В лаборатории можно создать множество разновидностей драгоценных камней, помимо алмаза. Наше руководство по синтетическим драгоценным камням содержит множество примеров и объясняет их производство.
Рубин и сапфир
— это оксид алюминия, окрашенный хромом в красный цвет. Синтетический рубин часто получают простым расплавлением оксида алюминия, который содержит следы хрома. Полученный кристалл имеет ту же внутреннюю атомную структуру, что и натуральный рубин, а также те же оптические свойства, твердость и химический состав. Фактически, единственное существенное различие между этим материалом и натуральным рубином заключается в месте происхождения, в лаборатории, а не глубоко под землей.
Рубин и долгое время считались двумя самыми желанными и ценными драгоценными камнями. Натуральный материал никогда не был доступен в достаточном количестве, чтобы удовлетворить мировой спрос. Поэтому неудивительно, что их синтез считается достойной целью. Самые ранние эксперименты проводились Марком Годеном во Франции в середине 19 века, хотя ему так и не удалось создать корунд ювелирного качества. Однако в середине 1880-х годов на рынке драгоценных камней появились рубины, которые изначально считались натуральными, но тщательное изучение показало, что это искусственные изделия. Многие из этих рубинов, известные как «женевские рубины», поскольку считалось, что они были сделаны недалеко от Женевы, Швейцария, продавались как натуральные. Сразу после начала века на рынке появился другой тип рубина. Предполагалось, что этот материал, названный «восстановленным рубином», был получен путем сплавления кусочков натурального рубина. В последние годы было продемонстрировано, что такой процесс не сработает, поэтому эти рубины, должно быть, также были синтезированы из химического сырья.
Коммерческий процесс производства рубина был разработан Эдмундом Фреми из Парижа. Однако все его рубины выпускались в виде тонких пластин. Их можно было производить дешево и в большом количестве, и они широко продавались для использования в подшипниках для часов и инструментов. Но они были слишком тонкими, чтобы из них получались крупные драгоценные камни прекрасного цвета. В последнее десятилетие 19 века один из помощников Фреми, Огюст Верней, разработал новую, отличающуюся от других технику синтеза рубина. Метод Фреми заключался в растворении оксида алюминия в расплавленной соли и позволении рубину кристаллизоваться из расплава путем медленного охлаждения. Метод Вернейля уже был описан.
Рубин можно получить, добавив щепотку хрома к оксиду алюминия. Сапфир различных цветов требует различных комбинаций оксидов металлов. Интересно, что базовая конструкция печи Verneuil не сильно изменилась с того дня, когда она была впервые представлена в 1904 году. Печи могут быть автоматизированы, поэтому минимальный персонал может обслуживать множество машин. Заводы в Германии, Франции и Швейцарии могут содержать около 1000 печей, работающих одновременно, днем и ночью. Массовое производство также существует в Китае, Таиланде и других странах. Объем производства на таких заводах измеряется в тоннах, а не в каратах, а стоимость необработанного синтетического корунда может составлять всего несколько центов за карат. Полученные таким образом кристаллы, называемые булями, ограняются в цехах массового производства, иногда машинным или ручным способом, где рабочая сила недорогая.
Существуют и другие технологии производства корунда. Рубин для лазеров можно вырастить, «вытягивая» кристаллы из расплава (метод Чохральского), что позволяет получать одиночные прозрачные кристаллы диаметром в несколько дюймов и длиной в несколько футов. Более усовершенствованная версия метода Фреми также используется в ограниченной степени. Сегодня этот метод называется плавлением флюсом, и в результате этого процесса получается рубин прекрасного цвета и прозрачности, хотя он намного дороже, чем процесс Вернейля. Процесс флюсования рубина был усовершенствован десятилетия назад Джудит Осмер, но ее рубин «Рамаура», к сожалению, больше не доступен на рынке.
