Попытки создать лабораторный алмаз велись с 1950-х годов, но настоящая революция происходит прямо на наших глазах. За последнее время заметно усовершенствовались две основные технологии: создание алмазов в условиях высочайшей температуры и давления (HPHT) и химическое осаждение из газовой фазы (CVD), когда плазма из атомов углерода, из которой атомы слой за слоем конденсируются на подложку, образуя алмаз. Технология HPHT уже позволяет получать алмазы размером в 5 карат. С 2003 года технология CVD прошла путь от создания совсем малых алмазов в 0,3 карата до полностью прозрачных камней размером в 3 карата с очень хорошими оптическими свойствами. Алмазы, созданные по CVD-технологии, практически не имеют посторонних примесей, таких как азот или бор, что дает им преимущества даже перед природными алмазами как для промышленного, так и ювелирного применения.
Вместе с улучшением качества и размеров лабораторных алмазов в последние годы в гонку вступили стартапы из Долины с многомиллионными инвестициями в маркетинг и селебрити в числе акционеров. Они оказались способны вложить огромные средства для того, чтобы пошатнуть положение продавцов природных алмазов. Аналитики прогнозируют ежегодный рост рынка выращенных в лаборатории алмазов примерно в 7,4%, с $16,2 млрд в 2015 году до $27,6 млрд к 2023 году.
Все реже СМИ называют синтетические алмазы фальшивками , а отрасли природных алмазов приходится выпускать все более совершенные устройства для выявления искусственно выращенных камней: DiamondCheck, DiamondSure и DiamondView. Однако даже самые современные сканеры GIA не всегда могут отличить искусственно созданные камни от природных.
Пока искусственно выращенные алмазы занимают 1-2% рынка, но в будущем их доля может существенно увеличиться по прогнозам экспертов , вплоть до доминирующей. При этом уже сегодня более 95% используемых в промышленности алмазов выращены в лаборатории (остальные продаются для использования в ювелирных изделиях).
Чем различаются природные и синтетические алмазы?
Одно из существенных отличий природных алмазов - дефекты кристаллической решетки, которые придают камням окраску. Например, желтый - последствие вкраплений атомов азота, коричневый и розовый оттенок камня - последствия искривления кристаллической решетки. При этом, управляя процессом создания, в искусственных алмазах можно добиться кристаллической решетки, близкой к идеальной, а чистота содержания углерода в них может доходить до 99,999%.
Но если параметры чистоты особенно важны для B2B-применения алмазов, то для ювелирных камней едва ли чистоту камня можно назвать решающим фактором. Скорее тут ключевая роль остается за ценой и маркетингом.
Когда искусственный алмаз поставят на полки ювелирных магазинов?
Для увеличения доли синтетических алмазов на ювелирном рынке есть несколько препятствий. Многие мировые ювелирные дома не понимают, что искусственно выращенный алмаз можно продавать как самостоятельный продукт. Вместо этого они продают их под видом природных. Часто в этом виноваты даже не продавцы.
Недобросовестные дилеры покупают искусственные алмазы с целью «подмешивать» выращенные в лаборатории камни к настоящим. В случае размера алмаза до 0,3 карата отличить выращенный в лаборатории камень от природного очень трудно, и этим они и пользуются.
Чтобы избежать подлога, крупные сети (Tiffany, Cartier и другие) строго отслеживают всю цепочку поставки, от добычи камня до инкрустации.
Полагаю, одна из причин, почему продавцы не готовы поставить на полку искусственные камни рядом с природными, - нежелание создавать рынок с нуля. Эту задачу на себя взяли такие стартапы, как Diamond Foundry или Ada Diamonds. Они вкладывают миллионы долларов в маркетинг и привлекают звезд первой величины, чтобы показать рынку, что искусственный алмаз можно ставить на полки рядом с природным. Идея производителей лабораторных алмазов в том, чтобы вместо прямой конкуренции с алмазодобывающей индустрией создать новый рынок. Если ювелирные сети станут четко различать синтетические камни и природные, то у покупателя появляется выбор: купить натуральный камень дороже или синтетический - дешевле. Разница в цене будет платой за эмоциональную составляющую.
Два разных рынка и продукта
Важно понимать, что появление на рынке двух типов камней - искусственного и природного - нацелено на два принципиально разных рынка. С разной аудиторией и разным позиционированием и маркетингом.
