Produktionsmethoden und Eigenschaften künstlicher Diamanten. Alles über künstliche Diamanten

Es scheint, dass die Marke De Beers beschlossen hat, dem bekannten diplomatischen Prinzip „Wenn Sie einen Aufstand nicht unterdrücken können, führen Sie ihn an“ zu folgen und nicht nur auf dem Markt für natürliche Diamanten, sondern auch für künstlich gezüchtete Steine ​​zum Monopolisten zu werden. Speziell für diese Zwecke wurde die Marke Lightbox gegründet, die ausschließlich Schmuck mit unter Laborbedingungen gezüchteten Steinen verkauft. Schlichtes, unprätentiöses Design, günstig – für jeden Tag.

„Synthetische Diamanten sind nichts weiter als eine Modeerscheinung und eine Modeerscheinung“, sagt Bruce Cleaver, CEO von De Beers. „Sie eignen sich nicht dazu, bedeutende Ereignisse in Ihrem Leben zu markieren, an die Sie sich gerne lange erinnern möchten.“ Der Finanzdirektor des Unternehmens, Nimesh Patel, schließt sich ihm an: „Solche Steine ​​sind nichts Einzigartiges. Wenn Sie Schmuck mit einem synthetischen Diamanten verlieren, werden Sie wahrscheinlich nicht sehr verärgert sein. Das ist übrigens eine tolle Alternative zum Dekorieren eines Kindes.“

Im Allgemeinen haben die Redner von De Beers bei der Einführung einer neuen Marke alles getan, um sicherzustellen, dass der Ruf von Labordiamanten unter Null sinkt. Und das, obwohl das Unternehmen bereits im September 2017 offiziell bekannt gab, dass es niemals künstlich gezüchtete Diamanten verkaufen würde, was verständlich und nachvollziehbar war: in ansonsten Es würde so aussehen, als würde man sein eigenes Unternehmen ausschlachten.

Gibt es Unterschiede?

Das Thema künstlich gezüchtete Diamanten wurde in den letzten zwei Jahren aktiv vorangetrieben. Die einzige Frage, die die Öffentlichkeit ständig beschäftigt, ist: „Wie unterscheiden sie sich von natürlichen?“

Die richtige Antwort ist praktisch nichts. Reiner Kohlenstoff. Verdichtet durch Jahrmillionen geologischer Prozesse oder verdichtet durch Aufdampfen im Labor. Darüber hinaus erfordert die direkte Bildung von Diamanten sowohl in natürlichen als auch in künstlichen Umgebungen ungefähr die gleiche Zeit – zwei bis drei Wochen. Nur lag das Natürliche dann „ein wenig“ in der Erdkruste. Die chemische Zusammensetzung ist dieselbe. Kristallstruktur auch. Hinsichtlich der visuellen Identität sind farblose synthetische Diamanten selbst für den Fachmann bei 15-facher Vergrößerung nicht von natürlichen zu unterscheiden. Durch eine spezielle Schulung kann man misstrauisch werden – aber nicht mehr.

„Tatsächlich stimmt das nicht ganz“, sagt ein unabhängiger Schmuckexperte, der 35 Jahre lang für De Beers gearbeitet hat. „Beim Schleifen kann ein Meister einen natürlichen Diamanten leicht von einem im Labor gezüchteten unterscheiden, die Struktur ist deutlich anders.“

Genau um die von Menschen gezüchteten Diamanten im Detail zu untersuchen, richtete die Firma De Beers vor einigen Jahren im britischen Berkshire ein eigenes Element-Six-Labor zur Züchtung und Untersuchung synthetischer Diamanten ein.

Dimitri Otis / Getty Images.com

Heutzutage versuchen die meisten im Labor gezüchteten Diamanten, sich als natürlich auszugeben, was eine so gründliche und kostspielige Forschung von De Beers erforderte.

Die schlechte Nachricht ist: Wenn der Kunststein nicht von Experten auf der Ebene der Schmuckproduktion entdeckt wurde, können Sie ihn im Geschäft nicht feststellen. Das Gute daran ist, dass es unwahrscheinlich ist, dass es jemand anderes tut, sodass Sie nie erfahren werden, dass Sie getäuscht wurden. Aber die Gelegenheit selbst macht nicht so sehr Käufer nervös, sondern Experten und Juweliere – schließlich der Ruf.

Wie viel kostet das?

Und hier ist nun der Hauptpunkt von De Beers‘ Trick mit der Marke Lightbox. Bevor die Marke auf den Markt kam, wurde Schmuck mit künstlichen Diamanten von mehreren amerikanischen Unternehmen (die ihn auch herstellten) verkauft, und das zu einem Preis, der nur 30 % unter dem Preis von Natursteinen lag.

Der wichtigste Marketingunterschied und Anreiz für Käufer war die Umweltfreundlichkeit und Ethik von Laborsteinen. Im Übrigen nutzten die neuen Spieler den gleichen Aufstiegsgedanken („Value to wichtige Punkte life"), ähnliches Design, gleiche Schnitte. Einfach ausgedrückt versuchten „Kunststoffe“ auf dem Gebiet der natürlichen Diamanten zu spielen. Das heißt, es beanspruchte einen Teil des fetten Marktes, den De Beers jahrelang mit teuren Werbekampagnen versorgt hatte, und weckte bei den Käufern den Wunsch, in Diamanten zu investieren und für Steine ​​deutlich mehr als ihren tatsächlichen Wert zu zahlen.

„Synthetisch“ oder „menschlich gewachsen“?

Synthetische Diamanten kamen in einem äußerst erfolglosen Reputationsformat auf den Markt: Sie versuchten, natürliche Diamanten in einer großen Menge natürlicher kleiner Diamanten mit einem Gewicht von bis zu eineinhalb Karat zu imitieren. Und dies konnte, wie jeder kleine Betrug, kein Vertrauen in die Idee als Ganzes schaffen.

