любом гараже или приобрести на «блошином» рынке.

Логично если у Вас возникнет вопрос: «Если всё так просто то почему мы сами не занимаемся данным бизнесом?»

Отвечаю: «Занимаемся и очень успешно! Все дело в том что в мировых масштабах производство синтетических драгоценных камней объем превышает 100-тни тон/ год, 92% которого занимают корпорации с миллиардными бюджетами, так что о конкуренции не может идти и речи».

Мы не продаём теорию или «воздух» , а практическое руководство составляющее основу Вашего БИЗНЕСУ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ.

ПАКЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Стоимость 50UAH (200RUB)

И не забывайте: «Мир можно представить разными способами, в драгоценном камне он заключен в нем самом»

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!