Как сделать сапфировое покрытие
Обновлено: 06.07.2024
Но, с такой же долей вероятности этого может и не произойти. Сапфировое стекло имеет чрезвычайно высокую прочность, твердость, износоустойчивость и обладает еще рядом положительных характеристик, но процесс его производства очень медленный, дорогой и непрактичный с точки зрения массового производства. Однако, компания GT Advanced Technologies разработала установку, получившую название Hyperion 4, которая использует абсолютно новый метод производства тонкого сапфирового стекла и внедрение которой может обеспечить недорогими сапфировыми стеклами все потребности компаний, занимающихся изготовлением смартфонов, планшетов и другой портативной электроники.
Сапфир представляет собой кристаллическую форму двуокиси алюминия. Технология выращивания высококачественных сапфировых кристаллов достаточно проста, но она работает максимально эффективно, когда на ее выходе обычно получаются круглые кристаллы, диаметром в несколько десятков сантиметров. Для того, чтобы сделать сапфировое стекло, кристаллы-заготовки режут на тонкие слои, которые затем обрабатываются и шлифуются с обеих сторон до получения необходимой толщины.
Такая технология работает крайне медленно, она очень расточительна с точки зрения затрат энергии и расходных материалов. В результате этого стоимость одного сапфирового стекла для экрана смартфона, изготовленного таким образом, составляет от 15 до 20 долларов. Конечно, эта стоимость не очень велика для смартфонов, цена которых составляет тысячи долларов, но для обычных смартфонов и смартфонов среднего класса, в том числе и iPhone 6, стоимость сапфирового стекла запредельно высока.
Установка Hyperion 4, которая имеет размер, сопоставимый с размером грузовика-бетономешалки, для нарезки сапфирового стекла из цельного кристалла использует абсолютно новую технологию. Она представляет собой вакуумную камеру, в которой расположена масса сапфировых кристаллов-заготовок. Специальная ионная пушка обстреливает поверхность сапфировых кристаллов ионами водорода, которые проникают в кристалл ровно на глубину 26 микрометров.
Накапливающиеся в кристалле ионы водорода формирую водородную прослойку, которая при последующем нагреве отрывает 24-микронный слой сапфира от кристалла. Качество отделения слоев сапфира от кристалла достаточно высоко и получающиеся поверхности требуют лишь незначительной окончательной шлифовки.
Пока еще не имеется никакой информации касательно того, будет ли компания GT Advanced Technologies самостоятельно заниматься выпуском сапфировых стекол для смартфонов iPhone. Но, в прошлом году компания Apple, скооперировавшись с компанией GT Advanced Technologies, объявила о планах строительства завода по производству сапфирового стекла, производительностью в 200 миллионов стекол в год. И если это предприятие окажется успешным, то смартфоны iPhone следующих поколений будут иметь сапфировый экран, стоимость которого не будет превышать 6 долларов при условии массового производства.
Какое лучше стекло на часах, сапфировое, минеральное или другое: плюсы и минусы каждого
Наручные часы – вещь незаменимая, но, в силу своей миниатюрности, очень уязвимая. Посмотрите на ту часть часов, которая, собственно, и предназначена для того, чтобы на нее смотреть, – на циферблат. Тоненькие стрелочки, маленькие индексы, крохотные окошки, да и сама поверхность наверняка нежная. Необходима защита! Причем прозрачная, а то и смотреть будет не на что. Естественно – стекло. Разбираемся: какие бывают стекла для наручных часов, в чем их достоинства и недостатки.