Jedoch, Künstliche Diamanten Sie stiegen schnell zu kleinen Schmuckmarken auf, denen Umwelt und Ethik am Herzen liegen. Die bekanntesten davon sind Diamond Foundry (Investoren Leonardo DiCaprio und Miroslava Duma), Orro, Gordan Max, Innocent Stone, Carat und ein Dutzend andere. Die meisten Produktionsstätten befinden sich in Amerika und Asien, obwohl es in Sestrorezk ein unter Fachleuten recht bekanntes Labor gibt – hier wurde vor zwei Jahren der größte künstliche blaue Diamant mit einem Gewicht von 5 Karat gezüchtet.

Durch gemeinsame Anstrengungen wurde die Idee der einzigartigen Einzigartigkeit und des Wertes synthetischer Diamanten den Journalisten vermittelt, die die Idee von Innovation und Ethik aufgriffen, und dann den Verbrauchern.

Diamantenabbauunternehmen haben sich zusammengeschlossen, um die Öffentlichkeit davon zu überzeugen, dass synthetische Steine ​​„keine Seele, keine göttliche Berührung“ haben. Werbekampagnen „Echt ist selten, echt ist Diamant“ wurden auf den Markt gebracht. Gleichzeitig zeigt die Werbung einen 20-Karat-Stein von einzigartiger Reinheit und Transparenz, und die Werbekampagne selbst richtet sich nach unserem Verständnis an Käufer ganz gewöhnlicher Diamanten bis zu zwei Karat, die kaum als selten einzustufen sind . Aber hier ist das Paradox: Je mehr Juweliere und Bergbauunternehmen über den Unterschied in den Eigenschaften, „Seltenheit“ und „Einzigartigkeit“ sprachen, Natursteine, desto mehr trugen sie zur Popularisierung synthetischer Produkte bei. Bis Ende des Jahres änderte die Presse ihren Ton von herablassend zu respektvoll: Der eindeutig negativ konnotierte Beiname „synthetisch“ wurde durch einen attraktiveren ersetzt – „vom Menschen gewachsen“. Die Diamantenhändler waren ernsthaft besorgt.

Mit der Einführung von Lightbox verfolgt De Beers zwei einfache Ziele. Die erste besteht darin, synthetischen Diamanten einen Ruf auf der Ebene von Strasssteinen zu verschaffen – modisch, billig, frivol. Und der zweite, viel wichtigere Punkt ist, ihre Kosten zu senken. Wenn die Preise für Kunststoffe in den letzten zwei Jahren 30 % unter dem Marktwert von Natursteinen (also tatsächlich auf dem Niveau der Börsenpreise) gehalten wurden, wird Lightbox Schmuck zu einem Preis verkaufen, der 85–90 % unter dem liegt Kosten für natürliche Diamanten: 200 $ pro Stein und viertel Karat und 800 $ pro Karat. Zum Vergleich: Laut Rappaports Newsletter vom August 2018 kostet ein 0,5-Karat-Naturdiamant mittlerer Qualität etwa 1.500 US-Dollar, während ein 1-Karat-Diamant je nach Eigenschaften zwischen 4.000 und 6.000 US-Dollar kostet. Im Moment ähnelt De Beers' Plan einem kurzen, siegreichen Blitzkrieg, aber die Zeit wird es zeigen.

Ein künstlicher Diamant ist keine Fälschung eines natürlichen, verarbeiteten Diamanten. Es handelt sich um ein Industrieprodukt mit der Struktur und den Eigenschaften von Naturstein.

Eigenschaften synthetisierter Diamanten

Ein fertiger Diamant kann nicht gezüchtet werden, denn so heißt das Produkt der Verarbeitung eines Diamanten, sei es natürlich oder durch einen Syntheseprozess gewonnen. Das Mineral und das Labordoppel haben ein unscheinbares Aussehen und werden erst nach dem Schleifen zu Diamanten.

Ein künstlich gezüchteter Diamant ist schwer von einem natürlichen zu unterscheiden. Es gibt Steine ​​von solcher Qualität, dass sie selbst in einem gemmologischen Labor schwer zu identifizieren sind. Und ihr Preis ist vergleichbar mit natürlichem Material.

Warum können künstlich gezüchtete Kristalle nicht als gefälschte Diamanten bezeichnet werden? Sondern weil sie mit speziell entwickelten Technologien hergestellt werden, um nicht nur ähnlich auszusehen, sondern auch die Eigenschaften eines natürlichen Minerals nachzubilden. Synthetische Diamanten besitzen die folgenden ähnlichen Eigenschaften wie Diamant:

• Härte;
• scheinen;
• Brechungsindex, wie Wasser;
• gleiches spezifisches Gewicht;
• hohe Wärmeleitfähigkeit.

Wie kann man also geschliffene Diamanten natürlichen Ursprungs von künstlich gezüchteten Diamanten unterscheiden? Achten Sie zur Unterscheidung auf die folgenden Eigenschaften der im technologischen Prozess gewonnenen Steine:

1. Reagiert auf starke Magnetfelder.
2. Unter dem Mikroskop ist es selbst bei zwanzigfacher Vergrößerung schwierig, einen Fehler in einem Stein zu finden.
3. Die körnige Struktur eines Kristalls, die bei 80-facher Vergrößerung der Probe sichtbar ist.
4. Der durch Stickstoff hinterlassene gelbliche Farbton.
5. Keine mineralischen Einschlüsse.
6. Die Spektralanalyse zeigt das Vorhandensein von Metallkatalysatoren (falls vorhanden).

Aber nur Infrarot- oder Laserspektrometrie liefert ein genaues Ergebnis. Auf dem Schmuckmarkt wurden Diamanten im Naturschliff zur Hälfte durch Zuchtdiamanten ersetzt. Typischerweise handelt es sich dabei um Steine ​​mit einer Größe von bis zu 1 Karat. Die Synthese größerer Diamanten ist nicht rentabel: Eine solche Produktion ist arbeitsintensiv und teuer, obwohl in Russland mithilfe neuer Technologien künstliche Diamanten gezüchtet wurden Dunkelblau mit einem Gewicht von 10,07 Karat.

