En termes de propriétés physiques et de composition chimique, les pierres précieuses obtenues synthétiquement ne diffèrent pratiquement pas des pierres naturelles. Tous les produits vendus dans les bijouteries ne contiennent pas de pierres naturelles. Et c'est tout à fait normal. Voyons comment ouvrir votre propre entreprise de culture de cristaux de rubis à la maison.
Le principal problème est que la plupart des pierres naturelles n’ont pas toutes les caractéristiques nécessaires pour être mises en valeur dans les bijoux. Les pierres obtenues en usine ou en laboratoire ont presque les mêmes caractéristiques. De plus, la production de bijoux synthétiques est moins chère que l’extraction de bijoux naturels dans des mines profondes et potentiellement mortelles.
Cultiver avec des sels limités
L'alun de potassium convient à cette méthode. Il est préférable de faire pousser des cristaux de sulfate de cuivre à la maison. Ils ne poussent pas bien avec du sel ordinaire. Mais le sulfate de cuivre est facile à acheter et de très belles pierres précieuses artificielles bleues en poussent.
1. Préparez le récipient. Nous y préparerons une solution saturée de sel. Versez quelques cuillères à soupe de sel, remplissez-le d'eau et remuez. Ajoutez du sel jusqu'à ce qu'il cesse de se dissoudre. Utilisez de l'eau chaude pour éviter les erreurs de proportions. Il existe des courbes de solubilité pour différents sels. Ils montrent combien de grammes peuvent être dissous dans 100 ml d'eau à une certaine température.
Courbes de solubilité
2. Filtrez la solution. Cette étape est très importante, surtout si vous achetez du sulfate de cuivre dans une jardinerie. Si la solution est sale, le cristal se développera avec des défauts. Laissez la solution pendant une journée pour que les cristaux en excès en tombent. Ils se déposent au fond du verre et nous servent de graine (les principaux éléments sur lesquels pousseront les nouveaux).
3. Nous attachons le cristal à la ligne de pêche. Nous enroulons la ligne de pêche autour d'un crayon et accrochons cet appareil sur un verre avec une solution saturée. Avec le temps, l'eau s'évapore et la saturation de la solution augmente. L'excès de substance qui ne peut pas se dissoudre se dépose sur notre produit.
4. Une fois toutes les deux semaines, ajoutez une solution saturée dans le verre. Pourquoi faire ceci? Au fil du temps, l’eau s’évapore et à un moment donné pendant la croissance, il n’y aura plus assez d’eau et la croissance s’arrêtera.
Important! La solution ajoutée doit être à la même température que la solution dans laquelle le cristal se développe. Si c’est le plus haut, on peut tout gâcher.
5. Après trois mois, retirez le cristal et séchez-le avec une serviette.
6. Couvrez le produit avec 1 à 2 couches de vernis à ongles incolore. Ceci est nécessaire pour qu'il ne se dessèche pas et ne perde pas son éclat. Après séchage, le produit peut être manipulé à la main.
Ce sont de merveilleux rubis que vous pouvez cultiver à la maison !
Les pierres artificielles ont depuis longtemps gagné en popularité dans les bijoux. Après tout, pour un bijoutier, la valeur d'une pierre n'est pas seulement déterminée par sa rareté dans la nature. Un certain nombre d'autres caractéristiques jouent un rôle important :
- couleur;
- réfraction de la lumière ;
- force;
- poids en carats ;
- taille et forme des bords, etc.
La pierre précieuse artificielle la plus chère est la zircone cubique (synonymes : daimonsquay, jevalite, zirconium cube, shelby). Son prix est bas – moins de 10 $ pour 1 carat (soit 0,2 gramme). Mais il convient de noter qu’à mesure que les carats augmentent, le prix augmente de façon exponentielle. Par exemple, un diamant de 10 carats coûte 100 fois plus cher qu’un diamant de 1 carat.
Des cristaux artificiels de pierres à bijoux peuvent être cultivés à la maison. La plupart de ces expériences ne nécessitent pas de préparation particulière ; vous n'avez pas besoin de créer un laboratoire de chimie ni même d'acheter des réactifs spéciaux.
Pour acquérir de l’expérience dans la culture de cristaux, commencez petit. Nous partagerons des techniques pour faire pousser de beaux cristaux à partir de tout ce que vous pouvez réellement trouver dans votre propre cuisine. Vous n’aurez besoin d’aucun équipement supplémentaire, car tout ce dont vous avez besoin se trouve directement sur les étagères. Nous examinerons également la technologie de culture de rubis artificiels à la maison !
Comment faire pousser des cristaux de rubis de manière synthétique ?
La culture de cristaux de rubis peut même être une option pour une entreprise à domicile. Après tout, les belles pierres synthétiques sont déjà très demandées par les acheteurs. Par conséquent, si le projet est mis en œuvre avec succès, elles peuvent vous rapporter un bon bénéfice. Les pierres synthétiques sont utilisées par les bijoutiers et sont également largement utilisées dans la technologie.
Les cristaux de rubis peuvent être cultivés en utilisant des méthodes standard en sélectionnant les bons sels. Mais cela ne sera pas aussi efficace que dans le cas du sel ou du sucre, et le processus de croissance prend beaucoup plus de temps. Et la qualité sera discutable. Après tout, un rubis naturel sur l'échelle de dureté de Mohs est juste derrière le diamant, occupant une honorable 9e place. Naturellement, lorsqu'il s'agit de faire des affaires, ils utilisent dans la plupart des cas une méthode différente, développée il y a plus de 100 ans en France.