В традиционную отрасль добычи и обработки алмаза вложена вековая история и совсем иные маркетинговые месседжи. Кажется невероятным, но позиционирование бриллианта как безусловного атрибута роскоши стало планомерной работой все тех же алмазодобывающих компаний. Еще в 50-е годы прошлого века De Beers стала проводить маркетинговую политику по созданию единого позиционирования для бриллианта: бриллиант - это незаменимый атрибут понятия «любовь», бриллиант - это «навсегда». Достаточно вспомнить седьмой фильм о Джеймсе Бонде, который так и назывался «Бриллианты навсегда» (слоган De Beers). У искусственных камней иная философия и ценности, которые приходится создавать с чистого листа.
Чтобы противостоять маркетинговой машине алмазодобытчиков, Diamond Foundry бьет в одну из главных «болевых точек» алмазодобытчиков: с подачи одного из акционеров компании, актера Леонардо Ди Каприо, они рассказывают о проблемах незаконной добычи алмазов в неблагополучных регионах мира (Сьерра-Леоне, Ангола, Конго). И указывают на неэтичность самого процесса добычи алмазов.
Главное препятствие к массовому появлению таких компаний, как Diamond Foundry, - высокий порог входа на рынок. По нашим оценкам, в одну из первых российских компаний, вышедших на мировой рынок, NDT (New Diamond Technologies, создают алмазы на базе HPHT-метода) вложили не менее $60 млн. Суммарные инвестиции в Diamond Foundry (комбинируют CVD- и HPHT-технологии при создании алмазов) - около $100 млн . Даже запуск исследовательского центра для компании, работающей на CVD-технологиях, мы оцениваем более чем в $15 млн.
Из-за высокого объема инвестиций в R&D технологией производства синтетических алмазов по факту владеет всего около десятка компаний во всем мире. Все они расположены в США, Сингапуре, Китае и России. Вход на рынок искусственных алмазов дорогой и сложный, зато это один из тех многомиллиардных рынков, где у российских лабораторий и производств есть шанс заполучить весомую долю.
Искусственный бриллиант является заменителем настоящего алмаза, который не всем по карману. В настоящее время благодаря высокотехнологичному оборудованию можно получить синтетический камень, который по внешним характеристикам почти идентичен натуральному. Только истинные ценители ювелирных изделий способны отличить оригинал от искусной подделки.
На сегодняшний день выделяют несколько видов искусственно выращенных бриллиантов - это так называемый синтетический . Долгое время ученые трудились над созданием оригинальной технологии по выращиванию таких камней. И только в 1892 году химик Анри Муассан создал принципиально новый подход.
Метод сводился к использованию очень высоких температур, которым подвергался углерод. В результате этого процесса появился на свет первый искусственно выращенный бриллиант. В настоящее время применяют несколько способов получения аналога. Первый основан на высоком давлении и температуре, а второй - на применении газовой среды.
Выращивание бриллианта
Искусственные бриллианты выращивают в специальной камере. Так называемый алмазный зародыш помещают под пресс, поддерживается необходимая температура. При благоприятных условиях через 7 дней можно получить готовый бриллиант. Процесс протекает под очень высоким давлением, в результате чего можно получить качественный аналог.
Если производителя не устраивают характеристики продукта на выходе, то камень подвергают повторной обработке.
Второй способ основан на применении специальной газовой среды. Алмазное семечко помещается в камеру с более низкими показателями давления. Выпаренный углерод и водород накладываются на частицу бриллианта послойно. Химическая среда позволяет вырастить искусственные бриллианты всего за 2 дня.
Выращивание в условиях камеры позволяет получить качественные аналоги, которые по свойствам, плотности, весу и прочим характеристикам идентичны натуральным.
Некоторое время тому назад бриллианты чаще всего заменяли фианитом, чуть позже муассанитом. Хрусталь и циркон применяли для изготовления колец, так как они смотрелись более органично и придавали изделию роскошь и дополняли даже самый утонченный стиль.
Дополнительные характеристики искусственных бриллиантов
Одним из известных заменителей драгоценных камней является Нексус. Он представляет собой химическое сращивание углерода с другими соединениями. Такие аналоги хороши тем, что имеют высокие показатели прочности.