Diamantproduktionstechnologien

Um Diamanten aus mikroskopisch kleinen Fraktionen zu züchten, werden zwei Methoden verwendet:

1. Thermobare Methode. Diamantpulver wird in eine Druckkammer gegeben, die hohem Druck und heißer Luft ausgesetzt wird. In diesem Fall werden Metallfolien als Katalysatoren verwendet. Die Zykluszeit beträgt 7-10 Tage.

1. CDV-Methode. Der Diamantsamen wird in eine Vakuumkammer mit Methan gegeben. Ein Lichtbogen zerstört Gasmoleküle, Kohlenstoffatome lagern sich am Ausgangsmaterial ab und kristallisieren. Die Steine ​​wachsen in 4-5 Tagen.

Synthetische und natürliche Diamanten haben den gleichen Bestandteil – Kohlenstoff. Lediglich die Bildung des natürlichen Minerals dauert lange (wie es entsteht, ist unbekannt) und wird in wenigen Tagen im Labor gezüchtet, was es ermöglicht, nicht nur die Nachfrage des Schmuckmarktes, sondern auch der Industrie zu befriedigen.

Der Produktionsprozess endet hier nicht. Die resultierenden Proben haben eine raue schwarze Oberfläche. Dies wird jedoch durch Polieren entfernt und nach dem Schneiden glänzt der Stein.

Diamant wurde erstmals in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts synthetisiert. Die Ausrüstung dafür war so teuer, dass die Produktion billiger war. Die Weiterentwicklung der Industrie ermöglichte es, die Kosten für synthetische Kristalle um ein Vielfaches zu senken.

Künstlich und falsch

Künstliche Diamanten genießen einen hohen Stellenwert; Betrüger bieten sie selten anstelle von echten an. Es gibt Steine, die wegen ihres hellen Glanzes gemeinhin als Diamantersatz bezeichnet werden:

1. Kubische Zirkone haben eine geringere Festigkeit als Moissanite, werden im Laufe der Jahre trüb und sind synthetischen Ursprungs.

1. Zirkone sind synthetische Steine ​​und nicht kostbar.

Farbloser Saphir, Rutil, Fabulit, Yttrium, Gallium, Swarovski-Kristalle und Acrylpolymere haben einen brillanten Glanz. Sie werden Fälschungen oder Fälschungen genannt, weil sie eine unterschiedliche Struktur und Eigenschaften haben. Der Kristall, der einem Diamanten am ähnlichsten ist, ist das natürliche Mineral Moissanit. Es hat eine hohe Festigkeit, Glanz und Glanz bleiben viele Jahre erhalten.

Gewachsene Steine ​​haben 3 Grundfarben: Gelb, Blau und farblos. Diese Farben verändern ihre Sättigung im Laufe der Zeit nicht. Einfacher zu züchten gelbe Steine Sie sind also größer (bis zu 2 Karat). Es gibt orangefarbene Kristalle. Diese Farbe entsteht durch Stickstoffverunreinigungen, wenn diese in das Kristallgitter gelangen. Es ist schwieriger, blaue Diamanten zu züchten (Borverunreinigungen sorgen für die Farbe). Ihre Größe überschreitet 1,25 Karat nicht.

Es ist schwierig, farblose Diamanten zu züchten, da farbgebende Verunreinigungen nicht eindringen können. Solche Kristalle sind weniger zugänglich und wiegen nicht mehr als 1 Karat. Um Diamanten in anderen Farben (Rosa, Rot, Grün) herzustellen, wird nach der Kultivierung eine spezielle Verarbeitung durchgeführt. Die Farbe des Kristalls wird durch eine Zahl angegeben. Der farblose hat die Nummer 1. Aber das sind seltene Steine ​​und man nennt sie reine Diamanten.

Die Herstellung künstlicher Diamanten ist gefragt. Neben der Fertigung Schmuck Sie werden in der Medizin, im Bauwesen, in der Elektronik und in der Nanotechnologie eingesetzt. Zuchtdiamanten sind hochreine Steine, die ein makelloses Aussehen haben und natürlichen Steinen sehr ähnlich sind.

Diamantschmuck ist natürlich der Traum jeder ambitionierten Dame. Es war jedoch nicht der Mangel an solchem ​​Schmuck, der dazu führte, dass viele Wissenschaftler auf der ganzen Welt jahrzehntelang nach einer Möglichkeit suchten, einen künstlichen Diamanten herzustellen. Er ist in vielen Branchen (Optik, Medizin, Mikroelektronik) von entscheidender Bedeutung, und das Ziel der entwickelten Technologie bestand darin, sicherzustellen, dass künstliche Diamanten nicht nur die Eigenschaften eines natürlichen Edelsteins nicht verlieren, sondern diesen auch in der Perfektion des Kristalls übertreffen Gitter.

Heutzutage gibt es mindestens vier bekannte Möglichkeiten, einen künstlichen Diamanten herzustellen. Es ist schwer zu sagen, welcher von ihnen der fortschrittlichste ist, denn einer ist zu teuer, der Nachteil des anderen ist die schmutzige Farbe der Kristalle, der dritte unterscheidet sich in der Form der Kristalle deutlich vom natürlichen. Daher wird die Produktionstechnologie je nach Verwendungszweck des Steins gewählt. Das Kristallgitter des natürlichen Diamanten ist ein Tetraeder; seine Festigkeit ist unübertroffen und in seiner Fähigkeit, Licht zu brechen, ist es Glas deutlich überlegen: Diamant - 2,42, Glas - 1,8.