Vous aurez besoin d'un appareil spécial nommé d'après l'inventeur de cette méthode, c'est-à-dire l'appareil Verneuil. Avec son aide, vous pouvez faire pousser des cristaux de rubis jusqu'à 20 à 30 carats en quelques heures seulement.
Bien que la technologie reste à peu près la même. Du sel de dioxyde d'aluminium mélangé à de l'oxyde de chrome est placé dans l'accumulateur d'un brûleur oxygène-hydrogène. Nous faisons fondre le mélange en observant comment le rubis pousse réellement « sous nos yeux ».
En fonction de la composition du sel que vous choisissez, vous pouvez ajuster la couleur des cristaux, obtenant ainsi des émeraudes artificielles, des topazes et des pierres complètement transparentes.
Travailler avec l'appareil nécessitera votre attention et une certaine expérience, mais à l'avenir, vous aurez l'occasion de faire pousser des cristaux qui fascinent par leur beauté, leur transparence et leur jeu de couleurs. À l’avenir, ces chefs-d’œuvre seront bien adaptés à la découpe et au polissage et pourront donc être utilisés aux fins prévues.
Il convient de noter que les cristaux cultivés artificiellement ne sont pas des pierres précieuses, donc même si vous décidez de démarrer une entreprise dans leur culture, cela ne nécessitera pas de licence supplémentaire de votre part.
La conception de l'appareil est simple, vous pouvez facilement le fabriquer vous-même. Mais sur Internet, il existe déjà suffisamment d'artisans proposant des dessins de l'installation originale, ainsi que ses versions améliorées.
Kit pour faire pousser des cristaux de rubis à la maison
Le principe même de la technologie de production de rubis est assez simple et est schématiquement représenté ci-dessous sur la figure :
Comprenant le principe de fonctionnement, n'importe quel appareil ne semble plus si compliqué. Un des exemples de dessins de l'appareil Verneuil :
Grâce à cette technologie, vous pouvez également cultiver d'autres pierres artificielles coûteuses, telles que la « Topaze bleue », etc.
Cultiver des cristaux de sel à la maison
L’expérience la plus simple et la plus accessible que vous puissiez faire est de créer de magnifiques cristaux de sel. Pour ce faire, vous aurez besoin de plusieurs éléments :
- Sel gemme ordinaire.
- Eau. Il est important que l'eau elle-même contienne le moins possible de ses propres sels, de préférence distillés.
- Le récipient dans lequel l'expérience sera réalisée (n'importe quel pot, verre, casserole fera l'affaire).
Versez de l'eau tiède dans le récipient (sa température est d'environ 50°C). Ajoutez du sel de cuisine à l'eau et remuez. Après dissolution, ajoutez à nouveau. Nous répétons la procédure jusqu'à ce que le sel cesse de se dissoudre et se dépose au fond du récipient. Cela indique que la solution saline est saturée, ce dont nous avions besoin. Il est important que pendant la préparation de la solution, sa température reste constante et ne refroidisse pas, de cette façon nous pouvons créer une solution plus saturée.
Versez la solution saturée dans un pot propre, en la séparant des sédiments. Nous sélectionnons un cristal de sel séparé, puis le plaçons dans un récipient (vous pouvez l'accrocher à un fil). L'expérience est terminée. Après quelques jours, vous pourrez voir comment votre cristal a augmenté en taille.
Cultiver des cristaux de sucre à la maison
La technologie de production de cristaux de sucre est similaire à la méthode précédente. Vous pouvez tremper un coton-tige dans la solution, puis des cristaux de sucre se développeront dessus. Si le processus de croissance des cristaux est devenu plus lent, la concentration de sucre dans la solution a diminué. Ajoutez-y à nouveau du sucre cristallisé, puis le processus reprendra.
Remarque : si vous ajoutez du colorant alimentaire à la solution, les cristaux deviendront multicolores.
Vous pouvez faire pousser des cristaux de sucre sur des bâtons. Pour ce faire, vous aurez besoin de :
- sirop de sucre prêt à l'emploi, préparé de la même manière qu'une solution saline saturée ;
- des bâtons de bois;
- un peu de sucre semoule ;
- du colorant alimentaire (si vous voulez des bonbons colorés).
Tout se passe très simplement. Trempez un bâton en bois dans le sirop et roulez-le dans le sucre semoule. Plus les grains collent, plus le résultat sera beau. Laissez les bâtons sécher complètement, puis passez simplement à la deuxième phase.
Versez le sirop de sucre chaud saturé dans un verre et placez-y le bâton préparé. Si vous préparez des cristaux multicolores, ajoutez du colorant alimentaire au sirop fini chaud.
Assurez-vous que le bâton ne touche pas les murs et le fond, sinon le résultat sera moche. Vous pouvez fixer le bâton avec un morceau de papier en le plaçant dessus. Le papier servira également de couvercle pour le récipient, ce qui ne permettra à aucune particule étrangère de pénétrer dans votre solution.
Dans environ une semaine, vous aurez de belles sucettes au sucre. Ils peuvent décorer n'importe quel goûter, faisant le bonheur total non seulement des enfants, mais aussi des adultes !