Производители дают на них почти пожизненную гарантию.
Фианит - один из самых популярных искусственно выращенных аналогов бриллианта. Производится из оксида циркония. Несмотря на прекрасные внешние характеристики, фианит является не таким прочным, поэтому его цена считается одной из самых низких среди других искусственных бриллиантов.
Муассанит - еще один аналог, который изготавливают из карбида кремния. Он превосходит практически все искусственные камни по своей красоте. Муассанит переливается на солнце и имеет неповторимый блеск, чем заслужил особенную популярность. Конечно, в отличие от других искусственных бриллиантов, он дороже, так как обладает высокими показателями прочности. Безупречный внешний вид не позволит обычному человеку отличить его от настоящего драгоценного камня.
Большинство искусственных заменителей драгоценных камней имеют цену ничуть не ниже, чем натуральные аналоги. Особенно это касается белых, прозрачных моделей, которые практически невозможно отличить от настоящего камня. Следует помнить, что натуральные камни не обладают такой безупречностью, как искусственно выращенные в условиях высокого давления и температуры. Они имеют различного рода включения, в то время как их аналоги чисты на 100 %.
Изделия с искусственными алмазами стоят намного дороже, чем просто заменители. Однако и в данном случае можно значительно сэкономить по сравнению с украшениями, которые содержат натуральный камень.
Если приобрести фианит, то нужно быть готовым к тому, что со временем он поцарапается, а его внешний вид будет оставлять желать лучшего.
Свойство данного камня впитывать масла также негативным образом сказывается на его характеристиках. Поэтому уход за украшениями очень важен для поддержания их внешнего вида.
Муассанит очень сложно отличить от настоящего природного самоцвета, однако он так сильно бликует, что это выдает его искусственность. Настоящий камень не имеет таких свойств. Конечно же, при выборе выращенного в лабораторных условиях камня следует отдавать предпочтение прозрачным изделиям. Однако, если есть желание сэкономить, то лучше приобрести цветной аналог.
На сегодняшний день выбор искусственных камней так велик, что позволяет найти достойную и бюджетную замену бриллианту. Конечно, чем дешевле будет покупка, тем ниже качество подделки.
С тех самых пор, как человек оценил удивительные свойства природных минералов, одни из них стали предметами роскоши, другие заняли место в быту и ритуалах. Востребованность драгоценных природных камней при небольших объемах добывания из недр земли сделало их дорогостоящими. Поэтому вопрос создания искусственных заменителей, которые могли бы удовлетворить спрос, активно разрабатывался уже в предыдущие столетия. Мощным двигателем развития в этом направлении стало и желание мошенников продать под видом дорогих камней дешевые подделки.
Истоки желания человека созидать камни, равноценные сотворенным природными силами, найдены в алхимии. В IV веке до н. э. алхимики искали магические формулы для изготовление искусственных драгоценных камней. А вот, к примеру, искусственный жемчуг был найден среди давних археологических находок китайской цивилизации. Реальные научные результаты были получены в середине XIX века. Марк Годэн, химик из Франции, в 1857 году явил миру первый неприродным путем созданный камень - рубин. Следующим появился искусственный изумруд. Затем изготовление камней для ювелирных дел стало развиваться успешнее, и уже в XX веке оно было налажено в полноценном производственном масштабе.
Так человеку открылась еще одна тайна природы - он сумел своими средствами создавать искусственные минералы. По своему составу искусственные заменители природных камней приближаются к натуральным на 100%. Отличить природный от искусственного неспециалисту практически невозможно. Да и профессионального взгляда в отдельных случаях может быть мало без лабораторного спектрального анализа.
Заводя речь об отличиях природных и искусственных камней, отметим, что у последних структура ближе к идеальной. В природных часто встречаются разные вкрапления, большие или меньшие трещинки на поверхности. Это - нормальное их свойство, но может служить лишь относительным признаком природного происхождения. Такие дефекты могут присутствовать и в искусственных самоцветах. Кроме того помутневшие участки и круглые пузырьки воздуха присущи только искусственным камням.
Появление большого количества искусственных камней на ювелирном рынке пошатнуло устоявшиеся цены. На некоторое время стало гораздо проще приобрести даже настоящие рубины, понизилась стоимость натуральных сапфиров и изумрудов. Однако очень скоро после этого ювелиры научились с помощью оптического оборудования выявлять искусственные камни. Так ситуация вновь урегулировалась.
На сегодняшний момент в лабораториях создаются практически все драгоценные камни. Кристаллы искусственных минералов широко используются в электронной и других отраслях промышленности. Изготовление искусственных камней сегодня может вестись тоннами. Однако так может быть пока что не со всеми минералами. С алмазами науке пришлось потрудиться больше всего.
История создания искусственного алмаза
Исаак Ньютон предположил, что алмаз, даже при том, что является наиболее твердым минералом на планете, подвергается горению. Поскольку было известно, что алмаз создается после сложных превращений из привычного для нас графита, то была выдвинута гипотеза о возможности обратного процесса. Экспериментальными исследованиями данной гипотезы занялась Флорентийская академия наук. Так было выяснено, что при 1100 градусах по Цельсию алмаз сначала превращается в графит, а затем сгорает.
В 30-х годах XX века Овсей Лейпунский в результате собственных исследований и сложных расчетов выяснил условия, при которых можно вырастить искусственный алмаз. Так, давление должно составлять более 4,5 ГПа, а температура - 1227 градусов по Цельсию. При этом процесс должен происходить в сложной среде - расплавленном металле. Только через два десятка лет попытка создания искусственного алмаза увенчалась успехом. Но первые алмазы были пригодны лишь для технических целей. Создание искусственных алмазов требует серьезных технических средств, что делает процесс дорогостоящим. Выяснено, что искусственный и натуральный алмазы имеют отличия в приписываемых магических свойствах.
Искусственные алмазы ближе к группе кварцевых минералов, если рядом положить натуральный и искусственный алмаз, то последний поблекнет. Магические свойства искусственных минералов значительно слабее, поэтому «знакомить» натуральный камень с искусственным следует осторожно. Только через несколько суток обмена информацией на расстоянии через перегородку (из бумаги, например) камни смогут «ужиться» вместе.
Искусственные изумруды
Еще одно недешевое удовольствие - искусственные изумруды. Сегодня для их создания используется дорогостоящий гидротермальный метод. Довольно долго изумруды производились только в лаборатории Керола Четмена в Сан-Франциско. Сегодня уже несколько компаний в мире пользуются таким методом и создают искусственные изумруды.
Хрупкость искусственных камней такая же, как и у природных. Однако в их структуре нет (или практически нет) трещинок и прочих дефектов, присущих природным камням, поэтому созданные лабораторным путем изумруды долговечнее.
Технология создания искусственного изумруда совершенствуется, однако остается очень дорогостоящей. Поэтому гидротермальные камни только немного дешевле природных. Также они устойчивы к воздействию кислот, нагреванию, ультрафиолетовому воздействию. Цвет искусственных изумрудов идентичен натуральному.
Культивированный жемчуг - древняя технология
Китайцы хранили секрет создания искусственных жемчугов очень долго. Но в 1890 году древняя технология таки стала известна японцам, которые поставили изготовление жемчуга на промышленное производство.
Древняя технология выращивания жемчуга предполагает долгий процесс нарастания перламутра вокруг небольшого зернышка перламутра, вручную помещенного сначала в кусочек жировой ткани одного моллюска, а затем в мантию другого. Процесс выращиванию жемчуга таким способом кропотлив, поэтому технологии совершенствовались и упрощались процессы. Именно так появилось понятие культивации жемчуга.
Наименьший размер культивированной жемчужины - как булавочная головка, а наибольший - с голубиное яйцо. Форма имеет особое значение: высоко ценится круглая, максимально приближенна к идеалу. Также жемчуг может иметь каплевидную форму и напоминающую пуговицу. Стоимость культивированного жемчуга, а, следовательно, и изделий из него, меньшая, нежели у природного, что делает его более доступным в ценовом плане.
Что касается всех искусственных драгоценных камней, то нужно помнить: это - не подделки, а попытка человека заменить ограниченные труднодобываемые природные ресурсы творениями науки. Поэтому искусственные камни занимают отдельное и, несомненно, достойное место в ювелирном мире.
Подлинность бриллиантов обычно распознают настоящие эксперты, у которых есть особенные геммологические знания и специализированное оборудование. Поэтому самостоятельное определение подлинности алмазов может слишком дорого стоить, так как легко допустить ошибку.