Wenn wir das meiste berücksichtigen zuverlässiger Weg Wenn es darum geht, synthetische Diamanten zu gewinnen, dann ist dies der Weg, der den natürlichen Bedingungen am nächsten kommt. Allerdings ist es auch das teuerste. Die hohen Kosten liegen vor allem in der Anlage selbst – einer Hochdruckpresse. Darin befindet sich ein Zylinder, in dem sich eine spezielle Kammer aus Tantalkarbid mit kristallinem Kohlenstoff (Graphit) befindet. So wird ein Diamant in den Tiefen der Erde gefunden. Der Zylinder ist mit speziellen Löchern ausgestattet, durch die Wasser unter hohem Druck zugeführt wird und Kältemittel eindringen.

Im Prozess der mehrstufigen Technologie wird Graphit zu Diamant. Zunächst wird ein kräftiger Wasserstrahl unter hohem Druck zugeführt, der den Graphit verdichtet. Danach wird es auf -12 Grad Celsius eingefroren. Der Kompressionsprozess stoppt nicht nur nicht während des gesamten technologischen Prozesses, sondern erhöht sich im Gegenteil aufgrund des Gefrierens von 2-3.000 Atmosphären am Anfang auf 20.000 Atmosphären am Ende. Als nächstes fließt für den Bruchteil einer Sekunde ein elektrischer Strom ein, und schließlich wird die Eisschicht aufgetaut und ein künstlicher Diamant geboren.

Der resultierende Diamant bildet das natürliche Kristallgitter des Tetraeders exakt nach, weist jedoch eine etwas schmutzige Tönung auf. Allerdings ist die Stärke des Analogons der natürlichen deutlich überlegen. Auf diese Weise wird Stein für technische Zwecke gewonnen. Ganz einfach ist auch eine andere Technologie, bei der Diamanten in Methan ohne Luftzugang gezüchtet werden. Ohne spezielle Ausrüstung geht das nicht. Synthetischer Diamant hat letztendlich eine kubische Kristallform, absolut identische Stärke, aber schwarze Farbe.

Um ihn zu gewinnen, wird Naturdiamant wie ein Samenkorn in winzigen Mengen in einen speziellen Behälter des Geräts getaucht. Es wird erhitzt und Kohlenstoff wird nach und nach zugeführt (0,2 % pro Stunde). Die Explosionstechnologie erzeugt die reinsten Diamanten in Farbe, Stärke und Kristallgitterform. Für ihre Herstellung verwenden sie denselben Graphit, der vorgewärmt wird und sich im Moment der Explosion in Diamantsplitter verwandelt. Genau in Krümel, denn bei dieser Methode ist die Ausbeute an Kristallen sehr groß, sie fallen aber klein aus.

Die gleichen kleinen künstlichen Diamanten werden von erhalten niedrige Temperaturen. Diese Technologie nutzt einen speziellen Metallkatalysator, der Druck und Temperatur deutlich reduzieren kann. In der Regel werden Graphit, Lösungsmittel, Eisen, Kobalt und Nickel in die Kammer gegeben. Der Diamant „wächst“ Schicht für Schicht in der Zwischenschicht zwischen dem heißen Graphit und der Katalysatorplatte. Auf diese Weise werden Diamanten für technische Zwecke gewonnen. In jedem einzelnen Zyklus wächst es auf bis zu 50 Gramm.

Abhängig vom verwendeten Katalysator variieren die Farben der Diamanten. So ergibt eine Beimischung von Nickel einen grünen Farbton; mit Hilfe von Beryllium werden blaue Diamanten erhalten. Sie können auch andere Farben erhalten: Weiß transparent und matt, Gelb. Durch den Niedertemperaturprozess entstehen synthetische Diamanten quadratische Form. Die Festigkeit ist höher als die von natürlichem Diamant. Wenn Sie Korundsplitter zusammen mit Chrom in eine Kammer geben und reinen Korund als Katalysator verwenden, erhalten Sie einen perfekten Rubin.

Wenn man dieser Zusammensetzung Eisen und Titan hinzufügt, erhält man Saphir. Die Temperatur beträgt 600 Grad Celsius und der Druck beträgt nur 1,5 Tausend Atmosphären. Moderne Technologien So können Sie erstellen Edelsteine, was laut äußere Zeichen Selbst ein professioneller Juwelier kann es nicht von natürlichen unterscheiden. Wenn Sie hochpräzise Instrumente in die Hand nehmen, können Sie natürlich Verunreinigungen erkennen. Mit bloßem Auge ist dies jedoch nicht möglich.

Die Entwicklung aller oben genannten Technologien wurde durch die Erkenntnis ermöglicht, dass natürlicher Diamant im Wesentlichen nur aus Kohlenstoff besteht. Der gleiche reine Kohlenstoff ist Holzkohle und Graphit. Letztere werden daher am häufigsten mit einer dieser Methoden in wertvolle Diamantkristalle umgewandelt. Es ist bekannt, dass Kohlenstoff in festem, gasförmigem und flüssigem Zustand vorliegen kann. Durch die Untersuchung des zeitlichen Ablaufs dieser Zustände und die Nutzung von Druck- und Temperaturänderungen ist es nun möglich, künstliche Diamanten herzustellen.

Die Frage ist was künstliche Steine haben keine natürlichen Eigenschaften; wir belassen es bei einem anderen Artikel. Schauen wir uns gleich an, wie und warum Menschen künstliche Diamanten herstellen.

Arten von künstlichen Diamanten

Wie Sie wissen, ist Diamant der langlebigste aller Edelsteine; die Natur „verbringt“ mindestens mehrere tausend Jahre, um ihn herzustellen, und „wendet“ außerdem hohe Temperaturen und Druck an. Erst im 14. Jahrhundert lernten sie, Diamanten zu schleifen, und das eigentliche Konzept des „Diamanten“ entstand, d. h. geschliffener Diamant. Der neugierige Geist des Mannes hörte hier nicht auf. Versuche, einen künstlichen Diamanten herzustellen, begannen bereits im 18. Jahrhundert.
Derzeit sind mehrere Arten bekannt Kunststein, ähnlich in Aussehen und Bauen für Diamanten.

• Moissonit – seit 1905 unter Laborbedingungen gezüchtet, seine Zusammensetzung ist Siliziumkarbid. Das Mineral ist nach seinem Schöpfer, dem französischen Wissenschaftler Henri Moissan, benannt. Darüber hinaus wurden in der Sowjetunion Technologien erheblich weiterentwickelt und die von sowjetischen Wissenschaftlern entwickelten Techniken und Methoden werden noch immer verwendet. Der Wert von Moissonit in der Industrie ist sehr hoch. Nach eigenen Angaben technische Spezifikationen es kann sogar Naturstein übertreffen.
• Swarovski-Kristalle sind Kristalle mit einer veränderten Zusammensetzung. Swarovski ist weltweit bekannte Marke. Daniel Swarovski begann seine Arbeit Mitte des 19. Jahrhunderts, als er seine eigene Formel erfand, die es ihm ermöglichte, Kristalle von idealer Brillanz und Schönheit zu erhalten.
• Kubischer Zirkon – sowjetische Wissenschaftler haben dieses Mineral im Jahr 1968 gewonnen. Benannt zu Ehren seines „Elternteils“ – dem Physikalischen Institut der Akademie der Wissenschaften (FIAN). Ziel war es, ein Mineral zu schaffen, das in Lasersystemen verwendet werden kann. Die chemische Zusammensetzung von Zirkonia unterscheidet sich von der von Diamant; es handelt sich um Zirkoniumdioxid. (Diamant besteht aus Kohlenstoff). Im Ausland wird es Jevolit oder Zirkonit genannt.

Synthetische Diamanten: Bedrohung oder Alternative?

Es gibt zwei Haupttechnologien für die Züchtung von Diamant-Einkristallen: HPHT und CVD. Die erste – HPHT – basiert auf der Nutzung von hoher Temperatur und hohem Druck, die zweite – CVD – Kohlenstoffabscheidung aus der Gasphase. Beide Methoden sind miteinander verbunden und ergänzen sich.

Der Hauptzweck künstlich gezüchteter Kristalle besteht darin, sie im Bereich der Hochtechnologie einzusetzen.

China ist der wichtigste Hersteller und Lieferant von synthetischem Diamantpulver (Körner mit einer Größe von bis zu 800 Mikrometern). Der Löwenanteil des Pulvers – etwa 80 % – wird in China selbst verwendet. Die Kosten für ein solches Pulver betragen 20 Cent pro Einheit (vorher waren es 20 Dollar!). Es wird hauptsächlich für Diamantscheiben bei der Herstellung von Werkzeugen verwendet.
Größere synthetische Diamanten werden noch nicht kommerziell hergestellt, weil... Ihre Herstellung ist komplexer und chinesische Wissenschaftler entwickeln immer noch Technologien für den gleichzeitigen Anbau große Menge solche Kristalle (und dementsprechend günstig im Preis).
Synthetische Diamanten stellen keine Gefahr für natürliche Diamanten dar. Diese Aussage hat folgende Gründe:

1. Künstliche Mineralien können teurer als natürliche Mineralien oder etwas günstiger sein. Wenn es einen Sprung in der Technologie ihrer Herstellung gibt und der Preis für synthetische Produkte um das Zehnfache sinkt, dann wird es vielleicht einen geben nächste Frage– ob in der Schmuckwelt synthetische als Analoga verwendet werden und inwieweit sie gefragt sein werden.
2. Der Markt für synthetische Diamanten für Schmuckzwecke ist noch nicht entstanden. Natürlich gibt es Liebhaber von allem, was technisch ist und die von Menschenhand hergestellten Materialien den Vorzug geben, aber davon gibt es nicht wenige. Grundsätzlich sind Menschen bereit, nur für natürliche Edelsteine ​​zu zahlen, nur weil sie Einzigartigkeit und natürliche Schönheit besitzen, die mit modernen Geräten einfach nicht synthetisiert werden können.
3. Für technische Zwecke – in Werkzeugen, in der Medizin, in High-Tech-Technologien – werden Diamantpulver und -kristalle schon lange verwendet, aber natürliche Diamanten sind auf diesem Markt nicht mehr so ​​rentabel einzusetzen.
4. Alle künstlich gezüchteten Diamanten, die zu Schmuckzwecken verwendet werden, werden in der Regel unter ihrer eigenen Marke beworben und es wird kein Versuch unternommen, den Verbraucher in die Irre zu führen. Kristalle von Swarovski können genauso teuer sein wie ein geschliffener Naturdiamant, da das Schleifen einen erheblichen Teil der Kosten ausmacht.

Künstliche gelbe Diamanten

Es werden auch hochwertige Diamanten in Edelsteinqualität gezüchtet. Sie haben eine reiche Gelb, sind aber viermal billiger als natürliche, weil sie in 4 Tagen „wachsen“ und nicht in Tausenden und Abermillionen von Jahren. Beispielsweise ist das amerikanische Unternehmen Gemesis auf die Züchtung von Diamanten für Schmuckzwecke spezialisiert. Dieses Video ist diesem hochtechnologischen Prozess gewidmet.

