Виды диффузионного сапфира и технология его производства

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.

обработанный сапфир
Диффузионный сапфир

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.

диффузионный сапфир
Природный и обработанный сапфир

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.

Рекомендуем похожие статьи