К искусственным бриллиантам относят: искусственный топаз и шпинель, рутиник, циркон, лейкосапфир. Если соблюдать некоторые рекомендации и дополнительные меры предосторожности при покупке бриллиантов, то можно снизить риски приобретения подделки.
Огранка алмаза
На ювелирном рынке существуют правила, когда бриллиантами могут называть те алмазы, у которых имеется пятьдесят семь граней. Так как благодаря такой форме огранки может отражаться весь падающий свет на кристалл.
Если у камня другой вид обработки, например «маркиза», «груша», «принцесса», «изумруд», то в этом случае правильнее будет его называть алмазом, а не бриллиантом. Поэтому нередко можно заметить на ярлыках ювелирных изделий надпись, в которой значится, что украшение с алмазами и бриллиантами.
При оценке качества камней применяется буквенное обозначение (А, Б, В, Г). Так, буква «А» означает, что огранка очень хорошая. «Б» — значит «хорошая», «В» относится к средней степени и «Г» свидетельствует о плохой обработке кристалла.
Бриллианты, которые относят к группе «А» отличаются таким светопреломлением, где световой поток целиком отображается задними гранями кристалла, словно от зеркал. И стоит бриллиант поднести коронкой к свету, как будет видна единственная сияющая точка.
Расшифровка ярлыка
Например, в ярлыке значится следующая запись: бриллиант 2 Кр 57-010 4/2. Для неосведомленного покупателя это ничего не значит. Попробуем разобраться. Цифра «2» означает, что в изделии инкрустировано два бриллианта. «Кр» свидетельствует о том, что применена круглая форма огранки. «57» – соответствует количеству граней в огранке. «0,10» – указывает на общий вес бриллиантов в каратах (один карат равен 0,2 г, а в окружности равен 6,55 мм).
«4» значит цветовой код бриллианта. Оценочная шкала цвета кристаллов, вес которых превышает 0,30 каратов, делится на девять разделов. Совершенно бесцветные камни обозначают цифрой «1», а желтоватые помечают цифрой «9».
«2» считается показателем дефектности, кристаллов, вес которых превышает 0,30 каратов, разделяется на двенадцать частей. Цифры от «1» до «3» соответствуют камням без включений, от «4» до «6» обозначают камни с примесями, которые не видны невооруженным глазом. Кристаллы, в которых можно едва различить включения, относят в раздел от «7» до «12». Цифра «12» является показателем того, что камень полностью заполнен включениями.
Методы первичного обследования для определения подлинности бриллианта
От прочих бесцветных кристаллов, бриллианты можно отличить при помощи некоторых первичных методов обследования. Известно, что все стразы хорошего качества являются мягкими камнями, и потому могут стираться, а бриллианты считаются самыми прочными и не подвержены повреждениям.
Поэтому во время осмотра экземпляра через лупу можно заметить на подделке (особенно на ребрах) царапины и потертости. Хотя, стоит помнить и о том, что бриллианты, которые не хранили в специальной коробке с гнездами, могут иметь некоторые дефекты.
Еще одним простым методом определения подлинности драгоценного камня можно считать внешний осмотр оправы ювелирного изделия. Начиная с 1800 года оправы для бриллиантов изготавливают открытыми, а стразы помещают в закрытые оправы. Поэтому можно перевернуть образец и посмотреть, заметна ли нижняя часть кристалла.
У бриллиантов имеется кристаллическая решетка с одним индексом рефракции. Если при осмотре задних граней камня сквозь карманную лупу (если направить её сверху), будет заметно дублирование граней, то это будет говорить о подделке камня.
Некоторые имитации алмаза например, циркон (кубически стабилизированный), при осмотре через лупу, будет иметь ребра граней не такие острые, как у оригинала, словно они отлиты в форме. Но, без определенного опыта, такое различие заметить сложно.
Можно определить подделку следующим методом: необходимо опустить камень в соляную кислоту, в результате чего, искусственный образец помутнеет, а оригинал не пострадает от этого.
Также, можно определить подлинность по степени твердости алмаза. Так он может оставлять царапины на стеклянных и полированных поверхностях. Можно камень потереть наждачной бумагой, тогда сразу станет ясно имитация перед Вами или нет, так как на искусственных образцах останутся следы от неё.
