Как выполняется синтез алмазов?

12 мая 2015
Просмотров: 1253

Синтез алмазов – это технология, которой человечество обязано химии высоких давлений. Первые искусственные кристаллы был синтезированы более 60 лет назад – в 1954 г. Данная технология требует соблюдения особых условий. Производство искусственных алмазов осуществляется при температуре 2000°С и давлении 50000 атм. Получить первые синтетические камни было непросто, поэтому их цена существенно превосходила цену на натуральные камни – примерно в 30 раз. Однако всего за десятилетие совершенствования технологии камни стали существенно дешевле. Благодаря этому, производство искусственных алмазов стало выгодным.

АлмазВ современном мире синтетических алмазов гораздо больше производится и продается, чем получается натуральных. Они составляют около 75% от общего оборота данного вида камней. По своим свойствам продукция промышленного производства отличается от натуральных самоцветов незначительно. Определить происхождение камня можно только при помощи специальных приборов высокой точности.

Особенности технологии

Производство алмазов в современной промышленности основано на том, что эти камни по своему атомному составу не что иное, как форма углерода. Из атомов углерода состоят и другие материалы, например, графит. Графит под высоким давлением в специальном реакторе превращают в алмазы. Для этого необходимы специальные вещества – катализаторы. Без них реакция невозможна. В качестве катализаторов могут использоваться:

Алмазная шахта

  •  смесь карбида железа и графита;
  • смесь хрома, никеля и железа;
  • металлический никель и пр.

Кристаллизация возможна при высокой температуре и под высоким давлением, под воздействием ударных волн.

Как правило, в результате синтеза получают небольшие кристаллы. Их максимальный размер достигает 1 мм. Для использования в промышленных целях полученные камни пригодны, но использовать в ювелирном деле их практически невозможно.

Современные технологии дают возможность синтезировать крупные камни размером до 6 мм. Для этого маленькие кристаллы растворяются в расплавленном катализаторе. В наименее горячие участки раствора помещают крошечные кристаллы, которые послужат затравкой. Кристаллизация требует нескольких суток, на протяжении которых необходимо поддерживать высокое давление и температуру. Для получения искусственных алмазов таких размеров, которые можно использовать для изготовления ювелирных изделий, требуются существенные затраты, поэтому их стоимость превосходит стоимость натуральных камней в несколько раз.

Применение искусственных кристаллов

Широко применяются синтетические алмазы в разнообразных отраслях промышленности.

Использование искусственных алмазовИз них делают пасты и порошки для шлифовки, оборудование для бурения скважин и резки различных твердых материалов. Использование этого чрезвычайно твердого материала позволяет существенно повысить производительность труда во многих отраслях промышленности – от 30% до 100%.

Искусственные камни применяют при изготовлении часов. Также с их помощью хорошо резать твердые материалы: металлы, стекло, керамику. Камни используются для производства очень тонкой и при этом очень прочной проволоки.

Специально для использования в промышленных целях синтезирован особый черный алмаз – карбонадо. Эта разновидность кристаллов еще тверже, чем природные самородки, поэтому их можно использовать для огранки и камней в ювелирных целях, и для прочих методов обработки. Их получают методом порошковой металлургии. Для этого используется алмазный порошок, который спекается при температуре 1000°С и под давлением от 30000 до 80000 атм. Также широко распространено изготовление сверхтвердых буровых коронок из карбонадо.

Таким образом, синтез алмаза из графита возможен благодаря тому, что оба эти вещества состоят из атомов углерода, которые образуют неодинаковую кристаллическую решетку. В алмазах атомы расположены более плотно, поэтому для получения алмазов и необходимы особые условия: высокая температура и давление (или ударная волна), наличие катализаторов. Превращение графита в алмаз позволяет широко использовать этот материал в промышленности.

Автор:
Оцените статью:
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (Нет голосов)
Загрузка...
КОММЕНТАРИИ