Выращивание кристаллов рубина в домашних условиях доступно для всех желающих. Для работ не потребуется оборудованная лаборатория, получение теоретических и практических знаний в области минералогии, покупка специальных химических реактивов. Все необходимое найдётся на кухне.

Домашнее экспериментирование

Начинать выращивание рубинов советуют с небольших объёмов. Сначала приобретается опыт, понимается весь процесс, а затем уже начинается непосредственная систематическая работа. Синтетическое создание собственных рук не будет уступать в красоте и привлекательности природным минералам. Камни пользуются спросом у ювелиров, поэтому удачный опыт может принести дополнительный доход, если найти рынок сбыта.

Способов выращивания несколько. Советуют попробовать все варианты, затем остановиться на понравившемся.

Искусственные драгоценные породы, созданные человеком, по химическому содержанию и физическим свойствам не отличаются от натуральных. Преимущество домашних технологий в том, что они позволяют создать идеально чистые породы. В природе такое случается крайне редко. Ювелирные качества лабораторных образцов довольно хорошие. Другой плюс минерала – стоимость. Камни дешевле, чем их оригиналы, зарождающиеся в глубоких шахтах.

Органические соли

Вырастить кристалл рубина легко из различных солей:

• медного купороса;
• алюмокалиевые квасцы;
• обычная соль.

Самый длительный процесс на основе соли, самые красивые образцы получают из купороса. Производство кристаллов рубина строится по следующим этапам:

1. Подготовка ёмкости. Она должна держать соль и насыщенный водно-солевой раствор. Берут горячую воду. Процесс постепенный. Две столовые ложки разводят водой, тщательно перемешивают. Затем добавляется соль и перемешивается. осыпать нужно до тех пор, пока соль не перестанет растворяться. Для соблюдения пропорций берут подсказку: таблицу растворимости разных солей в 100 мл воды, их взаимосвязь с температурой жидкости.
2. Фильтрация раствора. Раствор должен быть чистым. Грязевые примеси испортят структуру камня. В нём будут видны дефекты. Раствор остаётся на 24 часа. За этот период на дне ёмкости образуются кристаллы. Они станут основой рубина.
3. Рост искусственного минерала. К образовавшемуся на дне стакана камню привязывается леска. Она наматывается на карандаш или деревянную палочку. Приспособление устанавливается на ёмкости. Кристалл находится в растворе, в подвешенном состоянии. Вода имеет свойство испаряться, насыщенный солевой раствор выделяет излишки, которые закрепляются на получаемом образце.
4. Добавление раствора соли. Воды всегда нужно определённое количество, если её станет мало, кристалл перестанет расти. При нормальной комнатной температуре добавление воды проходит один раз в 2 недели.

Для получения рубинов в домашних условиях придётся ждать примерно 3 месяца. Затем камень освобождают от солевого раствора, просушивают мягкой салфеткой. Образец покрывают бесцветным лаком для ногтей в несколько слоёв.

Совет опытных создателей кристаллов. Раствор соли должен быть той же температуры, что и вода в ёмкости. Кристалл растёт и при температуре чуть ниже, но высокие подъёмы растворов портят и останавливают рост.

Аппарат для работ на дому

Для создания рубинов в домашних условиях потребуется аппарат, названный по имени его создателя, – Вернейля. Методика изобретателя позволяет за 3 часа вырастить рубин весом в 30 карат. Технология позволила создавать драгоценный материал в нужном количестве. Промышленные мощности стали активно внедрять разработку Вернейля. Время внесло свои коррективы, и сегодня такой аппарат легко собирается дома. Составные части прибора:

• катетометр;
• механизм встряхивания;
• бункер;
• горелка;
• муфель;
• растущий кристалл;
• кристаллодержатель;
• механизм опускания кристалла.

Аппарат используют для выращивания не только рубинов. Часто в приборе создают голубой топаз, изумруды и камни с просвечивающей прозрачной структурой.

