Как отличить настоящий сапфир от искусственного?

/ Список камней / Как отличить синтетический сапфир от настоящего

0

5730

Рейтинг статьи

Синтетический сапфир – один из самых популярных искусственных драгоценных камней. Наиболее востребованы изделия синего цвета василькового оттенка, которые восхищают и притягивают взгляд. Являющийся по своим физико-химическим и оптическим свойствам аналогом природного камня, в чем-то он его даже превосходит.

Синтетический сапфир

Характеристика искусственного сапфира

В природе драгоценный сапфир – минерал класса оксидов, разновидность корунда синего и темно-синего цвета. Это твердый, завораживающий и редкий камень, что обуславливает его высокую цену. Стоимость на лабораторные аналоги ниже, и потому так популярна его имитация, отличить которую от настоящего может только специалист. Современные технологии позволяют принести в его цвет любую насыщенность.

Синтетический сапфир не сильно отличается от природного. Не нужно путать с ним диффузионный камень, который принципиально отличается от искусственного – диффузионный не выращен с ноля, а только обрабатывается похожим способом.

Популярность в мире

Стоимость искусственных сапфиров напрямую зависит от качества и размера, а синтез позволяет добиться любых параметров кристалла, а оборудование для его выращивания все время улучшается и дешевеет. По своим свойствам рукотворный корунд максимально приближен к оригиналу из недр планеты. У продукта синтеза, как и у обычного минерала, не бывает ни сколов, ни трещин, ни прочих повреждений. Это привлекает ювелиров и потребителей таких изделий, предпочитающих вставлять в свои золотые серьги именно эти долговечные камни.

Аналоги камня

Настоящий сапфир хорошего качества — дорогой самоцвет, поэтому преступники продвигают на рынке много видов подделок:

• Самые примитивные имитации выполнены из стекла. Используют даже простое бутылочное.
• Дуплеты, триплеты. Эти фальшивки состоят из двух или трех склеенных слоев. Одна часть иногда бывает из природного сапфира, другая — из синтетического кристалла, стекла или похожего на корунд минерала. Подозрительный участок нередко скрывают за оправой.
• Вместо сапфира продают более дешевые камни, например, шпинель низкого сорта, турмалин, кианит, танзанит, кордиерит. Чем хуже качество корунда, тем больше других самоцветов подходит для его имитации.
• Синтетические сапфиры. Ученые получают их официально. Сапфировое стекло применяют, например, в самолетостроении, часах известных фирм. Как правило, для получения камней используют технологию Вернейля. Берут корундовую крошку, железо, титан, хром. Для окраски добавляют никель, кобальт, магний, ванадий.

Изготовление

Искусственный – это синоним подделки, но в случае с синтезированным в лаборатории камнем это совсем не так. Некоторые и вовсе считают его полным аналогом, так как процесс изготовления почти повторяет природный, протекающий в магматических условиях недр сотни тысяч лет. Нужно понимать, что процесс выращивания схож с природными процессами образования почти во всем, кроме скорости. Для производства используют оксид алюминия и разные примеси в необходимом для достижения цели соотношении.

Наиболее популярной примесью является титан, дающий фиолетовый оттенок, но часто используются также хром, марганец, железо и ванадий. При популярном гидротермальном способе изготовления, затравочные пластинки с раствором обрабатывают под давлением при температуре от 300 до 5000°С.

Существуют и другие методы для выращивания синтетических сапфиров, но первым и классическим является метод Варнейля, который придумал подвергать окись железа воздействию газовой горелки с водородом и кислородом. С горелкой это сделать это реально даже в домашних условиях.

Как выращивают кристаллы

Основных способов, с помощью которых выращивают синтетический сапфир, несколько. Продолжительное время производители действовали по методу Вернейля, который состоял из нескольких этапов:

1. Порошковый глинозем с добавками оксидов титана и железа помещался внутрь специальной горелки, герметично закрывающейся, с керамическим муфелем.
2. Шел нагрев при высоких температурах и давлении, сопровождающийся плавлением порошка, а затем оседанием на штифте.
3. 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.

1. Вместо порошка, берется затравка из натурального бесцветного корунда. Она очень мала, но именно на ней растет кристалл.
2. Далее готовится насыщенный раствор, содержащий ионы алюминия, а также элементов-хромофоров («красителей»). В него опускается затравка.
3. Исходные материалы помещают в особый автоклав, который способен поддерживать режим высоких температур (300—600 ℃) и давления (до 1,5 Кбар).
4. 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.

Лучшие способы отличить

Украшения из сапфира

Натуральные и синтетические сапфиры можно отличить друг от друга, если быть предельно внимательными. Искусственный сапфир – не подделка. Называть это так возможно было бы, если бы он только внешне напоминал сапфир, как хорошо сделанная стекляшка. Но тут – почти полное соответствие химическим и физическим свойствам природного аналога. Он выглядит как настоящий и близок к нему по свойствам, но некоторые нюансы все же есть. Выращенные имеют неправильную микраструктуру роста.

Сапфиры натурального и искусственного происхождения отличаются друг от друга по твердости. Натуральный камень занимает второе место по этому показателю. Сапфир, добытый из земли, способен нанести царапину на любой другой камень кроме рубина и карбида вольфрама. Искусственные кристаллы не такие твердые.

Визуальные признаки

Отличить натуральный сапфир от синтетического возможно по внешним признакам.

• Самое видимое отличие – искусственный минерал более безупречен и чист по цвету.
• В нем не бывает дефектов и различных включений типа перьеобразных кристалликов, жидкостных образований или черных пустот.
• Под лупой видны пузырьки правильной сферической формы, которые в натуральном камне имеют неправильную форму.

Механические способы отличия

Понять, что это будет синтетический сапфир, поможет специальное оборудование.

• Измерение рефрактометром: показатели преломления света у настоящих минералов – 1,762 — 1,778.
• Объект помещается в иммерсионную жидкость монобромнафталин, емкость ставится на фоне белого листа. Если цветные полоски на листе будут не прямыми, а искривленными – это выращенный минерал.
• Под коротковолновым ультрафиолетом настоящий образец не изменит цвет, а произведенный образец – засветиться либо беловатым, либо грязно-зеленым – если есть примесь титана, а иногда и красным цветом.

Свойства и применение

Химические свойства сапфира нано практически не отличаются от оригинальных. Основной структурный элемент корунда – оксид алюминия. Физические характеристики также неизменны: твердость 9 из 10 баллов по шкале Мооса, плотность почти 4 гр/см3. Взаимодействует с кислотами и растворяется в них. Имеет стеклянный блеск и температуру плавления свыше 2000 ℃. Это означает, что гидротермальный сапфир ничем не хуже натурального. Но цена на него куда демократичнее.

Основная сфера применения – ювелирная индустрия. Однако и другие области промышленности нуждаются в искусственном минерале: авиапромышленность, строительство, изготовление увеличительных приборов, фотоаппаратов, коллекционных часов и т.д.

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.

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.

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.

От расчета к прорыву

ООО «ПКФ «Атлас» сменило вывеску на ООО «Белгородский , и там Овсепян проработал полгода. Запуская ООО «Техсапфир», он уже знал, как выстроить бизнес-процессы. Еще живя в Армении, в1995–1997 гг. Мартик Овсепян владел небольшим производством – поставлял в Южную Корею сапфировые заготовки длячасовых стекол. «Техсапфир» появился на свет в 2008 г., когда рынок сапфировых подложек, которые используются вмассовом производстве светодиодов имикросхем, начал расти. «Потребность в сапфирах выросла в разы, но производство не успевало за таким спросом, – добавляет Овсепян.– Это привело к увеличению цен на светодиодные подложки в 3–4 раза».

Однако из всех видов производства он выбрал чуть ли не самое сложное– конструирование и продажу электропечей для выращивания кристаллов. Успех такого проекта складывается из наличия собственных площадей и двух источников электроэнергии на случай форс-мажора. Если земли можно арендовать, без отдельной подстанции заниматься подобным видом бизнеса нет смысла. «Отключение электроэнергии даже на пару минут влечет огромные потери. Можно потерять продукцию, которая до этого росла пару недель»,– поясняет Овсепян. Он долго искал нужное место для старта в Белгородской области. Ему повезло: в 2008 г. впоселке Северный началось строительство совместного проекта области и правительства России – промышленного парка «Северный». «В начале желающих стать резидентами было немного,– говорит Овсепян. – Отпугивало зеленое поле без единого строения».

В 2009 г. под технические требования ООО «Техсапфир» построили 600кв. м помещений, провели необходимые коммуникации и запустили небольшую электроподстанцию. Когда Овсепян уходил из белгородского подразделения «Монокристалла», за ним ушла часть команды, и двоих специалистов он взял со стороны. Впятером инженеры начали с нуля – сделали пару установок и запустили экспериментальный цех для выращивания кристаллов. На старте в компанию было вложено около 30 млн руб. Часть суммы составили личные накопления Овсепяна, несколько миллионов рублей одолжили друзья-предприниматели, а недостающие 17 млн руб. пришлось взять вкредит. Проект окупился за 1,5–2года работы – после набора мощностей «Техсапфир» производил до 10 печей вмесяц. За два года компания продала больше сотни устройств в Корею, Китай и Тайвань. «Мы вернули долги и начали выкупать производственные мощности, данные нам в аренду», – рассказывает Мартик Овсепян. На 2011 г. пришелся пик расцвета компании – штат увеличился до 100 сотрудников, а оборот составил более 380 млн руб.