Faire des diamants artificiels à la maison. Que sont les diamants artificiels et en quoi sont-ils différents des vrais ? Portée des diamants artificiels
Les diamants ont longtemps été utilisés comme les plus beaux bijoux. Les bijoutiers divisent les diamants en presque des milliers de qualités, en fonction de la transparence, du ton, de la densité et de l'uniformité de la couleur, de la présence de fissures, d'inclusions minérales et de certains autres signes. À la fin du vingtième siècle, les diamants ont commencé à être utilisés dans la production. À l'heure actuelle, le potentiel économique des pays les plus développés est largement lié à leur utilisation des diamants.
Quelles propriétés du diamant déterminent son utilisation généralisée dans les domaines les plus divers de l'économie nationale ? Tout d'abord, bien sûr, la dureté exceptionnelle, qui, à en juger par la vitesse d'abrasion, est 150 fois supérieure à celle du corindon, et dix fois supérieure à celle des meilleurs alliages utilisés pour fabriquer des fraises. En raison de cette propriété, le diamant est utilisé pour le forage des roches.
Pour la première fois, les géologues ont commencé à utiliser des diamants naturels pour forer des carottes vers 1910. À l'aide de ces trépans, des trous annulaires ont été pratiqués dans la roche, à travers lesquels des carottes ont été extraites - des échantillons de roche pour analyse. Les trépans de diamant ont été introduits pour la première fois pour le forage pétrolier au début des années 1920 et ont été largement utilisés depuis. Pour les bits, on utilise des diamants naturels, non techniques, mais de qualité gemme, qui sont broyés à une taille spéciale et donnent une forme arrondie correcte.
La dureté exceptionnelle des diamants leur permet d'être utilisés pour le traitement mécanique d'une grande variété de matériaux, pour le tirage (étirage) de fils minces, comme abrasif, etc. ...
Plus de la moitié de la production de diamants industriels est destinée à la fabrication d'outils spéciaux pour l'industrie manufacturière. L'utilisation de fraises et de forets diamantés pour le traitement des métaux non ferreux et ferreux, des alliages durs et super durs, du verre, du caoutchouc, des plastiques et d'autres substances synthétiques donne un effet économique considérable par rapport à l'utilisation d'outils en carbure. Il est extrêmement important que cela non seulement décuple la productivité du travail (voire des centaines de fois lors du tournage des plastiques !), mais améliore en même temps considérablement la qualité du produit. Les surfaces traitées avec une fraise diamantée ne nécessitent pas de meulage, il n'y a pratiquement pas de microfissures sur elles, ce qui augmente considérablement la durée de vie des pièces obtenues.
Presque toutes les industries modernes, principalement électriques, radio-électroniques et la fabrication d'instruments, utilisent de grandes quantités de fils minces faits de divers matériaux. Dans le même temps, des exigences strictes sont imposées sur la forme circulaire et la constance du diamètre de la section transversale du fil avec un état de surface élevé. Un tel fil en métaux durs et alliages (tungstène, acier chrome-nickel, etc.) ne peut être réalisé qu'à l'aide de filières diamant. Les matrices sont des diamants lamellaires avec les trous les plus fins percés.
Les poudres de diamant sont également largement utilisées dans l'industrie. Ils sont obtenus par broyage de diamants naturels de qualité inférieure et sont également fabriqués dans des usines spéciales pour la production de diamants synthétiques.
Les poudres de diamant sont utilisées dans les usines de taille, où toutes les pierres précieuses, y compris les diamants, sont taillées et polies, grâce auxquelles des pierres auparavant indescriptibles deviennent des bijoux mystérieusement lumineux ou étincelants, à la beauté unique dont personne ne restera indifférent.
Les poudres de diamant sont utilisées dans les lames de scies circulaires diamantées, les forets diamantés fins, les limes spéciales et comme abrasif. Ce n'est qu'avec l'utilisation de poudres de diamant qu'il a été possible de créer des forets uniques qui fournissent des trous minces et profonds dans des matériaux durs et cassants.
Dans le diamant, sous l'action d'une particule chargée, un éclair lumineux se produit et une impulsion de courant apparaît. Ces propriétés permettent d'utiliser les diamants comme détecteurs de rayonnement nucléaire. La lueur des diamants et l'apparition d'impulsions de courant électrique lors de l'irradiation permettent de les utiliser dans des compteurs de particules rapides. Le diamant en tant que tel présente des avantages indéniables par rapport au gaz et aux autres appareils à cristal.
En Russie, après la découverte des gisements de Yakout, une industrie minière de diamant a été créée. Nous produisons également des diamants synthétiques à grande échelle. Actuellement, ils sont de plus en plus utilisés dans divers secteurs de l'économie.
Les diamants synthétiques ne sont pas analogues aux diamants naturels. Cela signifie qu'en conditions de laboratoire, une méthode de synthèse des diamants n'a pas encore été développée, similaire à celle qui est mise en œuvre dans la nature.
La synthèse de diamants artificiels a été réalisée pour la première fois en 1953 en Suède et aux États-Unis, et en 1959 en URSS. Cependant, les cristaux de diamant obtenus à cette époque ne pouvaient être utilisés que comme matériau abrasif, car les dimensions des cristaux individuels ne dépassaient pas 0,8 mm et avaient une faible résistance mécanique. La synthèse de gros monocristaux de diamant, réalisée bien plus tard, est associée à de grandes difficultés d'ordre technique et économique. À cet égard, la forme la plus prometteuse pour l'application technique est la forme radiale-radiale sphérique (6-7 mm de diamètre) du diamant ou des ballas, qui a une résistance encore plus élevée que les monocristaux de diamant et est la plus facile à obtenir. En conséquence, les principaux efforts de l'équipe de recherche ont été orientés vers la synthèse de cette modification, qui a été obtenue en 1963 pour la première fois au monde au Département de physique et de chimie des hautes pressions.