Процесс домашнего производства:

1. Через воронку в бункер засыпают порошок. Состав порошка - Al2O3, добавочный компонент - Cr2O3.
2. С помощью горелки подаётся пламя к нижней части бункера.
3. Порошок начинает плавиться.
4. Слои расплавленного порошка – это растущий кристалл рубина.

Через механизм опускания искусственный минерал передвигается вниз. В аппарате можно получить различные оттенки. Скорость образования кристалла выше, чем в ёмкости. Потребуется всего 3 часа, и рубином можно будет любоваться. Для одного образца нужны следующие объёмы компонентов:

• 6 г Al2O3;
• 0,2 г Cr2O.

Необработанные кристаллические образования необычайны по форме. Они оригинально схожи с природными, но в то же время всегда уникальны.

Работа с аппаратом на первый взгляд сложна и кропотлива. На самом деле, прибор, придуманный французским изобретателем более 100 лет назад, не создаст особых проблем. Его собирают из частей, которые есть в хозяйстве у практичных людей. Сделать аппарат и приобрести порошок - основные этапы подготовки.

Экономические расчёты

Домашние технологии всегда дешевле. Можно рассчитать стоимость всех компонентов, затрат, и определить примерную стоимость получаемых образцов. Что берут в расчёт рубина:

• стоимость частей прибора;
• затраты на электроэнергию;
• цена на приобретение порошков для основы кристалла.

Даже примерные расчёты покажут выгоду. Стоимость всех составляющих не составит и 500 рублей. За такие деньги сложно купить ювелирное изделие из рубина красивого вида и отличного качества. Процесс не должен пугать домашних экспериментаторов и законностью. Регулируются государством природные минералы, синтетические под действие документов не попадают. Если принято решение открыть небольшое производство, его следует зарегистрировать в установленном порядке. Душа будет на месте, работа принесёт только удовлетворение.

Драгоценный камень, созданный самостоятельно, станет гордостью. Умелец постепенно научится менять оттенки рубинов. Следующим шагом будет творческая работа над полученными образцами, преобразование их предметы дизайна интерьера и оригинальные украшения.

Хочу оставить отзыв на амулет богатства от бабы Нины: «Ни в какое время не верила в амулеты или оберег. Но проблемы на работе, нехватка денег, долги просто затянули меня в омут. Я не смогла разрешить своими силами. А недавно узнала про монеты, которые заговаривает баба Нина. Я решила приобрести. Удивительно, но через месяц у меня появилась новая работа и высокая зарплата…читать подробнее

Я уже публиковал на этом сайте три своих идеи (Витраж из цветного стекла, Изготовление мозаичных панно и столиков, Выращивание мозаичных панно в инкубаторе). Новая идея, которую я назвал «Выращивание кристаллов рубина в домашних условиях» родилась аналогично идее 1404 в процессе психологического консультирования с использованием применяемых мною техник развития творческого мышления. Именно благодаря этим методикам и родилась в соавторстве с другим моим теперь уже деловым партнером эта новая идея. Я не буду подробно рассказывать с какими проблемами обратился ко мне молодой человек по имени Александр (теперь это не имеет никакого значения), но результатом нашей совместной работы стало рождение этой идеи домашнего бизнеса.

В начале мне попалась на глаза информация, что, оказывается, практически все драгоценные камни, которые продаются в составе ювелирных украшений в наших типовых ювелирных магазинах, имеют искусственное происхождение! Это совсем не значит, что нас обманывают.

Синтетические драгоценные камни по своему химическому составу и физическим свойствам практически полностью неотличимы от натуральных камней. Вся проблема. оказывается в том, что среди натуральных драгоценных камней далеко не все имеют достаточную чистоту и другие ювелирные качества, чтобы удостоится чести быть представленными в ювелирных салонах, а в условиях лабораторного или заводского производства технологический процесс можно отладить настолько, что все выращенные в лаборатории кристаллы будут иметь практически одинаковые ювелирные характеристики.

Да и в производстве они значительно дешевле, чем их «коллеги» того же качества, добытые в глубоких и опасных для жизни рабочих шахтах. К тому же месторождения определенных минералов не разбросаны в изобилии равномерно по всему земному шару, а сосредоточены, как правило, в немногих местах.

Дальше мысль потекла по аналогии с витражами и мозаикой. Если в Интернете я наткнулся на предложения по этим услугам от крупных солидных фирм, с солидными производственными площадями и денежным оборотом, то, задался я тогда вопросом - почему нельзя делать небольшие витражи (вставки в межкомнатные двери, настенные светильники и т.п.) буквально у себя на письменном столе?

Изучил технологию, поломал голову, как ее можно упростить для домашнего применения, провел определенное количество опытов - и получил результат!

Аналогично мы с Александром начали творчески перерабатывать идею выращивания кристаллов драгоценных камней в домашних условиях. Изучили (на ознакомительном уровне) разные способы, и остановились на способе французского ученого Огюста Вернейля, создавшего более 100 лет тому назад оригинальную методику и аппаратуру, позволявшую за 2-3 часа выращивать кристаллы рубина массой 20-30 каратов. Это было выдающимся достижением науки и техники не только потому, что дало возможность искусственно производить такой ценный материал в необходимых количествах, но еще и потому, что открыло перспективы синтеза и выращивания кристаллов других драгоценных камней.

Успеху О. Вернейля предшествовала почти полувековая история исследований по синтезу рубина.

Простота и надежность метода Вернейля привела к быстрой организации промышленного производства указанных кристаллов вначале во Франции, а позднее практически во всех высокоразвитых странах мира.

На первом рисунке показан сам принцип действия метода Вернейля (не правда ли - выглядит все довольно просто!), а на втором рисунке - аппарат Вернейля.

Аппарат Вернейля для выращивания кристаллов рубина в домашних условиях

Выглядит довольно сложно, даже поначалу наводит некоторый страх - мол, мне такой ни за что не сделать! Но это - ложные опасения. Ведь следует еще раз вспомнить, что изобретатель создал свою технологию более 100 лет назад!

Естественно, что у него не было в распоряжении тех электрических и механических «фокусов», которые доступны любому домашнему мастеру в настоящее время!

Вот над этой проблемой - как упростить аппарат Вернейля за счет применения современных электрических узлов и механизмов широкой доступности и создать «кухонный» вариант аппарата - мы и начали работать.

И нам это удалось!

По методу Вернейля можно выращивать кристаллы не только рубина, но и голубого, белого (прозрачного) и желтого топазов (а также и другие оттенки по желанию).

Выращивание драгоценных камней – ВСЁ НА МНОГО ПРОЩЕ!

Предлагаем пакет информационных материалов для организации производства драгоценных камней в домашних условиях:

• Рубин красный
  
• Рубин «голубиной крови»
• Сапфир синий
• Сапфир желтый
• Сапфир розовый
• Сапфир оранжевый
  
• Сапфир сине-зелёный
• Сапфир бесцветный

Изготавливать драгоценные камни человечество пыталось с древнейших времен. Первоначально все сводилось лишь к подделке из цветного стекла, в лучшем случае - горного хрусталя. В Средние века попытки изготовить драгоценные камни с помощью науки пытались алхимики. Но лишь в 1892 году французский химик М. А. Вернейль совершил прорыв в синтезировании камней, «вырастив» кристаллы рубина в лабораторных условиях. Ему удалось искусственно создать рубин в 10 карат. Позже он и другие ученые сумели синтезировать различные виды камней – изумруд, сапфир, алмаз и т.д. Однако именно открытие Вернейля стало основой для промышленного выращивания кристаллов. С этих пор кристаллы стали использоваться не только в ювелирном деле, но и в часовых механизмах, радиотехнике и др.

Процесс «изготовления» синтетических камней происходит при определенных условиях температуры, давления и взаимодействия различных химических веществ. При этом один синтетический камень может служить имитацией нескольких видов драгоценных природных материалов. Так, синтетический корунд, один из наиболее распространенных синтетических камней, может превратиться как в синий сапфир, так и в красный рубин – в зависимости от добавления того или иного оксида металла в процессе создания.

Пакет информационных материалов для организации производства драгоценных камней состоит из:

• Технология и химические составы для выращивания драгоценных камней в домашних условиях.
• Чертежи упрощенного аппарата М. А. Вернейля модернизированного для создания в домашних условиях.

Вы удивитесь на сколько все гениально и просто!

Все необходимые химические элементы находятся в свободной продажи и стоят копейки по сравнением с рентабельностью данного производства.

Детали для создания аппарата можно найти в любом гараже или приобрести на «блошином» рынке.

Логично если у Вас возникнет вопрос: «Если всё так просто то почему мы сами не занимаемся данным бизнесом?»

Отвечаю: «Занимаемся и очень успешно! Все дело в том что в мировых масштабах производство синтетических драгоценных камней объем превышает 100-тни тон/ год, 92% которого занимают корпорации с миллиардными бюджетами, так что о конкуренции не может идти и речи».

Мы не продаём теорию или «воздух» , а практическое руководство составляющее основу Вашего БИЗНЕСУ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ.

ПАКЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Стоимость 50UAH (200RUB)

И не забывайте: «Мир можно представить разными способами, в драгоценном камне он заключен в нем самом»

Прежде чем перейти к детальному описанию важнейших синтетических камней, приведем краткий исторический обзор методов их производства. Читателю, желающему получить дополнительную информацию, предлагается обратиться к отлично написанной подробной книге Курта Нассау "Камни, созданные человеком".

Первым драгоценным синтетическим камнем, который стали получать в начале XX в. на промышленной основе в больших масштабах благодаря появлению замечательного метода - метода Вернейля, был рубин. В настоящее время годовой объем производства синтетических рубинов достигает миллиарда каратов. Большая часть синтетического рубина используется для технических целей - в подпятниках часов, в измерительных и авиационных приборах. Однако значительное количество попадает и на рынки (особенно на Востоке) в качестве ювелирного материала. Спустя несколько лет после начала производства рубинов возникло производство сапфиров, причем не только сапфиров традиционно синего цвета, но также бесцветных, желтых, зеленых, оранжевых и розовых камней. В 20-х годах методом Вернейля были получены шпинели - главным образом бесцветные или бледно окрашенные, - которые предназначались в основном для имитаций аквамарина и алмаза. Их состав отличается повышенным содержанием окиси алюминия. После второй мировой войны в ФРГ и США начали производить звездчатые рубины и сапфиры. Через несколько лет появились рутил и титанат стронция, выращенные с помощью модифицированного метода Вернейля, обеспечивающего избыточное содержание кислорода в среде.

Синтетические изумруды, по размеру пригодные для огранки, были впервые созданы в ФРГ фирмой "И.Г. Фарбениндустри" незадолго до второй мировой войны, но их промышленное производство было организовано К. Чэтемом в США несколько лет спустя. Много позднее изумруды стала производить фирма "Линде" в США и более успешно фирма Пьера Жильсона во Франции.

Столетняя история упорных попыток ряда ученых синтезировать алмаз завершилась успехом шведского концерна в 1953 г. Однако первой опубликовала отчет о синтезе алмаза фирма "Дженерал электрик" в США (в феврале 1955 г.). В мае 1970 г. специалисты той же компании объявили о выращивании алмаза высокого ювелирного качества размером до одного карата. Теперь производство мелких кристаллов алмазов для промышленного использования налажено в больших масштабах во многих странах, причем стоимость полученного материала соизмерима со стоимостью дробленого борта. В то же время стоимость выращенных ювелирных кристаллов значительно выше стоимости природных алмазов. Однако ювелирного качества желтые синтетические алмазы выращиваются в промышленных масштабах японской фирмой "Сумитомо". Алмазы используются в промышленных целях, а некоторые из них были подвергнуты изумрудной огранке. Концерн "Де Бирс" (De Beers) получил ювелирного качества синтетический алмаз довольно крупного размера (10 каратов) за несколько лет, основываясь на экспериментальных разработках.

Кварц - один из самых распространенных в природе минералов, но его прозрачные кристаллы, лишенные двойников, встречаются сравнительно редко, тогда как для радиоэлектроники требуется именно такой материал. Поэтому во время второй мировой войны воюющие страны интенсивно занимались производством синтетического кварца, обладающего указанными свойствами. Для геммологов эта работа не представляла интереса, пока в последующие годы в России (и, возможно, в некоторых других странах) не были синтезированы разновидности кварца синего, зеленого, коричневого, и вслед за развитием методики облучения, фиолетовые разновидности синтетического кварца, которые, появившись на рынке в ограненном виде, поставили геммологов перед необходимостью их "узнавания". Из других синтетических ювелирных камней, созданных сравнительно недавно, можно назвать флюорит, шеелит, александрит (включая кошачий глаз), бирюзу и, что наиболее удивительно, опал. Кроме того, появился ряд прозрачных твердых кристаллов с высокими показателями преломления, не известных в природе и первоначально не предназначавшихся для ювелирных целей. Примером могут служить двойные окислы редких земель со структурой граната, которые и были по этой причине названы их создателями-физиками "гранатами". Минералоги, однако, считают данное название некорректным, поскольку гранаты с минералогической точки зрения представляют собой силикаты. Из синтетических гранатов наибольшей известностью пользуется алюминат иттрия, или иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ), широко применявшийся в середине 70-х годов для имитации алмаза.

Новейшим материалом, используемым сейчас для этой цели, является кубическая модификация окиси циркония

При комнатной температуре она неустойчива, но может быть "стабилизирована" за счет введения в нее кальция или некоторых других окислов. Природная окись циркония встречается в виде моноклинного минерала бадцелеита.

Из многих синтезированных к настоящему времени камней, достаточно твердых и прозрачных, чтобы представлять собой ювелирную ценность, мы подробно рассмотрим только те, которые находят широкое применение. Названия же и свойства камней, имеющих меньшее практическое значение, приведены в таблицах, чтобы геммолог мог определить их, если они ему встретятся.

В России она получила название "фианит". - Прим. ред.

Прежде чем приступить к детальному описанию отдельных синтетических.

камней и способов их определения, мы приведем краткий обзор основных.

методов, используемых сейчас для выращивания ювелирных кристаллов.

Выращивание кристаллов из расплава.

Способ "плавления в пламени", известный как способ Вернейля, был впервые предложен французским химиком О. Вернейлем в конце прошлого века. Рубин, а в дальнейшем сапфир и другие камни из группы корунда, в том числе звездчатые формы, шпинели различных цветов, рутил и титанат стронция, были получены именно этим хорошо зарекомендовавшим себя методом.

Способ Чохральского заключается в "вытягивании" кристалла из расплава. Он успешно используется для получения крупных кристаллов шеелита, флюорита, редкоземельных гранатов и т.д. Пригоден также для производства сверхчистых рубиновых стержней для лазеров.

Способ Бриджмена - Стогкбергера, при котором исходную шихту, расплавленную в тигле, заставляют кристаллизоваться, очень медленно опуская тигель в более холодную зону печи, используется для выращивания кристаллов флюорита и шеелита.

Метод зонной плавки. Используется для облагораживания и выращивания кристаллов. Расплавная подвижная зона, создаваемая радиочастотным нагревателем, перемещается вдоль аггломератового стержня или расплава, и примеси в кристалле или шихте перемещаются впереди этой расплавной зоны. Таким способом выращиваются корунд, шеелит, флюорит и александрит.

Так называемый метод "гарнисажной" плавки, впервые предложенный советскими специалистами в 1973 г. для получения тугоплавких соединений, успешно используется для выращивания кристаллов кубической окиси циркония. Шихта плавится в высокочастотной печи с последующим медленным охлаждением.

Выращивание кристаллов из растворов.

Выращиванием кристаллов из раствора в расплавленном растворителе успешно синтезируются прекрасно образованные кристаллы изумруда, рубина, шпинели, александрита и специальных "гранатов".

Гидротермальный рост кристаллов из щелочных водных растворов при умеренно высоких температурах и давлениях является, пожалуй, процессом, наиболее близким к природному. Так получают кварц, рубин и изумруд.

Кристаллизация в условиях высоких давлений необходима для производства технических алмазов. Скорость реакции повышают, увеличивая температуру.

Другие методы.

Осаждение и прессование искусственно полученных сферических глобуль Si0

Применяется для производства синтетического опала.

Процессы типа керамического производства, заключающиеся в осаждении, измельчении, прессовании и, возможно, нагревании химических веществ особой чистоты. К этой категории относится бирюза, полученная Жильсоном.

Цель приведенного краткого обзора - ознакомить геммологов с большим разнообразием способов получения синтетических камней. Поскольку последние характеризуются в основном такими же свойствами, как и их природные аналоги, большое значение для распознавания как тех, так и других камней имеет способность геммолога замечать небольшие различия, которые обычно выявляются при внимательном исследовании материала с помощью лупы или микроскопа. Эти особенности природных и синтетических камней обусловлены специфическими условиями их кристаллизации. В природе кристаллы растут медленно под давлением из горячих водных растворов или из расплавленной магмы (в первом приближении эти условия подобны условиям гидротермального метода и метода выращивания из раствора в расплаве). Обязательным является также присутствие многих химических соединений, образуя ряд различных минералов. Поэтому при осмотре природного кристалла (или камня, ограненного из такого кристалла), как правило, можно наблюдать в нем мелкие включения других минералов, образовавшихся одновременно с ним, или следы окружающей жидкости, в которой он формировался. Действительно, в природных кристаллах во включениях часто видны все три фазы (или состояния вещества) - твердая, жидкая и газообразная. Твердые включения достаточно разнообразны и могут служить хорошим признаком, позволяющим определить природу и происхождение основного минерала. Жидкие включения почти всегда состоят из воды с примесью хлористого натрия. Газообразные включения представлены, как правило, двуокисью углерода. В общеизвестных трехфазных включениях, характерных для колумбийских изумрудов, плоские полости с остроугольным контуром заполнены водным раствором хлористого натрия, в котором плавает пузырек двуокиси углерода и небольшой кубик соли. В момент захвата кристаллом капля жидкости несомненно была гомогенной. Когда же температура понизилась, растворимость упала и раствор распался на существующие сейчас три фазы.

Синтетические камни выращивают в химически более "чистых" условиях, поэтому единственными посторонними кристаллическими включениями могут быть только соединения, сходные по составу с основным кристаллом. Так, в синтетическом изумруде, представляющем собой силикат бериллия и алюминия, во включениях обычно встречается фенакит (силикат бериллия), и кристаллы платины являются типичными включениями в синтетических сапфирах и рубинах, полученных Чэтемом в тиглях, футерованных платиной.

Исключения из этого правила составляют те случаи, когда кристаллы выращиваются на "затравке" из природного минерала с характерными для него включениями. Кэрролл Чэтем, например, при выращивании рубинов пользуется затравкой из бирманского рубина, а Лехляйтнер применяет в качестве затравки ограненный аквамарин или другой минерал из группы берилла и наращивает на него тонкий слой синтетического изумруда. Понятно, что остроумные идеи такого рода облегчают жизнь ювелирам и геммологам, которые пытаются защитить ювелиров и с их помощью покупателей от обмана.

Ниже описываются методы получения всех главных разновидностей синтетических драгоценных камней, присутствурщих в настоящее время на рынке. Признаки, позволяющие отличать синтетические камни от их природных аналогов, для удобства и во избежание чрезмерно раздутых по объему глав приводятся в главе 9.

Как синтезируют ювелирные камни

Современная история создания искусственных самоцветов началась в 1857 году, когда французский химик Марк Годэн, сплавив две соли - квасцы (сульфат калия и алюминия) и хромат калия, получил кристаллы рубина весом около 1 карата.

К синтетическим ювелирным камням относятся искусственно полученные моно- или поликристаллические и аморфные химические соединения. Среди синтетических ювелирных материалов можно выделить две группы. К первой относятся камни, представляющие собой структурные и химические аналоги природных кристаллов, но отличаются составом и содержанием микропримесей. К ним, например, относятся - алмаз, рубин, сапфир, изумруд, аметист, александрит. А ко второй группе - камни, полученные в лабораторных условиях, но не имеющие аналогов в природе, например, фианит, иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ), галлий-гадолиниевый гранат (ГГГ).

Методы синтеза драгоценных камней

В настоящее время применяются различные методы синтеза драгоценных камней и выращивания ювелирных кристаллов, основными из которых являются группы расплавных (методы Вернейля, Чохральского, зонной и гарнисажной плавки) и раствор-расплавных методов (методы флюса, гидротермального синтеза и синтеза ювелирных алмазов при высоких давлениях), а также некоторые другие.

Метод Вернейля. В 1896 году французский ученый Огюст Вернейль сконструировал специальную печь с водородно-кислородной горелкой для синтеза рубинов, и началась эра промышленного производства синтетических ювелирных камней.

Синтез драгоценных камней осуществляется из расплава, получаемого при плавлении шихты (в случае синтеза рубина шихта представляет собой смесь окислов алюминия и хрома). Печь сконструирована таким образом, что шихта осыпается вниз небольшими порциями в потоке кислорода, попадая в камеру горения, куда подается водород, и где расположена горелка. Здесь шихта плавится, а получившаяся капля попадает на керамическую подложку, на которой вначале образуется конус, переходящий потом в цилиндр - монокристалл. Полученный кристалл называется булей (см. фото1), размер которой обычно составляет в длину 5-10 см при диаметре около 2 см (современные технологии позволяют получать були до 60-70 см в длину). Для получения були среднего размера требуется около 4 часов. Полученные кристаллы обладают сильным внутренним напряжением и часто раскалываются на несколько частей.

Фото 1. Разноцветные фианиты (сырье) и буля синтетического рубина (внизу) (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов)

Методом Вернейля к настоящему времени удалось вырастить более ста различных видов кристаллов. Однако наибольшее промышленное значение он имеет, как правило, при выращивании рубина, сапфира и других окрашенных разновидностей корунда, включая и звездчатые камни, а также шпинели (См. фото 2).

Фото 2. Ограненные синтетические рубины и сапфиры (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов).

Метод Чохральского. Данный метод позволяет получать кристаллы очень высокого качества. Исходное вещество (смесь окислов соответствующего состава) плавится в тигле из тугоплавкого металла (например, платины или иридия), который нагревается спиральным нагревателем, намотанным непосредственно на тигель. Кристаллизация начинается на затравке, касающейся поверхности расплава, которую постепенно вращают и поднимают (вытягивают) из расплава (со скоростью 5-30 мм/час). Полученные кристаллы представляют собой стержни диаметром 2,5-6 см и длиной 20-25 см. К кристаллам, выращиваемым этим методом относятся рубины, сапфиры, ИАГ, ГГГ и другие синтетические гранаты, а также александрит.

Метод Чохральского позволяет получать кристаллы, которые являются прекрасным ювелирным материалом, поскольку они значительно более однородные, чем кристаллы, выращенные методом Вернейля.

Метод гарнисажной плавки. Метод заключается в плавлении и кристаллизации вещества в его же собственной холодной «рубашке» и применяется для выращивания тугоплавких кристаллов (фианита, корундов, ИАГ и некоторых других). Для плавления вещества применяется высокочастотный нагрев. После нагрева расплав выдерживается несколько часов (для обеспечения отгонки примесей и установления однородности среды), затем медленно охлаждается, в результате чего кристаллизуются столбчатые кристаллы (См. фото 1).

Метод зонной плавки. Суть метода заключается в следующем: исходная шихта, представляющая собой смесь предварительно прокаленных окислов основных исходных компонентов с примесями, и затравка помещаются в молибденовую лодочку, которая затем медленно протягивается вдоль нагревателя. По мере движения лодочки в шихте возникает довольно узкая расплавленная зона, которая при дальнейшем перемещении лодочки затвердевает с образованием монокристалла. Ширина получаемого кристалла 8 см, высота - 2 см, длина - 18 см, время роста 4 дня. Среди внутренних дефектов у выращенных кристаллов наблюдается блочность и трещиноватость.

Данный метод синтеза драгоценных камней технически прост, позволяет выращивать монокристаллы в форме пластин и успешно применяется для получения крупных монокристаллов корунда различных окрасок, ИАГ и других синтетических гранатов.

Метод синтеза из раствора в расплаве и гидротермальный синтез. При выращивании синтетических ювелирных камней широкое применение получили методы кристаллизации из раствора в расплаве (метод флюса) и из гидротермальных растворов.

Выращивание кристаллов методом флюса в основном применяется для получения тугоплавких веществ, кристаллизация которых из расплава при быстром охлаждении невозможна. В качестве растворителей (флюса) служат расплавы легкоплавких окислов (свинца, молибдена, бора и др.) или солей (KF, PbF2, CaCl2и др.). Процесс синтеза проходит в платиновых, иридиевых или графитовых тиглях, помещенных в специальные печи. Кристаллизация происходит либо в результате постепенного охлаждения расплава, либо в условиях испарения расплава, либо методом температурного перепада. Данный метод позволяет получать кристаллы изумруда, корунда, александрита размером в несколько сантиметров (См. фото 3).

Фото 3. Изумруды, выращенные гидротермальным и раствор-расплавным методом: сырье и ограненные камни (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов).

Для выращивания ювелирных кристаллов особенно перспективным является метод гидротермального синтеза. Рост кристаллов осуществляется в герметичных сосудах высокого давления (автоклавах), позволяющих проводить процесс синтеза при температурах 250-600˚С и давлениях в десятки и первые сотни мегапаскалей. В качестве растворителя в данном методе применяется вода, растворяющая способность которой резко возрастает при высоких температурах и давлениях, обеспечиваемых в автоклаве. Рост кристаллов осуществляется на затравках в результате температурного перепада.

Метод гидротермального синтеза широко применяется для выращивания кварца различных окрасок (См. фото 4) и изумрудов. Гидротермальные кристаллы кварца достигают веса несколько килограмм, а размер изумрудов до 10 см. В последнее время началось использование метода для синтеза рубинов.

Фото 4. Кристаллы кварца различных цветов, выращенные гидротермальным методом (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов).

Метод синтеза ювелирных алмазов при высоких давлениях.

В феврале 1955 года появилось сообщение о первой успешной попытке синтеза алмаза, осуществленного в исследовательской лаборатории американской фирмы GeneralElectric. А в начале 1970 года в этой же лаборатории были получены кристаллы алмаза ювелирного качества различной окраски весом до 1 карата. В настоящее время синтетические алмазы производятся не только в США, а также в Швеции, ЮАР, Японии и в России.

Основным промышленным методом синтеза алмазов является раствор-расплавный металл-углеродный синтез при высоких давлениях (температура 1400-1600˚С, давление 5000-6000 МПа). В качестве исходной шихты обычно используют графит (хотя возможны и другие углеродсодержащие вещества) и металлы или сплавы железа, никеля, кобальта, платины и палладия. Для создания необходимых термобарических параметров используют мощные гидравлические прессы, снабженные камерами высокого давления.

В настоящее время достигнуты большие успехи в области синтеза алмаза. Размер выращенных кристаллов ювелирного качества достигает 9-10 карат, они обладают различной окраской и высокими качественными характеристиками (См. фото 5, 6).

Помимо описанных методов синтез получения монокристаллов ювелирных камней существуют методы выращивания поликристаллических агрегатов - бирюзы, малахита и также методы выращивания благородного опала. В большинстве случаев методика синтеза драгоценных камней этих и некоторых других ювелирных материалов является коммерческой тайной их производителя.

Таким образом, в настоящее время на рынке часто можно встретить ювелирные изделия, в которых в качестве вставок применяются синтетические камни. Поскольку технологии получения синтетических материалов постоянно совершенствуется, то можно ожидать, что в будущем их количество возрастет, а также улучшится их качество и сходство с природными камнями.