Все виды стекол для наручных часов
Плюсы и минусы минерального стекла на часах
Минеральное стекло – это, по сути, стекло и есть, в привычном нам смысле слова. Ну, как оконное. Получают его путем высокотемпературного плавления кристаллического кварца с добавлением диоксида кремния, придающего стеклу бГільшую твердость. В часовой отрасли минеральные стекла применяются в основном в моделях среднего ценового уровня. Конечно, они дороже, чем пластик, зато более стойки к царапинам, да и наряднее. Правда, легче бьются – это оборотная сторона твердости, которая у минерального стекла составляет 6,5 баллов по шкале Мооса (напомним, максимум принадлежит алмазу – 10 баллов). А поцарапать минеральное стекло все-таки не так уж трудно; правда и отполировать не особенная проблема, даже в домашних условиях (хотя, безусловно, лучше все же в мастерской). Некоторые авторитетные часовые производители практикуют изготовление и установку собственных фирменных модификаций минерального стекла, в которых указанные недостатки значительно смягчаются. Главный способ – специальная закалка стекла. Отличными свойствами обладают минеральные стекла Hardlex (достояние Seiko), известны также разработки компаний Invicta (технология закалки Flame Fusion Crystal), Jacques Lemans (упрочненное стекло Crystex), Stuhrling (стекло Krysterna, тоже упрочненное), Corning (алюминосиликатное стекло Gorilla Glass). У этих стекол твердость выше, чем у обычных минеральных, она достигает 7 – 7,5 баллов. Еще одним недостатком минерального стекла является наличие бликов при ярком свете. Отметим и то, что сетка очень мелких царапин, которые сами по себе практически незаметны, уменьшает прозрачность минерального стекла.
Плюсы и минусы сапфирового стекла на часах
Сапфировое стекло – это высший уровень данной детали наручных часов. К драгоценному камню сапфиру оно имеет то отношение, что тоже является кристаллическим оксидом алюминия (Al2O3), одной из разновидностей корунда. А отличается искусственным происхождением – впервые синтезировано французским химиком Огюстом Вернейлем в 1904 году – и полной прозрачностью. По строению это монокристалл, получаемый в результате плавления оксида алюминия в пламени водородно-кислородной горелки и последующего осаждения капель, каковые, охлаждаясь, и образуют кристалл. Синтетические сапфиры нарезают на тонкие (нужной толщины) листы – вот и готовое сапфировое стекло, вернее, заготовки, из которых затем изготавливают стекла для часов и других приборов. Сапфир очень тверд, уступает только алмазу (9 по шкале Мооса против 10), поэтому и режут его именно алмазным инструментом.
Можно ли поцарапать сапфировое стекло на часах
Как определить сапфировое ли стеклышко
Все-таки какое стекло лучше для часов
Вопрос закономерный, но однозначно ответить на него невозможно. Если вам важны долговечность и престижность, а за ценой вы не постоите, то без сомнений выбирайте сапфировое стекло. Присмотритесь, выясните все о антибликовых покрытиях, узнайте и о том, какое стекло установлено на обратной стороне корпуса для обзора механизма. Иногда спереди ставят сапфировое, а сзади минеральное. Это приемлемо, хотя сплошной сапфир будет греть ваше сердце сильнее. Если ваши деньги все-таки любят счет, но долговечность, хотя бы умеренная, и нарядный внешний вид тоже имеют значение, то ваш вариант – минеральное стекло. Не забывайте, что есть минеральные стекла с сапфировым покрытием, а также стекла, упрочненные путем специальной (запатентованной и зачастую засекреченной) обработки. Если ваш приоритет – быстроменяющаяся мода, то стоит присмотреться к пластику: его используют во многих фэшн-моделях, выпускаемых буквально к каждому новому сезону. О долговечности речи нет, стоит недорого. правда, следует учитывать, что покупать часы каждый год по 4 раза – в сумме может набежать солидно. Кстати, акрил часто ставят и на спортивные наручные гаджеты.
Сапфиры редко в природе встречаются высокого качества и любимого всеми, насыщенного синего цвета. Наиболее распространены прозрачные камни со множественными включениями и дефектами. Поскольку они редко находят применение, годами разрабатывались разные методики их облагораживания. Одна из таких методик — диффузионная обработка. В зависимости от того, с помощью какого вещества получают диффузионный сапфир, может кардинально меняться его качество и стоимость.