Рекомендуют еще один способ определения настоящих бриллиантов. Для этого необходимо камень поместить в воду с глицерином. Синтетические образцы не будут заметны в таком растворе, в то время как бриллиант будет ярко сиять.
Для определения подлинности бриллианта, также можно применять специальную жидкость с плотностью 3,52. В таком растворе имитации обычно тонут или всплывают. В то время как бриллиант будет находиться в «подвешенном» состоянии.
Природные кристаллы, используемые для имитаций бриллианта
Искусственные бриллианты обычно изготавливают из камней природного происхождения. К ним относится: белый циркон, кварц (горный хрусталь), белый берилл, белый топаз, белый сапфир.
Искусственные камни, которые используют для имитаций бриллианта
Кроме природных кристаллов, бриллианты изготавливают из искусственных камней, к которым относятся: муассанит, шпинель, ниобат лития, кубически стабилизированный циркон (КЦС), а также титанит стронция ГГГ (гранат, галлий, гадолиний).
Среди выше перечисленных искусственных материалов муассанит, считается относительно новым камнем, который прекрасно имитирует не крупные бриллианты. У него имеется двойной коэффициент преломления, а также в муассаните попадаются характерные трубчатые примеси.
Если проверять этот материал на рефлектометре или термотестере, то сложно будет определить подделку.
С неожиданным явлением столкнулись ученые Всесоюзного научно-исследовательского института синтеза минерального сырья. Обычным методом высоких температур и давлений они выращивали искусственные алмазы . На этот раз целью опытов было выяснить, как влияет на свойства алмаза сверхнормативный азот, и для того чтобы ввести в будущие кристаллы побольше азота, в смесь металлов - растворителей углерода добавляли от 5 до 20% нитрида марганца Mn 4 N.
Полученные кристаллы действительно содержали больше азота, чем обычно (на два - три порядка!). Это были настоящие искусственные алмазы , правда, монокристаллов идеальной формы, с кубической решеткой, среди них было очень мало. Зато почти 20% всех алмазов оказались двойниковыми сростками, а не монокристаллами. Наблюдались и некоторые аномалии физических характеристик, в частности слабая анизотропия (неоднородность) оптических свойств.
Большинство «отклонений от нормы» объясняются напряжениями, возникшими в кристаллической решетке из-за добавки азота. Но как объяснить необычную окраску большинства кристаллов? Исследователи получили не желтые, как обычно, а густозеленые прозрачные искусственные алмазы.
Применение искусственных алмазов
Алмазные стеклорезы
Использование алмаза для резки стекла - наиболее древний способ практического применения этого минерала. Самым распространенным инструментом для этой цели является алмазный стеклорез, который состоит из ограненного в форме правильной четырехгранной пирамиды кристалла алмаза, закрепленного в металлическом держателе, и латунного молоточка с деревянной ручкой. Для изготовления стеклорезов применяются алмазы весом 0,02-0,20 карата плотного строения без дефектов.
В зависимости от толщины стекла используются различные стеклорезы. Например, для резки стекла толщиной до 5 мм применяются стеклорезы, где вес кристалла составляет от 0,02 до 0,12 карата, а толщиной до 10 мм - от 0,12 до 0,20 карата.
Производительность алмазного стеклореза очень высокая. Алмазом весом 0,1 карата, например, можно нарезать 100 000 погонных м стекла. Твердосплавные стеклорезы такой производительности не дают.
Зубоврачебный инструмент
Помимо перечисленных методов технического применения алмаз используется и в медицине главным образом, при лечении зубов.
Зубная эмаль по твердости близка к кварцу. Поэтому для ее обработки необходимы очень твердые материалы. Применяемые инструменты с карбидом кремния обладают недостаточной твердостью; кроме того, они вызывают боль. Применение алмазного инструмента устраняет эти недостатки.
Создается возможность значительного увеличения числа оборотов бормашин для обработки зуба при малой силе давления на него. Болевые ощущения при использовании алмазного инструмента сводятся до минимума.
Мы коротко рассказали о важнейших областях применения алмазов в технике. Однако этим не исчерпываются все области его использования. Алмаз применяется и для многих других целей, и эта сфера его использования увеличивается с каждым годом.