Wie man Zirkonia von einem Diamanten unterscheidet

Die Steine, die Diamanten am ähnlichsten sind, sind Zirkonia. Diamant und Zirkonia werden für Schmuckzwecke verwendet und daher stellt sich in der Praxis möglicherweise die Frage, welche Unterschiede zwischen ihnen bestehen. Betrüger, die Zirkonia als Edelsteine ​​ausgeben, nutzen die äußerliche Ähnlichkeit von Mineralien, die sich in ihrer chemischen und physikalischen Zusammensetzung völlig unterscheiden.
Je nach Wärmebehandlung ist es möglich, transparentes oder schwarzes Zirkonia zu züchten. Farbige Zirkonias erinnern eher an Peridots, weißen und rosa Chalcedon, roten Rubin, Alexandrite (mit Umkehrung je nach Beleuchtung).
Der wichtigste Unterschied zwischen Zirkonia und Diamant (mit Ausnahme von chemische Zusammensetzung, natürlich) ist seine Stärke und Härte. Er ist viel weicher und daher auch zu Hause leicht von einem echten Diamanten zu unterscheiden. Wenn Sie also mit einem Stein über einen Spiegel fahren, zerkratzt der Zirkonia nur die Oberfläche, während ein natürlicher Diamant das Glas schneidet.
Sie können einen natürlichen von einem künstlichen Diamanten auch anhand seiner Brillanz unterscheiden. Sogar ein Naturstein, der schon lange in Schmuck verwendet wird, aber durch Abnutzung schmutzig wird, glänzt immer noch, und Zirkonia verliert fast seinen Glanz.
Wenn sie Zirkonia für betrügerische Zwecke als Diamanten ausgeben wollen, versuchen sie, ihn genauso schwierig zu schneiden, und dann können Sie mit Hilfe einer Lupe oder eines Mikroskops die „Spaltung“ der Kanten untersuchen und feststellen. Dies kann beim Schleifen eines natürlichen Diamanten nicht passieren.
Generell lässt sich festhalten, dass es für einen Laien recht schwierig ist, Zirkonia zu unterscheiden, wenn der Meister vorhat, ihn als Diamanten auszugeben.
Glücklicherweise wird dies in der Schmuckwelt nicht akzeptiert, wo Zirkonia, Swarovski-Kristalle und andere Arten künstlich hergestellter Mineralien unter ihrem eigenen Namen verkauft werden und sich einer relativ hohen Nachfrage erfreuen.

Geschrieben am 30. Januar 2018

Der Ausdruck „belarussische Diamanten“ klingt in unseren Ohren genauso wie „belarussische Garnelen“. Aber beeilen Sie sich nicht mit Witzen. Nur wenige Menschen wissen, dass in den 1990er Jahren in Weißrussland eine der weltweit ersten Anlagen zur Diamantensynthese gebaut wurde, dass die Industriegiganten der Welt bereit sind, belarussischen Wissenschaftlern auf diesem Gebiet nachzujagen, und dass die Qualität der Kristalle auf internationaler Ebene geschätzt wurde.

Der weltweit erste synthetische Diamant wurde bereits in den 1950er Jahren von General Electric mit einer Spezialpresse hergestellt. Der kleine schmutzige Kieselstein unterschied sich in seinen Eigenschaften nicht von natürlichen Diamanten. Es gab nur einen Haken: Es brauchte viel mehr Geld, um es zu synthetisieren, als es aus der Natur zu extrahieren. Sie gaben diese Angelegenheit auf und vergaßen bis in die 1980er Jahre glücklich den Diamantenanbau.

Einer der ersten Versuche, Diamanten mithilfe eines Elektrolichtbogenofens herzustellen.

Ende der 1980er Jahre entwickelten Wissenschaftler der Nowosibirsker Zweigstelle der Russischen Akademie der Wissenschaften einen pressenlosen „Cutting Sphere“ (BARS)-Apparat, mit dessen Hilfe sie zum ersten Mal auf der Welt einen synthetisierten Diamanten erhielten, bereit, mit natürlichen Diamanten nicht nur hinsichtlich der Qualität, sondern auch hinsichtlich der Kosten zu konkurrieren. Bei den ersten synthetisierten Nowosibirsker Diamanten war sie deutlich niedriger.

General im Ruhestand, sieben Wissenschaftler und 5 Millionen Dollar
Nach erfolgreichen Tests in den 1990er Jahren kamen sieben berühmte sowjetische Wissenschaftler (zwei davon Weißrussen) auf die Idee, die weltweit erste Diamantsyntheseanlage zu errichten. Aufgrund seiner guten geografischen Lage wurde Weißrussland als Standort ausgewählt.

Wissenschaftler wurden zu den Gründern der Firma Adamas. Sie nahmen bei der Promstroybank der UdSSR einen Kredit über 51 Millionen sowjetische Rubel auf und begannen mit dem Bau im Dorf Atolino in der Nähe von Minsk.

BARS-Geräte.

Das Werk sollte recht groß sein: ein dreistöckiges Gebäude, 220 Arbeiter. Da aber das Geld nicht ausreichte, gehörten später zu den Gründern die damalige Belpromstroybank, die dem Unternehmen eine Kreditlinie von 5 Millionen US-Dollar zur Verfügung stellte, sowie zwei namhafte Unternehmen Sowjetzeit Geschäftsleute, die weitere 2,5 Millionen US-Dollar beisteuerten.

Den Investoren gelang es erst, das Gebäude fertigzustellen, 120 BARS-Geräte zu liefern und die Technologie ein wenig zu verbessern, als es für die Gründerunternehmer zu Problemen kam – sie verließen das Werk ohne Geld.

Unerwartet werden vier Wissenschaftler vom pensionierten General Carter Clark in die USA gelockt. Es stellte sich heraus, dass er 1995 die Technologie zur Herstellung synthetischer Diamanten für 60.000 US-Dollar kaufte und die Firma Gemesis Diamond gründete. Übrigens war alles formalisiert, da Russland damals dringend Geld brauchte und seine wissenschaftlichen Entwicklungen verkaufte. Die Wissenschaftler verließen die Adamas und gingen zu Clark.

Ein von größten Produzenten synthetisierte Diamanten der Welt.

Die Gründer befanden sich in einer schwierigen Situation und versuchten vergeblich, das Darlehensgeld an die Bank zurückzuzahlen. Im Jahr 1999 wurde ein Strafverfahren gegen das Management von Adamas eröffnet. Der Prozess dauerte fünf Jahre, der Schaden wurde auf 7 Millionen US-Dollar geschätzt. Geschäftsleute und ein Anwalt gingen ins Ausland. Vier waren jedoch immer noch inhaftiert.

Nach ihrer Freilassung kehrte keiner der ehemaligen Adamas-Anführer nach Atolino zurück. Auch die übrigen drei Wissenschaftler reisten nach St. Petersburg und Moskau und mit ihnen die Technologie der Diamantsynthese.