Диффузия как метод облагораживания
С физической точки зрения, процесс диффузии представляет собой проникновение молекул одного вещества в другое. Что касается облагораживания, то это сомнительный способ. Происходит он таким образом: камень нагревают в присутствии каких-либо активных добавок. В зависимости от размера молекул этих добавок, цвет поменять может либо поверхность камня, либо он весь. Для того чтобы проникнуть в вещество глубоко, молекулы должны быть маленького размера. Если они крупные, то при попытке переогранить камень это будет заметно.
Тем не менее такой метод считается приемлемым для некоторых видов сапфиров, например, звездчатых. В данном случае диффузия проявляет эффект астеризма и, кроме этого свойства, процесс нагревания не затрагивает другие, что сохраняет естественный вид. Переогранка или переполировка в этом случае также невозможны.
Если процесс диффузии проходит с солями бериллия, то такой метод считается вполне приемлемым. Во время этого процесса камень в печи нагревают до высоких температур и создают высокое давление, предварительно поместив около него соли бериллия. Метод хорош тем, что молекулы этого вещества пропитывают камень насквозь, поэтому его можно переогранять, повторно полировать и даже разрезать.
Ионы бериллия проникают на всю глубину поверхности, через практически любую ее точку, но неравномерно. В мелких камнях и в центре кристалла бериллия находится огромное количество, что делает затруднительным его увидеть даже с помощью оптических приспособлений. Глазами увидеть бериллий в желтых и красных камнях практически невозможно, но можно обнаружить следы термической обработки. А это уже дает основание заподозрить и другие виды облагораживания и отдать на анализ в химическую лабораторию.
Когда этот метод появился, то геммологи восприняли его с огромным сопротивлением. Но, спустя годы, его приняли как данность. Единственное условие: при продаже такого камня покупатель должен быть осведомлен о том, что он подвергался обработке. Большинство сапфиров фантазийных цветов проходят облагораживание именно этим методом. Для справки: фантазийными считаются все цвета, кроме синего.
Усиление цвета камня
Помимо диффузионного метода, корунд для изменения цвета может быть заполнен сырьем. Дело в том, что многие камни от природы имеют трещины. В процессе обработки их заполняют металлическим стеклом или другими веществами, чтобы повысить прозрачность камня. Если это делается красящим веществом, то камень усиливает свой цвет. Такого эффекта можно добиться и пропиткой камня красителем на масляной основе, которая чаще всего применяется для сапфиров, или водной, спиртовой и так далее.
Такой метод тоже далеко не совершенен, цвет корунда становится нестабильным, а краситель может вытечь по мере эксплуатации. Проверить камень на наличие в нем красителя довольно просто, необходимо взять вату, смоченную в ацетоне и приложить к сапфиру. Окрашенный красителями самоцвет оставит на ней следы. Более того, такая пропитка не только долго не продержится, она еще значительно ухудшает блеск сапфира.
Диффузионная обработка дает, конечно, намного более устойчивый результат. Этот процесс проходит при очень высокой температуре, порядка 1800 градусов, и для окраски камней с помощью этого метода применяют чаще всего такие вещества, как титан, хром и бериллий.
Если в корунде достаточно имеется трехвалентного железа, диффузия титаном может повысить интенсивность синего оттенка. Этот процесс начали использовать еще в середине восьмидесятых годов. С помощью диффузии хрома получают дополнительные оттенки начиная от розового и до красного. Но из-за того, что атомы титана и хрома имеют большую атомную массу и размер, они глубоко в слой кристалла не проникают, и поэтому создается только поверхностное покрытие.
На такой процесс затрачивается сравнительно небольшое время, и стоит он, конечно, дешевле. Но такая окраска не проникает на достаточную глубину и ничего гарантировать нельзя. Она может сохраняться недолго, если камень подвергается постоянному механическому воздействию. Кроме того, любое серьезное повреждение может стереть поверхностный слой.
Такой слой имеет толщину всего лишь несколько тысячных долей миллиметра, поэтому его можно сравнить с покраской сапфира кисточкой в синий цвет. Конечно, поцарапав камень, можно будет легко определить, облагорожен ли он таким образом. Но сапфир имеет высокую твердость, поэтому сделать это можно только с помощью алмаза. Естественно, не рекомендуется устраивать такие проверки из-за возможности повредить камень, если он настоящий.
Цена камня при таком методе покраски составляет приблизительно таковую для искусственных корундов. В принципе этот метод можно использовать для того, чтобы изменить цвет на синий любому камню, так как под поверхностным слоем титана не будет видно оригинального оттенка самоцвета. В лаборатории идентифицируют такие окрашенные титаном или хромом сапфиры при осмотре в диффузном свете или погружении в инерционную жидкость.
Небольшая атомная масса бериллия и малый размер дает более глубокое окрашивание. Например, экспертами были обследованы камни диаметром в 3 мм, и у них не видно было границ окраски. Бериллий обеспечивает корунду желтый компонент. Более того, новый цвет может перекрыть ранее существовавший. Например, розовые сапфиры могут быть полностью окрашены в оранжевый цвет.
Однако нельзя забывать, что на рынке имеются термически обработанные желтые сапфиры, которые производятся без добавления бериллия. Существуют и еще сапфиры, которые от природы в своем составе содержат небольшое количество бериллия. Иногда сложно различить их с обработанными, но считается, что если бериллия содержится до 5 ppm, то это природное его содержание.
Сейчас идентификация облагораживания с помощью диффузии бериллия не является проблемой. Всем известно, что ее могли использовать, поэтому существуют приборы и технологии. Такие методы чувствительны, они могут идентифицировать даже невысокий уровень концентрации вещества.
Некоторые сапфиры, добытые в Шри-Ланке, в которых наблюдается эффект обесцвечивания на краях, на деле не содержали бериллия, хотя это считалось косвенным признаком обработки. Но позже пришли к заключению о том, что причинами такого результата являются особенности термического облагораживания.
Может также быть, что какое-то количество бериллия при облагораживании могло попасть вследствие остаточного загрязнения печки. Это может быть в том случае, если эта печь была также использована для диффузии бериллием. Ранее было замечено, что у камней, которые прошли обработку, остаются небольшие беловатые кольца. Однако было доказано, что это не является следствием обработки и такие же кольца могут присутствовать и у необработанных камней.
Обычно сапфиры делятся на натуральные и имитацию. Некоторые виды обработки оставляют камень натуральным, другие же причисляют его к другому виду. Если камень не подвергался обработке, был облагорожен с помощью термического воздействия или диффузионного, но с микродозами бериллия, то он считается натуральным. К имитации относятся: заполненные свинцовым или силикатным стеклом, поверхностная диффузия с помощью титана или хрома, иногда также используется для этой цели кобальт.
Облагораживание методом термообработки
Если синий сапфир слишком светлый или даже от природы имеет белый оттенок, то придать ему насыщенность может нагревание. Происходит это так: когда камень нагревают до высокой температуры, растворяются включения, которые обычны для кристалла. Эти включения содержат в себе хром и титан, в некоторых случаях также присутствует железо. При растворении они диффундируют в соседние области, таким образом, окрашивая камень.
Данный процесс фактически также относится к диффузии, но к так называемой внутренней диффузии. Такой процесс позволяет получить куда более качественные образцы, которые будут окрашены полностью по всему объему, и могут быть подвергнуты повторной полировке или огранке. Однако такие камни по своей природе имеют включения и различный их состав, таким образом, к ним должны быть применены разные способы обработки.
В отличие от диффузно обработанных сапфиров, к нагретым, то есть при применении внутренней диффузии, мировой рынок относится вполне благосклонно. Это допустимо, и камни будут отличаться в цене от полностью необработанных, но не сильно. Конечно, в таком случае уведомлять покупателя об обработке камня нужно обязательно.
