Як виконується синтез алмазів?
Синтез алмазів - це технологія, якої людство зобовязане хімії високих тисків. Перші штучні кристали був синтезовано понад 60 років тому - в 1954 р Дана технологія вимагає дотримання особливих умов. виробництво штучних алмазів здійснюється при температурі 2000 ° С і тиску 50000 атм. Отримати перші синтетичні камені було непросто, тому їх ціна значно перевищувала ціну на натуральні камені - приблизно в 30 разів. Однак лише за десятиліття вдосконалення технології камені стали істотно дешевше. Завдяки цьому, виробництво штучних алмазів стало вигідним.
У сучасному світі синтетичних алмазів набагато більше виробляється і продається, ніж виходить натуральних. Вони складають близько 75% від загального обороту даного виду каменів. За своїми властивостями продукція промислового виробництва відрізняється від натуральних самоцвітів незначно. Визначити походження каменю можна тільки за допомогою спеціальних приладів високої точності.
особливості технології
Виробництво алмазів в сучасній промисловості засновано на тому, що ці камені по своєму атомному складу нічим іншим, як форма вуглецю. З атомів вуглецю складаються і інші матеріали, наприклад, графіт. Графіт під високим тиском в спеціальному реакторі перетворюють в алмази. Для цього необхідні спеціальні речовини - каталізатори. Без них реакція неможлива. В якості каталізаторів можуть використовуватися:
- суміш карбіду заліза і графіту;
- суміш хрому, нікелю і заліза;
- металевий нікель та ін.
Кристалізація можлива при високій температурі і під високим тиском, під впливом ударних хвиль.
Як правило, в результаті синтезу отримують невеликі кристали. Їх максимальний розмір досягає 1 мм. Для використання в промислових цілях отримані камені придатні, але використовувати в ювелірній справі їх практично неможливо.
Сучасні технології дають можливість синтезувати великі камені розміром до 6 мм. Для цього маленькі кристали розчиняються в розплавленому каталізаторі. У найменш гарячі ділянки розчину поміщають крихітні кристали, які послужать запалом. Кристалізація вимагає декількох діб, протягом яких необхідно підтримувати високий тиск і температуру. Для отримання штучних алмазів таких розмірів, які можна використовувати для виготовлення ювелірних виробів, потрібні істотні витрати, тому їх вартість перевищує вартість натуральних каменів в кілька разів.
Застосування штучних кристалів
Широко застосовуються синтетичні алмази в різноманітних галузях промисловості.
З них роблять пасти і порошки для шліфування, обладнання для буріння свердловин і різання різних твердих матеріалів. Використання цього надзвичайно твердого матеріалу дозволяє істотно підвищити продуктивність праці в багатьох галузях промисловості - від 30% до 100%.
Штучні камені застосовують при виготовленні годин. Також з їх допомогою добре різати тверді матеріали: метали, скло, кераміку. Камені використовуються для виробництва дуже тонкою і при цьому дуже міцного дроту.
Спеціально для використання в промислових цілях синтезований особливий чорний алмаз - карбонадо. Цей різновид кристалів ще твердіше, ніж природні самородки, тому їх можна використовувати для огранки і каменів в ювелірних цілях, і для інших методів обробки. Їх отримують методом порошкової металургії. Для цього використовується алмазний порошок, який спікається при температурі 1000 ° С і під тиском від 30000 до 80000 атм. Також широко поширене виготовлення надтвердих бурових коронок з карбонадо.
Таким чином, синтез алмазу з графіту можливий завдяки тому, що обидва ці речовини складаються з атомів вуглецю, які утворюють неоднакову кристалічну решітку. В алмазах атоми розташовані більш щільно, тому для отримання алмазів і необхідні особливі умови: висока температура і тиск (або ударна хвиля), наявність каталізаторів. Перетворення графіту в алмаз дозволяє широко використовувати цей матеріал в промисловості.
