Искусственные ювелирные камни

В производстве ювелирных изделий наряду с природными камнями применяют кристаллы, созданные искусственным путем. Некоторые из них называют синтетическими.

Синтетические кристаллы корунда получают кристаллизацией порошка окиси алюминия в кристаллизационных аппаратах путем расплавления шихты в водородно-кислородном пламени.

В процессе кристаллизации для окрашивания корунда добавляют окислы различных металлов. При добавлении окиси хрома получается красный цвет (рубин), окиси железа и окиси титана - синий (сапфир), окиси ванадия - синевато-зеленый с фиолетово-малиновым переливом (александрит) и т. д.

По составу и свойствам искусственно созданный корунд сходен с природным, а камни из него близки к натуральным. Твердость искусственно созданного корунда 9, плотность 4 г/см³, показатель преломления 1,8. Однако отличается он исключительно равномерной и чистой окраской, отсутствием включений и трещинок, а иногда и наличием мелких газовых пузырьков или дугообразных линий, чего нет у природных камней.

Синтетический изумруд обладает характерными признаками и свойствами природного самоцвета. Исходным материалом для синтеза изумруда являются растворы солей (алюминия, бериллия, хлора и др.) в воде. Эти растворы заливают в автоклав. В результате воздействия большого давления (до 150 атм) и высокой температуры происходит процесс синтеза кристаллов берилла зеленого или густо-зеленого цвета в зависимости от исходного состава введенных в автоклав растворов солей.

По составу и свойствам синтетический изумруд аналогичен природному. Твердость его 7,5-8, плотность 2,7 г/см³, но в этом изумруде нет внутренних включений, которые имеются в природном.

Гранатит создан Институтом кристаллографии Академии наук СССР. Он имеет структуру граната, отсюда и его название (за рубежом его называют ИАГ - иттрий-алюминиевый гранат).

Фианит создан физическим институтом Академии наук СССР и свое название получил от первых четырех начальных букв названия института.

Кристаллы гранатита и фианита выращивают различными способами, отличающимися от методов выращивания корунда. Кристаллы гранатита выращивают в электрических печах в плоском тигле (контейнере) при температуре 1930°С методом направленной кристаллизации расплавов. Фианит получают путем кристаллизации в холодном контейнере (металлическом) высокочастотным нагревом расплава при температуре 2800° С.

Исходными материалами для расплавов гранатита служит смесь окиси иттрия и алюминия (время синтеза четверо суток), а для фианита - окись циркония и гафния, а также стабилизирующая примесь окиси иттрия. Скорость роста кристаллов (до 250 г) 8-10 мм в час.

Для придания цвета в расплав добавляют окислы редкоземельных и переходных металлов. Так, при добавлении в расплав гранатита окиси хрома получают зеленый цвет, гольмия - желтый, неодима - сиреневый, циркония - красный, эрбия - розовый, кобальта - голубой. Введение в материал небольшого количества разнообразных примесей при кристаллизации фианита придает кристаллам различные цвета, что позволяет имитировать природные прозрачные камни (аметист, топаз и др.) и вместе с тем создавать оригинальные по окраске камни.

Гранатит имеет плотность 4,56 г/см³, твердость 8,5, коэффициент преломления 1,82-1,83 (топаза - 1,62, сапфира - 1,76). Большая твердость и показатель преломления свидетельствуют о высоких достоинствах гранатита.

Фианит - монокристалл, созданный на основе высокотемпературных окислов. Твердость его 7,5-8, плотность 6,5-10 г/см³, показатель преломления 2,1-2,2. Высокий показатель преломления, близкий к показателю преломления бриллианта (2,42), и высокая твердость кристалла придают ему износоустойчивость, благодаря чему он в течение длительного времени сохраняет первоначальный блеск ограненного камня.

Искусственный жемчуг (культивированный) впервые стал выращиваться с 1896 г. в Японии. Для этого в мантию некоторых видов молодых моллюсков вводят шарики из перламутра и в особых садках опускают в морскую воду. За 5-8 лет шарик обволакивается моллюском радужными слоями небольшой толщины - жемчугом.

По истечении срока из раковин извлекают искусственно выращенный (культивированный) жемчуг. От натурального жемчуга он отличается тем, что его перламутровое ядро видно при просвечивании ярким светом, а радужный слой значительно тоньше. В последнее время в тело моллюсков вводят клетки мантии, витамины и соли (безъядерный метод).

Кроме перечисленных искусственных ювелирных камней, получают синтетический шпинель, фабулит (титанат стронция) и др.

Искусственные ювелирные камни применяют в больших количествах при изготовлении ювелирных украшений из золота и серебра.