Cultiver des cristaux à partir de sulfate de cuivre à la maison
Les cristaux de sulfate de cuivre sont obtenus sous des formes intéressantes et ont une riche couleur bleue. Il convient de rappeler que le sulfate de cuivre est un composé chimiquement actif, ses cristaux ne doivent donc pas être goûtés et des précautions doivent être prises lorsque vous travaillez avec ce matériau. Pour la même raison, seule l’eau distillée convient dans ce cas. Il est important qu'il soit chimiquement neutre. Soyez prudent lorsque vous manipulez du sulfate de cuivre.
Dans ce cas, la croissance des cristaux de vitriol se déroule pratiquement selon le même schéma que dans les cas précédents.
Lorsque vous placez le cristal principal à cultiver dans une solution, vous devez vous assurer qu'il n'entre pas en contact avec les parois du récipient. Et n'oubliez pas de surveiller la saturation de la solution.
Si vous placez votre cristal au fond du récipient, vous devez vous assurer qu'il ne touche pas d'autres cristaux. Dans ce cas, ils grandiront ensemble, et au lieu d’un beau grand échantillon, vous vous retrouverez avec une masse de forme indistincte.
Conseil utile! Vous pouvez ajuster indépendamment la taille des faces de votre cristal. Si vous souhaitez que certains poussent plus lentement, vous pouvez les lubrifier avec de la vaseline ou de la graisse. Et pour préserver la beauté bleu ciel, vous pouvez traiter les bords avec du vernis transparent.
Il existe 3 catégories de poids de diamants :
- Petit. Poids 0,29 carat
- Moyenne. Poids de 0,3 à 0,99 carats
- Grand. Diamants pesant plus de 1 carat.
Les ventes aux enchères populaires acceptent les pierres pesant plus de 6 carats. Les pierres pesant plus de 25 carats reçoivent leur propre nom. Par exemple : diamant « Winston » (62,05 carats) ou « De Beers » (234,5 carats), etc.
Tu auras besoin de
- - de l'eau distillée ou bouillie ;
- - des ustensiles chimiques pour préparer la solution ;
- - un filtre de laboratoire, qui peut être remplacé par un buvard ou un coton ;
- - une feuille de papier vierge.
Instructions
Pour faire pousser un beau cristal de forme correcte, vous avez besoin d’une solution propre. Pour le préparer, vous aurez besoin de : de l'eau distillée ou bouillie, de la verrerie chimique pour préparer la solution, un filtre de laboratoire pouvant être remplacé par un buvard ou un coton, une feuille de papier propre.
Il faut beaucoup de temps pour qu'un cristal devienne grand et beau. Il s’agit d’un processus complexe et long qui demande prudence et patience. Vous devez d'abord préparer un petit cristal - une graine. Dès l'apparition des premiers cristaux, vous devez choisir parmi eux ceux qui ont la forme la plus correcte ou que vous préférez.
Remplissez le bécher à moitié avec de l'eau tiède et ajoutez du sel par petites portions. Remuez la solution après chaque portion de la substance. Une fois qu'il cesse de se dissoudre, remuez à nouveau soigneusement. Filtrez la solution préparée dans un autre verre où poussera le cristal et recouvrez-le de papier. En une semaine, le cristal grandira sensiblement.
Il faut veiller à ce que lorsque la solution s'évapore, la partie supérieure du cristal ne soit pas exposée à l'air. Cela le ruinera. Pour éviter que cela ne se produise, ajoutez la solution au récipient si nécessaire.
note
Lors de la croissance du cristal principal, d'autres cristaux peuvent apparaître et se développer dans la solution, qui doivent être éliminés au moins une fois toutes les deux semaines.
Conseil utile
Il est préférable de filtrer la solution à travers un filtre de laboratoire, mais si vous n’en avez pas, vous pouvez utiliser un buvard ou du coton. Plus il est dense, plus le liquide sera pur.
Sources:
- comment obtenir un diamant
L'émeraude est une pierre précieuse de grande qualité. Certains exemples d’émeraudes peuvent coûter plus cher qu’un diamant. Vous pouvez trouver l’émeraude dans les bijoux les plus exquis. Saviez-vous que l'émeraude peut être cultivée à la maison ?
Instructions
Pour que la nature fasse pousser une émeraude, il faudra des milliers, voire des années, mais dans des conditions artificielles, l'ensemble du processus ne prend que quelques mois. L'émeraude artificielle est généralement encore meilleure que l'émeraude naturelle en termes de propriétés optiques et physiques. Certaines pierres artificielles possèdent toutes les caractéristiques des pierres non naturelles. Cependant, contrairement à son frère naturel, une émeraude cultivée dans des conditions artificielles ne contiendra aucune inclusion étrangère ni impureté. Cette pierre aura fière allure encadrée en argent ou en argent.
Pour faire pousser des émeraudes, utilisez la méthode hydrothermale. Pour ce faire, vous aurez besoin d’un récipient capable de résister à des températures et à des pressions élevées. A ces fins, essayez d'utiliser un autoclave, il deviendra votre appareil haute pression. Pour vous assurer que cette unité répond à toutes les spécifications nécessaires, pensez à contacter un ingénieur spécialisé dans les appareils sous pression, qui la configurera pour répondre aux exigences nécessaires. Vos coûts pour la quantité consommée par l'appareil par jour, sous réserve d'un fonctionnement continu, seront d'environ 30 roubles.
