معدات إنتاج الماس الاصطناعي. كيف يتم الحصول على الماس الصناعي وأين يتم استخدامه؟ اصطناعي ومزيف

1.15 رسم تخطيطي لجهاز من نوع الحزام: 1 - ثقب ، 2 - - حاوية

أرز. 1.16 مخطط غرفة الضغط العالي مع حلقات داعمة (سندان بفتحة): 1 - ثقب ، 2 - - حلقة فولاذية ، 3 - حاوية ، 4 - عينة ، 5 - فجوة

أجزائه الرئيسية عبارة عن اثنين من اللكمات المخروطية (1) مصنوعة من سبيكة صلبة ، توضع عليها ضمادات فولاذية في عدة طبقات. نهاياتهم تتناسب مع أسطوانة كربيد مجوفة ، معززة أيضًا بمجموعة من الضمادات. يتم وضع وعاء أسطواني من مادة العمل (2) داخل الاسطوانة ، حيث يوجد سخان مع خليط التفاعل. السخان عبارة عن أنبوب مصنوع من مادة موصلة للكهرباء ، ويتزامن محور السخان مع محور الحاوية.

يتم وضع التثبيت بالكامل في مكبس هيدروليكي. عندما تتحرك الثقوب ، تتشوه مادة العمل بشكل بلاستيكي ، ويتدفق جزء منها في الفجوات بين الأسطوانة واللكمة ويغلق غرفة الضغط بشكل موثوق. بسبب الحشيات المشكلة من مادة العمل ، يتم عزل اللكمات كهربائيًا عن الأسطوانة.

يتم التسخين عن طريق تمرير تيار كهربائي من خلال سخان ملامس لللكمات ، والتي تتصل بها جهات الاتصال الكهربائية من مصدر تيار.

في التركيب من النوع "الحزام" ، من الممكن الحصول على ضغوط تبلغ حوالي 20 جيجا باسكال ودرجات حرارة تصل إلى 2700 درجة مئوية ومن الممكن أن يكون لديك حجم تفاعل كبير. ومع ذلك ، يصعب جدًا تصنيع تفاصيل هذا التصميم ، ويتطلب تشغيله موظفين مؤهلين تأهيلاً عالياً. لذلك ، في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم تطوير تصميم أبسط لنوع "السندان ذي الفتحة" ، والذي أصبح واسع الانتشار ليس فقط في الأبحاث المختبرية ، ولكن أيضًا في الصناعة.

في التين. يوضح الشكل 1.16 مخططًا مقطعيًا للجهاز الموصوف. يشتمل الجهاز على اثنين من اللكمات متطابقة مصنوعة من سبيكة صلبة (1) ، ولكل منهما فجوة مركزية (ثقب) في الوجه النهائي على شكل مقطع كروي ، محاط بسطح مخروطي الشكل. على السطح الجانبي ، يتم تثبيت كل ثقب (1) بحلقة فولاذية (3). يتم وضع حاوية (2) مصنوعة من مادة العمل المقابلة بين الأسطح النهائية للمثقاب. يتم جمع العينة (4) مع عنصر التسخين وإدخالها في تجويف الحاوية. الرقم (5) يشير إلى الفجوة بين المناطق الطرفية المستدقة تشكيلها من سطح اللكمات.

يتم الحصول على ضغط مرتفع (حتى 7 جيجا باسكال) ودرجة حرارة (تصل إلى 2200 درجة مئوية) على النحو التالي.للآخر مع نهايات اللكمات (1). يتم إدخال الحجرة الكاملة في مكبس هيدروليكي. عندما تقترب اللكمات من بعضها البعض ، فإن الجزء المحيطي من الحاوية (2) يتشوه تدريجياً ويملأ الفجوة (5). يتوقف التدفق البلاستيكي لمادة الحاوية (2) عندما يتم الوصول إلى الضغط المطلوب في الحجرة مع زيادة قوة الضغط للضغط. الطاقة الكهربائية المطلوبة لتسخين العينة. [4). يتم توفيره للسخان من خلال الثقوب (1) ، والتي يجب أن تكون إحدى الثقوب فيها معزولة كهربائيًا عن باقي المعدات.

في هذه الحالة ، يحتوي جزء الكربيد على تجويف عدسي ويسمى سندان به ثقب (LL) ، ويشبه الحاوية شكل العدس. لإنشاء ضغوط أعلى ، تم تغيير الغرفة من نوع NL. على السطح المخروطي للثقب ، تم عمل أخاديد دائرية على شكل طارة مقطوعة بقطر كبير (الشكل 1.17).

هذا لا يؤثر على مبدأ تشغيل الغرف ، ولكنه يزيد بشكل كبير من مقاومة جزء الكربيد للكسر. في مثل هذه الأجهزة ، يمكن تحقيق ضغوط من 13 إلى 14 جيجا باسكال. حصل التصميم على اسم "سندان به ثقب وحلق (NLT)" ، والحاوية الخاصة به - "حلقي" (الشكل 1.18).

أرز. 1.17 رسم تخطيطي لكاميرا عالية الدقة 1.18. قسم محوري لحاوية ضغط من النوع الحلقي

من الظروف المهمة التي تؤثر بشدة على طبيعة مسار تخليق الماس في غرف الضغط العالي ذات الوسط الصلب ظهور درجات الحرارة وتدرجات الضغط في منطقة التفاعل ، مما يعقد تقنية العملية. يمكن تحديد القيمة الحقيقية لدرجة الحرارة مباشرة في غرفة التركيب باستخدام مزدوج حراري. في نطاق درجة حرارة تصل إلى 930 درجة مئوية ، يتم استخدام مزدوجات حرارية من البلاتين والبلاتين والروديوم وفي درجات الحرارة المرتفعة - المزدوجات الحرارية التنغستن والرينيوم.

يتم التوليف المباشر للماس من المواد المحتوية على الكربون دون إضافة أي مواد تعزز تكوين الماس (المحفزات والمذيبات) عند ضغوط ودرجات حرارة عالية جدًا. من خلال التوليف الحفاز ، من الممكن تقليل درجة الحرارة والضغط بأكثر من مرتين (4.1 - 4.5 جيجا باسكال ، 1150 - 1200 درجة مئوية) ، وبالتالي ، فإن التوليف التحفيزي للماس هو الآن الأساس. المحفزات هي: المنغنيز ، والكروم ، والتنتالوم ، وكذلك السبائك المكونة من هذه العناصر مع المعادن التي تكون غير نشطة تحفيزيًا لهذه العملية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المحفزات لتخليق الماس هي سبائك من العناصر الانتقالية Ti ، Zr ، Hf ، V ، W ، Mo ، Nb مع المعادن Cu ، Ag ، Au. يحدث تحول الجرافيت إلى الماس مع اتصال جيد بينه وبين المعدن السائل (المنصهر).

تجدر الإشارة إلى أنه يتم دائمًا ملاحظة شوائب مختلفة في الماس الاصطناعي الذي تم الحصول عليه بمساعدة المحفزات.

لا يسع المرء إلا أن يذكر إمكانية الحصول على الماس من الطور الغازي عند ضغوط منخفضة ، أي حول ما يسمى التركيب الفوقي للمادة.

إلى جانب إنتاج الماس في ظل الظروف التي يكون فيها مادة مستقرة ديناميكيًا حراريًا (عند ضغوط عالية) ، يمكن تصنيع الماس في منطقة عدم استقراره ، أي عند ضغوط منخفضة نسبيًا. لهذا الغرض ، يتم إجراء التحلل الحراري للمواد الغازية المحتوية على الكربون ، مثل الميثان والأسيتيلين وأول أكسيد الكربون وما إلى ذلك ، ويتم إدخال بلورات الماس بشكل أولي في وعاء التفاعل. إذا كان هناك وجه بلوري ماسي ، حيث يتجاوز تركيز ذرات الكربون في شكل بخار التوازن المقابل ، فسيتم ترسيب الفائض من ذرات الكربون على هذا الوجه ، مما يؤدي إلى إعادة إنتاج التركيب البلوري للشبكة الماسية. هذه العملية بطيئة للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن ظروف التشغيل تفضل تكوين الجرافيت على سطح الركيزة ، والذي يجب إزالته بشكل دوري. الإنتاجية المحددة لمثل هذه التركيبات منخفضة ، والعملية نفسها لم تجد بعد تطبيقًا صناعيًا.

في منطقة الاستقرار الديناميكي الحراري للماس ، يمكن الحصول عليها في شكل غبار الماس من المواد المحتوية على الكربون في موجة الانفجار. يجب أن يعزى هذا البديل من التوليف إلى طريقة الغمر الديناميكي.

تميل المعادن والمعادن إلى أن تنتهي في أحشاء الأرض. لكن الناس بحاجة إلى استخدام معادن مختلفة ، بما في ذلك الماس. لذلك ، مع تطور التقنيات ، يبدأ التطوير والانتقال إلى الاستخراج الاصطناعي للأحجار. لا يمكن تمييز الماس الاصطناعي عمليا عن المعادن الطبيعية اليوم. من خلال مظهرها ، يصعب تمييز الأحجار حتى بالنسبة لعلماء الأحجار الكريمة ، مما يشير إلى مستوى عالٍ من التشابه.

الماس الاصطناعي

الخصائص القيمة للماس

بالطبع ، حتى تطوير المعدات والتقنيات لم يصبح بعد سببًا للانتقال الكامل من الأحجار الطبيعية إلى الماس الاصطناعي. حتى الآن ، تسترشد شركات البرمجيات في المختبرات بمبدأ "اثنان من ثلاثة":

• جودة؛
• الحجم؛
• الربحية.

يتم اختيار اثنين من المعايير الثلاثة في هذه العملية ، ولكن حتى يتم الوصول إلى الحد الأقصى أو المثالي ، فإن العلماء لديهم شيء يسعون لتحقيقه.

يرى معظم الناس الماس الخام في المتاجر على أنه ماس مصقول. يتم ترصيع الأحجار في المعادن الثمينة وتعمل كمجوهرات باهظة الثمن.

من حيث التركيب الكيميائي ، الماس هو كربون له هيكل خاص من الشبكة البلورية. المصدر الدقيق للمعادن غير معروف. حتى أن هناك نظرية عن الأصل الكوني للماس. ربما يكون هذا هو السبب في صعوبة تكرار أو إعادة إنشاء صورة تكوين الحجر في المختبر.

بدأت المحاولات الأولى لتركيب الحجر بعد دراسة هيكل الماس - فهو كثيف جدًا ، وتتكون الشبكة البلورية من ذرات متصلة بواسطة روابط سيجما التساهمية. من الأسهل كسر هذه الروابط بدلاً من تكوينها.

على الرغم من كونه قطعة المجوهرات الأولى ، إلا أن الحجر يستخدم بعدة طرق إلى جانب المجوهرات. كان هذا هو العامل الذي دفع العلماء إلى تصنيع الأحجار الاصطناعية. علاوة على ذلك ، يتميز الماس بخصائص فريدة من حيث الكيمياء والفيزياء:

• أعلى صلابة (10 من 10 على مقياس موس). حتى تركيبة سبائك الفولاذ ليست صلبة مثل الماس.
• تبلغ درجة انصهار المادة 800-1000 درجة مئوية مع إمكانية الوصول إلى الأكسجين وما يصل إلى 4000 درجة مئوية دون الوصول إلى الأكسجين ، مع مزيد من تحول الماس إلى جرافيت.
• يستخدم الماس كعزل كهربائي.
• المعدن لديه أعلى الموصلية الحرارية.
• الحجر له التلألؤ.
• المعدن لا يذوب في الحمض.

يمكن أن يحدث دخول سوق الألماس الصناعي بين عشية وضحاها ويكون مفاجأة. ستخضع صناعة الماس لتغييرات وستنخفض المبيعات. ستصنع أشباه الموصلات من الحجر. نظرًا لنقطة الانصهار العالية ، يمكن تسخين أشباه الموصلات الماسية إلى درجات حرارة أعلى من السيليكون. عند درجات حرارة تبلغ حوالي 1000 درجة مئوية ، يبدأ السيليكون في الدوائر الدقيقة في الذوبان وينطفئ ، بينما يستمر الماس في العمل.

الماس الاصطناعي هو شيء مفيد حقًا في العلوم والصناعة. بين العلماء الذين يعملون في تصنيع الماس من أجل الصناعة هناك قول مأثور: "إذا لم يكن بالإمكان فعل شيء من الماس ، اصنع منه ألماسًا".

طرق تكوين مادة

بدأت المحاولات الأولى للحصول على الماس الاصطناعي في نهاية القرن الثامن عشر ، عندما أصبح معروفًا بتكوين الحجر ، لكن التقنية لم تسمح بإعادة درجة الحرارة والضغط المطلوبين لتكوين المعدن. فقط في الخمسينيات من القرن العشرين ، توجت محاولات تصنيع مادة بالنجاح. من بين الدول النامية للماس كانت الولايات المتحدة الأمريكية وجنوب إفريقيا وروسيا.

معدات لصنع الماس الاصطناعي

كان الماس الاصطناعي الأول بعيدًا عن المثالية ، لكن الأحجار اليوم لا يمكن تمييزها عمليًا عن الماس الطبيعي. إن العملية المتنامية شاقة ومكلفة من الناحية المالية. هناك عدة خيارات وأشكال لتخليق الماس:

• طريقة إنتاج الماس HPHT. هذه التقنية قريبة من الظروف الطبيعية. مع ذلك ، من الضروري مراقبة درجة حرارة 1400 درجة مئوية وضغط 55000 ضغط جوي. في الإنتاج ، يتم استخدام الماس البذري ، والذي يتم وضعه على طبقة من الجرافيت. حجم حجارة البذور يصل قطرها إلى 0.5 ملم. يتم وضع جميع المكونات في جهاز خاص يشبه الأوتوكلاف بترتيب معين. أولاً ، يتم وضع قاعدة بذرة ، ثم هناك سبيكة معدنية ، وهي عامل مساعد ، ثم يتم ضغط الجرافيت. تحت تأثير درجة الحرارة والضغط ، يتم تحويل روابط pi التساهمية من الجرافيت إلى روابط سيجما في الماس. يذوب المعدن في هذه العملية ، ويستقر الجرافيت على البذور. يستمر التركيب من 4 إلى 10 أيام ، كل هذا يتوقف على الحجم المطلوب للحجر. لم يتم الكشف عن الإمكانات الكاملة لهذه التقنية ، ولم يثق جميع العلماء بهذه التقنية حتى رأوا بلورات كبيرة بجودة الأحجار الكريمة. قطع الأحجار التي تم الحصول عليها هو نفسه.
• توليف الماس من الأمراض القلبية الوعائية. الاختصار لتقف على ترسب البخار. الاسم الثاني للإجراء هو تخليق الفيلم. التكنولوجيا أقدم وأكثر إثباتًا من تصنيع HPHT. هي التي تصنع الماس الصناعي الذي يمكن استخدامه حتى للشفرات في الجراحة المجهرية. تتطلب التقنية أيضًا ركيزة توضع عليها بذرة الماس وكل هذا موجود في غرف خاصة. في مثل هذه الغرف ، يتم إنشاء ظروف فراغ ، وبعد ذلك يتم ملء الفراغ بغازات الهيدروجين والميثان. يتم تسخين الغازات بواسطة أشعة الميكروويف إلى درجة حرارة 3000 درجة مئوية ، ويتراكم الكربون الموجود في الميثان على القاعدة ، التي تظل باردة. الماس الصناعي الذي تم إنشاؤه باستخدام هذه التقنية هو أنظف ، بدون شوائب نيتروجين. لقد أرهبت هذه التقنية معظم المخاوف المتعلقة بحجر المنجم في الطبيعة ، حيث إنها قادرة على إنتاج بلورة نظيفة وكبيرة. لن يحتوي هذا الحجر عمليًا على شوائب معدنية وسيكون تمييزه عن الحجر الطبيعي أكثر صعوبة. يمكن استخدام الماس الذي تم الحصول عليه باستخدام هذه التقنية في أجهزة الكمبيوتر كأشباه موصلات بدلاً من رقائق السيليكون. ولكن لهذا ، من الضروري تحسين تقنية النمو ، لأن حجم الماس الذي تم الحصول عليه لا يزال محدودًا. اليوم ، تصل معلمات الألواح إلى علامة 1 سم ، ولكن في غضون 5 سنوات من المخطط أن تصل إلى شريط 10 سم. ولن تتجاوز تكلفة قيراط هذه المادة 5 دولارات.
• طريقة التوليف المتفجرة هي واحدة من أحدث أفكار العلماء للحصول على الماس الاصطناعي. تتيح هذه التقنية إمكانية الحصول على حجر اصطناعي نتيجة انفجار المتفجرات والتبريد اللاحق بعد الانفجار. نتيجة لذلك ، تكون البلورات صغيرة ، لكن الطريقة قريبة من التكوين الطبيعي للمعادن.

ومؤخراً ، ظهر اتجاه يسمح لك بإنشاء ماسات تذكارية. يسمح هذا الاتجاه لذكرى الرجل في الحجر أن تستمر. لهذا ، يتم حرق الجثة بعد الموت ، ويتكون الجرافيت من الرماد. علاوة على ذلك ، يستخدم الجرافيت في إحدى طرق تخليق الماس. لذا فإن الحجر يحتوي على بقايا جسم الإنسان.

نظرًا لأن جميع الأساليب باهظة الثمن ، فغالبًا ما لا تكون المواد الاصطناعية المستخدمة في المجوهرات ، بل المواد المقلدة أو أنواع الحجر الأخرى. زجاج الماس هو أرخص الممارسات وأكثرها تقادمًا. حتى الآن ، لم ينجح ذلك ، لأنه من السهل التعرف على الأصل من المزيف - ما عليك سوى خدش حجر أو إلقاء نظرة على مسرحية الضوء. غالبًا ما يتم بيع الزركونيا المكعبة على أنها ماس.

آفاق تطوير تخليق الماس

يبدأ مستقبل الماس الصناعي اليوم. أصبح المعدن الاصطناعي رمزًا للعصر ، وسرعان ما سيتمكن الناس من الوصول إلى المنتجات الرخيصة والجميلة. لكن بينما التقنيات في مرحلة التطوير والتحسين. على سبيل المثال ، يمكن لمختبر في موسكو إنتاج ما يصل إلى كيلوغرام واحد من الماس سنويًا باستخدام التقنيات المذكورة أعلاه. بالطبع ، هذا لا يكفي لتلبية احتياجات الصناعة. كما تستغرق المعالجة الإضافية للأحجار الملغومة وقتًا ومعدات.

لذلك ، يتم تنفيذ ذلك حتى الآن بالطرق التقليدية ، ولا أحد يرفض تطوير رواسب جديدة ، واكتشاف أنابيب الكمبرلايت. بمجرد ظهور إنتاج الماس الاصطناعي ، بدأت شركة De Beers - احتكار سوق الماس عمليًا - في القلق بشأن أعمالها. حجم الأعمال السنوي للقلق يصل إلى 7 مليار دولار في السنة. لكن حتى الآن ، لا تعتبر الأحجار الاصطناعية منافسة للماس الطبيعي ، وتصل حصتها في السوق إلى 10٪ فقط.

وأيضًا ، إلى جانب التوليف ، تم تطوير علم الأحجار الكريمة ، والذي يسمح لك بالتحدث عن أصل الحجر. يمكن تمييز الماس الصناعي بسهولة عن الماس الطبيعي. يتم تمييز ما يلي كعلامات:

• إدراج المعادن في الحجارة من المختبر ؛
• قطاعات النمو ، والتي يتم تحديدها في الماس الملون ؛
• طبيعة مختلفة من تألق الماس.

تتحسن تكنولوجيا ومعرفة العلماء كل يوم. تم إطلاق العملية ، ويعمل المختصون عليها. قريبًا سيشهد العالم النتائج وقد يتخلى عن التعدين التقليدي للماس من أحشاء الأرض.

سعى العديد من العلماء إلى زراعة الماس الاصطناعي منذ ظهور النظرية القائلة بإمكانية حدوث ذلك. في الوقت الحاضر ، تحظى أعمال إنشاء الأحجار الاصطناعية بشعبية كبيرة ، لأن هذه هي الطريقة الوحيدة لتلبية الحاجة إلى هذا المعدن. في الطبيعة ، وجد أنه غير كامل للغاية ، واستخدامه في الصناعة والإلكترونيات غير مربح. ولكن بفضل عمل العقول العظيمة في العالم ، تم العثور على الحل في مواجهة بلورات المختبر. سنتحدث عنهم.

بلورات المختبر: بديل مزيف أو كامل

تسمية الماس الاصطناعي نسخة خطأ. بل هو نفس المعدن ، ويتم إنتاجه بطرق مختلفة. من الجدير بالذكر أن الفروق الوحيدة بينهما هي طريقة ظهورهما. في إحدى الحالات ، تولد الحجارة في الطبيعة ، وفي الحالة الأخرى ، يمد الشخص يده إلى خلقها.

يكتسب الحجر الاصطناعي المنتج في المختبر جميع خصائص الحجر "الحقيقي":

• الخضوع ل؛
• بنية؛
• يلمع؛
• معامل الانكسار
• جاذبية معينة؛
• توصيل حراري؛
• مقاومة.

ولكن هناك اختلاف واحد بين الماس الاصطناعي - الغياب التام للعيوب. هذا يجعلها مثالية للاستخدامات الصناعية والمجوهرات.

من الغريب أن 20٪ فقط من الماس المستخرج في الطبيعة يمكن استخدامه لصنع المجوهرات.تحتوي بقية الأحجار على شقوق صغيرة وبقع وعتامة. عند استخدام تقنيات عالية الجودة ، يصعب التمييز بين المعدن الطبيعي والاصطناعي ، حتى مع وجود معدات المختبرات.

أسماء بديلة في العلم وعامة الناس

في العالم العلمي ، تم تسمية الماس الاصطناعي على اسم التكنولوجيا المرتبطة بإنتاجه. يوجد الماس HPHT ، مما يعني أنه يتم إنشاؤه تحت ضغط ودرجة حرارة عالية. والماس CDV يرمز إلى ترسيب البخار الكيميائي. سنخبرك عن التقنيات نفسها أدناه.

لكن الماس الاصطناعي ليس دائمًا نسخة كاملة منه. هناك أنواع مثل الزركونيا المكعبة ، المويسانتي ، حجر الراين ، الفيروكهربائي ، الروتيل ، الفابوليت والسيروزيت. الزركونيا هي "المزيفة" الأكثر شيوعًا والتي لا علاقة لها بالماس الحقيقي.

يسمي الجهل الماس الاصطناعي زركونيا مكعب ، وهو خطأ كبير. بالطبع ، إنه يقلد الماس تمامًا بسبب قوته وانكساره. لا يستطيع بعض الخبراء تمييزه عن الحجر الأصلي "بالعين". لذلك ، فهي تستخدم على نطاق واسع في صناعة المجوهرات.

السفر إلى الماضي

دعنا نتحدث عن عدد السنوات التي مرت منذ ظهور الفرضية القائلة بإمكانية الحصول على الماس الصناعي. لأول مرة ، بدأوا الحديث عنها في عام 1797 ، بعد أن اكتشفوا أن الحجر يتكون بالكامل من الكربون. لكن الفكرة لم تتحقق إلا في عام 1926 ، لكن لا يمكن وصف ذلك بنجاح كامل. كانت العينة الناتجة بعيدة عن العينة الأصلية ، ولكنها أصبحت نقطة انطلاق للبحث.

لم تهتم شركة جنرال إلكتريك بالتكنولوجيا حتى عام 1941. كانت خطتهم هي تسخين الكربون إلى 3000 درجة تحت ضغط 5 hPa. ولكن ، كان لابد من إيقاف الإنتاج بسبب الحرب العالمية الثانية. كان من الممكن العودة للبحث بعد 10 سنوات.

تم الحصول على ماس عالي الجودة من أصل صناعي ، ومناسب للإنتاج الضخم ، فقط في عام 1954. لكن أبعادها كانت صغيرة لدرجة أنه كان من المستحيل استخدامها في صناعة المجوهرات. توسعت أعمالهم إلى الصناعة. تم حل المشكلة في عام 1970 ، ولكن حتى ذلك الحين لم تصل الأحجار إلى أكثر من 1 قيراط.

اليوم ، تغيرت الأشياء ويمكن للمختبرات أن تنمو حجارة كبيرة حقًا. يبلغ الحد الأقصى لحجم الماس الاصطناعي الذي تم إدخاله في موسوعة جينيس للأرقام القياسية 34 قيراطًا.

نطاق ألوان أحجار المختبر

يهتم الكثير من الناس بما يتخذه الماس المزروع في المختبر من ظلال. اليوم ، تمكن العلماء من "طلاء" الأحجار الاصطناعية بلونين: الأصفر والأزرق. ولكن الأكثر شيوعًا هي الألماس عديم اللون ، على الرغم من أن صنعها يستغرق المزيد من الوقت والجهد.

من الصعب الحصول على الماس الاصطناعي الشفاف لأنه من الضروري المراقبة المستمرة لعدم دخول البورون أو النيتروجين في التركيبة. يتم التعامل مع الأحجار التي تم إنشاؤها من خلال هذه الجهود بأكبر قدر من الاحترام وحتى العينات الصغيرة الحجم التي يبلغ وزنها 1 قيراط.

يصنع الماس الاصطناعي الأزرق عن طريق خلط البروم بالكربون. درجاتها مختلفة: من الأزرق الغامق إلى الأزرق الباهت. للحصول على الماس الأصفر ، يتم استخدام النيتروجين. ثم يتحول اللون من حامض الليمون إلى البرتقالي الناري. النيكل مطلوب للحصول على الحجارة السوداء في المختبر.

التطبيقات والفرص

يستخدم حوالي 80٪ من الماس المنتج في الصناعة ومجالات أخرى من حياة الإنسان. على سبيل المثال ، إنتاج المحامل ، لقم الثقب. يمكن استخدام الأحجار الصغيرة لصنع حبيبات الماس والمسحوق ، والتي تستخدم لرش السكاكين أو أدوات الطحن.

يلعب الماس الصناعي دورًا مهمًا في الإلكترونيات. إنهم يصنعون الإبر والطبقات البينية في الدوائر الدقيقة والعدادات من أجل الحفاظ على التوصيل الحراري والمقاومة. وهذا مجرد سوق مبيعات تقريبي حيث يمكن بيع أحجار اصطناعية عالية الجودة.

بالنسبة لإنتاج الماس CVD ، فإن الصناعات عالية التقنية هي الأكثر أهمية. هناك حاجة إليها لبناء الهواتف المحمولة. يتم استخدامها لإعادة إنتاج أشعة الليزر المستخدمة في الطب: فهي تستخدم لعلاج العديد من الأمراض الفتاكة. لذلك ، فإن دور الأحجار الاصطناعية ضخم.

تقنيات وأنظمة المستقبل التي أثبتت جدواها

سنخبرك بكيفية زراعة الماس في المختبر. يستخدم المصنع الحديث لتصنيعها تقنيتين. الأول من حيث الشعبية والظهور هو HPHT. يعتمد على تسخين الكربون تحت ضغط عالٍ. ميزتها الرئيسية هي التكلفة المنخفضة نسبيًا للحجارة التي تم الحصول عليها.

يمكن فهم كيفية صنع الماس باستخدام طريقة CVD إذا تخيلت غرفة غاز. يوجد بالداخل غاز هيدروكربوني ترسب على رقاقة سيليكون عن طريق التسخين أو استخدام إشعاع الميكروويف. نتيجة التفاعل ، يتم الحصول على صفيحة بسمك 2-3 مم. لذلك ، فإن مجال تطبيقه الرئيسي هو البصريات والإلكترونيات.

في بعض المعامل التي تنتج الأحجار الاصطناعية ، تنتشر التكنولوجيا "المتفجرة" لإنتاج رقائق الماس. يعتمد على حقيقة أن الانفجار يخلق ضغطًا مرتفعًا ويولد الكثير من الحرارة. الشيء الرئيسي هو خفض الكاميرا بسرعة في الماء لمنع الماس من التحول إلى الجرافيت.

مشكلة "تقنية التفجير" هي أن الفتات الثمينة موجودة داخل الجرافيت. يجب غسلها بالغليان في حامض النيتريك طوال اليوم عند درجة حرارة 250 درجة.

الموت الجميل: تقنية جديدة للحصول على المجوهرات

في عام 1999 ، تعلم العلماء كيفية الحصول على الماس من رماد الإنسان أو الحيوان. بعد 3 سنوات ، تم نشر التكنولوجيا على نطاق واسع وتحول إنشاء الماس من البقايا إلى تجارة مربحة. التقنية لا تقف مكتوفة الأيدي. في السابق ، لإنتاج الحجر ، كان كل الرماد الناتج عن حرق الجثث مطلوبًا ، لكن خصلة الشعر اليوم كافية.

عندما يتم حرق جثة الشخص ، يلزم درجات حرارة عالية جدًا. بفضل هذا ، أصبح من الممكن الاحتفاظ بأحبائهم في المجوهرات. لكن سعر هذا الدفن ليس صغيراً: 5000-22000 دولار.

انتباه! الأسعار الموضحة على الموقع ليست عرضًا عامًا ، والإدارة غير مسؤولة عنها.

يمكنك الحصول على حجر من رماد أحبائك خلال 12-14 أسبوعًا ، اعتمادًا على مدى تعقيد الطلب. حجم هذه الماسات من 0.25 إلى 2 قيراط. يختلف السعر حسب اللون والحجم. لإنشاء قيراط واحد من الماس الأصفر ، ستحتاج إلى 100 جرام من الرماد أو 35-40 جرامًا من الشعر و 6250 دولارًا. لتنمية المعدن الأزرق ، يتطلب الأمر 500 جرام من الرماد أو 100 جرام من الشعر. يبدأ سعره من 11.750 دولار للقيراط.

الجانب المالي للقضية

الآن دعونا نقدر تكلفة المجوهرات الماسية المصنوعة من الماس الاصطناعي. كثير من الناس يقللون من أهمية هذه الأحجار ، ومع ذلك ، فإن سعرها في بعض الأحيان يكون أعلى من نظيراتها الطبيعية. هناك عدة أسباب:

• لا يمكن تمييزها بصريًا ؛
• ليس لديهم شوائب تسمى "حجر الماء النقي" ؛
• هم أقوى لأن ليس لديهم شقوق ؛
• لونهم لا يتلاشى.
• هم أقل غرابة.

تعتمد تكلفة الأحجار على وزنها وجودة القطع وطريقة الإنشاء. ثاني أكسيد الزركونيوم الأكثر شيوعًا (المعروف باسم الزركونيا المكعبة) يكلف فقط 1.5-6 دولار للقيراط. لكن تكلفة المويسانتي تتراوح من 75 دولارًا إلى 155 دولارًا.

الخصائص المقارنة

قبل أن تبدأ في التخطيط لأعمالك الخاصة بتنمية الماس الاصطناعي ، من المهم أن تفهم أن الأحجار المعدنية الاصطناعية والحجر الطبيعي متماثلان تمامًا. دعونا نجمع كل الخصائص المهمة للمستهلك ونقارنها.

يتم توفير بيانات التحليل في الجدول:

عادة ما يتم التعرف على أصالة الماس من قبل خبراء حقيقيين لديهم معرفة خاصة بالأحجار الكريمة ومعدات متخصصة. لذلك ، قد يكون تحديد أصالة الماس أمرًا مكلفًا للغاية ، حيث يسهل ارتكاب خطأ.

يشمل الماس الاصطناعي: التوباز الصناعي والإسبنيل والروتينيك والزركون والليوكوزافير. إذا اتبعت بعض الإرشادات والاحتياطات الإضافية عند شراء الماس ، يمكنك تقليل مخاطر الحصول على الماس المزيف.

• قطع الماس

هناك قواعد في سوق المجوهرات عندما يمكن تسمية الماس ذو سبعة وخمسين وجهًا بالماس. لأنه بفضل هذا الشكل المقطوع ، يمكن أن ينعكس كل الضوء الساقط على البلورة.

إذا كان الحجر يحتوي على نوع مختلف من المعالجة ، على سبيل المثال ، "ماركيز" ، "كمثرى" ، "أميرة" ، "زمرد" ، في هذه الحالة سيكون من الأصح تسميته بماسة وليس ماسة. لذلك ، من الممكن غالبًا ملاحظة نقش على ملصقات المجوهرات ، مما يعني أن المجوهرات مرصعة بالماس والماس.

عند تقييم جودة الأحجار ، يتم استخدام تسمية بالحرف (A ، B ، C ، D). لذا ، فإن الحرف "A" يعني أن القطع جيد جدًا. "B" تعني "جيد" ، و "C" تشير إلى وسيط و "D" تشير إلى معالجة بلورية رديئة.

الماس الذي ينتمي إلى المجموعة "A" يتميز بانكسار الضوء هذا ، حيث ينعكس التدفق الضوئي بالكامل من خلال الوجوه الخلفية للبلورة ، كما لو كانت من المرايا. وبمجرد إحضار الماس إلى النور بتاج ، ستظهر نقطة مشرقة واحدة.

• فك التسمية

على سبيل المثال ، يحتوي الملصق على الإدخال التالي: diamond 2 Cr 57-010 4/2. بالنسبة للمشتري غير المطلع ، هذا لا يعني شيئًا. دعنا نحاول معرفة ذلك. الرقم "2" يعني أن العنصر مرصع بماستين. يشير "Cr" إلى أنه تم استخدام قطع دائري. "57" - يتوافق مع عدد الجوانب في الخفض. "0.10" - يشير إلى الوزن الإجمالي بالقيراط للماس (قيراط واحد يساوي 0.2 غرام ، وفي دائرة يساوي 6.55 ملم).

"4" لتقف على رمز لون الماس. ينقسم مقياس درجات اللون للبلورات التي يزيد وزنها عن 0.30 قيراطًا إلى تسعة أقسام. الأحجار عديمة اللون تمامًا مُحددة بالرقم "1" ، والأحجار المصفرة بالرقم "9".

يعتبر الرقم "2" مؤشرًا على وجود خلل ، حيث يتم تقسيم البلورات التي يزيد وزنها عن 0.30 قيراطًا إلى اثني عشر جزءًا. الأرقام من "1" إلى "3" تتوافق مع الأحجار بدون شوائب ، من "4" إلى "6" تشير إلى أحجار بها شوائب غير مرئية للعين المجردة. يتم تصنيف البلورات التي يصعب تمييز شوائب فيها تحت "7" إلى "12". الرقم "12" يشير إلى أن الحجر مملوء بالكامل بالشوائب.

• طرق المسح الأولية لتحديد أصالة الماس

يمكن تمييز الماس عن البلورات الأخرى عديمة اللون باستخدام بعض طرق الفحص الأولية. من المعروف أن جميع أحجار الراين عالية الجودة هي أحجار ناعمة ، وبالتالي يمكن محوها ، ويعتبر الماس الأكثر متانة وغير عرضة للتلف.

لذلك ، عند فحص نسخة من خلال عدسة مكبرة ، يمكنك ملاحظة خدوش وسحجات على نسخة مزيفة (خاصة على الحواف). ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن الماس الذي لم يتم تخزينه في صندوق خاص به مآخذ قد يكون به بعض العيوب.

طريقة أخرى بسيطة لتحديد أصالة الأحجار الكريمة هي الفحص الخارجي لترصيع المجوهرات. منذ عام 1800 ، تم فتح إعدادات الماس ، بينما تم وضع أحجار الراين في إعدادات مغلقة. لذلك ، يمكنك قلب العينة ومعرفة ما إذا كان قاع البلورة مرئيًا.

الماس له شبكة بلورية مع مؤشر انكسار واحد. إذا ، عند فحص الوجوه الخلفية للحجر من خلال عدسة مكبرة للجيب (إذا وجهتها من الأعلى) ، سيكون هناك تكرار ملحوظ للوجوه ، فسيشير هذا إلى وجود حجر مزيف.

بعض الماس المقلد ، مثل الزركون (المستقر مكعبًا) ، عند النظر إليه من خلال عدسة مكبرة ، سيكون لها حواف ليست حادة مثل الأصل ، كما لو كانت مصبوبة في قالب. لكن بدون بعض الخبرة ، يصعب ملاحظة هذا الاختلاف.

يمكنك تحديد المزيف بالطريقة التالية: من الضروري خفض الحجر في حمض الهيدروكلوريك ، ونتيجة لذلك تصبح العينة الاصطناعية غائمة ، ولن يعاني الأصل من ذلك.

أيضا ، يمكنك تحديد الأصالة من خلال درجة صلابة الماس. لذلك يمكن أن تترك خدوش على الزجاج والأسطح المصقولة. يمكنك فرك الحجر بورق الصنفرة ، ثم يتضح على الفور ما إذا كان التقليد أمامك أم لا ، حيث ستبقى آثاره على العينات الاصطناعية.

يوصى بطريقة أخرى لتحديد الماس الحقيقي. للقيام بذلك ، ضع الحجر في الماء مع الجلسرين. العينات الاصطناعية لن تكون ملحوظة في مثل هذا الحل ، بينما الماس سوف يلمع بشكل مشرق.

لتحديد أصالة الماس ، يمكنك أيضًا استخدام سائل خاص بكثافة 3.52. في مثل هذا الحل ، عادة ما تغرق المقلدة أو تطفو. بينما الماس سيكون في حالة "معلق".

• تستخدم البلورات الطبيعية لمحاكاة الماس

عادة ما يصنع الماس المقلد من الأحجار الطبيعية. وتشمل هذه: الزركون الأبيض ، الكوارتز (الكريستال الصخري) ، البريل الأبيض ، التوباز الأبيض ، الياقوت الأبيض.

• تستخدم الأحجار الاصطناعية لمحاكاة الماس

بالإضافة إلى البلورات الطبيعية ، يصنع الماس من الأحجار الاصطناعية ، والتي تشمل: المويسانتي ، الإسبنيل ، نيوبات الليثيوم ، الزركون المكعب المستقر (CCZ) ، تيتانيت السترونتيوم GGG (العقيق ، الغاليوم ، الجادولينيوم).

من بين المواد الاصطناعية المذكورة أعلاه ، يعتبر المويسانتي حجرًا جديدًا نسبيًا يقلد الماس الصغير تمامًا. يحتوي على مؤشر انكسار مزدوج ، كما توجد شوائب أنبوبية مميزة في المويسانتي.

إذا قمت بفحص هذه المادة على OTDR أو جهاز اختبار حراري ، فسيكون من الصعب تحديد مادة مزيفة.

في العقود الأخيرة ، تم تطوير تقنيات الزراعة الاصطناعية للأحجار الكريمة ونظائرها بنشاط. بالطبع ، يهتم معظم المصنّعين والجواهريين والمشترين بإمكانيات إنتاج ملك الأحجار الكريمة - الماس ، والذي يرجع إلى سعره. يعود السعر المرتفع للماس الطبيعي في المقام الأول إلى خصائصه ، مثل الصلابة الهائلة ، والقدرة الممتازة على الانكسار وعودة الضوء ، مما يوفر التألق واللعب للماس المقطوع. ولكن هناك عامل مهم آخر - الاحتكار والانغلاق الكبير لسوق تعدين الماس ، والذي لا يسمح بانخفاض أسعار الأحجار وفقًا لقوانين السوق الطبيعية للمنافسة.

في الآونة الأخيرة ، طورت المختبرات عدة تقنيات لزراعة الماس الصناعي ، وأكثرها شيوعًا هما:

1. في غرفة ذات ضغط مرتفع (50-60 كيلو متر) ودرجة حرارة (حوالي 1400-1600 درجة مئوية) ، والتي لها الاختصار HPHT (ضغط مرتفع ودرجة حرارة عالية) ، يستغرق الأمر حوالي 5 أيام لزراعة ماسة اصطناعية تزن حوالي 1 قيراط باستخدام هذه التكنولوجيا.
2. الترسيب الكيميائي (CVD). الاختلاف الأكثر شيوعًا لهذه العملية هو ترسيب البلازما بالميكروويف (MPCVD) باستخدام خليط من غازات الميثان والهيدروجين كمواد أولية.

الماس الصناعي المصنّع له عدد من العيوب:

1. العيب الرئيسي هو اللون. من السهل جدًا تركيب حجر ملون غني (أصفر ، أزرق ، أخضر ، وردي ، إلخ) ، لكن مشكلة إنتاج الماس عديم اللون تمامًا لا تزال دون حل. الماس الاصطناعي القياسي له لون I-K على مقياس GIA ، والذي يتوافق مع لون 6-7 وفقًا لمعيار TU الروسي. هذا يعني أن الماس الصناعي له صبغة صفراء مميزة. جعلت التطورات الحديثة في تقنيات HPHT و CVD من الممكن الحصول على لون GH ، أي 4-5 لون وفقًا لـ TU ، لكن تعقيد الإنتاج لا يسمح حتى الآن بانخفاض أسعار هذه الأحجار بشكل كبير إلى ما دون أسعار الماس الطبيعي ذي الخصائص المماثلة.
2. شوائب خارجية معدنية لـ HPHT وخيوط سوداء من الكربون غير المحول للأمراض القلبية الوعائية.
3. وجود شوائب معدنية لـ HPHT ؛ النيتروجين والسيليكون والهيدروجين للأمراض القلبية الوعائية - مما يجعل من السهل التعرف على الأحجار المركبة من مخطط الطيف.
4. وجود خاصية التألق.

على الرغم من أوجه القصور الملحوظة ، يصعب تمييز الماس الاصطناعي الحديث ذو الجودة العالية عن الماس الطبيعي ، حتى في حالة وجود خبير في محل مجوهرات أو محل رهن ، لا يمكن القيام بذلك إلا في المختبر. العيب الرئيسي للماس الاصطناعي هو سعره المرتفع ، مقارنة بالأحجار الطبيعية من نفس الجودة.

هناك اعتقاد خاطئ شائع وهو أن الزركونيا المكعبة عبارة عن ماس صناعي. هذا خطأ جوهري ، فالماس الاصطناعي لا يختلف في التكوين عن نظيره الطبيعي ، أي أنه بلورة كربونية. من ناحية أخرى ، فإن الزركونيا المكعبة عبارة عن بلورة مكعبة من ثاني أكسيد الزركونيوم ، تم تصنيعها لأول مرة بواسطة معهد FIAN ؛ وغالبًا ما يتم الخلط بينه وبين حجر الزركون الطبيعي ، والذي بدوره عبارة عن بلورة من سيليكات الزركونيوم. الزركونيا المكعبة لها عيبان مهمان:

1. قلة الصلابة تفقد بسببها لمعانها وخدوشها وشظاياها.
2. معامل الانكسار المنخفض نسبيًا ، ولهذا السبب غالبًا ما يمكن رؤية الضوء من خلال الزركونيا المكعبة الأوجه ، وهذا يعطي انطباعًا بأنك تحمل بين يديك زجاجًا مزيفًا. لا يسمح الماس المقطوع جيدًا أو المويسانتي للضوء بالمرور ، مما يسمح بانعكاس الضوء الداخلي الكامل.

تعتبر الزركونيا المكعبة حاليًا حجرًا رخيصًا جدًا ، يبلغ سعر السوق لها حوالي 50 دولارًا للكيلوغرام ، أي أقل من نصف روبل للقيراط. نتيجة لهذه الحقيقة ، فإن الزركونيا المكعبة مفيدة جدًا لإدخالها في المجوهرات المختلفة وتزيين الملابس بها. يربك بعض البائعين عديمي الضمير المشترين ، ويطلقون على الزركونيا المكعبة Brillianite وغيرها من الأسماء المضللة ، بينما يرفعون أسعار المجوهرات معهم بشكل غير مبرر. شراء المجوهرات الذهبية مع الزركونيا المكعبة ليس معقولاً للغاية بسبب العمر الافتراضي المنخفض للزركونيا المكعبة ، والتي تتلاشى بشكل ملحوظ خلال 1-2 سنوات بسبب الخدوش الدقيقة والجروح. ومع ذلك ، فإن الزركونيا المكعبة الجديدة المقطوعة جيدًا قريبة جدًا من الماس في جودة الأحجار الكريمة ، أي قادرة على تقديم التألق واللعب المثير للإعجاب.

ومع ذلك ، فإن الزركونيا المكعبة في بريقها ولعبها تُقارن بشكل إيجابي مع بلورات سواروفسكي ، وهي بلورية ، أي. زجاج مع إضافة أكسيد الرصاص. تسمح إضافة الرصاص ببعض اللمعان واللعب ، لكنها بعيدة جدًا عن الألماس أو حتى الزركونيا المكعبة. كانت عبقرية دانيال سواروفسكي هي وضع دعامة من رقائق الألومنيوم أسفل حجر الراين الكريستالي ، والذي سيعكس الضوء "المتدفق" عبر البلورة ، مما يجعله يبدو أكثر إشراقًا. ليست هناك حاجة إلى الماس ، ولا المويسانتي ، مثل هذه الحيل ، tk. عندما يتم قطعها بشكل جيد ، فإنها تعيد كل الضوء الوارد احتياطيًا إلى عيون المراقب ، مما يمنحها سطوعًا وتألقًا متميزين.

لقد أصبح منتشرًا في السنوات الأخيرة باعتباره حجر كريم جديد يشبه إلى حد بعيد الماس. هذا الحجر عبارة عن بلور من كربيد السيليكون اكتشفه الكيميائي الفرنسي هنري مويسان لأول مرة عام 1893 وسُمي من بعده عام 1905. في شكله الطبيعي ، يوجد المويسانيت في حبيبات صغيرة جدًا وفي مادة نيزكية. منذ عدة سنوات ، حصلت شركة Charles & Colvard الأمريكية على براءة اختراع لطريقة لإنتاج مويسانيت صناعي بجودة الأحجار الكريمة. يعتبر المويسانتي أكثر ما يميزه أنه يتفوق على الماس من حيث معامل الانكسار والتشتت ، مما يسمح له بالتألق واللعب بشكل أقوى من الماس. بالإضافة إلى ذلك ، فهو عمليًا ليس أدنى من الماس من حيث الصلابة ، أي لا يخدش أو يتلاشى ، على عكس الزركونيا المكعبة.

المويسانيت عديم اللون له خصائص لونية مماثلة للماس الاصطناعي ، أي I-K (6-7) للمويسانيت العادي و G-H (4-5) لعلاج HPHT. يعمل صقل HPHT على تحسين لون الحجر بشكل دائم عن طريق استعادة الروابط المكسورة في البلورة ، في حين أن العملية تجعل الحجر أقوى قليلاً. بالإضافة إلى ذلك ، يتميز المويسانيت بخصائص فيزيائية ، مثل الكثافة والتوصيل الحراري ، وهو قريب جدًا من الماس ، مما لا يسمح بتمييزه عن طريق أجهزة اختبار الماس القياسية ؛ وهذا يتطلب أجهزة اختبار مويسانيتي الخاصة ، والتي لم تنتشر بعد.

بالإضافة إلى خصائصه البصرية ، فإن الميزة المهمة للمويسانيت هي سعره. مع حجم الحجر المماثل ، سيكون سعر المويسانتي أقل من كل من الماس الطبيعي والاصطناعي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصنيع المويسانيت بأي حجم تقريبًا ، على عكس الماس الصناعي ، الذي يقتصر وزنه حاليًا على حوالي 1.5-2 قيراط.

ملحوظة!في الوقت الحالي ، الشركة المصنعة الوحيدة للمويسانيتي للمجوهرات عالية الجودة هي شركة Charles & Colvard الأمريكية ، وقد تم تسجيل براءة اختراع لتكنولوجيا إنتاج المويسانتي الصناعي في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك. وفي روسيا. لا تنطبق براءة الاختراع على عدد من البلدان الآسيوية ، مثل الهند وتايلاند ، التي تبيع حاليًا مويسانيت منخفض الجودة على الإنترنت. عند شراء ملحق مجوهرات اصطناعية - المويسانتي ، تحقق دائمًا من البائع للحصول على بطاقة شهادة بلاستيكية من Charles & Colvard ، والتي تمنحك الحق في ضمان مدى الحياة!

نأمل أن تساعدك مقالتنا في الاختيار الصحيح للحجر لإدخال مجوهراتك.

ندعوك لزيارة أوسع كتالوج للمجوهرات مع المويسانتي في روسيا على الموقع الإلكتروني لمتجرنا برايت سبارك على الإنترنت. في مقالاتنا يمكنك معرفة المزيد عنها