Синтетические камни у многих ассоциируются с подделкой. В некоторых случаях так и есть. Но необходимо знать разницу между синтетикой и имитацией. В качестве имитации могут выступать любые минералы как натурального, так и искусственного происхождения, которые только напоминают камень. Какие технологии используются, чтобы его создать, и где применяется искусственный сапфир?
К синтетическим минералам предъявляются другие требования. Они должны по всем характеристикам не отличаться от оригинала. Поэтому чаще всего при изготовлении выращенного камня пытаются повторить процессы, которые происходят в природе.
Описание искусственного сапфира
Синтетический сапфир получают искусственным путем.
Такой сапфир имеет ровную окраску и яркий блеск. На нем нет сколов, трещин, природных вкраплений и прочих дефектов, которыми обладают природные самоцветы. В минералогии сапфирами называют камни исключительно синего цвета. Сапфировые корунды могут быть как прозрачными, так и окрашенными в разные цвета, преимущественно в голубой и синий.
Наносапфир не боится температурного воздействия, ультрафиолетовых лучей, хорошо поддается огранке. Ювелирные изделия с таким камнем при продаже должны иметь маркировку «г/т» или «синт.», указывающую на искусственное происхождение камня. Если пометка отсутствует, продавец нарушает закон, реализуя искусственные камни под видом природных минералов.
Разновидности и цвета
Камень, полученный синтетическим путем, лишен окраски. Его называют лейкосапфиром. Высокая прочность, термостойкость, прозрачность минерала позволяют использовать его в промышленности при производстве микросхем, светодиодов, экранов в мобильных устройствах.
В ювелирном деле чаще применяют окрашенные разновидности корунда. Наиболее распространенными являются сапфиры синего и голубого цветов, т.к. они более правдоподобно имитируют оригинал.
Встречаются и другие оттенки:
- розовый;
- оранжевый;
- желтый;
- зеленый;
- фиолетовый;
- черный.
В ювелирном деле встречаются различные оттенки сапфиров.
Ученые научились выращивать синтетический звездчатый сапфир. Это камень создает необычный оптический эффект.
При освещении на поверхности самоцвета можно увидеть светлое пятно с расходящимися в разные стороны лучами.
Как выращивают кристаллы
Основных способов, с помощью которых выращивают синтетический сапфир, несколько. Продолжительное время производители действовали по методу Вернейля, который состоял из нескольких этапов:
- Порошковый глинозем с добавками оксидов титана и железа помещался внутрь специальной горелки, герметично закрывающейся, с керамическим муфелем.
- Шел нагрев при высоких температурах и давлении, сопровождающийся плавлением порошка, а затем оседанием на штифте.
- Начинался рост були (нароста) конусовидно-удлиненной формы.
Чтобы вырастить искусственный сапфир более высокого качества, порошок глинозема должен быть тонкозернистым, сухим, способным легко «струиться». Если зерна крупноватые, то увеличивается вязкость отдельных участков, что ведет к искажению формы були, ухудшению ее внутреннего строения. Так научились производить даже экземпляры с эффектом астеризма.
Второй метод выращивания сапфиров искусственным путем — гидротермальный. Его суть в следующем.
- Вместо порошка, берется затравка из натурального бесцветного корунда. Она очень мала, но именно на ней растет кристалл.
- Далее готовится насыщенный раствор, содержащий ионы алюминия, а также элементов-хромофоров («красителей»). В него опускается затравка.
- Исходные материалы помещают в особый автоклав, который способен поддерживать режим высоких температур (300—600 ℃) и давления (до 1,5 Кбар).
- В результате создаются условия, аналогичные природным. Из раствора на затравке начинается рост синтетического («культурного») кристалла.
Материал, получившийся на выходе, — высокого качества: прозрачный, равномерно окрашенный, но включающий мельчайшие пузырьки. Они характерны для этой технологии, хотя на чистоту камня практически не влияют.
