Các phương pháp cơ bản tổng hợp đá quý

Các phương pháp cơ bản tổng hợp đá quý

Các phương pháp cơ bản tổng hợp đá quý

Để tổng hợp đá quý người ta có thể sử dụng các phương thức như sau:

– thiết lập một môi trường có điều kiện nhiệt độ và áp suất cao tương tự như trong tự nhiên phương pháp này chủ yếu để sản xuất kim cương tổng hợp.

– nuôi tinh thể từ dung thể đóng chảy có thể theo 3 phương pháp sau: phương pháp Vecneuil, phương pháp Czochralski và phương pháp Bridgenzan-stockbarger.

Dùng chủ yếu để sản xuất Ruby và Sapphire. Bằng việc kết tinh từ dung thể chủ yếu để sản xuất thạch anh, berin, corindon tổng hợp.

– Bằng việc cho kết tủa do sự tương tác của hai hay nhiều chất trong các phản ứng hóa học phương pháp này chủ yếu để sản xuất agat màu

Để tổng hợp đá quý người ta có thể sử dụng nhiều phương thức
Để tổng hợp đá quý người ta có thể sử dụng nhiều phương thức

– Một phương pháp nữa nhưng ít áp dụng là sự kết tinh trực tiếp từ trạng thái hơi dựa trên nguyên tắc có một số chuyển thẳng từ trạng thái hơi sang trạng thái kết tinh thông qua trạng thái lỏng. Ngày nay nhiều hay trên thế giới đã được hình thành để sản xuất đá quý tổng hợp hàng năm sản xuất tới hàng triệu carats ruby, saphia. Gần đây cũng đã sản xuất được emorot rút kim cương giá hàng vẫn quá cao xấp xỉ hoặc hơn kim cương thiên nhiên. Vì vậy việc sản xuất với số lượng lớn hạn chế các đã trang sức như thạch anh, opaz,….tổng hợp cũng rất phổ biến trên thị trường.

Để hiểu được đặc điểm của đá quý được tổng hợp bằng các phương pháp khác nhau ,làm cơ sở cho việc nhận biết và giám định chung. Dưới đây chúng ta sẽ điểm qua những nét cơ bản của từng phương pháp.

Nhóm phương pháp tổng hợp đá quý từ dung thể

Trong nhóm phương pháp này , các tinh thể được kết tinh trực tiếp từ dung thể trong điều kiện khống chế nghiêm ngặt về nhiệt độ, áp suất, thành phần.

Phương pháp nóng chảy trong ngọn lửa

– Nguyên lí phương pháp: cho kết tinh các tinh thể đá quý trực tiếp từ dung thể.Phương pháp này sử dụng nguyên liệu ban đầu là bột Al2O3 tinh khiết với các oxit tương ứng, làm sạch ,lọc và rung khô ở nhiệt độ 1200 độ C. Các chất tạo màu được thêm vào có thể là các, oxit Fe, Cr

Quá trình hình thành tinh thể được diễn ra trong một lò đặc biệt. Bột Al2O3 được rơi xuống từ buồng cấp liệu ở phía trên theo nhịp đập của hệ thống búa đi qua rây và rơi vào buồng đốt. Ở đây oxy nhôm bị nóng chảy trong ngọn lửa của hỗn hợp Oxi và hidro với điểm nóng chảy của oxit nhôm khoảng 2050 độ C .Và rơi lên đầu 1 một đé có dạng cây nến với đường kính khoảng 2 đến 2,5 cm và đặt ở phần mát của lò. Khi củ conrindon đã đạt tới kích thước 6 đến 7 cm chiều dài và trọng lượng khoảng 150 đến 200 CTS người ta ngừng đốt, đợi nó nguội và lấy củ conrindon ra

Phương pháp nóng chảy trong ngọn lửa
Phương pháp nóng chảy trong ngọn lửa

– Sản phẩm: bằng việc thêm các oxit tạo màu thích hợp mà ta thu được Ruby hay saphia có màu khác nhau thêm Cr sẽ cho ruby, thêm đồng thời Cr, Fe cho Ruby đỏ sẫm tím đỏ,……

– Đặc điểm: bọt khí hay kéo dài thường tập trung ở đầu thỏi ruby và chúng sắp xếp vuông góc với đường sinh trưởng, các đường sinh trưởng cong dễ dàng quan sát được trong thỏi conrindon.

Phương pháp kéo

Phương pháp này do Czokralski để xuất năm 1918.

  • Nguyên lý phương pháp: Bột A,O, và chất tạo màu được làm nóng chảy trong nổi Iridium bằng các cuộn cao tần quấn quanh nổi. Tình thể mầm được gắn vào thanh kéo và nhúng vào thể nóng chảy rồi nâng lên cao hơn mặt lỏng, tinh thể sẽ kéo theo thể lỏng dính liền với mình.

Thanh kéo mang tinh thể được làm lạnh nhờ dòng nước, có thể trục của mình và nâng cao hay hạ thấp nhờ một bộ phận cơ học. Nổi đưng pha lỏng xoay tròn quanh cũng xoay (ngược chiều với tinh thể) trong quá trình nuôi. Trong phương pháp này quá trình sinh trưởng diễn ra đồng thời với việc kéo (bằng cách quay) thanh ra khỏi nồi sản phẩm là thỏi ruby hình trụ dài khoảng vài chục cm đường kính tới 10 cm, quá trình nuôi diễn ra khoảng 25 giờ, tốc độ kéo 6 – 25 mm/h.

Phương pháp này do Czokralski để xuất năm 1918
Phương pháp này do Czokralski để xuất năm 1918

Sản phẩm: Ngoài ruby, saphia ứng dụng phương pháp trên có thể sản xuất ra sielit, YAG, GGG (nhóm granat), alexandrit, fluorit …

– Đặc điểm: Bọt khí kéo dài đôi khi như dạng mưa sa, đường sinh trưởng cong.

Phương pháp nóng chảy vùng

Dùng để tỉnh chế các tinh thể dã có hoặc nuôi tính thể mới

Nguyên lý của phương pháp: Tại cuối một cái thuyển chứa đầy nguyên liệu dưới dạng đa tinh thể người ta đặt một tinh thể giống (dơnm tính). Nho một bộ phận đốt nóng đác biệt, nguyên liệu bị chảy lỏng một vùng hẹp canh tinh thể giống. Bằng cách cho thuyền chuyển động trong lò (hoặc cho lò chuyển động đối với thuyền) vùng nóng chảy sẽ di chuyển bất đầu từ tinh thể giống hướng dọc theo vùng nguyên liệu đa tinh thể và tinh thể sẽ lớn đuổi theo vùng nóng chảy.

Dùng để tỉnh chế các tinh thể dã có hoặc nuôi tính thể mới
Dùng để tỉnh chế các tinh thể dã có hoặc nuôi tính thể mới

Muốn dùng phương pháp nóng chảy vùng để làm sạch vật chất A loại trừ được tạp chất B người ta cho vùng nóng chảy chạy suốt thuyền chứa vật chất theo một chiếu cố định và lập lại nhiều lần. Sau vài lần lại loại bỏ phần tập trung tap chất hoặc ở đầu thuyển hoặc ở cuối thuyển tuỳ theo tỷ số giữa nồng độ của tạp chất B có lẫn trong tinh thể A với nồng độ của tạp chất này có trong vùng nóng chảy.

  • Sản phẩm: Dùng phương pháp này có thể sản xuất được ruby, saphia, sielit, alexandrit… -Đặc điểm: Bên trong của tinh thể nuôi bằng phương pháp này là bọt khí và đường sinh trưởng cong.

Phương pháp dùng chất trợ dung (flux-fusion)

  • Nguyên lý phương pháp: Đá được kết tinh từ dung dịch có chất trợ dung, nhiệt độ nóng chảy nguyên liệu thấp hơn so với phương pháp từ dung thể, không cần lò chịu nhiệt độ cao.

Chất trợ dung “flux” là chất có khả năng làm giảm nhiệt độ nóng chảy của chất khác khi chúng được trộn lẫn vào nhau. Nhiệt độ nóng chảy của nguyên liệu dùng trong phương pháp này để nuôi tinh thể giảm đi khi ta trộn với chất trợ dung thích hợp. Ở nhiệt độ bình thường chất trợ dung là chất rắn, nhưng khi nóng chảy chất trợ dung trở thành dung môi rất mạnh có thể hoà tan các nguyên liệu nuôi.

Nguyên liệu ban đầu (Al203 và chất tạo màu) được hoà tan với chất trợ dung ở nhiệt độ hơi cao điểm bão hoà. Trong giai đoạn này là được quay để các hợp phần được hoà tan đều vào nhau. Khi dung dịch đã tạo thành, nhiệt độ được hạ dần trong khoảng nhiệt độ kết tinh của corindon và việc kết tinh xảy ra từ từ, bắt đầu từ phần lạnh của lò bằng kích thích hạt nhân hoặc lớn lên bao quanh mầm tinh thể được đặt vào. Khi tinh thể đạt tới kích thước mong muốn người ta lấy ra bằng cách gạn bỏ dung thế nóng chả thừa qua một lỗ ở đáy lò.

Phương pháp dùng chất trợ dung (flux-fusion)
Phương pháp dùng chất trợ dung (flux-fusion)

Các chất trợ dung chủ yếu là: Li20-MoO3-PbF-(PbO2) (phương pháp Chatham, Na,AIF, (phương pháp Kashan); Li2O-WO3-PbF2(PbO2) (phương pháp Knischka), Bi2O3-La203-PbF2, và PbO2, (phương pháp Ramaura).

– Sản phẩm: Phương pháp này phổ biến nhất hiện nay để sản xuất ruby, saphia, emorot với các hãng sản xuất nổi tiếng như Chatham, Ramaura, Kashan (Mỹ); Knischka, Lechleitner (Áo).

– Đặc điểm: Ưu điểm của phương pháp này là loại trừ được bọt khí và đường sinh trưởng cong, hơn nữa cũng tạo được bao thể như đá thiên nhiên. Đặc điểm bên trong của các sản phẩm này gồm bao thể chất trợ dung platin dạng que, sợi, tấm, lục giác, tam giác. Các bao thể dạng vân tay hoặc tinh thể âm được chất trợ dung lấp đầy (không có bao thể lỏng).

Phương pháp nhiệt dịch (hydrothermal method)

– Nguyên lý phương pháp: Phương pháp này mô phỏng chính xác nhất quá trình thành tạo đá quý tự nhiên về các điều kiện nhiệt độ, áp suất, môi trường.

Corindon hoàn toàn không hòa tan trong  nước ở nhiệt độ phòng và chỉ hòa tan tí chút ở nhiệt độ của nước (100oC), Tuy nhiên, ở trong nồi áp suất khi tăng nhiệt độ thì nhiệt độ hòa tan sẽ tăng lên nhanh lên nhanh chóng, đây chính là nguyên tắc của phương pháp nhiệt dịch.

Phương pháp nhiệt dịch (hydrothermal method)
Phương pháp nhiệt dịch (hydrothermal method)

Nguyên liệu ban đầu dùng cho phương pháp này có thể là corindon ( Al2O3) hoặc gipxit Al(OH) được đặt ở đáy nồi áp suất cao như nồi chưng cất với áp suất có thể đạt tới 3000 atm. Mầm tinh thể có thể là corindon tự nhiên hay tổng hợp (Verneuil) được treo bằng khung Ag ở phía trên của nồi. Và nồi được dốt nóng từ phía dưới, chất nóng chảy được dòng đối lưu vận chuyển về phía trên và kết tủa trên các tinh thể mầm được dịnh hướng trước. Tốc độ lớn của tinh thể trong phương pháp này là rất chậm so với các phương pháp khác.

  • Sản phẩm: Phương pháp này thường dùng để sản xuất emơrot, thạch anh, ruby.Các nhà sản xuất chủ yếu trên thế giới là Chatham (Mỹ), Gilson (Pháp)…

Công ty cổ phần Trang sức và Đá quý Việt nam là một trong những công ty hàng đầu cả nước về thiết kế, chế tác về đá quý và trang sức. Nếu có mong muốn tư vấn thiết kế sản phẩm trang sức, đá quý mang tính “cá nhân hóa và gắn liền với câu chuyện của bản thân”,  Quý khách vui lòng đăng ký trực tiếp trên website để được phục vụ tốt nhất.

Để được tư vấn trực tiếp, Quý Khách vui lòng bấm số HOTLINE hoặc đăng ký trực tuyến TẠI ĐÂY. Ngoài ra, nếu Quý khách cần hỗ trợ luôn, vui lòng nhắn tin tại TẠI ĐÂY (24/24).

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *