Искусственные ювелирные материалы

В настоящее время довольно широко в ювелирном деле используются искусственные материалы, как в качестве вставок в украшение, так и в виде самостоятельного произведения. Для чего люди начали синтезировать и охотно применять синтетические материалы? Основные цели искусственных ювелирных материалов:

· Удешевление дорогих украшений из драгоценных камней;

· Показать красоту камня безупречной чистоты и насыщенной окраски;

· Заменить редкие истощаемые виды камнесамоцветного материала;

· Подделка драг. камней.

Драгоценные камни издавна являлись предметом воспроизведения. С древнейших времен в ювелирных изделиях и других украшениях используются различного рода подмены, подделки и имитации, изготавливаемые либо из менее дорогостоящих природных минералов, либо из стекла и керамики. Археологическими исследователями установлено, ч то в Древнем Египте (около 3 тыс. лет до н.э.) уже изготавливали цветные стекла, которые использовали как украшения и амулеты. Подделки из окрашенной глины также могли присутствовать в украшениях среди ювелирных камней. Имитации драгоценных камней из стекла были широко распространены в Древнем Риме.

В «Естественной истории» Плиний Старший писал, что карбункулы (рубины) «подделываются из стекла так же, как и другие драгоценные камни, познаются они по пленкам внутри и по тяжести, а иногда по пузырькам, светящимся подобно серебру». Он же описал трехслойный сардоникс, называемый триплетом. Этот материал изготавливали, склеивая из трех слоев – черного, белого и красного. Позже стали применять дуплеты, состоящие из двух различных камней – сверху драгоценный, а снизу менее дорогой: горный хрусталь или стекло.

В 1758 году австрийский химик Иозеф Штрасс разработал способ изготовления стеклянного сплава, чистого и бесцветного с относительно высоким показателем преломления. Сплав, состоящий из кремния, оксидов железа и алюминия, а также извести и соды, прекрасно гранился и шлифовался и после огранки напоминал бриллианты. Такой искусственный материал называется «стразом».

Настоящий переворот в получении синтетических аналогов драгоценных камней был произведен французским химиком О. Вернейлем, который в 1892 году вырастил синтетический рубин весом до 20 карат. Хотя задолго (в 1857г.) до этого искусственный камень весом до 1 карата был получен Годеном. А в 1888 году ученые Перье и Отфель получили искусственный изумруд. Но после разработок Вернейля было положено начало выращиванию синтетических аналогов монокристаллов в промышленных масштабах.

Вслед за рубинами промышленный синтез осуществлял выращивание искусственных сапфиров, изумрудов (1911 – 1940 г., Эспиг), разноокрашенной шпинели (1930г., Пари). По мере развития и совершенствования технологии выращивания монокристаллов были разработаны и другие способы, которые позволяли получить ряд других камней: синтетический кварц (1950 г.); синтетический алмаз (технический 1957г.,), синтетический алмаз (ювелирный 1970 г., в Японии, ЮАР, Новосибирске) весом до 3карат; синтетический александрит (1973г.) и многие другие. На сегодняшний день практически все природные ювелирные и не использующиеся в ювелирном деле минералы были получены, либо могут быть получены в лабораторных условиях, но многие из них не имеют экономического обоснования для синтеза в промышленных масштабах, только для научных целей.

Во второй половине 20-ого столетия созданы и новые виды кристаллов, аналогов которых нет в природе (фианит, фабулит), но они также охотно применяются в качестве вставок в ювелирный украшения.

На сегодня все искусственные ювелирные материалы можно подразделить на следующие типы:

1. Синтетические аналоги природных образований

2. Имитации

3. Составные материалы

4. Искусственные облицовочные материалы

Синтез монокристаллов

В основе получения синтетических ювелирных кристаллов лежат обычные процессы кристаллизации, представляющие собой гетерогенные химические реакции, при которых образуются монокристаллы или их поликристаллические агрегаты.

Рост кристаллов может осуществляться из 3-х фаз: жидкой фазы, твердой фазы и газообразной фазы. Процесс может осуществляться как в результате преобразования исходной твердой фазы, так и путем образования твердой фазы из жидкой и газообразной.

Процесс кристаллизации слагается из двух основных этапов: зарождения центров кристаллизации и непосредственно роста кристаллов.

Этапы роста:

1) зародышеобразование

Обозначим данный этап в виде графика

С

1

2

3

Т

1 – стабильная (недонасыщенная) область

2 – метастабильная (насыщенная) область

3 – лабильная область (перенасыщенных растворов)

В разных областях кристаллы растут по-разному: в первой области зародыши растворяются, но рост кристаллов не происходит; во второй области может расти готовая затравка, но не происходит образование новых зародышей; в третьей области происходит возникновение зародышей и рост кристаллов. Для синтеза чистых ювелирных материалов более приемлемо состояние кристалла во второй области зародышеобразования.

2) рост кристаллов

Так как кристалл характеризуется устойчивой пространственной решеткой, то его рост осуществляется послойно, путем прибавления атомов перенасыщенного раствора на кристаллографические грани. При небольшой скорости роста (которая может регулироваться температурой, давлением, скоростью подачи насыщенного раствора или пара) образуется зональность роста. Иногда это проявляется в виде прямолинейных, коленчатых, реже изогнутых линий роста.

В насыщенно окрашенных кристаллах может возникать цветовая зональность, где одни грани принимают на себя большие примеси (например, в корундах, бериллах).

В процессе роста кристалла на гранях могут консервироваться жидкостные и твердые включения. При очень большой скорости роста на гранях остается большое количество включений, и готовый материал может потерять прозрачность.

Существует множество методов синтеза кристаллов. Все они в той или иной степени основываются на фазовом состоянии и компонентном составе исходной среды, а также на характере движущей силы процесса. Исходя из этого все методы можно разделить на:

· Выращивание кристаллов из расплавов (из чистого вещества);

· Выращивание кристаллов из растворов;

· Выращивание кристаллов из газовой среды.

Дата добавления: 2015-08-10