Синтетические сапфир и рубин используются в различных коммерческих ювелирных изделиях, таких как кольца класса люкс и украшения с родимыми камнями. Обычно кольцо, продаваемое как «» или ««, где на этикетке указаны кавычки, представляет собой синтетический камень. Так называемый «александрит», продаваемый туристам по всему миру по цене несколько долларов за камень, на самом деле является синтетическим корундом, изменение цвета которого напоминает настоящий александрит. Бесцветный корунд, или «белый сапфир», производится в огромных количествах для использования в качестве бесцветных драгоценных камней и для подшипников в электросчетчиках, а также для использования в специализированной электронике и в военных целях.
Синтетические Драгоценные Камни Из Корунда, Выращенные методом Плавления Пламенем
Звездчатый рубин и сапфир можно получить, добавив оксид титана к исходному порошку в печи Вернея. По мере остывания корунда оксид титана образует кристаллы минерала рутила внутри основного корунда. Кристаллы рутила имеют игольчатую форму и ориентируются в соответствии с симметрией корунда, который является шестиугольным (шестигранным), образуя шестилучевую звезду при огранке кабошоном. Цветовая гамма синтетического звездчатого корунда такая же, как и у ограненных драгоценных камней. Синтетический корунд обладает отличительными характеристиками. В процессе Вернейля всегда образуются изогнутые линии роста, которые видны при увеличении и правильном освещении. Ни один природный минерал никогда не имеет таких изогнутых линий, называемых бороздками, и их наличие является гарантией синтетического происхождения. Еще одной характеристикой синтетики и стекла является наличие идеально круглых пузырьков, иногда с маленьким хвостиком, как у головастика. На рубинах, выращенных из флюса, могут быть характерные включения флюса.
Синтетическая Шпинель
Первая синтетическая была получена случайно, когда в исходный порошок при производстве синтетического корунда Вернейля было добавлено немного оксида магния. Однако шпинель не считалась особо ценным драгоценным камнем, поэтому прошло более 20 лет, прежде чем синтетическая шпинель начала использоваться в промышленных масштабах в больших количествах. Натуральные не часто встречаются в торговле драгоценными камнями, но синтетические шпинели встречаются почти везде. Эти драгоценные камни широко используются для имитации других драгоценных камней, которые считаются более желанными, таких как изумруд, и турмалин.
Синтетическая шпинель обычно производится по технологии Верней, и здесь можно выращивать були самых разнообразных насыщенных цветов. Эти цвета обусловлены добавлением химических примесей, поскольку чистая шпинель, как и чистый сапфир, бесцветна. Кроме того, порошок шпинели, смешанный с оксидом кобальта и сплавленный в электрической печи, дает плотный темно-синий материал, сильно напоминающий лазурит. Шпинель, напоминающая , была представлена в 1957 году. Некоторое количество шпинели также было получено методом плавления флюсом, и этот материал бывает трудно отличить от синтетического.
У синтетической шпинели могут отсутствовать изогнутые линии роста, характерные для синтетического корунда Вернейля. Но обычно их можно идентифицировать как шпинель (по показателю преломления), а цвета синтетических драгоценных камней обычно достаточно отличаются от цветов натуральных камней, чтобы требовать дальнейшего тестирования.
Синтетический Кварц
Натуральный распространен и недорог. Тем не менее, синтетический кварц можно производить в достаточном количестве и по достаточно низкой цене, чтобы производство драгоценного кварца стоило того. , или желтый кварц, окрашивается железом. Аметист получают путем добавления определенных примесей, придающих ему коричневатый цвет. Фиолетовый оттенок создается, когда этот кварц облучается радиоактивным источником. Бесцветный кварц производится тоннами для использования в электронике, но его редко ограняют как драгоценный камень. Зеленый кварц также производится в ограниченном количестве. Кварц синтезируется гидротермальным методом. Именно так образуются кристаллы большинства природных минералов в жилах и полостях внутри земли. В то время как натуральные растворы очень разбавлены, а образование минеральных кристаллов может занять много лет, в лаборатории процесс значительно ускоряется.
Синтетический Берилл
Из различных цветов берилла, безусловно, самым ценным является темно-зеленый изумруд. Эксперименты по синтезу изумруда известны еще в 1848 году, но кристаллы весом более одного карата не могли быть синтезированы до 1912 года. Ричард Накен, который также разработал базовый процесс синтеза кварца, получил небольшие кристаллы изумруда с использованием гидротермального процесса, аналогичного тому, который используется для получения кварца. Позже немецким экспериментаторам удалось вырастить мелкие изумруды прекрасного цвета, которые конгломерат I. G. Farbenindustrie еще в 1934 году начал продавать под названием «Игмеральд».
Синтетический Изумруд
После Второй мировой войны Кэрролл Чатем из Сан-Франциско представил изумруды большого размера и прекрасного цвета. Они были результатом исследований, проведенных в 1930 году, и, по-видимому, были изготовлены с использованием технологии выращивания флюсом. Синтетические изумруды также производятся компанией Linde Air Products Company, Pierre Gilson из Парижа, Zerfass из Германии и многими другими. Изумруд Linde выращивается гидротермальным способом с использованием затравочных пластинок бесцветного берилла. Драгоценные камни вырезаются из изумруда, который скапливается выше или ниже затравочной пластинки, поэтому требуется большая толщина, а его изготовление обходится дорого. Крупные кристаллы превосходного цвета производятся компанией Gilson, и скопления синтетических кристаллов часто выставляются на продажу в качестве ювелирных изделий.
Синтетические изумруды обычно можно отличить от натуральных драгоценных камней по наличию характерных включений. Натуральные изумруды имеют определенные виды включений, которые часто позволяют определить страну или месторождение происхождения. Иногда присутствуют так называемые «трехфазные» включения, состоящие из полости, заполненной жидкостью, с пузырьком газа и кристаллом хлорида натрия или другой соли внутри. Синтетические изумруды обычно не имеют таких включений, но могут содержать кусочки флюса или другие характерные внутренние маркировки. Для обнаружения всегда требуется использование микроскопа, а иногда и дополнительных инструментов для геммологического тестирования.
Другие Синтетические Драгоценные Камни
Пьер Жильсон из Парижа представил три замечательных синтетических драгоценных камня: , и лазурит. Теперь известно, что переливы цвета в драгоценном опале происходят из-за регулярного накопления слоев мельчайших сфер. Гилсон воспроизвел этот процесс в лаборатории, и его синтетический черно-белый опал выглядит эффектно и естественно. Могут потребоваться тщательные тесты, чтобы отличить его от натурального опала.
Бирюза Gilson напоминает самую изысканную персидскую бирюзу. Она чрезвычайно однородна по цвету и текстуре и доступна в виде ограненных камней или необработанных блоков. Под микроскопом эта бирюза состоит из совокупности крошечных сфер одинакового размера, что позволяет легко отличить ее от натуральной бирюзы.
Синтетический александрит — это не корунд с александритоподобным изменением цвета, а настоящий синтетический , содержащий подходящие примеси. Цвет меняется с зеленого на красный, напоминая русский александрит. Доступны драгоценные камни крупной огранки, но их стоимость высока для синтетических — в ассортименте синтетический изумруд.
Синтетический рутил, химически представляющий собой оксид титана, появился на рынке в 1948 году под различными торговыми названиями. Натуральный рутил почти всегда непрозрачен или имеет очень плотный темно-красный цвет. Синтетический рутил может быть получен методом Вернейля различных цветов, включая коричневый, желтый, красный и синий. Однако полностью бесцветные камни получить невозможно, они всегда имеют желтый оттенок. Цветные разновидности редко встречались в торговле драгоценными камнями. Рутил слишком мягкий, чтобы его можно было использовать в качестве драгоценного камня (твердость 6-6,5 по шкале Мооса). Но его дисперсность примерно в шесть раз выше, чем у алмаза. Поэтому ограненный рутил переливается множеством цветов. Цветовая гамма настолько ослепительна и захватывает дух, что ограненный рутил теряет доверие к бриллианту, который он должен имитировать. В нем просто слишком много огня, чтобы быть «настоящим». Ограненный рутил, продаваемый как «Титания», иногда все еще доступен, но давно утратил свою популярность из-за более подходящих имитаций бриллиантов, особенно кубического циркония.
Некоторые другие синтетические материалы, имеющие природные аналоги, включают: шеелит (вольфрамат кальция); (фосфат кальция); вульфенит (молибдат свинца); прустит (сульфид серебра с мышьяком); ганит (алюминат цинка, разновидность шпинели); периклаз (оксид магния); (фторид кальция); цинкит (оксид цинка); бромеллит (оксид бериллия); полевой шпат (силикат алюминия); ( силикат циркония); фенакит (силикат бериллия); и сфалерит (сульфид цинка). Все это, вероятно, было огранено как раритет для коллекционеров драгоценных камней.
Характеристики синтетических материалов
Каждый метод выращивания кристаллов в чем-то уникален и использует различное оборудование, химикаты, контейнеры и так далее. Натуральные кристаллы также растут в самых разнообразных физических и химических средах. Каждый процесс выращивания кристаллов оставляет свой след на растущем кристалле в виде цветовых зон, включений, формы поверхности и так далее. В любой данный момент роста кристалла поверхность зависит как от условий окружающей среды, так и от процесса роста. По мере добавления материала к этой поверхности вновь добавленный слой становится новым самым внешним слоем. Таким образом, мы можем сказать, что рост кристалла характеризуется чередованием поверхностей, а история кристалла документируется записью его поверхностей способом, очень похожим на годичные кольца дерева. Более того, среда для выращивания кристаллов редко бывает абсолютно чистой. Загрязняющие вещества могут попасть в растущий кристалл и задержаться внутри него; это могут быть химические примеси, а иногда кристаллы или кусочки посторонних веществ. Даже виды поверхностей, соединяющих кристалл во время роста, являются характерными для процесса роста. Многие из этих особенностей видны под микроскопом при правильном освещении. Таким образом, микроскопия, несомненно, является самым мощным рабочим инструментом для геммолога, который хочет провести различие между натуральными и синтетическими материалами. Это особенно важно, поскольку большинство материалов homocreate * обладают свойствами, почти идентичными их природным аналогам, или свойствами в пределах диапазона, наблюдаемого для натуральных веществ. Легко измеряемые свойства, такие как показатель преломления, удельный вес, спектр излучения, оптический признак и даже цвет, не всегда являются определяющими при идентификации гомократов.
Кроме того, диапазон материалов и методов выращивания, используемых сегодня, настолько обширен, что для проведения положительной идентификации требуется значительный опыт. Кристаллические включения могут быть настолько малы, что для их правильного обзора требуется увеличение до 50 и более раз; такие включения могут быть единственным доказательством естественного или синтетического происхождения. Некоторые драгоценные камни, такие как аметист и цитрин, чрезвычайно трудно отличить, а в некоторых случаях идентификация невозможна. Стоимость драгоценного камня на рынке во многом зависит от редкости, что нетипично для синтетических камней. Торговая площадка выразила большую озабоченность по поводу неразличимых синтетических материалов и их влияния на цены на драгоценные камни. Безусловно, необнаруживаемый гомократ был бы серьезной проблемой, если бы не было разработано тестов для его распознавания. Необходимо понимать, что финансовые интересы управляют всеми рынками. В последние несколько лет основное внимание уделялось созданию хороших homocreates, поскольку денежная отдача от успеха огромна и намного превышает вознаграждение за разработку новых методов обнаружения. Другими словами, вы можете заработать гораздо больше денег, обманывая рынок недавно созданным драгоценным камнем, чем продавая приборы для обнаружения этих драгоценных камней. Геммологической отрасли предстоит многое наверстать.
Ниже приводится краткое описание характеристик, типичных для различных самоцветных и синтетических драгоценных камней, произведенных в лабораториях. Следует помнить, что совпадение характеристик является обычным явлением, и отдельных характеристик, за несколькими заметными исключениями, редко бывает достаточно для положительной идентификации. Выращивание паров подробно не обсуждается, поскольку этот метод не имеет большого значения для драгоценных камней.
Выращивание в расплаве: Некоторые методы, такие как Бриджмен-Стокбарджер, практически не оставляют идентифицирующих характеристик. Однако кристаллы Чохральского и Вернейля имеют такие быстрые темпы роста, что становятся очевидными определенные особенности. Для роста расплава характерны округлые поверхности по сравнению с плоскими поверхностями, характерными для природных кристаллов. Они наблюдаются в виде слабых (иногда отчетливых) линий, видимых при правильном освещении. Если вы хотите увидеть, как выглядят эти так называемые изогнутые бороздки, возьмите телефонную книгу, слегка согните ее и посмотрите сбоку с помощью 2-кратной лупы. Это изображение набора плавно изогнутых параллельных линий очень похоже на серию параллельных полос (фактически серию бывших поверхностей растущего кристалла), которые можно увидеть в большинстве кристаллов Вернея. Изогнутые бороздки являются мгновенным доказательством синтетического происхождения. Они никогда не встречаются в натуральных кристаллах. Однако вытянутые кристаллы обычно не имеют таких особенностей. Вместо этого мы можем обнаружить крошечные металлические включения, отделившиеся от контейнера, который использовался для выращивания материала (например, платины), и случайные круглые пузырьки. Круглые пузырьки или пузырьки в форме головастика с изогнутыми хвостиками также типичны для кристаллов, выращенных из расплава, и являются положительными идентификационными признаками.
Выращивание в растворах: Это действительно серая область, поскольку природные кристаллы обычно растут в гидротермальных растворах. Вероятно, к этой категории относится самый высокий процент ошибочно идентифицированных гомозиготных созданий. Опыт, хороший мощный микроскоп и подозрительный характер, вероятно, будут самыми полезными инструментами геммолога. Многофазные включения (газ / жидкость) встречаются как в природных кристаллах, так и в кристаллах, выращенных в растворе, хотя трехфазные включения (твердое вещество / жидкость / газ) еще не были продублированы в лаборатории в достаточном количестве, чтобы создать проблемы с идентификацией.
Рост потока: Наиболее часто наблюдаемой особенностью являются частицы потока, захваченные в синтезированном кристалле; они могут напоминать хлебные крошки или кометы, облака пылевидных частиц, скрученные вуали и так далее. В некоторых случаях ни один отдельный признак не может оказаться диагностическим. Скорее, геммолог должен полагаться на опыт и широкий набор признаков для идентификации. Несмотря на это, некоторые камни часто не поддаются анализу. Лучшее эмпирическое правило — если сомневаетесь, не покупайте. Если вы платите за натуральный камень высокого качества, убедитесь, что это можно доказать.
Имитации Бриллиантов
Появление рутила на рынке положило начало охоте за кристаллами, которые при огранке напоминали бы бриллианты. С рутилом существовала проблема из-за его неизбежного желтоватого цвета. Эта проблема была решена с введением титаната стронция в 1955 году. Преимуществом титаната стронция, тесно связанного с рутилом, был его чистый белый цвет без желтоватого оттенка. Однако его твердость составляет 6 баллов по шкале Мооса, но он все еще слишком мягкий, чтобы его можно было использовать в кольцах. Еще одним преимуществом титаната стронция является его дисперсность, которая, хотя и очень высока (в четыре раза выше, чем у алмаза), ниже, чем у рутила, и, следовательно, более реалистична. Ограненные драгоценные камни действительно очень напоминают бриллианты, особенно когда на них образуется легкая маслянистая пленка, которая еще больше уменьшает дисперсность. Титанат стронция не существует как природный минерал. Его мягкость дала возможность создать еще более качественный материал для имитации бриллианта.
Этот маркетинговый пробел был восполнен материалом под названием YAG, аббревиатурой от иттриево-алюминиевого . YAG относится к семейству так называемых ««, названных так потому, что их внутренняя атомная структура аналогична структуре натуральных гранатов. Но на этом сходство заканчивается, потому что YAG и его собратья со схожим химическим составом редкоземельных элементов, такие как GGG (гадолиний-галлиевый гранат), не встречаются в природе.
YAG изначально выращивался для использования в лазерах, что по-прежнему является его основным применением. Было случайно обнаружено, что при правильной огранке YAG сильно напоминает ограненный алмаз, хотя его дисперсия относительно низкая. Кроме того, твердость YAG составляет около 8 баллов по шкале Мооса, поэтому ограненные драгоценные камни долговечны и их нелегко поцарапать. YAG может быть насыщенно окрашен примесями, а ограненные камни могут напоминать изумруд, кунцит, сапфир и другие драгоценные камни, хотя YAG слишком блестящие и твердые, чтобы быть убедительной заменой большинству драгоценных камней. Новейшим и наиболее важным материалом для имитации алмазов является кубический оксид циркония, или «диоксид циркония». Этот материал по твердости не уступает YAG (8,5), но имеет гораздо более высокую дисперсность. На самом деле, дисперсия циркония немного выше, чем у алмаза, что придает огранке драгоценных камней чрезвычайно реалистичный «огонь». Такие камни живые, твердые и долговечные и практически неотличимы от бриллианта для нетренированного глаза. Маленькие циркониевые самоцветы в оправе ювелирных изделий иногда создают серьезные проблемы для ювелирной торговли. Цирконий продается по цене в несколько десятков долларов за карат или меньше, предлагая потребителю камень, во многом схожий по красоте с бриллиантом, за небольшую часть цены бриллианта. Другие драгоценные материалы, созданные исключительно в лаборатории, включают ниобат лития, иногда продаваемый как «Линобат», с твердостью по Моосу 6, алюминат иттрия и танталат-ниобат калия, химическое название которого — KTN. На рынке появилось немного драгоценных камней огранки из этих материалов, но при обнаружении они могут стать реальной проблемой для обычного ювелира.
Дублеты и тройки
Дублеты и триплеты представляют собой составные или , состоящие из двух или трех слоев. Существует множество возможных комбинаций материалов, используемых при изготовлении таких драгоценных камней, и в торговле драгоценными камнями вы найдете большое разнообразие композитов. Как правило, композитные камни создаются для отображения хорошего цвета или создания внешней поверхности. Настоящие камни редко используются для изготовления нижней части, хотя известны дублеты бриллианта на сапфире или шпинели.
Обычно вы увидите дублеты с гранатовыми навершиями и стеклянными павильонами. Гранатная часть настолько тонкая, что в цвете камня преобладает цвет стекла, который может быть голубым, зеленым, розовым, красным или сине-зеленым. Также изготавливаются бесцветные дублеты, а также дублеты с полыми, заполненными жидкостью коронками, приклеенными к бесцветным основаниям.
В прошлые годы фабрики изготавливали дублеты с бесцветными коронками из синтетического сапфира или шпинели и основой из титаната стронция. Это были эффективные имитации бриллиантов, в которых более мягкая титанитовая основа обеспечивала дисперсионный цвет, а более твердая верхняя часть обеспечивала защиту от износа.
Изумруды Soude изготавливаются путем склеивания компонентов бесцветного кварца или синтетической шпинели с использованием зеленого цемента для придания цвета драгоценному камню. Такие камни легко обнаружить, если их не оправлять и рассматривать сбоку.
К другим видам дублетов относятся дублеты с кварцевым покрытием и стеклянной основой или с кварцевым покрытием и основой из цветного стекла.
Опаловые дублеты состоят из кусочков опала, закрепленных на подложке из оникса, керамики или опала. Опаловый триплет имеет кварцевую верхушку. Были изготовлены оригинальные жадеитовые тройки, состоящие из полупрозрачного жадеитового верха и низа, но с выдолбленной верхней частью и массой из того же материала, тщательно подогнанной и приклеенной цементом, окрашенным в зеленый цвет. Полученный камень иногда напоминает тончайший «императорский» нефрит.