Применение алмаза в технике позволяет резко повысить производительность труда и снизить себестоимость продукции, облегчить процессы автоматизации производства, получить детали исключительной точности и чистоты отделки, а также сэкономить огромные средства.
Наконец-то человек нашел для алмаза настоящее место в жизни, заставил его работать на себя. И для нас сейчас алмаз в рабочей спецовке гораздо ценнее, чем алмаз в сверкающей короне.
Алмазное волочение
Процесс волочения - это способ обработки металлов давлением, состоящий в протягивании катаных, реже кованых изделий круглого или фасонного профиля через отверстие, сечение которого меньше сечения исходного изделия. В результате волочения поперечные размеры изделия уменьшаются, а длина увеличивается. Этот процесс особенно широко применяется для изготовления тонкой проволоки из цветных металлов. Рассматриваемый способ обработки металла был известен еще 3-3,5 тыс. лет до нашей эры. В те далекие времена волочение применялось для изготовления золотой и серебряной проволоки для украшений. Такая проволока называлась канителью. Отсюда в наш обиход прочно вошло выражение «тянуть канитель», т. е. медленно, однообразно делать какое-либо дело.
Такое выражение объяснилось технологией изготовления проволоки в древние времена. Тогда все оборудование состояло из волочильной доски, закрепленной между двумя столбами, и клещей, которые привязывались к поясу рабочего, сидящего в качающейся люльке. Рабочий подтягивался к волоке, захватывал пропущенный через нее конец проволоки клещами, упирался согнутыми ногами в столбы и, распрямляя их, протягивал проволоку. Он качался до тех пор, пока не вытягивал проволоку нужного диаметра и размера.
Для того чтобы вытягивать проволоку нужного диаметра, волоки должны быть изготовлены из очень прочного материала, трудно поддающегося деформации. Волоки делали из твердых сплавов, которые не могли долго выдерживать напряжение и быстро выходили из строя.
С внедрением алмазов в технику для волочения тонкой проволоки стали применяться алмазные волоки (фильеры). Через такие фильеры стало возможным протягивать проволоку точного диаметра - от 0,001 до 2 мм.
Применение алмазных волок обеспечивает высокое качество поверхности и точность диаметра протягиваемой проволоки, так как алмаз трудно поддается истиранию. При алмазном волочении можно получить тонкую проволоку диаметром 9-10 микрон. Стойкость алмазных волок выше стойкости твердосплавных в 100-300 раз в зависимости от диаметра волоки. При волочении медной проволоки стойкость алмазных волок, выраженная в километрах протянутой проволоки, составляет 25-30 тыс. км, тогда как стойкость твердо-сплавных лишь 100 км. Через одну алмазную фильеру можно протянуть проволоку такой длины, которой можно опоясать земной шар по экватору несколько раз.
Алмазная волока представляет собой ограненный по трем плоскостям кристалл алмаза, закрепленный в металлической оправе, с просверленным в центре и отшлифованным каналом.
Вес алмаза для волок выбирается в зависимости от диаметра их отверстий. ГОСТ 6271-60 устанавливает вес кристаллов для волок.
Волочение проволоки на отечественных заводах осуществляется на машинах однократного и многократного волочения. В первых - проволока протягивается через одну фильеру, а во вторых - через несколько последовательно расположенных волок. Наибольшее распространение имеют машины многократного волочения, отличающиеся высокой производительностью.
Алмазные наконечники
Современный уровень машиностроения характерен применением большого разнообразия высокопрочных и износостойких материалов. Важным их качеством является твердость. Поэтому в промышленности, связанной с обработкой металлов и минералов, наиболее широко применяются испытания на твердость.
Для определения твердости металлов и минералов применяется несколько методов. По методам Бринелля и Роквелла испытание проводится путем вдавливания стального шарика в испытываемый материал; по методу Виккерса для этой цели используют кристалл алмаза в форме пирамиды; по методу Мооса твердость определяют путем царапания минерала, металлов и минералов определяется их сопротивление деформации при вдавливании шарика или пирамидки. При этом происходит определенная деформация не только в испытываемом материале, но и в том, которым испытывают. Алмаз не подвергается деформации и поэтому он отвечает требованиям, предъявляемым при конструкции приборов для определения твердости минералов и металлов.