Этот же процесс может создавать включение в виде звезды. Оно представляет собой оптический эффект, который создают рутиловые иглы. Рутиловые иглы, которые представляют собой оксид титана, формируются при температуре 1300–1400 градусов. Улучшают таким образом цвет и розовых сапфиров, а также рубинов. В последнем случае идентификация обработанных камней является проблематичной, так как проходит при низкой температуре и не оставляет следов.
Происходит это благодаря тому, что часто камни красного цвета содержат в себе и синие компоненты, то есть от природы имеется синий оттенок. Чтобы сделать их цвет более насыщенным, их необходимо разрушить. Для этого камень помещают в кислую среду и нагревают. Похожий процесс используется и для осветления камней.
Иногда для предотвращения повреждения камня при нагреве на него наносится бура. Во время того, как происходит сам процесс нагрева, образуются трещины и расплавленная бура попадает в них. Нагрев используется очень часто, так как он может сделать цвет камня намного привлекательней и улучшить его чистоту.
Таким образом, диффузионные сапфиры — это не всегда плохо. Не слишком хорошо, когда это делают поверхностным методом, но и у таких камней найдутся свои покупатели. А вот если пытаются выдать покрытый тонким диффундированным слоем камень за натуральный, — это уже обман.
Рубины и сапфиры — на протяжении многих веков, пожалуй, одни из самых излюбленных камней на любом ювелирном рынке. И Россия — не исключение. Рубин и сапфир являются разновидностями минерала корунда. Наряду с природными камнями используются синтетические рубины и сапфиры, а также подвергнутые различным видам облагораживания (термообработка, термообработка с применением химических добавок (флюсов), различные виды диффузионной обработки, заполнение трещин и полостей стеклом, прокрашивание и промасливание, нанесение покрытий). Именно облагороженные камни часто доставляют геммологам больше всего хлопот при диагностике.
Рассмотрим диффузионно-облагороженные корунды. Диффузионная обработка подразумевает привнесение атомов, вызывающих окрашивание, которые проникают в камень, из внешнего источника. Если движение происходит в объем камня, насколько бы мелко оно ни приникало, то это явление правильнее называть объемной диффузией, или диффузией в кристаллическую решетку. Элементы диффундируют в решетку ювелирных камней из внешних источников для того, чтобы создать цвет или получить эффект астеризма. Это могут быть титан и хром или более легкие элементы, такие как бериллий.
Данный стандарт распространяется на облагороженные методом диффузии и/или заполненные стеклом природные сапфиры, природные рубины (ограненные вставки) (обозначаются как рубины/сапфиры Д/С). Стандартом устанавливаются основные показатели качества, применяемые для классификации, аттестации и сортировки сапфиров/рубинов Д/С в соответствии с нормами действующего законодательства.
В соответствии с вышеуказанным стандартом облагораживание — это искусственная обработка драгоценных камней и органических веществ с целью изменения их свойств и внешнего вида путем нанесения покрытий, заполнения трещин, нагревания, облучения и использования других видов физического и/или химического воздействия.
Для описания облагороженных методом диффузии рубинов и сапфиров в стандарте применяются следующие обозначения:
Сапфир/рубин, облагороженный методом диффузии (сапфир Д, рубин Д), — природный сапфир/рубин, подвергшийся комбинированному облагораживанию с применением высоких температур и химических веществ, вызывающему проникновение химических элементов в поверхностные слои с целью изменения цвета и/или оптического эффекта.
Диффузионно-облагороженные корунды впервые появились на мировом рынке в конце 1970-х годов. Этот процесс радикально отличался от всех более ранних способов термической обработки корундов тем, что благодаря диффузии создавался внешний тонкий слой насыщенного синего цвета на бесцветном или бледно окрашенном сапфире. Процесс был первой успешной попыткой добавить цвет из внешнего источника. Технология была разработана корпорацией Union Carbide. Возможно, что обработчики в Таиланде также использовали этот процесс. Практически все сапфиры, обработанные этим методом, имели синий цвет (за счет диффузии титана). При диффузионной обработке с внедрением титана в кристаллическую решетку происходит окрашивание неглубокого приповерхностного слоя на глубину около 0,4–0,6 мм.
