Вирощування сапфірових кристалів

06.06.2014. У Смоленській області з`явилося нове підприємство з вирощування синтетичних сапфірів.

Федеральне державне автономне

освітня установа вищої професійної освіти

"Сибірський федеральний університет"

Механіко-технологічний факультет

Кафедра "Машинобудування"

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

Вирощування синтетичного сапфіра за методом О. Вернейля

Студент, МТ 07-11 Фауст І. В.

Керівник Давтян А. Р.

Красноярськ 2011

зміст

завдання

. природний сапфір

. діагностичні ознаки

. синтетичний сапфір

. Методи вирощування синтетичних корунду

. Метод О. Вернейля

висновок

Список літератури

завдання

1. Описати вирощування синтетичного сапфіра за методом О. Вернейля

. Визначити діагностичні ознаки

. Провести порівняння вартості природних і синтетичних сапфірів

. природний сапфір

Сапфір - це мінерал, різновид корунду. Сапфір має переважно синій колір різних відтінків. Назва "сапфір" походить від грецького слова sappheiros, що означає синій камінь. Синє забарвлення каменю надають домішки титану і заліза. Сапфір - це дорогоцінний камінь першої категорії, в основному використовується в ювелірній промисловості. Сапфір володіє сильним блиском. Крім, звичних синіх сапфірів, зустрічаються ювелірного якості корунд оранжевого, рожево-оранжевого, жовтого, рожевого і безбарвного квітів - так звані фантазійні сапфіри. Високо цінуються сапфіри з добре вираженим ефектом астеризму. Також як і жовті сапфіри, вартість яких порівнюється з вартістю діамантів.

Освіта сапфірів в природі пов`язане з впровадженням гранітних магматичних плит в вапнякові відкладення.

Таблиця 1. Фізико-оптичні властивості сапфіра

ФормулаAl 2 O 3 ПрімесіFe 2+, Fe 3+, TiСінгоніяТрігональнаяЦветСіній і блакитний різних відтінків, безбарвний, рожевий, помаранчевий, жовтий, зелений, фіолетовий, чёрнийЦвет чертиБелийБлескСтекляннийПрозрачностьПрозрачний до непрозрачногоТвердость по Маосу9СпайностьОтсутствуетІзломНеровний до раковістогоПлотность, (г / см 3) 3,95 - 4 , 00Показатель преломленія1,766 - 1,774

Родовища сапфіра виявлені практично на всіх континентах, окрім Антарктиди. Головними країнами-експортерами цього дорогоцінного каменю є: Таїланд, Шрі-Ланка, Бірма, Індія, США - штат Кароліна і Монтана, Австралія, острів Мадагаскар, багато країн Африки. Невеликі родовища розташовані у Франції, Чехії, Польщі, Швейцарії, Росії.

Сапфір, як дорогоцінний камінь, який користується величезним попитом, часто підробляють. При покупці сапфіра можна нарватися на підробку зі скла, кордиерита, турмаліну і інших каменів. В цьому випадку, розглядати камінь в лупу і шукати в ньому природні включення, властиві натуральним каменям - безглуздо. Тут природні дефекти не є показником достовірності сапфіра. Можна природний сапфір відрізнити від підробки царапанием по поверхні каменя. Завдяки високій твердості сапфіру, на ньому сліди не залишаться, на відміну від підробки. Для розпізнавання автентичності сапфіру користуються різними рідинами з певним питомою вагою. Опустивши камінь в таку рідину, сапфір відразу "потоне", Підробка ж, навпаки, залишиться на поверхні.

Крім того, в даний час сапфіри люблять піддавати термообробки для додання каменю іншого кольору - таким способом послаблюють, посилюють, або вирівнюють забарвлення. Після нагрівання сірувато-блакитні сапфіри стають яскраво-синіми, а дифузійна обробка призводить до фарбування в різні кольори верхнього шару пришліфованих сапфірів. Дифузія оксидів заліза дає синє забарвлення, заліза і нікелю - червону і помаранчеву, титану - ефект астеризму. У цих методів є певний мінус: отриманий колір може досить швидко втратити свою яскравість і насиченість під впливом сонячного кольору або температури.

. діагностичні ознаки

Багато корунд з легкістю розщеплюються на пластинки вздовж деяких площин. Але це явище не справжня розщеплення, особливий феномен, званий псевдоспайностью. Він обумовлений полісінтетіческім двійникуванням у вигляді пластинок. Корунд - єдиний мінерал з твердістю 9. Його можна подряпати тільки алмазом. Багато зразків корунду здатні флюоресцировать в ультрафіолетових променях.

· Наявність круглих, еліптичних або у формі колби бульбашок.

· Білясті відблиски властиві природним сапфірам відсутня в штучних каменях.

· Включення заповнені бульбашками неприродного газу.

· Відмінності в спектрах поглинання.

· Неприродні кольору.

· Ефект "астеризму" в синтетичних сапфірах, здається забарвленим.

· Синтетики мають акуратне підставу, на відміну від натуральних сапфірів

. синтетичний сапфір

Завдяки подібності фізичних, хімічних і оптичних властивостей з природним сапфіром, синтетичні сапфіри широко використовуються у виробництві ювелірних виробів, вартовий і напівпровідникової промисловості. Деякі синтетичні сапфіри настільки досконалі, що визначити штучний це сапфір або натуральний може тільки досвідчений ювелір або геммолог.

Сапфір був вперше в лабораторних умовах синтезований в 1902 році. Синтетичний рубін - "червоний сапфір", Однак, був проведений раніше, в 1888, році французьким хіміком Вернея, що розробив класичний метод вирощування каменів в промислових масштабах. Синтетичні сапфіри або сапфіри створені в лабораторії, в контрольованих умовах, мають кристалічну структуру, оптичні властивості та хімічний склад аналогічні природним сапфірам.

Для отримання властивостей сапфірів подібних натуральним моделюються синтетичні процеси геологічних умов, необхідних для виникнення природного сапфіра. Обидва коштовні камені, і сапфір і рубін є різновидом корунду - оксиду алюмінію. У природі корунд зустрічається в різних відтінках синього, а також безбарвний, червоний, жовтий, рожевий, помаранчевий, коричневий, пурпурний і зелений. Корунд всіх кольорів відомий як сапфір, за винятком червоного сапфіра, який, як відомо, називається рубіном.

Синтетичні сапфіри вирощують майже всіх кольорів, але найбільш популярним є синій сапфір. Для отримання різних кольорів, в окис алюмінію додаються домішки. Температура отримання синтетичних сапфірів більше 2000 градусів за Цельсієм. Іншими умовами виробництва синтетичних сапфірів є: високий тиск.

Ювелірні вироби з синтетичними сапфірами настільки ж прекрасні, як і прикраси з природними дорогоцінними каменями. Хоча синтетичні сапфіри технічно можна назвати "справжніми", Але вони, звичайно, не природні.

Відео: Вирощування і обробка сапфіра

Таблиця 2. Забарвлення і назва синтетичних ювелірних корундів

ЦветНазваніеБесцветнийБелий сапфірКраснийРубінТемно-краснийЦветной гранатРозовийРозовий сапфірТемно-розовийРозолінЛілово-розовийРоза ФранцііОранжевийПадпараджаТемно-желтийДамбурітЖелтийТопазКорічнево-желтийТопаз мадераКорічневийПальмірскій топазЗеленийЗелений сапфірБледно-зеленийАмарілГолубойБірманскій сапфірПурпурнийАметістПурпурно-зелений (мінливий залежно від характеру освітлення) Олександрит

. Методи вирощування синтетичних корунду

Протягом багатьох десятиліть кристали корунду вирощувалися в промислових масштабах виключно методом Вернейля. Однак нові області застосування рубіна і лейкосапфира зажадали розробки таких способів їх вирощування, які дозволяли б отримувати досить досконалі в структурному відношенні і досить великі кристали. Такі способи були розроблені. Крім того, були розроблені способи вирощування кристалів рубіна і лейкосапфира з розчинів в розплаві (метод флюсу), з газової фази, а також в гідротермальних умовах. Така різноманітність різних методів вирощування забарвлених різновидів корунду дозволяє отримувати кристали, в значній мірі відрізняються один від одного, а також від природних каменів як по структурно-морфологічних особливостей, так і за деякими фізичними властивостями. У ювелірних виробах використовують переважно корунд червоного і синього кольору з різними оттенкамі- в меншій мірі застосовують камені інших кольорів.

Найбільш складним виявилося отримання синього сапфіра. Спроби отримати його методом Вернейля з добавкою в шихту окису кобальту не привели до успеху- вирощені кристали мали неприємний сірий відтінок, розподіл забарвлення в них було плямистим. Пізніше було встановлено, що колір, близький до природних сапфірам, може бути досягнутий одночасним додаванням в шихту окису титану та оксиду заліза. Введення в корунд тривалентного марганцю призводить до фарбування кристалів у жовтувато - рожевий, титану - в рожево-фіолетовий і нікелю - в жовтий кольори. Однак найбільш яскраві кольори з красивими відтінками отримують введенням в шихту суміші різних компонентів.

Чудовими ювелірними каменями є синтетичні зірчасті рубіни і сапфіри, що володіють астеризмом. Цей оптичний ефект, так само, як і а природних кристалах, обумовлений закономірно орієнтованим розташуванням в них численних дрібних кристалів рутилу, що утворюються при додаванні в шихту окису титану.

На заході найбільші виробництва синтетичних рубінів (сотні мільйонів каратів в рік) зосереджені в Швейцарії, Франції, Німеччини, США і Великобританії. В значно менших кількостях (десятки мільйонів каратів в рік) рубін вирощується в Японії, Індії та Ізраїлі.

· Синтез кристалів з розчину в розплаві флюсів (флюсовий метод) здійснюється при високому тиску способом зворотного температурного перепаду або в ізотермічних умовах за рахунок випаровування розплаву.

Рис.1. 1 - кристаллизационная піч, 2 - Цилліндрічеській карборундовий екран, 3 - нагрівальні сілітовие стрижні, 4 - під печі, 5 - тигель, 6 - пристрій для вертикального переміщення, 7 - пристрій для реверсивного обертання, 8 - термопара-датчик, 9 - контрольні термопари .

· Гідротермальний метод застосовується для вирощування кристалів в автоклавах на затравочних пластинках з розчинів при температурах 250-600 0 С і тисках в десятки і перші сотні мегапаскалей.

Мал. 2. Схема автоклава для гідротермального синтезу: 1 - раствор- 2 - кристал- 3 - піч-4 - речовина для кристалізації.

· Метод газотранспортних реакцій, здійснюваний в контейнерах з жароміцних сплавів

Список літератури. Завдання. 1. Описати вирощування синтетичного сапфіра за методом О. Вернейля.

Метод вирощування кристалів сапфіра з розплаву був розроблений близько ста років тому Кіропулоса. З його допомогою можна було вирощувати кристали вагою до 10 кілограмів, при температури 2050 градусів за Цельсію.10 грудня 2009

Це не дивно, адже в КФУ накопичений великий і унікальний досвід в області вирощування і З сапфірів роблять міцні та довговічні світлодіоди, дуже

Сучасні установки для вирощування сапфіру (навіть імпортні аналоги) мають енергоспоживання не менше 40 кВт / год і ККД не перевищує 1

Аналіз особливостей освіти сапфірів в природі. Інші документи, подібні Вирощування синтетичного сапфіра за методом О. Вернейля.

опис дослідження "Бізнес-план вирощування монокристалів сапфіру". Світлодіодна промисловість показала в минулому році істотне зростання

Вирощування корундів поставлено на промислову основу, лекго ростуть. І все що ви бачите в ювелірних це вже не рубіни і сапфіри

Рада 1: Як відрізнити натуральний сапфір. Сапфір є дуже красивим Однак виробники намагаються вдосконалити процес вирощування каменів

У 1911 р були опубліковані патенти на вирощування сапфіру, в останньому з яких містилися відомості про очищення від бульбашкових цяток

Фахівцями ЦНИИТМАШ вдосконалено технологію вирощування штучних сапфірів.

Рубрика: Матеріалознавство (по галузях). Тип: Реферат. Назва: Вирощування профільованих кристалів сапфіра з просторовими структурами змінного складу.

Бананові плантаціі- вирощування сапфіров- Музей забутих речей-акваріум в хмарочосі.

Головна - Продукція - Обладнання росту кристалів - Технології вирощування кристалів - Вирощування профільованих кристалів сапфіра способом

ТОВ "Апекс" провідний світовий виробник електричних печей для вирощування монокристалів сапфіру методом Кіропулоса.

Вирощування синтетичних монокристалів широкої гами кольорів (рубінів, сапфірів, топазів, аметистів і ін.) Здійснюється методом Вернейля.

Вирощування сапфірів методом Кіропулоса. Суть методу, розробленого Кіропулоса, полягала в тому

Для вирощування кристалів, наприклад, сапфіру за методом Мусатова, необхідні точно орієнтовані стрижні, на яких, власне

Зараз важко точно сказати, з якої причини власники сфокусувалися саме на вирощуванні сапфірів: зіграли роль інтуїція, везіння, розуміння ринку.

Технологія вирощування сапфіру. Сапфір - матеріал, широко використовуваний в оптиці, електроніці та напівпровідникової промисловості завдяки його

Устаткування для вирощування монокристалів сапфіру, карбіду кремнію і ін. Географія дослідження

Установка для вирощування монокристалів, наприклад, сапфірів, що містить циліндричну камеру з кришкою і піддоном

Вирощування сапфірів можна організувати за допомогою зонної плавки, тобто виборчого нагріву монокристалла сапфіра.

дозволяючи не один раз відтворювати вирощування рубіна або таки неймовірне в звичайних умовах вирощування кристалів сапфіра.

Винахід відноситься до області вирощування монокристалів, зокрема до способів вирощування монокристалів сапфіру

Гарного якість синтетичні рубіни, сапфіри і шпінелі з`явилися на ювелірному ринку на початку 20 століття, високоякісні смарагди стали доступні в сорокових годах.12 жовтня 2012

У Смоленській області з`явилося нове підприємство з вирощування синтетичних сапфірів. Сучасні технології заводу дозволяють істотно знизити вартість виробництва штучних кристалів, на яких працюють всі сучасні світлодіоди.

Метод вирощування кристалів сапфіра з розплаву був розроблений близько ста років тому Кіропулоса. З його допомогою можна було вирощувати кристали вагою до 10 кілограмів, при температури 2050 градусів за Цельсію.10 грудня 2009

Відео: Вирощування штучних кристалів

камені - природні алмази, смарагди, рубіни, сапфіри і олександрити, а також природні перли Обговорити на форумі ідею "Вирощування кристалів рубіна в домашніх умовах".

Фахівцями ЦНИИТМАШ вдосконалено технологію вирощування штучних сапфірів.

установку "Горизонт-5" для серійного вирощування гігантських сапфірів за технічним завданням Інституту монокристалів розробило і виготовило державне Центральне

Рубрика: Матеріалознавство (по галузях). Тип: Реферат. Назва: Вирощування профільованих кристалів сапфіра з просторовими структурами змінного складу.

Це не дивно, адже в КФУ накопичений великий і унікальний досвід в галузі вирощування та обробки З сапфірів роблять міцні та довговічні світлодіоди