Die ersten synthetischen Diamanten.

So entstanden die drei größten Zentren synthetisierter Diamanten der Welt: Moskau, St. Petersburg und der amerikanische Bundesstaat Florida. Es gibt mehrere andere kleine Unternehmen, aber sie sagen, dass alle Fäden zu den gleichen sieben führen.

Was ist die ganze Zeit mit der Pflanze selbst passiert? Es wurde auf die Bilanz der Belarussischen Staatlichen Universität übertragen. In einem Teil des Gebäudes war das Unternehmen des Republikanischen Einheitsunternehmens „Adamas BGU“ tätig: Wissenschaftler führten Forschungen durch, untersuchten die Produktion von Industriediamanten und verbesserten sie. Zwar war der Betrieb der Anlagen sehr kostspielig und die finanzielle Frage wurde immer akuter.

Weißrussische Diamanten

„Als die Chinesen, Araber und Israelis begannen, uns zum Verkauf der Produktion zu überreden, wurde klar: Es gibt Nachfrage.“
Am Rande von Atolino steht dasselbe dreistöckige Fabrikgebäude, von dem sowjetische Wissenschaftler so sehr geträumt haben – eine gewöhnliche Produktionsanlage mit bemalten Wänden und frisch renovierten Innenräumen. Am Kontrollpunkt gibt es hier einen Polizisten und eine strenge Zugangskontrolle.

Vor einigen Jahren ist das Unternehmen Adamas BGU in die Struktur der Präsidialverwaltung eingetreten. Ein bisschen mehr als ein Jahr Vor einiger Zeit wurde der Vizerektor der Academy of Management unter dem Präsidenten Maxim Bord gebeten, die Situation in Atolino einzuschätzen: Ist es sinnvoll, dort eine Produktion aufzubauen, oder ist es einfacher, die Geräte zu verschrotten?

„Ich gebe gleich zu: Ich bin gelernter Jurist und das Thema Diamantengewinnung war für mich neu“, führt uns Maxim Naumovich in die Werkstatt. — Ich habe angefangen, Literatur zu studieren Auslandserfahrung. Ehrlich gesagt glaubte ich nicht, dass unsere Kristalle tatsächlich gut waren und verkauft werden könnten. Aber ich reiste zu Ausstellungen, zeigte Diamanten, geschliffene Diamanten, die in unserer Werkstatt gezüchtet wurden – die Experten waren von der Qualität begeistert. Und als die Armenier, Chinesen und Israelis begannen, sie zu überreden, die Ausrüstung zu verkaufen, wurde mir endlich klar: Es gibt Perspektiven.

So erschien im November 2016 AdamasInvest LLC (das bisherige Unternehmen befindet sich derzeit in der Liquidationsphase). Es ist auch der Präsidialverwaltung unterstellt und arbeitet an einem Sonderprojekt „Wiederherstellung der Produktion synthetisierter Diamanten und Entwicklung der Schmuckproduktion mit Einsätzen aus den resultierenden Diamanten“. 45 Menschen arbeiten hier.

— Für dieses Projekt haben wir ein Darlehen erhalten. Das Geld ist rückzahlbar, es gibt klare Fristen“, betont Maxim Naumovich. „Wir haben einen detaillierten Geschäftsplan entwickelt, innerhalb von sechs Monaten das Gebäude in Ordnung gebracht, die Werkstatt restauriert und die Schmuckproduktion aufgenommen. Genau darauf konzentrieren wir uns jetzt.

Laut Maxim Naumovich macht es keinen Sinn, in den Industriediamantenmarkt einzusteigen: China hat alle Akteure getötet. Vor neun Jahren verkaufte das Kiewer Werkzeugwerk ein Muster einer Spezialpresse nach China. China produzierte 40.000 davon, stieg 2014 in den Industriediamantenmarkt ein und brachte ihn 20 Mal zum Einsturz. Obwohl belarussische Industriediamanten qualitativ besser sind als chinesische, kosten sie daher das Fünffache.

— China betritt den Schmuckmarkt noch nicht. Ich denke, die beiden größten Spieler lassen ihn nicht herein: das von den USA kontrollierte De Beers und das russische Alrossa. Daher haben wir gute Chancen bei der Synthese von Schmuckdiamanten“, schließt Maxim Bord.

Die Temperatur kann bis zu 2.000 Grad und der Druck bis zu 20.000 Atmosphären ansteigen
Eine riesige Halle mit Dutzenden Zylindern und einem Minimum an Arbeitern – so sieht die Werkstatt mit genau diesen BARS aus, von denen es hier 120 gibt. Ein Mechaniker und ein Ingenieur können während einer Schicht alle Geräte warten. Insgesamt arbeiten 10 Personen in der Werkstatt.

„Sie wurden in den 1970er Jahren entworfen, aber bei der Herstellung von Diamanten für Schmuckzwecke gibt es nichts Besseres als BARS“, zeigt Maxim Naumovich die offene Halbkugel. — Im Allgemeinen gibt es derzeit weltweit zwei Technologien zur Herstellung von Diamanten: HTHP (Hochtemperatur, Hochdruck — hohe Temperatur, Hochdruck) und CVD (Chemical Vapour Deposition – chemische Gasphasenabscheidung). Letzteres ist für die Herstellung von Industriediamanten gut, für Schmuck jedoch wenig geeignet. Tatsache ist, dass der Stein in einer gasförmigen Umgebung in gleichmäßigen Schichten wächst, in der Natur jedoch ungleichmäßig, wie bei der von uns verwendeten HTHP-Technologie.

Maxim Naumovich zeigt das Zylinderbedienfeld. Hierbei handelt es sich um spezielle Geräte, die manuell gesteuert werden. Bei der geringsten Abweichung von den eingestellten Werten passen die Arbeiter die Indikatoren an.