Диффузионная обработка с внедрением титана также может обнаруживаться в синтетических сапфирах. В таких камнях иногда выявляются криволинейная цветовая зональность и мелкие газовые пузыри, типичные для синтетических камней, выращенных методом Вернейля, а также неоднородность цвета на разных гранях, что характерно для диффузионной обработки. Но стоит помнить, что диффузионный слой может создаваться и на бесцветных синтетических корундах. В этом случае криволинейной зональности не обнаружится.
Облагораживание методом диффузии труднее идентифицировать в кабошонах по сравнению с ограненными камнями, так как в них отсутствуют грани, на которых можно видеть неоднородность окраски. В кабошонах эту обработку лучше всего диагностировать по концентрации цвета вдоль рундиста.
Редко на рынке встречаются синие природные или синтетические сапфиры, обработанные методом диффузии кобальта. Они имеют несколько неестественную окраску и очень высокие значения показателей преломления.
Рис. 1. Пятнистость окраски и неодинаковая окраска разных фасет в облагороженных методом диффузии корундах [5]
В начале 2000-х гг. в Чантабури (Таиланд) был разработан новый метод облагораживания, позволяющий преобразовывать цвета синевато-красных камней из месторождения Сонгеа (Танзания) в привлекательные оранжевые или красно-оранжевые. Этим методом можно изменять цвет в светло-желтых, желтовато-оранжевых, розовых, коричневатых, пурпурновато-красных, синих, пурпурных, зеленых, коричневых, серых камнях. В результате данной обработки создается окрашенный в желтый цвет приповерхностный слой, и, в зависимости от изначального цвета камня, получают корунды ярко желтого, оранжевого, оранжевато-розового или оранжевато-красного цвета. Этот процесс можно использовать также для осветления темно-синих сапфиров. Возможно получение бесцветных, зеленых, пурпурных камней.
Рис. 2. Процесс бериллиевой диффузии может оказывать влияние на многие цвета в корунде, включая рубины и сапфиры. Размеры показанных ограненных камней, обработанных методом бериллиевой диффузии, от 0,40 до 5,05 карат [1]
Диагностика обработанных бериллием корундов с помощью стандартных геммологических приборов затруднена. Единственным визуальным признаком является наличие цветовой зоны по контуру камня: желтая, оранжевая при обработке красных камней или бесцветная при обработке синих сапфиров. Глубина окрашенной зоны меняется в зависимости от времени обработки и может доходить до окрашивания камня на всю глубину.
На большую вероятность обработки камня методом диффузии бериллия указывают сильные изменения внутренних включений, которые не отмечались прежде в термически обработанных камнях. Так, например, включения циркона приобретают вид белесых бесформенных скоплений, часто содержащих газовые пузырьки, а в трещинах, образующихся вокруг них, наблюдаются характерные древовидные структуры кристаллизации расплава, вокруг включений рутила возникают синие ореолы внутренней диффузии, которые крайне редко наблюдались в желтых термически обработанных сапфирах из месторождения Рок Крик (Монтана).
Когда используются легкие элементы (бериллий), обработку обнаружить нелегко, так как проникновение диффузного слоя может быть на всю глубину камня и элементы, вызывающие окрашивание, могут не обнаруживать стандартными методиками химического анализа. Обнаружить более легкие элементы (Be или литий) можно только при помощи более чувствительных аналитических методов, таких как LA-IPC-MS (масс-спектрометрия индуктивно-связанной плазмы в режиме лазерной абляции), SIMS (масс-спектрометрия вторичных ионов) или LIBS (метод лазерно-индуцированного пробоя).
Читайте также: