1. Виробництво синтетичних Алмазов. алмази

Найбільші і якісні неприродні діаманти вирощують зараз в околицях Сестрорецка, по сусідству з Санкт-Петербургом. Про російської компанії NDT і про те, як народжуються на світ кращі приятелі дівчат ми розповімо у вітчизняній сьогоднішньої публікації.

Сертифікат на рекордний за розміром синтетичний алмаз масою в 10.02 карата, кольору Е і чистоти VS1 був виданий Міжнародним гемологічним університетом Гонконгу (IGI) російської компанії New Diamond направлятися (NDT). Коштовне каміння з цими чортами для ювелірного світу - явище досить тривіальне, а ось ненатуральний камінь, огранений з 32-каратного синтетичного діаманта - це для ринку синтетичних алмазів подія, і подія є неповторна.

Виробництво, на якому вдалося виростити рекордний кристал зосереджено в маленькому цеху в одному з технопарків поруч від Сестрорецка. Потужності підприємства обмежені трьома з гаком десятками гідравлічних пресів, в яких, в умовах високого тиску і температур, мікрон за мікроном ростуть діаманти найвищої якості.

На пультах управління контролерів у кожного преса відображаються поточні параметри. «Неспеціалізовані правила синтезу алмазів прекрасно відомі і вживаються в індустрії вже понад півстоліття. А ось подробиці режимів синтезу - одне з ноу-хау вітчизняної компанії »- поділився директор з виробництва Роман Колядин. ... Прецизійні кондиціонери підтримують мікроклімат в цеху з точністю до десятих часток градуса. Поряд з цим крім того маленький протяг може спричинити за собою небажане відхилення в температурному режимі, що може значно погіршити рівень якості діаманта »- додаёт експерт.

Короткий екскурс в історію

Перші спроби синтезувати неприродний діамант робилися ще в кінці XVIII століття, в той час, коли вчені прийшли до остаточного висновку, що базою діаманта є вуглець. З кінця XIX століття вчені постаралися перетворити недорогі і дешеві форми вуглецю (вугілля або графіт) в жорсткий і блискучий діамант. Заяви про досягнутий успіх робили багато, включаючи відомих вчених, в числі яких французький хімік Анрі Муассан і англійський фізик Вільям Крукс.

Пізніше було виявлено, що пред'явити справжні свідоцтва взятого результату ніхто з них так і не зміг. Перший неприродний діамант, пред'явлений світу, був узятий в 1954 році в лабораторії компанії General Electric.

Примітно, що в ході отримання синтетичного діаманта в GE керувалися «розробкою», яку застосовує сама природа. Як міркували експерти, натуральні діаманти утворюються при температурі близько 1300 ° С і тиску близько 50 000 атм. в товщі мантії планети на глибині сотень кілометрів під поверхнею Землі. На поверхню кристали виносять лампроітов, кимберліти і інші магматичні породи.

Для імітації описаних умов в лабораторних умовах експерти GE застосовували прес, обжимаються осередок, в якій був поміщений залізо і графіт, нікелю-кобальтові розплав, який виступає в ролі розчинника і каталізатора.

Власну розробку експерти GE назвали HPHT (High Pressure High Temperature - великий тиск, висока температура). Згодом саме вона була забрана за базу при отриманні недорогих технічних алмазів і алмазного порошку.

** Як вирощують діаманти зараз **

Виробництво синтетичних алмазів зараз ведеться в основному за однією з двох розробок - це згадана вище розробка HPHT і розробка CVD. Менш вживані екзотичні методики, такі як синтез нанокристалів діаманта з графіту при вибуху або експериментальний спосіб отримання мікронних алмазів з суспензії частинок графіту в органічних розчинниках під дією ультразвукової кавітації.

HPHT

Розробка зводиться до процесу вирощування монокристалів діаманта при великій температурі (близько 1500 ° C, з потрібним градієнтом) і великому тиску (50? 70 тис. Атм.). Гідравлічний прес обжимає особливий контейнер, у підпорядкуванні якого перебуває залізний розплав (залізо, нікель, кобальт і ін.) І графіт. На підкладці розміщується одна або пара запалів - маленьких кристалів діаманта.

Через камеру протікає електричний струм, що розігріває розплав до потрібної температури. У цих умовах метал є розчинником і каталізатором процесу кристалізації вуглецю на затравки в формі діаманта. Процес вирощування одного великого або декількох більш невеликих кристалів триває, в середньому, 12? 13 днів.

Кількості виробництва неприродних алмазів і алмазного пилу зараз досягає мільярди карат на рік. У 1970-х застосовуючи розробку HPHT навчилися виготовляти і ювелірні камені середньої якості вагою до 1 карата.