Ensuite, commencez la recherche scientifique, si vous travaillez dur, après votre travail, vous pourrez faire pousser le premier cristal. Ensuite, trouvez un tailleur de pierre qui pourra couper le cristal en plusieurs morceaux et fabriquer des pierres à facettes à partir de chacun.
Que faire des pierres finies dépend de vous. Vous pouvez les apporter chez un bijoutier qui les fabriquera, ou vous pouvez créer le vôtre et gagner de l'argent !
note
Les gens croient que l'émeraude, comme toute pierre précieuse, a des propriétés particulières : on pense qu'elle restaure la mémoire et renforce la conscience. Il est difficile de dire si cela peut être attribué aux pierres synthétiques, mais elles peuvent aussi décorer votre produit.
Sources:
- émeraude cultivée
Les pierres précieuses naturelles sont parfois extraites dans des endroits profonds et dangereux pour l'homme ; beaucoup de temps et d'efforts sont consacrés à leur recherche, à leur extraction et à leur taille, ce qui fait que leurs prix déjà élevés deviennent encore plus élevés. Dans le même temps, les pierres précieuses synthétiques ont exactement les mêmes caractéristiques physiques et chimiques que les originales, mais leur production nécessite beaucoup moins d'efforts.
Instructions
La méthode de culture des pierres de Verneuil est la suivante : l'hydrogène est fourni au brûleur avec la buse vers le bas par le tuyau extérieur, et l'oxygène par le tuyau intérieur. Pour produire des rubis, vous aurez également besoin de poudre d’oxyde d’aluminium. Votre appareil doit commencer par un entonnoir dans lequel vous verserez l'oxyde, qui deviendra en quelques heures un bijou. Directement sous l'entonnoir se trouve un brûleur auquel sont connectés des tubes, à travers lesquels circulent de l'oxygène et de l'hydrogène. Ci-dessous, il devrait y avoir un conteneur dans lequel le vôtre poussera. L'appareil doit bien entendu être stable et la partie où se trouve le brûleur doit être isolée.
Plantez les graines au début du printemps en mars ou avril. Répartissez les graines sur la surface du sol. Vaporisez-les avec de l'eau provenant d'un flacon pulvérisateur et couvrez le pot de verre. Lorsque les plantules apparaissent, arrosez-les à l'aide d'une pipette au niveau de la racine en faisant attention à ne pas mettre d'eau sur les feuilles. Les petites plantes atteignent la taille adulte en 1 à 1,5 ans environ, puis commencent à croître très lentement.
Traduit du grec, le nom de cette plante succulente unique se traduit par « semblable à une pierre ». En effet, la plante a l'air très exotique et ressemble en apparence à un caillou rond ; ce n'est pas pour rien que les lithops sont communément appelés pierres vivantes. A la maison, plusieurs types sont courants : beaux lithops, divisés, faux tronqués et autres. Le soin et l’entretien des plantes sont similaires.
Humidité, lumière et autres conditions de conservation des lithops
Les lithops sont des plantes qui aiment beaucoup la lumière, il est donc préférable de placer un pot avec des pierres vivantes sur une fenêtre sud de la maison. L'emplacement doit être permanent, car de nombreux types de lithops réagissent très mal aux changements d'emplacement ; il n'est même pas recommandé de faire pivoter le pot.
La température à laquelle Lithops est conservé dépend de la saison. Pendant la période de croissance active, qui dure de mars à novembre, les pierres vivantes nécessitent une température ambiante normale et pendant les mois d'hiver, les plantes ont besoin d'être maintenues au frais à une température de 10 à 12 degrés.
Un éclairage vif est recommandé. Pendant la journée, elles ont besoin de 5 heures de soleil direct et pendant l'après-midi, les plantes ont besoin d'une ombre partielle (pendant cette période, leurs fleurs s'ouvrent). En automne et en hiver, lorsqu'il n'y a pas assez de lumière, les jardiniers recommandent d'installer des lampes fluorescentes au-dessus des lithops (la distance entre les plantes et la lampe doit être d'au moins 10 cm).
Après les mois d’hiver, il est nécessaire d’habituer progressivement les pierres vivantes au soleil éclatant du printemps. Pendant plusieurs jours, il est nécessaire de recouvrir les lithops d'un rideau. Sinon, les plantes pourraient être brûlées.
Cette fleur inhabituelle tolère très bien l'air sec d'un appartement. Les pierres vivantes ne nécessitent pas d'humidité supplémentaire, mais lors de la transition de l'hibernation à la croissance active au printemps, les jardiniers expérimentés conseillent de pulvériser l'air autour des plantes pendant plusieurs jours. Cette technique stimulera la croissance des lithops.
Choisir un pot, un substrat et les caractéristiques de la plantation des lithops
Pour planter des pierres vivantes, vous aurez besoin d'un récipient de taille moyenne, car leur système racinaire est assez gros. La forme peut être n'importe laquelle, mais la meilleure option serait un bol large ou un pot spécial pour cactus. Il sera nécessaire de planter plusieurs spécimens dans un même récipient, car les lithops poussent mieux en compagnie. On remarque qu'une plante dans un pot pousse et se développe lentement.
Pour le substrat prendre :
- sol de gazon léger (1 partie);
- sable grossier ou gravier fin (1 partie).
Mélangez la terre avec du sable (cailloux) et versez-la dans un pot sur une couche drainante. Positionnez ensuite les lithops de manière à ce que la racine pivotante soit complètement déployée. Couvrez les racines de substrat afin que les feuilles soient au-dessus de la surface du substrat. Remplissez ensuite le sol de petits cailloux (de 5 à 7 mm) afin qu'ils recouvrent les feuilles au quart.
