На главную


§ 12. Искусственные камни

Ювелирные искусственные камни можно разделить на четыре вида: синтетические камни — искусственные самоцветы, полученные синтезом окислов металлов;
культивированный жемчуг;
естественные имитации драгоценных и полудрагоценных камней;
стеклянная и пластмассовая имитация ювелирных камней.
Первые три вида искусственных камней, обладая свойствами натуральных камней, с успехом заменяют их в ювелирных изделиях из драгоценных металлов. Но они по сравнению с натуральными дешевы. Четвертый вид рассчитан на дешевые украшения из недрагоценных металлов.
Синтетические камни. Под синтетическими камнями следует понимать искусственно полученные кристаллические и аморфные химические соединения, которые сходны по своему составу и структуре с природными либо имеют внешнее сходство, обусловленное физическими свойствами. Путем синтеза получены корунды, шпинели, изумруды, кварц, а также самостоятельные химические соединения (гранатит, фианит). Синтетические корунды и шпинели имеют большое разнообразие цветов. Торговое название камни получают по имеющимся аналогам в природе — рубины, сапфиры, турмалины, александриты, аквамарины и др.
Для получения синтетических корундов пользуются чистейшей окисью алюминия, а для получения шпинели смесью окисей алюминия и магния. В зависимости от заданного цвета добавляют красители: для рубина — окись хрома; голубого сапфира — окислы железа и титана; василькового сапфира — окислы железа, титана, хрома; александрита — окись ванадия и т. д. Подготовленная шихта сыплется непрерывной струйкой через водородно-кислородное пламя (пламя гремучего газа), температура которого выше 2000°С, на тугоплавкий стержень.
На стержне образуется конус расплава, который опускается с заданной скоростью. Таким образом вырастает одиночный кристалл в виде цилиндрического стержня (були).
Для получения синтетических звездчатых корундов (рубинов и сапфиров) в исходный материал добавляют окись титана. В процессе синтеза образуется смешанный кристалл, при последующем его нагревании ниже температуры плавления окиси алюминия он распадается с выделением тончайших игольчатых кристалликов рутила. Расположение кристаллов рутила в синтетическом корунде такое же, как и в естественном звездчатом корунде. При огранке кабошоном синтетический рубин или сапфир дает тот же звездчатый эффект, что и природный. Синтетические корунды и шпинели обладают прекрасными физическими и химическими свойствами; имеют нулевую пористость, высокую прозрачность прочность даже при высоких температурах, стойкость к воздействию обычных кислот и большинства щелочей.
Плотность их 3,98 — 3,99; твердость по Моосу 9. Показатель преломления 6,76 — 1,78.
Синтетический изумруд получают флюсовым и гидротермальным методами. Наращивание кристаллов в обоих случаях происходит на затравку из природного берилла.
В первом случае затравка находится в специальном сосуде, наполненном расплавом литиево-молибденового флюса, который насыщается питающей шихтой (компонентами изумруда). Питающая шихта располагается в более высокотемпературной зоне расплава и созданный таким образом температурный градиент способствует осаждению растворенных компонентов на затравках. Температура среды в зависимости от выбора флюса 700 — 1200°С. Скорость роста кристаллов при этом методе 1 мм слоя в месяц. При гидротермальном методе расплав находится под давлением в автоклаве на 2/3 объема при температуре 500 — 600°С. Скорость роста кристаллов 0,8 мм в сутки. В большинстве случаев синтетические изумруды имеют отчетливо выраженную зональность окраски.
Синтетический кварц выращивается гидротермальным способом. Растворителями природного сырья служат растворы гидроокисей и карбонатов щелочных металлов — натрия или калия. Затравками служат стержни и пластины природного кварца. Посредством красителей (окислов металлов) и облучения кварц можно получать от бесцветного до черного, включая цвета всех природных кристаллических его разновидностей.
Гранатит (иттрий — алюминиевый гранат) представляет собой иттриево-алюминиевую окись, имеющую структуру граната. Гранатит образуется в специальных аппаратах при высоких температурах в глубоком вакууме методом «вытягивания» кристалла из расплава. В чистом виде гранатит бесцветен. Плотность 4,54; твердость по Моосу 8; показатель преломления 16 834. Благодаря своим свойствам бесцветный гранатит используется как имитация алмаза. С помощью добавок гранатит окрашивается в различные цвета.
Фианит — от сокращенного (ФИАН) Физический институт Академии Наук СССР, где был разработан способ его получения. Природным аналогом является тажеранит. Фианит представляет собой модификацию окиси циркония и гафния, обладает хорошей огнеупорностью и химической стойкостью, высокими оптическими показателями. Плотность 5,65 — 6,0 в зависимости от добавок; твердость по Моосу 8,5; показатель преломления 2,15 — 2,18.
Фианиту придают различные цвета и оттенки изменением химического состава. Ограненные камни пользуются большим успехом в ювелирных изделиях из драгоценных металлов. Бесцветный ограненный фианит является одной из наиболее удачных имитаций бриллианта. Подобные материалы выпускают зарубежные фирмы под различными названиями: американская «диамонеск», швейцарская — «джевалит», австрийская (по советской лицензии) «цирконий».
Культивированный жемчуг. Культивированный жемчуг, подобно природному, выращивается в теле моллюска в естественных условиях.
Зародышем служит перламутровый шарик. Его заключают в кусочек оболочки мантии трехлетнего моллюска, вырабатывающего перламутр, получая таким образом «жемчужный мешок». Этот мешок вкладывают в другую раковину, которую помещают в специальный водоем. Обволакивание зародыша может длиться от 2 до 7 лет. В процессе роста жемчужин раковины проверяют несколько раз в год. Выращенные жемчужины внешне неотличимы от натуральных, имеют правильную заданную форму. Оболочка рощенного жемчуга соответствует по химическому составу натуральному и обладает теми же физическими свойствами. Искусственный жемчуг может выращиваться в больших количествах, принимать заданные размеры и формы и быть не менее красивым, чем настоящий.
Естественные имитации камней. К естественным имитациям драгоценных и полудрагоценных камней относят: камни, полученные из отходов натуральных камней путем склеивания, прессования, сплавки, а также натуральные камни, окрашенные в другой цвет.
Один из видов имитации самоцветов — дублеты (дубли) — склеенные камни. Отходы (тонкие пластинки) — натуральных самоцветов, которые не могут быть огранены самостоятельно, склеиваются с менее дорогими минералами, сходными по прозрачности и цвету, и совместно обрабатываются. Чаще других встречаются дублеты сапфиров и изумрудов. Подклейками могут служить горный хрусталь и цветные стекла. Дублеты, таким образом, состоят из верхней части — дорогостоящего минерала и нижней — дешевого. Если на камень смотреть сверху, склейка дублета незаметна, если же его просматривать, повернув боком, под определенным углом к источнику света, заметна красноватая полоска по периметру подклейки или слабые красноватые отражения подклеенной грани. Дублеты обладают всеми оптическими свойствами самоцвета и, так как низ камня не изнашивается, долговечны в эксплуатации.
Прессованием и сплавкой имитируют янтарь. Прессованный янтарь — разогретые и спрессованные под давлением мелкие зерна и осколки естественного янтаря. Отличается от естественного большим замутнением. Блеск жирный. Твердость и химические свойства в пределах естественного.
Плавленый янтарь — легкоплавкая масса, получаемая в результате разложения янтаря при сухой возгонке при температуре 420°С. Цвет от желтовато-коричневого до коричнево-черного. Температура плавления 180°С. Растворим в бензоле, сероуглероде, горячем льняном масле. Прессованный и плавленый янтари по качеству и декоративным свойствам уступают натуральному и ценятся недорого.
Для изменения окраски ряда камней применяют прокаливание для самоцветов и химическую окраску для цветных.
Пользуясь свойствами ряда самоцветов (камней кварцевой группы и др.) изменять цвет при прокаливании, их прокаливали различными способами: запекая в хлебе, засыпая золой в горшочке, обмазывая глиной. После полного равномерного остывания камни приобретают розовые или золотые тона.
Для изменения цвета агатов и яшм их выдерживают несколько дней в сахарном или медовом растворе, обрабатывая затем серной кислотой и другими реактивами. В результате халцедоны могут принимать цвет хризопраза и сердолика, агаты — коричневую и черную окраску, а яшмы — усиливать яркость окраски и изменять ее. Цвет бирюзы может быть усилен анилиновыми красителями. При этом камни не теряют своей ценности.
Стеклянная и пластмассовая имитация камней. В качестве дешевой имитации самоцветов и цветных камней применяют стеклянные и пластмассовые сплавы.
Стеклянные сплавы — это легкоплавкое прозрачное стекло, в состав которого для усиления блеска вводятся окислы свинца, калия и бора. Окрашивают стеклянные сплавы окислами меди, селена, кобальта, урана, марганца и др. Камни получают штамповкой с последующей обработкой. Для создания эффекта игры камня на обратную сторону его наносят тонкий зеркальный слой серебра, закрепленный лаком.
Непрозрачные стеклянные сплавы могут служить имитацией цветных камней: бирюзы, агата (черного), лазурита и др.
Пластмассы служат имитацией камней органического происхождения и некоторых цветных камней. Цвет пластмассы и прозрачность задаются в зависимости от того, какой камень имитируется. Для жемчуга — молочно-белая пластмасса с незначительной прозрачностью, с последующим покрытием жемчужной эмульсией для перламутрового блеска; янтаря — неровно окрашенная, местами прозрачная, желтых тонов; коралла — непрозрачная, кораллового цвета; для бирюзы — непрозрачная, голубовато-зеленоватая и т. д. Форму придают штамповкой.

Подробнее о свойствах ювелирных камней смотри ПРИЛОЖЕНИЕ

Контрольные вопросы

1. Назовите отличительные свойства самоцветов, цветных и органических камней.
2. Как классифицируют ювелирные камни?
3. Что общего у рубина и сапфира и чем они отличаются друг от друга?
4. Назовите группы камней, насчитывающие наибольшее количество разновидностей.
5. Чем отличается группа кварца от других групп камней?
6. Какие разновидности камней группы кварца можно считать поделочными?
7. Какие типы огранки преимущественно применяют для цветных камней?
8. Назовите камни органического происхождения.
9. Чем отличается жемчуг от других органических камней?
10. На какие виды имитации можно разделить искусственные камни?
11. Какие искусственные камни имеют максимальное сходство с натуральными?
12. Перечислите преимущества синтетического корунда.


предыдущая страница оглавление следующая страница