Третий метод — способ Чохральского, который основан на «вытягивании» вещества из расплава, помещенного в огнеупорный тигель. Затравка, опущенная в расплав, постепенно подымается, а вокруг нее идет осаждение сапфира.
При температуре более 1750 ℃ применяется диффузионная обработка выращенного сырья железом и титаном для получения синего цвета. Другие оттенки кристаллу, например, желтый, придает бериллий.
История создания
Первые попытки создать искусственный сапфир предпринял французский ученый-химик Огюст Вернейль в 1886 г. Спустя 16 лет ему удалось получить монокристалл путем расплавления оксидов металлов в огне горелки при определенной температуре с последующим их охлаждением.
Позднее домашняя лаборатория Вернейля превратилась в промышленное производство, которое стало изготавливать до 3 т корундов в год. Этот метод получения искусственных камней, получивший название метод (процесс) Вернейля, используют и по сей день.
Первые попытки синтеза
Впервые синтетический сапфир был получен французским химиком Вернейлем в 1904 году. Для этого он использовал собственноручно изобретенный метод: поместил мелкомолотую шихту в пламя водородной горелки. Метод Вернейля быстро нашел широкое применение, и почти без изменений используется до сих пор. Но он не идеален, так что эксперименты продолжились.
В 1916 году польский химик Ян Чохральский придумал метод выращивания кристаллов из расплава. По легенде, он уронил ручку в тигель с расплавленным оловом, а когда доставал — заметил, что за ручкой тянется тонкая нить затвердевшего металла. Оказалось, что она имеет монокристаллическую структуру. Химик разработал метод синтеза других монокристаллов, который впоследствии был назван методом Чохральского.
Первый гидротермальный сапфир был создан почти 60 лет назад двумя исследователями — Лаудизе и Бальманом. Им удалось получить бесцветный камень высокого качества. А спустя несколько десятилетий ученые из Новосибирска подобрали легирующую примесь на основе двухвалентного никеля, добившись равномерного «небесно-голубого» цвета сапфира. С 1995 года технология стала использоваться в промышленных целях, а позднее была дополнена и расширена.
Методы производства искусственных кристаллов
Наносапфиры синтезируются в промышленных масштабах по всему миру. Помимо метода Вернейля используются и другие технологии.
Метод Киропулоса основан на выращивании корундов из расплава оксида алюминия. Затравочный кристалл погружают в жидкую среду, где при помощи нагрева начинается его рост. Постепенно его вытягивают из расплава, непрерывно вращая вокруг своей оси.
Синтетические сапфиры синтезируются по всему миру.
Другие методы получения сапфиров из расплава (Чохральского, Степанова) основаны на перемещении кристалла или емкости в поле температурного градиента. При этом способе температурные значения расплава равны температуре плавления или немного выше нее. Нижняя часть затравочного кристалла постоянно находится в контакте с расплавом. Кристалл наращивается вниз вокруг затравки и вытягивается в монолитный цилиндр.
Способ изготовления сапфира
Существуют 2 способа получения синтетического сапфира в условиях лаборатории:
- Смесь исходных материалов (оксида алюминия и добавок для цвета) в виде порошка засыпают в вибрирующий бункер со специальными отверстиями. По трубкам из отверстий порошок просыпается в печь, параллельно с этим подается кислород и водород. Сгорая, водород расплавляет смесь, начинает расти кристалл.
- Нано-сапфиры выращивают, используя за основу оксид алюминия. Для этого затравочные пластины помещают в специальные приборы, где поддерживается нужное давление и температура до 5000 °С.
Смотрите передачу о выращивании камней на специальной фабрике:
Обработка после выращивания
Для предотвращения растрескивания полученные сапфиры подвергают послеростовому отжигу в специальных установках. В дальнейшем им придают нужную форму с помощью лазерной шлифовки и полировки суспензиями и пастами. Из-за хрупкости материала обработку с использованием токарных, сверлильных и шлифовальных станков не используют.
Окрашивают и облагораживают синтетические сапфиры с применением разных технологий: диффузной обработки солями металлов, нагрева, облучения ультрафиолетом.
Свойства искусственного сапфира
Выращенный искусственно корунд внешне похож на настоящий камень и имеет идентичную с ним кристаллическую структуру. Он обладает высокой прочностью и сильным блеском. По степени прозрачности камни могут быть разными: от прозрачного бесцветного (лейкосапфир) до непрозрачного черного.
Физико-химические
Основной структурный элемент синтетического корунда — оксид алюминия. Значение относительной твердости поверхности — 9 баллов по десятибалльной шкале Мооса. Плотность — 3,93 г/см³. Температура плавления — выше 2000 ºC. Минерал вступает в химическую реакцию с кислотами и растворяется в них.
Оксид алюминия является основным структурным элементом сапфира.
Лечебные
Как и многие самоцветы, сапфир обладает лечебными свойствами и применяется в нетрадиционной медицине. Он воздействует как на физическое, так и на духовное состояние человека.
Считается, что минерал помогает при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, болезнях кровеносной системы. Ношение амулетов с этим камнем улучшает зрение и слух, способствует избавлению от кожных патологий. Постоянный контакт с сапфиром повышает настроение, уменьшает проявления апатии и депрессивных состояний, избавляет от бессонницы.
Магические
Синий корунд является символом верности, целомудрия и скромности. Он помогает своему владельцу обрести любовь, наладить отношения с партнером в браке. Сапфир — защитник от негативных потусторонних явлений: сглаза, порчи, приворотов. Он также ограждает от влияния завистливых людей, сплетников и клеветников. Неуверенному в себе человеку самоцвет придает решительности и смелости.
Считается, что минерал обладает мощной положительной энергетикой. Он помогает развивать лучшие человеческие качества: доброту, отзывчивость, сострадание. Творческим людям он дарит вдохновение, стимулирует их на поиски нестандартных подходов к осуществлению проектов.
Синий корунд защитит от сглаза и порчи.
Синий сапфир является главным символом 45-летней годовщины свадьбы.
В этот день супруги обмениваются обручальными кольцами со вставками из этого минерала.
Нано сапфиры, нано изумруды и знаки зодиака
Совместимость нано сапфиров и нано изумрудов со знаками зодиака:
- Синтетический изумруд обладает большой силой и энергией. Его не следует носить таким знаками зодиака, как Козерог, Дева, Весы и Овен. Для скорпионов этот камень может принести очень большие неприятности. Нано изумруд отлично подойдет для зодиака Близнецы. Им он принесет удачи и будет наполнять энергией. Водолею следует носить кулон с изумрудом, и воздействие камня будет более мощным для этого знака зодиака. Стрельцы обретут взаимопонимание с внешним миром и гармонию с самим собой.
- Нано сапфир безопасен для таких знаков зодиака, как Рак, Весы, Рыбы и Дева. Камень помогает сконцентрироваться на мыслях и сохранять хладнокровие в самых сложных ситуациях. Скорпионам следует лучше носить сапфира красных и синих цветов. Весы отлично взаимодействуют с любым цветом сапфира. Львам камень поможет обрести преданных друзей и завоевать симпатию товарищей.
Сферы применения
Помимо ювелирной промышленности наносапфиры применяют и в других сферах:
- Медицине. Лейкосапфиры используют в качестве материала для изготовления хирургических лезвий, искусственных хрусталиков глаза, оптических элементов диагностических приборов, брекет-систем в стоматологии.
- Оптической промышленности. Наносапфир является сырьем для производства крупногабаритной оптики, защитных стекол, линз, призм.
- Приборостроении. Синтетический минерал применяют в качестве подложек для полупроводниковых микросхем, оптоэлектронных устройств.
- Лазерной технике. Минерал используют для производства титан-сапфировых лазеров и усилителей.
- Авиации и ракетостроении. Из твердого камня изготавливают тонкое ударопрочное стекло для иллюминаторов самолетов и космических станций.