CVD

Починаючи з 1960-х років провідні лабораторії світу вдосконалюють іншу менш витратну розробку синтезу алмазів - CVD (Chemical Vapor Deposition, осадження з газової фази). В ході синтезу діаманти осідають на підкладку, що підігрівається до 600? 700 ° С з вуглеводневого газу, що іонізується за допомогою СВЧ-випромінювання або розігрівається до високих температур.

При осадженні на кремній або полікристалічний діамант виходить полікристалічна пластина, що має обмежене використання в оптиці і електроніці. Швидкість зростання - від 0,1 до 100 мкм / год. Товщина пластин в більшості випадків обмежена 2? 3 мм, виходячи з цього вирізані з неї діаманти можливо застосовувати в якості ювелірних, але їх розмір, в більшості випадків, не перевищує 1 карата.

Можливості цього способу синтезу на початку 2000-х залучили величезну увагу як маленьких стартапів, так і великих компаній, таких як Element Six, що входить в промислову групу De Beers.

Потенціал способу HPHT до останнього часу залишався дуже сильно недооціненим. «У той час, коли ми пара років тому брали обладнання, нам все в один голос говорили, що промислові преси придатні хіба що для синтезу алмазних порошків», - каже Микола Хіхінашвілі. Всі ресурси та увагу було зосереджено в основному на вдосконалення способу CVD.

Одночасно з цим розробка HPHT вважалася нишевой, тому, що більшість експертів просто не вірили, що з її допомогою можливо вирощувати досить великі і якісні кристали. І, проте, за словами Миколи, експертам компанії NDT вдалося запропонувати власну розробку синтезу, що дозволяє купувати діаманти розмірів і такої якості, якісь до цього моменту виходило досягти лише працюючи з натуральними кристалами. Що стосується розробок огранки, то вирощені в лабораторії, і природні діаманти обробляються зовсім однаково.

Кращі приятелі дівчат

«Ми, ясна річ, не єдині, хто вирощує діаманти більше 5? 6 карат, - ділиться Микола. - Але всі компанії зараз підкоряються принципу «два з трьох»: великі, якісні, комерційно вдалі. Наша фірма першої освоїла розробку, яка дозволяє купувати великі кристали високоякісного алмазу за прийнятною ціною.

32 преса дозволяють нам виростити близько 3000 карат на місяць, і поряд з цим все каміння високої якості - діаманти колірних категорій D, E, F і чистоти від найчистіших IF до SI, здебільшого типу II. 80% вітчизняної продукції складають ювелірні діаманти масою від 0,5 до 1,5 карата, не дивлячись на те, що технологічні можливості дозволяють виростити під замовлення діамант будь-яких розмірів ». На підтвердження повідомлених Микола показав журналістам кристал розміром з 10-рублеву монету: «Ось цей, наприклад, 28 карат.

Після закінчення огранки виявиться алмаз карат в 15 ».

В першу чергу 2000-х всесвітній алмазний монополіст, концерн De Beers, висловлював побоювання в зв'язку з можливістю виходу на ювелірний ринок синтетичних алмазів, каковиепо думку управління, могли б підірвати його бізнес. Але, як продемонструвало час, синтетичні діаманти не конкуренти натуральним каменям, тому, що займають в порівнянні мізерну частку ювелірного ринку.

Крім цього, за час вдосконалення розробок їх виробництва були створені способи вивчень, які дозволяють досить впевнено і цілком правильно ідентифікувати синтетичні діаманти. У числі характерних показників синтезу направлятися назвати включення металу, а в кольорових діамантах - легко визначаються сектори зростання. Крім цього, ненатуральні камені, отримані за допомогою розробок HPHT, CVD в порівнянні з натуральними природними діамантами в УФ-променях мають різний темперамент люмінесценції.

«Як ставляться споживачі до вирощеним діамантів? Повною мірою прихильно, - каже Микола, - особливо сучасна молодь, для якої з'ясовується принципово важливо, що ці діаманти безконфліктні і створені людьми за допомогою високих розробок без втручання в природу. Ну і, що важливо, ціна таких каменів приблизно в два рази нижче.

Очевидно, в сертифікаті має бути відображено, що камені вирощені, але ясно, що власниці кільця з таким алмазом не буде потрібно носити з собою сертифікат! Одночасно з цим і за фізичними, і хімічним особливостям діаманти, вирощені в лабораторії NDT, аналогічні природним »- резюмував експерт.

Що неспеціалізованого між азотом і алмазом

Залежно від вмісту азоту діаманти зможуть бути віднесені до одного з двох головних типів. Діаманти типу I включають в свій склад до 0,2% азоту, атоми якого знаходяться у вузлах кристалічної було групами (Ia) або поодинці (Ib). Діаманти якраз цього типу переважають серед природних алмазів (98%). Значно частіше такі камені не бувають безбарвними. Діаманти типу IIa фактично не містять азоту (менше 0,001%).