Les nuances de l'arrosage et de la fertilisation
Comme toutes les plantes succulentes, les pierres vivantes ont peur de l’excès d’humidité, qui peut les tuer. Les lithops nécessitent un arrosage très modéré pour éviter la pourriture des racines. Arrosez les plantes une fois par semaine au printemps et en été. En hiver, l'hydratation est complètement stoppée. Lors de l'arrosage, vous devez vous assurer que l'eau ne pénètre pas dans l'espace entre les feuilles. La plante n'a pas du tout besoin d'être nourrie si les lithops sont replantés chaque printemps dans un substrat frais.
Fait intéressant, pendant la croissance active, les pierres vivantes changent de feuilles. L'ancienne coquille se fissure et une nouvelle paire de feuilles charnues apparaît à l'intérieur. Veuillez noter que vous ne devez pas essayer d'accélérer ce processus, car cela pourrait sérieusement endommager la fleur.
Les diamants artificiels sont un analogue des vrais diamants précieux. On sait depuis longtemps que l’irisation des visages en diamant possède des propriétés magiques et envoûtantes. Mais comme les diamants naturels sont les pierres les plus chères, beaucoup ne peuvent tout simplement pas acheter de bijoux en diamant. Grâce aux analogues, les femmes et les hommes peuvent profiter de la beauté et du chic des bijoux en pierres artificielles. De plus, les diamants sont utilisés non seulement pour la fabrication de bijoux, mais également dans de nombreux domaines de la vie humaine : science, technologie, médecine. Il n’est pas rentable d’utiliser des diamants précieux et de haute qualité dans l’industrie. À cette fin, des pierres défectueuses qui n'ont pas de valeur joaillière particulière ou des diamants cultivés artificiellement sont utilisés. Le nom « diamant » traduit de l’ancienne langue indienne signifie « incassable ». Une autre version dit : le nom vient du mot grec « adamas », qui signifie « irrésistible ».
Caractéristiques des diamants artificiels
En 1993, pour la première fois, des pierres artificielles ont commencé à apparaître sur le marché mondial du diamant à titre d'échantillons expérimentaux. Certains d'entre eux ont été envoyés pour recherche dans un laboratoire réputé de l'Institut de gemmologie des États-Unis, où les scientifiques ont conclu : la différence entre les diamants artificiels et les pierres naturelles est assez significative, mais tous les bijoutiers ou consommateurs ordinaires ne seront pas en mesure d'identifier et de distinguer. une vraie pierre à partir d'une fausse. La principale propriété distinctive des diamants artificiels synthétisés est la pureté et la dureté. Le diamant artificiel est la pierre la plus dure au monde. Les diamants naturels peuvent présenter des erreurs et des défauts (fissures, troubles ou inclusions), ce qui n'est pas le cas des pierres artificielles.
Comme vous le savez, un vrai diamant a des propriétés magiques, aide à protéger une personne des « mauvaises » vues et pensées et équilibre le système nerveux. Les experts en astrologie assurent qu'un diamant artificiel émet également de l'énergie positive, ce qui aide une personne dans les moments difficiles à prendre la bonne décision ou à faire le bon choix. Quel que soit le signe du zodiaque, les diamants naturels et artificiels peuvent être portés sur le corps ou simplement conservés dans une boîte à la maison. La variété de bijoux fabriqués à partir de pierres artificielles est aujourd'hui assez grande et il est totalement impossible de distinguer les pierres des vrais bijoux au premier coup d'œil.
Méthodes de culture de diamants synthétiques
Les échantillons synthétiques sont cultivés en laboratoire dans des conditions spéciales, à l'aide d'équipements de haute précision et de haute technologie. Mais ce processus ne nécessite pas des milliers d’années, comme la formation des pierres naturelles. Les spécialistes peuvent choisir leurs propres nuances et tailles. L’une des méthodes utilisées pour faire pousser des diamants artificiels consiste à appliquer un gradient de température à l’aide de tubes spéciaux. Ils contiennent les ingrédients suivants :
- poudre de graphite;
- alliages métalliques spéciaux (ils agissent comme substances catalytiques);
- graines pour les futures pierres artificielles.
La capsule est sous pression (environ 3000 tonnes) pendant 10 jours. Il commence à croître là où la pression est la plus élevée. En raison de la température interne élevée (près de 1 500 °C), le métal fond et dissout la poudre de graphite. La différence entre les températures crée une certaine pression, qui favorise le mouvement de la masse résultante vers le « noyau », où se produit son dépôt.
Une autre technique de culture de pierres de laboratoire est appelée méthode CVD (dépôt gazeux). La technique consiste à ensemencer une plaque spéciale (substrat) avec des « graines » de diamant. Cette plaque est placée dans une installation spécialisée, qui est pré-évacuée sous vide poussé. La chambre est ensuite remplie de rayons micro-ondes et de gaz. Au moment de la croissance des diamants, le plasma atteint une certaine température (environ 3100°C).
Sous l'influence de la température, les gaz se décomposent en plasma et les molécules de carbone adsorbées par le méthane se déposent sur la plaque sous forme de diamants artificiels.
Les cristaux ont des liaisons équivalentes, ce qui explique leur force et leur dureté. Pour la culture artificielle, on utilise du graphite, de la suie, du charbon de sucre et diverses substances riches en carbone.
Les diamants cultivés ont plusieurs noms, mais ils sont généralement appelés artificiels ou synthétiques, bien que dans la littérature scientifique, vous puissiez également trouver des noms tels que :
- diamants HPHT;
- Diamants CVD.
Les scientifiques préfèrent les appeler « pierres de laboratoire » ou « diamants de laboratoire ».
En quoi un diamant synthétique diffère-t-il des pierres naturelles ?
L'apparence des diamants artificiels n'est pas inférieure à celle des pierres précieuses naturelles, mais si l'on prend en compte leur coût, il est bien inférieur. Les pierres synthétiques se prêtent mieux au processus de coupe, de sorte que même les plus petits cristaux peuvent se targuer d'une coupe impeccable. De plus, les petites pierres synthétiques sont beaucoup plus résistantes que les pierres naturelles, on trouve donc difficilement de vrais diamants de petite taille dans les rayons des bijouteries : le processus d'extraction du minerai demande beaucoup de main-d'œuvre. À l'aide de petites pierres synthétiques, les bijoutiers créent de très beaux bijoux non massifs avec des broderies de diamants, ce qui augmente considérablement les désirs des consommateurs.
Domaine d'application des diamants artificiels
En raison de leur dureté, les pierres artificielles cultivées sont largement utilisées pour couper et meuler diverses surfaces. Aujourd'hui, presque toutes les scies, perceuses, abrasifs, outils de meulage et de coupe sont dotés de pièces taillées en diamant artificiel. Les pierres cultivées artificiellement sont également largement utilisées comme semi-conducteurs dans la production de microcircuits. Les marchés commerciaux des diamants sont différents des marchés de la bijouterie car la pierre de laboratoire, en plus de sa dureté, possède une excellente conductivité thermique, plusieurs fois supérieure à la conductivité thermique d'un tel matériau, par exemple le cuivre.
Les principaux consommateurs de pierres artificielles sont les bijoutiers, les fabricants de puces pour équipements informatiques et les organismes fournissant des services de forage.
Aujourd'hui, les poudres de diamant sont très courantes pour polir les surfaces des pierres précieuses, des montures en or et en argent et des plaquettes de silicium.
La plus grande valeur des pierres de laboratoire obtenues par CVD réside dans leur utilisation dans les domaines de haute technologie de l'activité humaine. Les pierres artificielles (synthétiques) sont utilisées dans la production de puissants faisceaux laser (qui sont aujourd'hui utilisés en médecine pour traiter des maladies mortelles) et dans la création d'appareils portables mobiles.
Le plus grand potentiel des pierres synthétiques se trouve dans le domaine de la technologie informatique. Les pièces qu'ils contiennent sont considérées comme plus durables et peuvent fonctionner en continu à des températures très élevées, ce qui ne peut pas être dit, par exemple, des puces informatiques en silicium. Le diamant artificiel peut résister à des températures élevées, ce qui garantit sa productivité, car la durée de vie, la fréquence de fonctionnement des équipements et la vitesse en dépendent. La quantité de diamants artificiels produits chaque année s'élève à près de 5 milliards de carats.
Les scientifiques mènent des recherches en cours, qui ont déjà permis de conclure que les diamants artificiels seront utilisés pour obtenir des images sous l'eau, des images dans le domaine médical, pour les détecteurs du Grand collisionneur de hadrons et dans la recherche nucléaire.
En plus de tout ce qui précède, les diamants artificiels sont largement utilisés dans les bijoux, ce qui permet à de nombreuses femmes d'apprécier les fausses pierres, mais ne diffèrent pratiquement pas des pierres naturelles.
Le 26 mai 2015, l'Institut international de gemmologie (IGI) de Hong Kong a délivré un certificat pour un diamant record inhabituel pesant 10,02 carats, de couleur E et de pureté VS1. De telles pierres précieuses ne sont pas si rares dans le monde de la joaillerie, mais la particularité de ce cas était que la pierre n'était pas extraite des entrailles de la terre, mais taillée dans un cristal de diamant synthétique de 32 carats cultivé par la société russe New Diamond. Technologie (CND). "Ce n'est pas notre premier disque", déclare le directeur général de la société Nikolai Khikhinashvili. "Le précédent, de 5 carats, n'a duré que deux mois."
Roman Kolyadin, directeur de production, me montre un petit atelier dans l'un des parcs technologiques près de Sestroretsk. L'atelier est désert, seules une dizaine de presses hydrauliques tapissent les murs. C'est le « dépôt » : des diamants absolument impeccables poussent à l'intérieur des presses, dans des conditions de températures et de pressions élevées, micron par micron. Les paramètres actuels sont reflétés sur les panneaux de contrôle des contrôleurs de chaque presse, mais Roman demande de prendre la photo pour que ces données n'entrent pas dans le cadre : « Les principes généraux de la synthèse du diamant sont bien connus et ont été utilisés dans l'industrie. depuis plus d'un demi-siècle. Mais le détail des modes de synthèse fait partie du savoir-faire de notre entreprise. Je fais attention aux climatiseurs de précision qui maintiennent le microclimat dans l'atelier avec une précision au dixième de degré. Une telle précision est-elle vraiment nécessaire ? « Vous vous souvenez de la façon dont nous avons immédiatement fermé la porte derrière nous pour éviter les courants d'air ? - explique Romain. — De petits écarts de température peuvent sérieusement affecter la qualité d'un diamant, et pas pour le mieux. Et nous nous efforçons toujours d’atteindre une qualité parfaite.
Processus de croissance de monocristaux de diamant à haute température (environ 1 500 °C, avec le gradient souhaité) et à haute pression (50 à 70 000 atmosphères). Une presse hydraulique comprime un récipient spécial dans lequel se trouvent du métal fondu (fer, nickel, cobalt, etc.) et du graphite. Une ou plusieurs graines – de petits cristaux de diamant – sont placées sur le substrat. Un courant électrique circule à travers la chambre, chauffant la matière fondue à la température souhaitée. Dans ces conditions, le métal sert de solvant et de catalyseur pour la cristallisation du carbone sur un germe en forme de diamant. Le processus de croissance d'un gros ou de plusieurs petits cristaux dure 12 à 13 jours.
Espionné dans la nature
L’histoire des diamants synthétiques commence à la fin du XVIIIe siècle, lorsque les scientifiques ont finalement réalisé que cette pierre était composée de carbone. À la fin du XIXe siècle, des tentatives ont été faites pour transformer des versions bon marché de carbone (charbon ou graphite) en un diamant dur et brillant. De nombreux scientifiques célèbres, tels que le chimiste français Henri Moissan ou le physicien britannique William Crookes, ont affirmé que la synthèse était réussie. Cependant, il s'est avéré plus tard qu'aucun d'entre eux n'avait réellement réussi et les premiers diamants synthétiques n'ont été obtenus qu'en 1954 dans les laboratoires de la société General Electric.
Un processus moins coûteux de dépôt de diamant à partir d'un environnement de gaz d'hydrocarbures ionisés sur un substrat chauffé à 600-700°C. La culture de monocristaux par CVD nécessite un substrat de diamant monocristallin cultivé par HPHT. Lorsqu'elle est déposée sur du silicium ou du diamant polycristallin, on obtient une plaquette polycristalline dont les applications sont limitées en électronique et en optique. Taux de croissance - de 0,1 à 100 µm/heure. L'épaisseur des plaques est généralement limitée à 2-3 mm, de sorte que les diamants coupés peuvent être utilisés comme bijoux, mais leur taille, en règle générale, ne dépasse pas 1 carat.
Le processus utilisé pour la synthèse chez GE s’inspire de la nature. On pense que les diamants terrestres se forment dans le manteau, à des centaines de kilomètres sous la surface de la Terre, à des températures élevées (environ 1 300 °C) et à haute pression (environ 50 000 atm.), puis sont ramenés à la surface par des roches ignées telles que comme les kimberlites et les lamproïtes. Les développeurs de GE ont utilisé une presse pour comprimer une cellule contenant du graphite et une masse fondue de fer-nickel-cobalt, qui agissait comme solvant et catalyseur. Ce procédé s'appelait HPHT (High Pressure High Temperature – haute pression, haute température). C'est cette méthode qui est devenue plus tard commerciale pour produire des diamants industriels bon marché et des poudres de diamant (ils sont maintenant produits en milliards de carats par an), et dans les années 1970, avec son aide, ils ont appris à fabriquer des pierres de joaillerie pesant jusqu'à 1 carat, bien que de qualité très moyenne.
Les deux principales technologies de production industrielle de diamants synthétiques sont le HPHT et le CVD. Il existe également un certain nombre de méthodes exotiques, telles que la synthèse de nanocristaux de diamant à partir de graphite lors d'une explosion ou une méthode expérimentale pour produire des diamants de taille micronique à partir d'une suspension de particules de graphite dans des solvants organiques sous l'influence de la cavitation ultrasonique.
solution de contournement
Depuis les années 1960, le monde développe une autre méthode de synthèse du diamant : le CVD (Chemical Vapor Deposition, dépôt en phase gazeuse). Dans celui-ci, les diamants sont déposés sur un substrat chauffé d'hydrocarbures gazeux, qui est ionisé par rayonnement micro-ondes ou chauffé à haute température. C’est sur cette méthode de synthèse qu’au début des années 2000 aussi bien des petites startups que de grandes entreprises comme Element Six, qui fait partie du groupe De Beers, ont commencé à placer de grands espoirs dans cette méthode.
Jusqu’à récemment, la méthode HPHT restait largement sous-estimée. «Lorsque nous avons acheté du matériel il y a plusieurs années, on nous avait tous dit à l'unanimité que les presses industrielles n'étaient adaptées qu'à la synthèse de poudres de diamant», explique Nikolai Khikhinashvili. Toutes les ressources ont été allouées au développement du CVD et la technologie HPHT était considérée comme une niche ; aucun des spécialistes ne pensait qu'elle pouvait être utilisée pour faire croître des cristaux suffisamment gros. Cependant, selon Nikolai, les spécialistes de l’entreprise ont réussi à développer leur propre technologie de synthèse, ce qui a littéralement produit l’effet d’une bombe qui a explosé dans l’industrie. Il y a plusieurs années, dans un rapport d'un des laboratoires de gemmologie, il était écrit : « Le poids de ce diamant est de 2,30 carats ! Jusqu’à récemment, une telle taille d’un diamant était une garantie de son origine naturelle.
Tailler des diamants pour créer des diamants étincelants est un processus long et peu impressionnant pour les non-initiés. Les diamants naturels et les diamants naturels sont traités exactement de la même manière.