В строительстве сапфир применяется для производства теплоизоляционных материалов нового поколения.
Украшения с синтетическим камнем
Искусственно выращенные камни позволяют снизить стоимость ювелирных изделий со вставками. По своей структуре и физико-химическим свойствам они являются полными аналогами природных минералов. Внешне они даже превосходят оригинал.
Украшения с синтетическим камнем позволяют снизить стоимость изделия.
Натуральные породы не всегда имеют ровную поверхность без трещин и посторонних включений. Сапфировый корунд лишен всех этих недостатков: украшения с такими камнями с эстетической точки зрения выглядят более привлекательными.
На что обратить внимание при выборе
Покупая изделие с сапфировым корундом, необходимо обратить внимание на бирку, на которой должна быть указана информация об искусственном происхождении минерала. Камень лучше рассматривать при хорошем освещении под лупой. Выращенный в лаборатории кристалл имеет ровный цвет, прозрачен. Из посторонних включений можно заметить только пузырьки воздуха.
Как носить и ухаживать
Наносапфиры отличаются прочностью и устойчивостью к механическому воздействию, поэтому не требуют специального ухода. По мере загрязнения их очищают проточной водой или мыльным раствором, после чего протирают мягкой тканью. Хранить изделия с сапфирами лучше в отдельном тканевом мешке, поскольку из-за высокой прочности камня они могут повредить другие украшения.
Корунды нельзя бросать, ронять. Несмотря на твердость, в них могут появиться микротрещины, что в дальнейшем приводит к разрушению. Сколы на поверхности портят внешний вид изделий.
Нано сапфиры, нано изумруды: что это?
Так называются ювелирные изделия, точно повторяющие камни, которые созданы природой. Их все чаще используют на замену настоящим камням из-за низкой цены. К данной классификации относятся драгоценные камни, которые были выращены в специальной лаборатории.
Данные камни практически идеально совпадают с настоящими драгоценностями. Они сохраняют такой же вид, вес, твердость. Отличительный признак от обычной подделки в том, что здесь используются более продвинутые технологии для создания и используются более дорогие материалы.
Техника производства синтетических камней становится лучше. Отличить такое изделие от настоящего может только специалист.
Дуплеты с натуральными сапфирами
Дуплетами называют камни-композиты, составленные из 2 слоев. Тонкая пластина настоящего сапфира образует верхний слой, а под него клеится искусственный минерал или его дешевая имитация. Дуплеты часто делают из поврежденных камней, когда нужно скрыть дефекты.
Дуплеты делают из поврежденных камней.
Клей подбирают так, чтобы он совпадал по цвету и с верхним слоем, и с нижним. Определить дуплет можно при помощи лупы. Достаточно посмотреть на камень сбоку, чтобы обнаружить границу склейки обеих половин.
Чем можно заменить настоящий образец
На рынке можно встретить имитации природного образца, которые даже может выдаваться за настоящий. Чтобы отличать подделку, потребуется воспользоваться методами идентификации.
Распространенные подделки
Искусственный сапфир быстро нагревается в руке, в то время как у настоящего для этого уйдет продолжительное время. Чаще всего используется стекло или другие похожие материалы.
Дуплеты
Или камни-композиты, состоящие из двух или более слоев. Главное условие — хорошо скрывает повреждения.
Искусственные аналоги
Выращиваются самостоятельно с помощью специальных приспособлений. В целях придания необходимого цвета применяют – кобальт, окись никеля, а также магний.
Обратите внимание! Качественно выращенный искусственный камень может превосходить природный по ряду признаков.
Прочие имитации природного корунда
Синтетический корунд является структурным аналогом природного кристалла, но отличается от него химическим составом и содержанием микропримесей. С эстетической и практической точек зрения он является наиболее приемлемой копией натурального сапфира.
К естественным имитациям непрозрачного сапфира относят экземпляры, полученные из отходов натуральных камней путем склеивания или прессования. В эту группу также можно отнести окрашенные природные минералы других пород.
Дешевые подделки изготавливают из стеклянных сплавов, в состав которых вводят оксиды металлов для получения нужной окраски.
Непрозрачные камни имитируют при помощи окрашенных пластмасс.
Внешний вид самоцвета
Сапфир – это подвид корунда. Изначально этот камень имеет разные оттенки синего, от яркого голубого до фиолетового. Также встречаются желтые, пудровые, зеленые и самоцветы цвета янтаря. По химическим составляющим, это оксид алюминия, в структуре которого присутствуют примеси железа и титана. Именно за счет этих компонентов камень имеет насыщенный синий оттенок. Минерал отличается жесткостью и силой преломления, что придает ему выраженный блеск.
Необработанный минерал отличается неровными очертаниями и интенсивностью цвета. Его обработка осуществляется самыми разными методами. Наиболее распространенные – фасеточная огранка и техника кабошон, которая делает поверхность минерала гладкой и сглаживает края. Фасеточная огранка отличается тем, что при помощи нее камню можно придать самые разные формы, например, сердца, треугольника или восьмигранника. Именно она чаще применяется для обработки звездчатых сапфиров, в структуре которых присутствует рутил. Наибольшую ценность имеют самоцветы насыщенного синего цвета, оттенок которых приближен к васильковому. Бледно-голубые и темно-синие минералы ценятся не так высоко.
Внимание! Красные сапфиры в природе не встречаются. Корунд, имеющий насыщенный красный и гранатовый оттенок, называется рубином.
Как отличить натуральный сапфир от имитации
Отличить натуральный сапфир от сапфирового корунда или искусно изготовленной фальшивки под силу лишь эксперту. Чтобы не ошибиться с выбором, ювелирные изделия стоит приобретать в надежных магазинах, проверять маркировку, задавать уточняющие вопросы продавцу.
Отличить натуральный сапфир от имитации сложно.
Искусственное происхождение камня могут выдать микроскопические пузыри воздуха или частицы пыли, попавшие внутрь кристалла при его выращивании. Качественно выполненные дуплеты распознать сложно, поскольку место склейки нередко скрыто оправой.
Механическое воздействие
На поверхности натуральных сапфиров, как и их выращенных в лаборатории аналогов, не остается царапин от острых предметов. Поцарапать же дешевую стеклянную или пластиковую подделку легко.
Место склейки дуплета проявится более отчетливо, если погрузить камень в масляную жидкость. В этом случае границы 2 соединенных между собой пород приобретут разный оттенок.
Официальные методы
Исследование под микроскопом обнаруживает отличия между природным и искусственным корундами. Нехарактерная для естественного образования структура роста выдает синтетический камень. В наносапфиры часто добавляют примеси титана, которые придают им синий или голубой цвет. При свете ультрафиолетовой лампы искусственный аналог приобретает зеленоватый оттенок, что выдает наличие посторонних примесей.
Особенности искусственно выращенных образцов
В природе драгоценность встречается редко, из-за чего ее стоимость постоянно растет. Цена заменителей, произведенных в лабораториях, значительно ниже. При этом отличить фальшивку от природного самоцвета сможет только профессионал. Именно поэтому синтетические аналоги пользуются особым спросом и популярностью.
Внешне синтетический минерал также несильно отличается от натурального. А благодаря современным технологиям изготовления, изделию можно придать фактически любой оттенок и насыщенность. Гидротермальные или наносапфиры выращиваются с нуля либо изготавливаются из корунда. Придать им нужный тон можно при помощи окрашивания. Химическая составляющая природного и искусственно выращенного камушка – оксид алюминия. Также они не отличаются твердостью по массе Мооса (9 из 10 баллов).
Какой сапфир лучше выбрать: натуральный или синтетический
Натуральные камни стоят в несколько раз дороже, чем их синтетические копии. Это объясняется себестоимостью изделий, в которую входят затраты на производство и реализацию. Месторождения природных минералов иссякают с каждым годом. Кроме того, на добычу самоцветов затрачиваются большие ресурсы, что тоже повышает конечную стоимость украшений.
Натуральные камни стоят очень дорого.
Производство синтетических корундов обходится дешевле. Но это не значит, что полученный искусственным путем камень хуже. Часто он выглядит эстетичнее оригинала и имеет более яркую окраску. По структуре и составу он идентичен натуральным минералам.
Месторождения минерала
Месторождений сапфиров на планете не так уж и мало, но с идеальными или близкими к совершенству кристаллами всего два:
- Кашмир (область полуострова Индостан). Там находят самые редкие и ценные камни идеального васильково-синего цвета. Их очень мало (менее 5% от общей добычи), поэтому стоят они дорого.
- Шри Ланка (остров в южной Азии). Чуть восточнее Индостана на соседнем острове добывают редкие голубые и розовые сапфиры, которые называют «цейлонские».
Большое число корундов (примерно четверть) достают из недр австралийской земли, но они сильно проигрывают в качестве первым двум вариантам. В меньших количествах сапфир находят США и Китае, Таиланде, Бирме и Вьетнаме. Что касается России, то на ее территории нет крупных месторождений, хотя в небольшом количестве сапфиры есть на Урале. Они имеют сероватый оттенок.
Это интересно!
Необычная история произошла в шестидесятых годах двадцатого столетия с одним молодым человеком из США, которого звали Стив Майер. Он вместе со своим приятелем часто обследовал заброшенные карьеры и ущелья. В одном из таких карьеров возле небольшого города Кантон мужчина подобрал крупный кристалл голубого сапфира весом 3500 карат, но принял его за горный хрусталь. Он работал рентгенологом и нашел очень удобным использовать камень в качестве пресс-папье, пока один из пациентов не посоветовал Стиву показать камень ювелиру, а лучше геммологу.
Достоинства и недостатки
Наносапфиры имеют свои положительные и отрицательные стороны.
К преимуществам синтетических корундов относятся:
- ровная поверхность без трещин и посторонних включений;
- насыщенный цвет;
- устойчивость к царапинам, ультрафиолетовому излучению, воздействию большинства моющих средств;
- невысокая стоимость.
Недостатками можно считать лишь лабораторное происхождение камня и его идеальный внешний вид. Многим людям важно осознание подлинности, поэтому некоторые несовершенства натуральных пород будут для них преимуществом.
Полезные рекомендации
Выбирать украшение с сапфирами стоит исходя из собственных предпочтений и финансовых возможностей. Тем, кто верит в магические и целебные свойства камней, стоит приобретать настоящие самоцветы. Считается, что только они обладают сверхъестественными способностями. При покупке натурального камня стоит потребовать у продавца документы, подтверждающие его подлинность.
Людям, которые ценят прежде всего привлекательный внешний вид и отсутствие изъянов в камнях, больше подойдут искусственные сапфиры. Приобретение украшения с таким корундом — хороший вариант для тех, кто хочет сэкономить.
Разновидности искусственных самоцветов
Для выращивания натурального самоцвета потребуется несколько тысяч лет, в то время как мошенники получают поддельный всего лишь за пару недель. Также можно воспользоваться более быстрыми способами. Имеющиеся включения могут называться по-разному.
Подделки
Часто мошенники используют обычное шлифованное стекло, которые выглядят как сапфиры. Однако в таких камнях буду присутствовать пузырьки.
Дуплеты
В данном случае на искусственный кристалл, стекло, дешевый самоцвет приклеивается настоящий сапфир. Разница просматривается под лупой.
Искусственные камни
В целях максимального приближения к природному камню сапфир выращивается методами Вернеля, Чорхальского, а также Зонной плавкой. Исходные материалы: титан, хром, корундовая натуральная крошка, железо, никель и так далее. Полученные образцы используются в технике, медицине, ракетах, ювелирном бизнесе.
Прочие натуральные камни
По внешним признакам на сапфир похожи следующие минералы: шпинель, кианит, турмалин, танзанит, топаз.