Такі кристали в царстві природних мінералів - унікальність, всього 1,8%. Фактично не бачаться (в 0,2% випадків) безазотні діаманти з домішкою бору (IIb). Атоми бору в вузлах кристалічної решітки обумовлюють їх електропровідність і надають діамантам блакитний відтінок.

** Діаманти в промисловому виробництві **

Ювелірні діаманти - дуже прибутковий бізнес для NDT і аналогічних компаній, але вже зараз чітко простежується другий, більш пріоритетний і, по всій видимості, довготривалий тренд. Технічний директор NDT Олександр Колядин обожнює повторювати: «У разі якщо з діаманта виготовити вже нічого більше заборонено, зроби алмаз».

В кінцевому підсумку саму перспективним напрямком ринку великих відмінних синтетичних алмазів можливо з упевненістю назвати промисловість. «Жоден природний діамант не може бути використаний в особливій оптиці або електроніці, - каже Олександр Колядин, - тому, що в них спочатку через чур багато недоліків. А ось пластини, вирізані з алмазів вітчизняного виробництва, мають у своєму розпорядженні практично досконалою кристалічною решіткою.

Виходячи з цього деякі дослідні організації, яким ми надаємо вітчизняні зразки для вивчення, ледве вірять в отримані результати вимірювань - так близькі вони до досконалим. Поряд з цим вдається досягти ще одного значного результату - забезпечити повторюваність рис, що для послідовності промислових напрямків виявляється дуже важливо. Діаманти - це свого роду тепловідводи, вікна для особливої ​​оптики і синхротронів, це силова мікроелектроніка, над вдосконаленням і створенням якої на даний момент працюють у всьому світі ».

Левову частку прибуткової частини бюджету компанії до тих пір поки постачають ювелірні діаманти. До того ж, складаються тенденції дозволяють припустити, що вже в найближчий час попит на алмазні пластини і синтетичні алмази для особливої ​​оптики, мікроелектроніки та інших високотехнологічних промислових сфер зросте в прогресії.

«Промислове напрямок до тих пір поки утворює 20% вітчизняного виробництва, але років через три ми плануємо довести його до 50%, тим більше що попит швидко зростає. на даний момент ми здебільшого робимо пластини 4 х 4 і 5 х 5 мм, вирізали на замовлення пара 7 х 7 і 8 х 8 мм а також 10 х 10 мм, але сказати про масове виробництво до тих пір поки передчасно. Вітчизняна чергова мета, - каже Микола Хіхінашвілі, - перехід до виготовлення дюймових алмазних пластин.

Це необхідний «золотий мінімум» і той розмір, що користується великим попитом в масової електронної та оптичної індустрії. І для отримання таких пластин потрібно виростити кристал діаманта масою в сто карат ». Дати перші «прототипи» таких пластин в NDT планують вже до кінця поточного року.

На цьому все, з вами був нескладної сервіс для вибору складної техніки

Dronk.Ru

. Пам'ятайте підписуватися на вітчизняний

блог

, Буде ще велика кількість цікавого.

Спонсор поста Кешбек-сервіс

LetyShops

. Завжди повертайте гроші за кожні придбання в мережі. Детальніше про те що таке Кешбек-сервіс переглядайте у вітчизняній статті

Вибираємо Кешбек-сервіс на 6-річчя Аліекспресс

Виробництво синтетичних Алмазов. алмази

Цікаві записи на сайті:

Підібрані по важім запитам, статті по темі:

• Алмази з волосся пеле

  Легенда світового футболу Пеле за кар'єру забив 1283 голи. Зірка вже давно не виступає, але про власні досягнення не забуває. Футболіст сказав, що ...

• Небо валмазах: алмази

  Установка для вирощування синтетичних алмазів У 1960-х один з провідних світових астрофізиків Едвін Солпітер, який вивчав процеси синтезу в зірках, ...

• Вертикальні ферми: в майбутньому кожен зможе вирощувати їжу вдома

  Замість того, щоб вирощувати урожай на залитих сонцем полях або в теплицях, деякі компанії складують і вирощують його в чорних, старих коморах ...

• Ростех провів найбільший в россии чемпіонат робітничих професій за стандартами worldskills

  Юні експерти показали власні вміння в електроніці, зварювальних, токарних, фрезерних та інших роботах В Тулі пройшов корпоративний чемпіонат робочих ...

• Китай планує побудувати найбільший космоплан, здатний прийняти до 20 пасажирів за раз

  05.10. Крім того Китай не має можливості встояти перед спокусою розгорнути у власній країні індустрію космічного туризму. Експерти Піднебесної ...

• Вчені розібралися з процесом перетворення графіту в алмаз

  У разі якщо впливати на графіт помірно великим тиском, то він перетворюється в гексагональний діамант (лонсдейліт), тоді як теорія віщує ...