Les tests de balles synthétiques dans les équipements de forage ont montré leur grande efficacité lors du forage de puits dans une variété de sols, mais les balles synthétiques sont particulièrement largement utilisées actuellement pour la fabrication de matrices dans la production de fil.
Parallèlement au développement de méthodes de synthèse des diamants, des études sur les propriétés physico-chimiques des substances obtenues et l'étude du mécanisme de leur synthèse sont menées. Le dernier problème est du plus grand intérêt scientifique.
Actuellement, il existe trois options principales pour considérer le mécanisme de formation du diamant - la plus simple, décrivant la cristallisation du diamant à partir d'un graphite fondu dans la RT, la région de stabilité du diamant (> 100 kbar ~ 2000єC) et deux options controversées - la cristallisation de diamant à partir d'une solution de graphite dans un métal - "catalyseur" et transition de phase du graphite en diamant dans la phase solide en présence de métaux - "catalyseurs". Les deux derniers processus se déroulent dans des conditions plus douces (40-60 kbar, 1400-1600єC) par rapport à la transition de phase "directe". Des études sur le mécanisme de formation du diamant sur la base d'options controversées, menées dans le département, ont montré leur égale probabilité. La mise en pratique de tel ou tel mécanisme sera déterminée par la nature de la matière première carbonée (par exemple, sa tendance à la graphitisation), ou la nature du métal catalyseur, par exemple, l'aptitude à former du carbure et la stabilité des formes de carbure dans la région RT de la synthèse du diamant, ou pour d'autres raisons.
Les premières estimations des conditions de transformation du graphite en diamant, réalisées par O.I. Leipunsky (1948), a montré qu'une telle transition est possible à une pression de P = 6 GPa et une température de T = 2300єK. À l'heure actuelle, les diamants sont synthétisés en utilisant diverses technologies déterminées par le diagramme de phase du carbone dans les coordonnées pression-température (P-T) dans la région de la stabilité thermodynamique du diamant à P> 4 GPa, T> 1270єK; dans des conditions métastables pour le diamant à de 1 à 100 GPa et de 870 à 1070єK. Dans le premier cas, la synthèse s'effectue en phase condensée (les pressions sont soit statiques, soit dynamiques). Dans le second cas, la formation de diamants se produit à la suite de la condensation du carbone de la phase gazeuse.
Ainsi, en raison de leurs propriétés uniques et, surtout, de leur dureté et de leur résistance à l'usure extraordinaires, les diamants naturels et artificiels sont largement utilisés dans les technologies et les mécanismes modernes. Mais le plus célèbre et le plus populaire est l'utilisation de diamants naturels pour la fabrication de diamants et de bijoux. Les diamants restent les pierres précieuses les plus achetées. Ces dernières années, la Russie a occupé des positions record dans l'extraction de diamants (annexe 5). Rien qu'en 2006, la Russie a exporté pour 1,7 milliard de dollars de diamants, dont 78 % sont allés aux pays de l'UE.
Il est maintenant bien connu que le diamant est une modification du carbone à haute pression. Les diamants industriels sont maintenant produits à des pressions énormes (40 à 60 000 atmosphères) et à des températures, c'est-à-dire dans des conditions proches du processus naturel de formation du diamant du point de vue de la théorie du manteau de l'origine des diamants.
Cependant, au cours de nos recherches, nous avons réussi à découvrir que la théorie du manteau n'est pas la principale dans les vues scientifiques sur le problème de l'origine des diamants. De plus, des faits et des processus sont décrits qui contredisent les principales dispositions de cette théorie. À ce jour, il n'y a pas une seule hypothèse qui décrirait de manière complète et scientifiquement fiable le processus de formation naturelle des diamants.
Parallèlement, toutes les propriétés physico-chimiques des diamants ont été étudiées en détail et décrites dans la littérature scientifique. Les propriétés uniques des diamants permettent d'utiliser ces minéraux dans divers secteurs de l'économie. Les diamants les plus purs et les plus gros ont une grande valeur gemme.
Il semble que la marque De Beers ait décidé de suivre le principe diplomatique bien connu « si vous ne pouvez pas réprimer une émeute, dirigez-la » et de devenir un monopole non seulement sur le marché des diamants naturels, mais aussi sur les pierres cultivées artificiellement. C'est spécialement à cet effet qu'a été créée la marque Lightbox, qui ne vendra des bijoux qu'avec des pierres cultivées dans des conditions de laboratoire. Design simple et sans prétention, bon marché - pour tous les jours.
« Les diamants synthétiques ne sont rien de plus qu'une mode et une mode », déclare Bruce Cleaver, PDG de De Beers. "Ils ne sont pas adaptés pour célébrer des événements importants de votre vie dont je voudrais me souvenir longtemps." Il est repris par le directeur financier de l'entreprise, Nimes Patel : « Ces pierres ne sont pas uniques. Si vous perdez vos bijoux en diamants synthétiques, il est peu probable que vous soyez très contrarié. Soit dit en passant, c'est une excellente alternative pour décorer un enfant."
En général, lors du lancement d'une nouvelle marque, les conférenciers De Beers ont tout fait pour que la réputation des diamants de laboratoire ne descende nulle part. Et ce malgré le fait qu'en septembre 2017, la société a officiellement annoncé qu'elle ne vendrait jamais de diamants cultivés artificiellement, ce qui était juste compréhensible et compréhensible : sinon cela ressemblerait à une cannibalisation de sa propre entreprise.
Y a-t-il des différences ?
Le sujet des diamants cultivés artificiellement a été activement chauffé au cours des deux dernières années. La seule question qui a inquiété le public tout ce temps est : « En quoi diffèrent-ils des naturels ?
La bonne réponse est pratiquement rien. Carbone pur. Comprimé par un million d'années de processus géologiques ou comprimé par dépôt de vapeur en laboratoire. De plus, directement pour la formation d'un diamant dans des environnements naturels et artificiels, cela prend à peu près le même temps - deux à trois semaines. C'était juste que le naturel alors "un peu plus" résidait dans la croûte terrestre. La composition chimique est la même. La structure cristalline aussi. En termes d'identité visuelle, les diamants synthétiques incolores ne peuvent pas être distingués des diamants naturels même par un expert sous un grossissement de 15x. Avec une formation spéciale, il peut s'en douter - mais pas plus.
"En fait, ce n'est pas tout à fait vrai", déclare un expert indépendant en joaillerie qui travaille pour De Beers depuis 35 ans. « Lors de la coupe, le maître fait facilement la distinction entre un diamant naturel et un diamant cultivé en laboratoire - pour un œil averti, la structure est sensiblement différente.
En fait, c'est précisément pour étudier en détail les diamants cultivés par l'homme que la société De Beers a organisé il y a quelques années son propre laboratoire Element Six pour la culture et l'étude des diamants synthétiques dans le Berkshire britannique.
Dimitri Otis / gettyimages.com
Aujourd'hui, la plupart des diamants cultivés en laboratoire tentent de se faire passer pour naturels, ce qui a nécessité des recherches aussi approfondies et coûteuses de la part de De Beers.
La mauvaise nouvelle est que si la pierre artificielle n'a pas été trouvée par des experts au niveau de la production de bijoux, vous ne pourrez pas la déterminer en magasin. La bonne nouvelle est qu'il est peu probable que quelqu'un d'autre le fasse, vous ne savez donc jamais que vous avez été trompé. Mais l'opportunité elle-même ne rend pas tant les acheteurs nerveux que les experts et les bijoutiers - après tout, la réputation.
Combien ça coûte?
Et maintenant l'essentiel du truc de De Beers avec la marque Lightbox. Avant que la marque ne soit lancée sur le marché, les bijoux en diamants artificiels étaient vendus par plusieurs sociétés américaines (qui les produisaient également), et à un prix seulement 30% inférieur au coût des pierres naturelles.
Le respect de l'environnement et l'éthique des pierres de laboratoire sont devenus la principale distinction marketing et un leurre pour les acheteurs. À tous autres égards, les nouveaux joueurs ont utilisé la même idée de promotion (« valeur pour les moments importants de la vie »), un design similaire, les mêmes coupes. En termes simples, les « synthétiques » ont essayé de jouer sur le terrain des diamants naturels. C'est-à-dire qu'il revendiquait une part du gros marché qui, pendant des années de campagnes publicitaires coûteuses, a alimenté la De Beers, inculquant aux acheteurs le désir d'investir dans les diamants, en payant les pierres bien plus que leur valeur réelle.
« Synthétique » ou « Human Grown » ?
Les diamants synthétiques sont apparus sur le marché sous un format réputationnel extrêmement malheureux : essayer d'imiter les diamants naturels dans le cadre d'un grand lot de petits diamants naturels pesant jusqu'à un carat et demi. Et cela, comme toute fraude mineure, ne pouvait susciter la confiance dans l'idée dans son ensemble.
Cependant, les diamants artificiels ont rapidement atteint le statut de petites marques de bijoux soucieuses de l'environnement et de l'éthique. Les plus célèbres d'entre eux sont Diamond Foundry (investisseurs Leonardo DiCaprio et Miroslava Duma), Orro, Gordan Max, Innocent Stone, Carat et une dizaine d'autres. La plupart des usines sont situées en Amérique et en Asie, bien qu'il existe un laboratoire à Sestroretsk assez connu des professionnels - c'est ici que le plus gros diamant bleu artificiel pesant 5 carats a été cultivé il y a deux ans.
Grâce à des efforts conjoints, l'idée d'une sorte d'unicité et de valeur des diamants synthétiques a été transmise avec succès aux journalistes, qui se sont emparés de l'idée d'innovation et d'éthique, puis aux consommateurs.
Les sociétés d'extraction de diamants se sont regroupées pour tenter de convaincre le public que les pierres synthétiques n'ont "pas d'âme, pas de touche divine". Des campagnes publicitaires « Le vrai est rare, le vrai est le diamant » ont été lancées sur le marché. Dans le même temps, la publicité montre une pierre de 20 carats d'une clarté et d'une transparence uniques, et la campagne publicitaire elle-même, telle que nous la comprenons, est conçue pour les acheteurs de diamants tout à fait ordinaires avec un maximum de deux carats, ce qui peut difficilement être classé comme rare. Mais voici le paradoxe : plus les bijoutiers et les sociétés minières parlaient de la différence de propriétés, de « rareté » et « d'unicité » des pierres naturelles, plus ils contribuaient à la popularisation des pierres synthétiques. À la fin de l'année, le ton de la presse était passé de condescendant à respectueux : l'épithète « synthétique » avec une nette connotation négative a été supplantée par l'épithète plus attrayante - « cultivée par l'homme ». Les diamantaires étaient sérieusement inquiets.
De Beers a deux objectifs simples en lançant Lightbox. Le premier est de créer une réputation pour les diamants synthétiques au niveau des strass - à la mode, bon marché, frivoles. Et le second, bien plus important, est de baisser leur coût. Si au cours des deux dernières années les prix des synthétiques étaient 30% inférieurs à la valeur marchande des pierres naturelles (c'est-à-dire en fait au niveau des prix d'échange), alors Lightbox vendra des bijoux à un prix 85-90% inférieur au coût de diamants naturels - à 200 $ la pierre un quart de carat et 800 $ le carat. A titre de comparaison, selon la newsletter Rappaport d'août 2018, un diamant naturel de qualité moyenne de 0,5 carat coûte environ 1 500 $, et 1 carat coûte entre 4 000 et 6 000 $, selon les caractéristiques. Jusqu'à présent, le plan de De Beers ressemble à une courte blitzkrieg victorieuse, mais le temps nous le dira.
Des scientifiques de l'Institut de recherche scientifique de l'Union pour la synthèse des matières premières minérales ont rencontré un phénomène inattendu. Par la méthode habituelle des températures et des pressions élevées, ils ont fait pousser des diamants artificiels.... Cette fois, le but des expériences était de savoir comment l'excès d'azote affecte les propriétés du diamant, et afin d'introduire plus d'azote dans les futurs cristaux, 5 à 20% de nitrure de manganèse Mn 4 N ont été ajoutés au mélange métaux - carbone solvants.
Les cristaux obtenus contenaient en effet plus d'azote que d'habitude (de deux à trois ordres de grandeur !). Ils étaient réels diamants artificiels cependant, il y avait très peu de monocristaux de forme idéale avec un réseau cubique parmi eux. D'un autre côté, près de 20 % de tous les diamants se sont avérés être des intercroissances jumelles plutôt que des cristaux simples. Certaines anomalies dans les caractéristiques physiques ont également été observées, en particulier, une faible anisotropie (inhomogénéité) des propriétés optiques.
La plupart des "écarts par rapport à la norme" sont dus à des contraintes dans le réseau cristallin dues à l'ajout d'azote. Mais comment expliquez-vous la coloration inhabituelle de la plupart des cristaux ? Les chercheurs ont reçu non pas des diamants artificiels transparents jaunes, comme d'habitude, mais d'un vert épais.
Application de diamants artificiels
Coupe-verre diamant
L'utilisation du diamant pour couper le verre est la plus ancienne utilisation pratique de ce minéral. L'outil le plus courant à cet effet est le coupe-verre en diamant, qui se compose d'un cristal de diamant taillé sous la forme d'une pyramide régulière à quatre côtés, fixé dans un support en métal, et d'un marteau en laiton avec un manche en bois. Pour la fabrication de coupe-verres, des diamants pesant 0,02-0,20 carats de structure dense sans défauts sont utilisés.
Différents coupe-verres sont utilisés en fonction de l'épaisseur du verre. Par exemple, pour couper du verre d'une épaisseur allant jusqu'à 5 mm, on utilise des coupe-verres, où le poids du cristal est de 0,02 à 0,12 carat et d'une épaisseur allant jusqu'à 10 mm - de 0,12 à 0,20 carat.
Les performances du coupe-verre diamanté sont très élevées. Avec un diamant pesant 0,1 carat, par exemple, vous pouvez couper 100 000 mètres linéaires de verre. Les coupe-verres en carbure n'offrent pas une telle productivité.
Instrument dentaire
En plus des méthodes d'application technique énumérées, le diamant est également utilisé en médecine, principalement en soins dentaires.
L'émail des dents est proche du quartz en dureté. Par conséquent, des matériaux très durs sont nécessaires pour le traiter. Les outils utilisés avec du carbure de silicium ont une dureté insuffisante ; ils causent aussi de la douleur. L'utilisation d'outils diamantés élimine ces inconvénients.
La possibilité d'une augmentation significative du nombre de tours de forets pour le traitement d'une dent avec une faible force de pression est créée. La douleur lors de l'utilisation d'un outil diamanté est minimisée.
Nous avons brièvement parlé des domaines d'application les plus importants des diamants dans la technologie. Cependant, cela n'épuise pas tous les domaines de son utilisation. Le diamant est utilisé à de nombreuses autres fins et ce domaine d'utilisation augmente chaque année.
L'utilisation du diamant dans la technologie permet d'augmenter considérablement la productivité du travail et de réduire les coûts de production, de faciliter l'automatisation de la production, d'obtenir des pièces d'une précision et d'une propreté exceptionnelles, ainsi que d'économiser d'énormes sommes d'argent.
Enfin, un homme a trouvé une vraie place dans la vie pour un diamant, l'a fait travailler pour lui-même. Et pour nous maintenant, un diamant dans une combinaison de travail a beaucoup plus de valeur qu'un diamant dans une couronne étincelante.
Dessin au diamant
Le processus d'étirage est une méthode de formage du métal par pression, qui consiste à tirer des produits laminés, moins souvent forgés, d'un profil rond ou façonné à travers un trou dont la section est inférieure à la section du produit d'origine. À la suite du dessin, les dimensions transversales du produit diminuent et la longueur augmente. Ce procédé est surtout largement utilisé pour la fabrication de fil fin à partir de métaux non ferreux. La méthode envisagée de traitement des métaux était connue dès 3-3,5 mille ans avant JC. À cette époque, le dessin était utilisé pour fabriquer des fils d'or et d'argent pour les bijoux. Ce fil s'appelait gimp. Par conséquent, l'expression "tirer le gimmick" est fermement entrée dans notre vie quotidienne, c'est-à-dire faire quelque chose lentement et monotone.
Cette expression s'expliquait par la technologie de fabrication du fil dans les temps anciens. Ensuite, tout le matériel consistait en une planche à dessin, fixée entre deux poteaux, et des tenailles, qui étaient attachées à la ceinture d'un ouvrier assis dans un berceau basculant. Le travailleur s'est hissé jusqu'à la traîne, a saisi l'extrémité du fil passé à travers celle-ci avec une pince, a appuyé ses jambes pliées contre les poteaux et, en les redressant, a tendu le fil. Il a oscillé jusqu'à ce qu'il sorte un fil du diamètre et de la taille requis.
Afin de tréfiler un fil du diamètre requis, les matrices doivent être constituées d'un matériau très résistant et difficile à déformer. Les matrices étaient faites d'alliages durs, qui ne pouvaient pas résister aux contraintes pendant une longue période et tombaient rapidement en panne.
Avec l'introduction des diamants dans la technologie de tréfilage de fils minces, les matrices en diamant (matrices) ont commencé à être utilisées. Grâce à de telles matrices, il est devenu possible de tréfiler un fil de diamètre précis - de 0,001 à 2 mm.
L'utilisation de filières diamant assure une haute qualité de surface et une précision du diamètre du fil tréfilé, car le diamant est difficile à abraser. Avec le tréfilage au diamant, vous pouvez obtenir un fil fin d'un diamètre de 9 à 10 microns. La durabilité des matrices en diamant est 100 à 300 fois supérieure à celle des matrices en carbure, selon le diamètre de la matrice. Lors du tréfilage du fil de cuivre, la durabilité des matrices en diamant, exprimée en kilomètres de fil étiré, est de 25 à 30 000 km, tandis que la durabilité des matrices en alliage dur n'est que de 100 km. Grâce à une filière en diamant, un fil d'une telle longueur peut être tiré, ce qui peut ceintrer la terre plusieurs fois autour de l'équateur.
Une matrice de diamant est un cristal de diamant taillé en trois plans, fixé dans un cadre en métal, avec un canal percé et poli au centre.
Le poids des diamants pour la matrice est choisi en fonction du diamètre de leurs trous. GOST 6271-60 définit le poids des matrices pour les matrices.
Le tréfilage dans les usines nationales est effectué sur des machines à tréfiler simples et multiples. Dans le premier, le fil est tiré à travers une matrice et dans le second, à travers plusieurs matrices situées de manière séquentielle. Les machines les plus utilisées sont les machines à étirer multiples, qui se distinguent par leur productivité élevée.
Conseils de diamant
Le niveau moderne de l'ingénierie mécanique se caractérise par l'utilisation d'une grande variété de matériaux à haute résistance et résistants à l'usure. Leur qualité importante est la dureté. Par conséquent, dans l'industrie de transformation des métaux et des minéraux, les tests de dureté sont les plus largement utilisés.
Plusieurs méthodes sont utilisées pour déterminer la dureté des métaux et des minéraux. Selon les méthodes Brinell et Rockwell, l'essai est réalisé en enfonçant une bille d'acier dans le matériau à tester ; selon la méthode Vickers, un cristal de diamant en forme de pyramide est utilisé à cet effet ; selon la méthode de Mohs, la dureté est déterminée en grattant un minéral, des métaux et des minéraux, leur résistance à la déformation est déterminée lorsqu'une boule ou une pyramide est pressée. Dans ce cas, une certaine déformation se produit non seulement dans le matériau testé, mais également dans celui qui est testé. Le diamant n'est pas sujet à la déformation et répond donc aux exigences de conception d'instruments de détermination de la dureté des minéraux et des métaux.
Un diamant synthétique est littéralement un diamant artificiel convenablement taillé. On pense que les caractéristiques des diamants artificiels ne sont pas inférieures aux vraies.
Au sens figuré, les diamants artificiels sont divers substituts d'une pierre précieuse de moindre valeur, semblable à un diamant par la couleur, l'irisation, la brillance. De tels substituts du diamant naturel comprennent la zircone cubique synthétique, la moissanite, les cristaux Swarovski et similaires. Ils sont utilisés à des fins de joaillerie, mais n'ont pas les propriétés d'un vrai diamant.
Dans certains cas, les cristaux naturels agissent comme une imitation d'un diamant, par exemple une pierre de béryl jaune (si vous devez imiter des diamants jaunes), un saphir incolore ou d'autres pierres précieuses naturelles. Ils coûtent moins cher qu'un diamant.
L'utilisation de diamants d'imitation ou de culture dans les bijoux n'est pas considérée comme un faux si le vendeur écrit cette information sur l'étiquette de prix.
Dans le même temps, le prix ne doit pas toujours être inférieur - le coût des diamants artificiels est comparable à celui d'un vrai diamant.
Histoire courte
Les premiers rapports sur la réception de diamants cultivés artificiellement ont commencé à arriver dans la communauté scientifique mondiale à la fin du XIXe siècle, mais la plupart d'entre eux étaient faux.
Les cristaux obtenus, contrairement aux cristaux naturels, différaient par une composition chimique différente, ne se composaient pas de carbone et ne possédaient pas les propriétés du diamant, qui comprennent principalement :
- la dureté maximale parmi toutes les substances connues est de 10 selon Mohs ;
- conductivité thermique élevée;
- dispersion lumineuse élevée;
- faible dilatation thermique;
- inertie chimique;
- faible coefficient de frottement;
- haute résistance électrique.