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« Bien entendu, nous ne sommes pas les seuls à cultiver des diamants de plus de 5 à 6 carats », explique Nikolai. « Mais tout le reste suit le principe « deux sur trois » : grandes, de haute qualité, commercialement rentables. Nous sommes les premiers à apprendre comment obtenir de gros cristaux de diamant de haute qualité à un coût abordable. Avec 32 presses, nous pouvons produire environ 3000 carats par mois, et ce sont des pierres de très haute qualité - des diamants de couleur D, E, F et de pureté allant du IF le plus pur au SI, principalement de type II. 80 % de nos produits sont des diamants de joaillerie pesant entre 0,5 et 1,5 carats, bien que nous puissions cultiver sur mesure des diamants de n'importe quelle taille. Pour preuve, Nikolaï me tend un cristal de la taille d'une pièce de 10 roubles : « Celui-ci, par exemple, fait 28 carats. Si vous le coupez, vous obtenez un diamant de 15 carats.
Au début des années 2000, le monopole mondial du diamant, De Beers, était très préoccupé par l’entrée imminente des diamants synthétiques sur le marché de la bijouterie, craignant que cela ne nuise à ses activités. Mais le temps a montré qu'il n'y a rien à craindre : les diamants synthétiques occupent une très petite part du marché de la joaillerie. De plus, au cours de cette période, des méthodes de recherche ont été développées qui permettent d'identifier en toute confiance les diamants cultivés. Les signes de synthèse sont des inclusions métalliques ; des secteurs de croissance peuvent être observés dans les diamants colorés ; de plus, les diamants HPHT, CVD et naturels ont des modèles de luminescence différents dans les rayons UV.
En fonction de leur teneur en azote, les diamants sont classés en deux types principaux. Les diamants de type I contiennent jusqu'à 0,2 % d'azote, dont les atomes sont situés aux sites du réseau cristallin en groupes (Ia) ou individuellement (Ib). Le type I prédomine parmi les diamants naturels (98 %). En règle générale, ces pierres sont rarement incolores. Les diamants de type IIa ne contiennent pratiquement pas d'azote (moins de 0,001 %), et ne représentent que 1,8 % des pierres naturelles. Les diamants sans azote avec un mélange de bore (IIb) sont encore moins courants (0,2 %). Les atomes de bore présents dans les sites du réseau cristallin déterminent leur conductivité électrique et donnent aux diamants une teinte bleuâtre.
« Que pensent les consommateurs des diamants cultivés ? C’est bien, dit Nikolaï, surtout pour les jeunes d’aujourd’hui. Il est important pour eux que ces diamants soient exempts de conflits et créés par des personnes utilisant la haute technologie sans interférer avec la nature. Eh bien, le prix est environ deux fois moins bas. Bien sûr, le certificat indique que les pierres sont cultivées, mais ils portent une bague en diamant, pas un certificat ! Et en termes de propriétés physiques et chimiques, nos diamants sont identiques aux diamants naturels.
Jusqu’à présent, la plupart des bénéfices proviennent de la production de diamants destinés au marché de la bijouterie. Cependant, il est probable qu'il y aura une énorme demande dans les années à venir pour des diamants cultivés et des plaquettes de diamant destinés à l'optique spécialisée, à la microélectronique et à d'autres applications industrielles de haute technologie.
De la bijouterie à l'industrie
Les diamants de joaillerie constituent une part lucrative de l'activité de NDT, mais demain est ailleurs. Le directeur technique du NDT, Alexander Kolyadin, aime dire : « Si rien d’autre ne peut être fabriqué à partir d’un diamant, fabriquez un diamant. » En fait, le marché le plus prometteur pour les gros diamants synthétiques de haute qualité est l’industrie. "Pas un seul diamant naturel ne convient à une utilisation dans des optiques ou des appareils électroniques spéciaux", explique Alexander Kolyadin. - Ils ont trop de défauts. Et les plaques taillées dans nos diamants ont un réseau cristallin presque parfait. Certains organismes de recherche à qui nous fournissons nos échantillons pour étude ont du mal à croire aux paramètres mesurés tant ils sont parfaits. Et pas seulement des échantillons individuels : nous pouvons garantir en toute confiance la répétabilité des caractéristiques, ce qui est vital pour l'industrie. Les diamants sont des dissipateurs thermiques, des fenêtres pour les optiques spéciales et pour les synchrotrons et, bien sûr, pour la microélectronique de puissance, qui se développent aujourd'hui partout dans le monde.»
« Le secteur industriel représente actuellement 20 % de notre production, mais dans trois ans nous prévoyons de la porter à 50 %, d'autant plus que la demande croît rapidement. Maintenant, nous fabriquons principalement des plaques de 4 x 4 et 5 x 5 mm, nous avons découpé quelques plaques de 7 x 7 et 8 x 8 mm et même 10 x 10 mm sur commande, mais ce n'est pas encore une production de masse. Notre prochain objectif, explique Nikolai Khikhinashvili, est de passer à la production de plaques diamantées en pouces. C'est le minimum très demandé dans l'industrie électronique et optique de masse. Pour obtenir de telles plaques, il faut faire pousser un cristal de diamant pesant cent carats. C'est notre plan pour un avenir proche." « Pendant une décennie ? » — Je précise. Nikolaï me regarde avec une grande surprise : « Une décennie ? Nous allons le faire avant la fin de l'année."
