Выращивание синтетического сапфира по методу О. Вернейля - Геология, гидрология и геодезия контрольная работа

Главная

Геология, гидрология и геодезия
Выращивание синтетического сапфира по методу О. Вернейля

Анализ особенностей образования сапфиров в природе. Изучение физико-оптических свойств, месторождений и главных стран-экспортеров этого драгоценного камня. Методы выращивания синтетических корундов. Сравнение стоимости природных и синтетических сапфиров.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Выращивание синтетического сапфира по методу О. Вернейля
4. Методы выращивания синтетических корундов
1. Описать выращивание синтетического сапфира по методу О. Вернейля
2. Определить диагностические признаки
3. Провести сравнение стоимости природных и синтетических сапфиров
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.
Образование сапфиров в природе связано с внедрением гранитных магматических плит в известняковые отложения.
Таблица 1. Физико-оптические свойства сапфира
Синий и голубой различных оттенков, бесцветный, розовый, оранжевый, жёлтый, зелёный, фиолетовый, чёрный
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.
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.
· Эффект «астеризма» в синтетических сапфирах, кажется окрашенным.
· Синтетики имеют аккуратное основание, в отличие от натуральных сапфиров
Благодаря сходству физических, химических и оптических свойств с природным сапфиром, синтетические сапфиры широко используются в производстве ювелирных изделий, часовой и полупроводниковой промышленности. Некоторые синтетические сапфиры настолько совершенны, что определить искусственный это сапфир или натуральный может только опытный ювелир или геммолог.
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
Пурпурно-зеленый (меняющийся в зависимости от характера освещения)
4. 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 250-600 0 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.
сапфир драгоценный камень синтетический
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.
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.
Высокая стоимость природных сапфиров объясняется не только их редкостью, физическими и оптическими свойствами, но и большими затратами на разработку месторождений. Размеры и качество природных камней не могут контролироваться человеком в процессе роста кристалла. Рост синтетических минералов можно контролировать. Можно вырастить кристалл необходимого цвета, размера, качества, для любых целей.
Д. Эллуэл Искусственные драгоценные камни, 1986 г.
Тематический портал о камнях и минералах. Режим доступа: http://www.jewellery.org.ua/stones/sintetica2.htm
Каталог интернет-магазинов. Режим доступа: http://www.info-shop.ru/stat/ruby-sapfir.htm
В мире ювелирных украшений и камней. Режим доступа: http://www.jewelgold.ru/2009/10/02/synthetic_-sapphire/
Энциклопедия технологий и методик. Режим доступа: http://patlah.ru/etm/etm-01/dom-promsl/uvelir/dragocennost/drag-06.htm
Большая советская энциклопедия. Режим доступа: http://bse.sci-lib.com/particle001145.html
Википедия. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org
Месторождения благородных корундов. Выращивание крупногабаритных монокристаллов сапфира методом Киропулоса. Основные физико-химические свойства синтетических рубинов и сапфиров. Синтез нанокристаллических порошков. Пленки пористого оксида алюминия. курсовая работа [2,5 M], добавлен 15.09.2015
Практическое пособие по определению уральского александрита - драгоценного камня, названного именем императора Александра Второго. Особенности оптических свойств александрита. Александритовый эффект. Происхождение образцов александритов. Огранка камней. эссе [262,7 K], добавлен 02.02.2009
Сапфир – синий или темно-синий прозрачный корунд ювелирного качества, окрашенный примесями железа и титана, драгоценный камень высшего класса. Цветовые характеристики и эффекты. Образование в природе, основные месторождения. Облагораживание сапфиров. реферат [40,1 K], добавлен 30.03.2013
Описание ряда свойств и специфических черт строения кристаллической решетки турмалина. Морфология минерала, расположение его месторождений. Характеристика сферы применения верделита. Особенности диагностики камня и основные методы его облагораживания. лабораторная работа [12,5 K], добавлен 07.05.2013
Геологическое описание месторождения: географическое положение, тектоника и характеристика ловушки. Краткий анализ разработки газовой залежи. Общие сведения о гидратах, условия их образования. Предупреждение образования гидратов природных газов. курсовая работа [30,6 K], добавлен 03.07.2011
Описание свойств алмаза и его кристаллизация в кубической сингонии. Изучение морфологии и внутреннего строения кристаллов для восстановления истории их образования. Идентификация и диагностика алмазов, методы их добычи. Создание синтетического минерала. реферат [41,0 K], добавлен 11.10.2011
Общие сведения о месторождениях высоковязких нефтей и природных битумов. Месторождение Ярегское как пример месторождений тяжелых нефтей, его характеристика и особенности, методы разработки. Совершенствование методов разработки высоковязких нефтей. курсовая работа [4,0 M], добавлен 20.03.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Выращивание синтетического сапфира по методу О. Вернейля контрольная работа. Геология, гидрология и геодезия.
Сочинение О Маме Толстого 4 Класс
Реферат по теме Социалистический реализм
Курсовая работа по теме Реклама как инструмент PR
Расчетно Графическая Работа 6
Курсовая Работа Проектирование Предприятия Общественного Питания
Курсовая работа по теме Фондова біржа в Україні
Реферат: СССР и Польша в 1939 году
Реферат: Основной капитал
Образ Автора В Мертвых Душах Сочинение
Реферат по теме Товарищество производства фарфоровых и фаянсовых изделий М.С. Кузнецова
Реферат: Голодный и безрассудный
Курсовая работа по теме Рынок труда Кыргызской Республики
Реферат На Тему Вирусов
Реферат: Эргономика в домашнем офисе
Реферат: Atom And Qi Essay Research Paper Atom
Реферат: Общие институты древнекитайского права
Реферат: Інвестиційна діяльність підприємства
Статья На Тему Аллергический Ринит
Бизнес-План На Тему Проект Организации Базы Отдыха
Реферат: Школы менеджмента 2
Учет операций по приватизации - Бухгалтерский учет и аудит реферат
Организация учета оборотных материальных активов, оценка эффективности их использования - Бухгалтерский учет и аудит дипломная работа
Функции и строение головного мозга - Биология и естествознание реферат