En termes simples, le diamant est le diélectrique le plus dur au monde (une substance qui ne laisse pas passer le courant), qui chauffe très rapidement, mais ne se dilate pratiquement pas sous l'effet de la chaleur.
Le diamant naturel est une substance inerte qui ne réagit pas avec les alcalis et les acides dans des conditions normales.
À haute température, le diamant s'enflamme et brûle, se transformant en suie de graphite.
Ironiquement, le diamant est composé de carbone, la même substance que le graphite, qui a une dureté Mohs de 1. Les propriétés du diamant sont dues à une structure atomique différente.
Pour la première fois, on a appris à obtenir de vrais diamants en Suède en 1953. Les technologies de synthèse du diamant inventées à cette époque reposaient sur la reproduction des conditions naturelles de formation de ce minéral. Il était nécessaire de recréer une pression et une température élevées - 60 000 atmosphères et 1,5 000 degrés Celsius afin d'obtenir la structure de diamant idéale.
Technologie de fabrication
À l'heure actuelle, les vrais diamants artificiels, dont la taille les transforme en diamants, sont cultivés de deux manières principales. Elles sont respectivement appelées méthodes HPHT et CVD.
Le prénom est une abréviation anglaise, qui signifie « haute pression, haute température ». Cette méthode peut être utilisée pour obtenir des cristaux de formes régulières cubiques ou dodécaédriques.
L'essence de la méthode : une pièce en graphite et en métal à bas point de fusion spécialement sélectionné est placée dans une structure de plusieurs presses de plusieurs tonnes, la pressant de tous les côtés et la chauffant simultanément. Le métal fond, le graphite s'y dissout, l'excès de métal est éliminé et lors d'une compression supplémentaire, le diamant se forme.
L'inconvénient de cette méthode est que seuls des cristaux de même taille et forme peuvent être obtenus dans une même installation.
La méthode de traitement à haute température et pression est utilisée pour l'estampage industriel au diamant.
En traduction, CVD signifie « dépôt chimique en phase vapeur ». La signification du phénomène réside dans la croissance d'un film de diamant sur une pièce d'hydrogène-carbone. Une pression et une température nettement inférieures sont nécessaires ici.
Le dépôt chimique peut produire à la fois du diamant incolore et d'autres couleurs en ajoutant des inclusions métalliques dans la chambre à gaz.
Après la fin du processus, le résultat doit être poli et coupé, mais de cette manière, même un diamant noir artificiel peut être obtenu.
Il existe un certain nombre de méthodes plus exotiques pour produire des diamants synthétiques, par exemple, la synthèse par détonation d'explosifs contenant du carbone et la sonication - cavitation ultrasonore.
Cependant, de telles méthodes ne peuvent produire que des nano- et microcristaux qui n'atteignent même pas un carat. Ils sont utilisés dans l'industrie, par exemple, pour la fabrication d'outils de coupe diamantés.
Seuls 2 à 3 % de tous les diamants obtenus dans une usine ou un laboratoire sont taillés comme des diamants et utilisés pour la joaillerie. La majeure partie des cristaux synthétiques est prise par l'industrie.
Néanmoins, il y avait une mode pour les bijoux avec des diamants artificiels. Il s'est répandu principalement parmi les adeptes de Greenpeace.
Couleurs de cristal artificielles
Les diamants obtenus par la méthode CVD ou HPHT sont le plus souvent soit incolores, soit de teinte bleue ou jaune.
Ces couleurs sont obtenues en faisant réagir du bore (bleu) ou de l'azote (jaune). Il est difficile de faire pousser un diamant de haute pureté complètement incolore en raison de la grande quantité d'azote dans l'atmosphère. Le record a été établi en 2015, et le cristal pesait un peu plus de 10 carats.
Un diamant artificiel est appelé cultivé et non synthétique, car en termes de composition chimique, de propriétés et de caractéristiques, il est complètement identique aux diamants naturels. Les méthodes de synthèse impliquent une structure différente des échantillons obtenus.
Le marché des diamants cultivés fonctionne légalement.
Une règle est progressivement introduite - sur les produits contenant des substituts de pierre naturelle cultivés dans des conditions artificielles, une marque correspondante est apposée par la méthode de gravure au laser, qui contient le nom du fabricant et le numéro de série du diamant. Cette pratique a déjà été introduite par le fabricant américain Gemesis.
Il est possible de distinguer un diamant artificiel d'un diamant naturel à l'aide de testeurs spéciaux qui transilluminent la pierre aux rayons ultraviolets, infrarouges ou X.
Dans leur spectre, on trouve une quantité insignifiante d'impuretés azotées ou métalliques, inhabituelles pour les créations de la nature.
Signification astrologique
Étant donné que les diamants artificiels sont complètement identiques aux diamants naturels, ils peuvent être portés par les mêmes signes du zodiaque que les diamants naturels. Ce sont des pierres de Feu, et elles " aiment " principalement les personnes de leur élément - Sagittaire, Lvov et Bélier. Parmi eux, un diamant, y compris artificiel, distingue particulièrement le Bélier.
Le port de bijoux en diamant est contre-indiqué pour les antipodes du Feu - signes de l'élément Eau, en particulier pour les Poissons.
| signe du zodiaque | Compatibilité |
|---|---|
| Bélier | +++ |
| Taureau | + |
| jumeaux | + |
| Cancer | + |
| un lion | + |
| Vierge | + |
| Balance | +++ |
| Scorpion | + |
| Sagittaire | + |
| Capricorne | + |
| Verseau | + |
| Des poissons | + |
("+++" - s'adapte parfaitement, "+" - peut être porté, "-" - absolument contre-indiqué)
Substituts de diamants
En joaillerie, le « roi des bijoux » présente plusieurs similitudes d'origine naturelle et synthétique.
Ils sont utilisés légalement, et dans ce cas, les informations pertinentes sont indiquées sur l'étiquette de prix, et le prix est proportionnellement réduit. Malheureusement, en raison du coût élevé des diamants et des diamants polis, ses similitudes sont utilisées pour fabriquer des contrefaçons.
Les principaux analogues d'un diamant:
- Gerkmeier - un cristal de quartz, naturellement semblable à un diamant taillé, est extrait aux États-Unis ;
- rutile naturel et synthétisé;
Rutile naturel - saphir incolore;
- corindon (un type de spinelle);
Corundolite, un type de spinelle - titanate de strontium;
- grenat d'alumine d'yttrium;
- strass;
- zircon;
- zircone cubique;
- moissanite;
- Cristaux Swarovski.
Les contrefaçons les moins chères sont en verre, mais on en trouve de moins en moins, car elles sont facilement reconnues même par un bijoutier amateur.
Le plus commun
La zircone cubique et la moissanite sont les plus populaires sur le marché des minéraux qui imitent le plus les diamants.
La zircone cubique est une substance synthétisée à 100 % qui n'existe pas dans la nature.
C'est du dioxyde de zirconium, un métal rare. Le zirconium est extrait des pierres de zircon, appelées « jeunes frères du diamant ».
La zircone cubique est un cristal transparent avec des indices de dispersion et de réfraction de la lumière proches de ceux d'un diamant. A un éclat de diamant. Le nom est répandu en Russie, il vient du nom de l'institut (FIAN), où cette substance a été synthétisée pour la première fois. A l'étranger, on l'appelle zirconite. Par conséquent, une confusion survient souvent - le produit de la synthèse chimique de la zircone cubique est confondu avec le métal zirconium et la pierre naturelle - le zircon, qui ressemble également à un diamant jaunâtre.
Les bijoutiers distinguent la zircone cubique du diamant en poids - elle est plus élevée en zircone, mais aussi en termes de conductivité thermique - elle est bien inférieure à celle du diamant. Sa dureté est inférieure à celle du diamant, la limite supérieure est de 8,5 selon Mohs.
La moissanite est un minéral naturel du nom de son découvreur Henri Moissan.
D'un point de vue chimique, c'est du carbure de silicium, c'est aussi du carborundum. Malgré le fait qu'il a été découvert en tant que substance naturelle, dans la nature, il est aussi rare que le diamant. Mais c'est facile à synthétiser.
Boucles d'oreilles en argent avec moissanite La moissanite synthétisée est souvent utilisée comme alternative au diamant ou à la zircone cubique. Dureté - jusqu'à 9,25 Mohs. Une fois coupé, il brille plus fort que chacun de ces cristaux. Ses indices de réfraction sont supérieurs à celui d'un diamant, mais il peut présenter une biréfringence (couper en deux le faisceau traversant le cristal), ce qui n'est jamais le cas d'un diamant.
Il se distingue d'un diamant taillé par sa biréfringence, l'éclat gris verdâtre du trait et une conductivité électrique plus élevée que le diamant. Il est également détecté par le rayonnement ultraviolet, dans lequel la moissanite brille d'un rouge orangé.
Le troisième analogue répandu d'un diamant est le strass de haute qualité, obtenu à partir de verre au plomb ou de polymère acrylique, moins souvent à partir de cristal de roche.
Les strass de la plus haute qualité sont fabriqués par Swarovski en Autriche et Preciosa en République tchèque.
Des tentatives pour créer un diamant de laboratoire se poursuivent depuis les années 1950, mais la vraie révolution se déroule sous nos yeux. Récemment, deux technologies principales se sont nettement améliorées : la création de diamants dans des conditions de haute température et pression (HPHT) et le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), lorsqu'un plasma d'atomes de carbone, à partir duquel les atomes se condensent couche par couche sur un substrat, formant un diamant. La technologie HPHT produit déjà des diamants de 5 carats. Depuis 2003, la technologie CVD est passée de la création de très petits diamants de 0,3 carat à des pierres complètement transparentes de 3 carats avec de très bonnes propriétés optiques. Les diamants créés à l'aide de la technologie CVD sont pratiquement exempts d'impuretés étrangères telles que l'azote ou le bore, ce qui leur confère des avantages même par rapport aux diamants naturels pour une utilisation industrielle et joaillière.
Parallèlement à l'amélioration de la qualité et de la taille des diamants de laboratoire ces dernières années, les startups de la Vallée sont entrées dans la course avec des investissements de plusieurs millions de dollars dans le marketing et des célébrités en tant qu'actionnaires. Ils ont pu investir d'énormes sommes d'argent pour saper la position des vendeurs de diamants naturels. Les analystes prévoient que le marché des diamants cultivés en laboratoire augmentera d'environ 7,4 % par an, passant de 16,2 milliards de dollars en 2015 à 27,6 milliards de dollars d'ici 2023.
De moins en moins souvent, les médias appellent les faux diamants synthétiques, et l'industrie du diamant naturel doit sortir des dispositifs de plus en plus avancés pour identifier les pierres cultivées artificiellement : DiamondCheck, DiamondSure et DiamondView. Cependant, même les scanners GIA les plus avancés ne peuvent pas toujours distinguer les pierres artificielles des pierres naturelles.
Jusqu'à présent, les diamants cultivés artificiellement occupent 1 à 2% du marché, mais à l'avenir, leur part pourrait augmenter considérablement, selon les prévisions des experts, jusqu'à la dominante. Dans le même temps, plus de 95 % des diamants utilisés dans l'industrie sont déjà cultivés en laboratoire (le reste est vendu pour être utilisé en joaillerie).
Quelle est la différence entre les diamants naturels et synthétiques ?
L'une des différences significatives entre les diamants naturels réside dans les défauts du réseau cristallin, qui donnent aux pierres leur couleur. Par exemple, le jaune est une conséquence de la dissémination des atomes d'azote, les teintes brunes et roses de la pierre sont les conséquences de la courbure du réseau cristallin. Dans le même temps, en contrôlant le processus de création, dans les diamants artificiels, il est possible d'obtenir un réseau cristallin proche de l'idéal et la pureté de la teneur en carbone peut atteindre 99,999 %.
Mais si les paramètres de clarté sont particulièrement importants pour l'utilisation B2B des diamants, alors pour les pierres précieuses, la clarté de la pierre peut difficilement être qualifiée de facteur décisif. Au contraire, le prix et le marketing sont la clé ici.
Quand le diamant artificiel sera-t-il mis sur les étagères des bijouteries ?
Il existe plusieurs obstacles à l'augmentation de la part des diamants synthétiques sur le marché de la joaillerie. De nombreuses maisons de joaillerie dans le monde ne comprennent pas que les diamants cultivés artificiellement peuvent être vendus comme un produit autonome. Au lieu de cela, ils les vendent sous le couvert de naturel. Souvent, les vendeurs ne sont pas à blâmer pour cela.
Des marchands peu scrupuleux achètent des diamants artificiels afin de « mélanger » des pierres cultivées en laboratoire avec de vraies. Dans le cas d'un diamant jusqu'à 0,3 ct de taille, il est très difficile de faire la distinction entre une pierre cultivée en laboratoire et une pierre naturelle, et c'est ce qu'ils utilisent.
Pour éviter la contrefaçon, les grandes chaînes (Tiffany, Cartier et autres) surveillent strictement l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement, de l'extraction de la pierre à l'incrustation.
Je suppose que l'une des raisons pour lesquelles les vendeurs ne sont pas prêts à mettre des pierres artificielles sur les étagères à côté des pierres naturelles est leur réticence à créer un marché à partir de zéro. Des startups telles que Diamond Foundry ou Ada Diamonds se sont chargées de cette tâche. Ils investissent des millions de dollars dans le marketing et attirent les plus grandes stars pour montrer au marché que les diamants artificiels peuvent être rangés à côté des diamants naturels. L'idée des producteurs de diamants de laboratoire est de créer un nouveau marché au lieu de concurrencer directement l'industrie minière du diamant. Si les chaînes de bijoux commencent à distinguer clairement les pierres synthétiques des pierres naturelles, l'acheteur aura le choix: acheter une pierre naturelle plus chère ou une pierre synthétique - moins chère. La différence de prix paiera pour la composante émotionnelle.
Deux marchés et produits différents
Il est important de comprendre que l'apparition sur le marché de deux types de pierres - artificielles et naturelles - vise deux marchés fondamentalement différents. Avec des publics différents et un positionnement et un marketing différents.
Une histoire centenaire et des messages marketing complètement différents ont été investis dans l'industrie traditionnelle de l'extraction et du traitement du diamant. Cela semble incroyable, mais le positionnement d'un diamant en tant qu'attribut de luxe inconditionnel est devenu un travail systématique de toutes les mêmes sociétés minières de diamant. Dans les années 50 du siècle dernier, De Beers a commencé à mener une politique marketing pour créer un positionnement unique pour un diamant : un diamant est un attribut irremplaçable du concept d'« amour », un diamant est « pour toujours ». Qu'il suffise de rappeler le septième film de James Bond, qui s'appelait "Diamonds Are Forever" (slogan De Beers). Les pierres artificielles ont une philosophie et des valeurs différentes qui doivent être créées de toutes pièces.
Pour contrer la machine marketing des mineurs de diamants, Diamond Foundry s'attaque à l'un des principaux "points douloureux" des mineurs de diamants : sur proposition de l'un des actionnaires de la société, l'acteur Leonardo DiCaprio, ils évoquent les problèmes d'extraction illégale de diamants dans les régions défavorisées. du monde (Sierra Leone, Angola, Congo ). Et ils soulignent la nature contraire à l'éthique du processus d'extraction du diamant lui-même.
Le principal obstacle à l'émergence massive d'entreprises comme Diamond Foundry réside dans les barrières à l'entrée élevées. Selon nos estimations, dans l'une des premières sociétés russes à entrer sur le marché mondial, NDT (New Diamond Technologies, create diamonds based on the HPHT method) a investi au moins 60 millions de dollars. création de diamants) - environ 100 millions de dollars. On estime même le lancement d'un centre de recherche pour une entreprise travaillant sur les technologies CVD à plus de 15 millions de dollars.
En raison du volume élevé d'investissements en R&D, la technologie de production de diamants synthétiques n'est en réalité détenue que par une douzaine d'entreprises dans le monde. Tous sont situés aux États-Unis, à Singapour, en Chine et en Russie. Entrer sur le marché du diamant artificiel est coûteux et difficile, mais c'est l'un de ces marchés de plusieurs milliards de dollars où les laboratoires et les industries russes ont une chance d'obtenir une part importante.