— Es scheint, dass ein Computer das Wachstum von Diamanten überwachen könnte. Und ehrlich gesagt hatte ich auch schon darüber nachgedacht, diesen Prozess zu automatisieren“, sagt der Regisseur. „Aber als ich unsere Technologie sah, wurde mir klar: Es hat keinen Sinn. Erstens ist es teuer, die Investition wird sich nicht auszahlen. Zweitens hängt das Wachstum von Diamanten von einem Dutzend Nuancen ab: zum Beispiel von Temperaturänderungen in der äußeren Umgebung in verschiedenen Stadien. Wird ein Computer all diese Nuancen berücksichtigen und wie ein Mensch reagieren können? Wir denken noch nicht.

Die BARS selbst sind ganz einfach aufgebaut: 3,5 Tonnen Metall, ein Schlauch zur Ölversorgung, der Druck erzeugt, und Kontakte, die Strom und Temperatur liefern. Im Inneren des Geräts befinden sich zwei Kugeln: eine große und eine kleinere. Jede Kugel besteht aus sechs Teilen – Stempeln aus einer Speziallegierung. Große wiegen 16 Kilogramm, kleine etwas weniger als ein Kilogramm. Kleine Schläge sind eigentlich ein Verbrauchsgegenstand. Sie kosten 200 US-Dollar und scheitern im Durchschnitt nach fünf Synthesen.

„Die Temperatur am Eingang des Geräts beträgt 1500 Grad, der Druck 1800 Atmosphären“, erklärt der Direktor. — Im Inneren kann die Temperatur auf 2.000 Grad und der Druck auf bis zu 10.000 bis 20.000 Grad ansteigen. Temperatur und Druck ändern sich während des Wachstums des Diamanten. Das sind drei Tage, nicht Jahrhunderte wie in der Natur.

In der Mitte der Kugel befindet sich ein spezieller Porzellanwürfel. Darin steckt, wie Maxim Naumovich sagt, „alle Wissenschaft“. Bevor der Würfel an BARS gesendet wird, wird er „gestopft“: Es wird eine spezielle komprimierte Tablette platziert, die aus einzelnen Komponenten, normalerweise Metallen, besteht. Außerdem gibt es ein kleines Stück Diamant, das dann zu einem großen Stein und einem Graphitstab heranwächst ( Graphit ist ein Medium, das dem Diamanten die Möglichkeit gibt, zu wachsen. Anschließend wird der Würfel im Ofen getrocknet, mit bestimmten Materialien imprägniert und erst nach all diesen Vorgängen verlegt.

Ob ein Diamant wächst oder nicht, hängt sogar von der Wärme der Hände der Arbeiter ab.
„Die Produktionstechnologie ist sehr launisch“, fügt Maxim Naumovich hinzu. „Ein Diamant kann groß werden, vielleicht klein, gut oder schlecht, oder er wächst vielleicht überhaupt nicht.“ Alles hängt von einem Dutzend Faktoren ab: von den Händen des Ingenieurs, der den Würfel zusammenbaut, davon, wie er ihn trocknet, ob er ihn richtig sättigt, bis hin zur Temperatur in der Werkstatt und der Qualität des Graphits. Irgendwie versuchte man auch, die Produktion in den baltischen Ländern aufzubauen. Wir kauften Ausrüstung, aber die Diamanten wuchsen nicht. Es stellte sich heraus, dass das Züchten eines Diamanten nicht nur das Betätigen eines Schalters bedeutet.

Nach drei Tagen wird der Würfel aus den BARS genommen, zerbrochen und ein kleiner Rohling herausgenommen, auf dem der Rand des Kristalls zu sehen ist. Der Rohling wird in den Kolben geworfen und gegossen“ königlicher Wodka„(drei Portionen Salzsäure und eine Portion Salpetersäure). Die Kolben werden in einen speziellen Schrank gestellt und erhitzt, um die Reaktion zu beschleunigen.

„Unter normalen Bedingungen lösen sich die Metalle nach zwei Stunden auf und es bleibt nur noch Diamant übrig“, heißt es im Labor. „Dann extrahieren wir den Diamanten, waschen ihn und geben ihn in die Chrommischung.

Auf diese Weise wird der Graphit entfernt und ein reiner Diamant erhalten. Es wird gewogen, verpackt und zum Schneiden an ein russisches Unternehmen ausgelagert (in Weißrussland gibt es keine verfügbaren Schneidspezialisten, und es ist immer noch teuer, neue auszubilden).

— Ein Diamant kann 30-60 % seines ursprünglichen Gewichts verlieren. Es hängt alles vom Vorhandensein von Einschlüssen und der Reinheit des Steins ab, die am Produktionsstandort hinzugefügt werden. „Außerdem werden bei der Hälfte aller Synthesen garantiert hochwertige Steine ​​zum Schneiden und Einbau in ein Produkt produziert – das sind 220 Steine ​​pro Monat.“ In weiteren 20 % der Fälle sind die resultierenden Steine ​​von etwas schlechterer Qualität.

— Für den Moment reicht es für die Arbeit, aber für die Entwicklung reicht es nicht. „Wir kämpfen mit diesem Problem“, zeigt Maxim Naumovich Diamantproben. — Wir haben unsere Steine ​​vom Internationalen Gemologischen Institut in Antwerpen zertifizieren lassen. Expertenmeinung ist das: Unsere Steine ​​unterscheiden sich in all ihren chemischen und chemischen Eigenschaften nicht von natürlichen physikalische Eigenschaften. Hier gibt es die gleichen Indikatoren in Bezug auf Stärke, fehlende Reaktion auf Strahlung usw.

Das Unternehmen baut hauptsächlich farblose Diamanten mit einem Gewicht von bis zu 1 Karat an und produziert Diamanten mit einem Gewicht von 0,2 bis 0,3 Karat. Solche Steine ​​werden hauptsächlich für Ohrringe und Ringe verwendet. Kristalle können auch veredelt werden: mit Zitronen-, Schwarz-, Rot- und anderen Farben. Das Unternehmen sagt jedoch, dass die Weißrussen die Klassiker bevorzugen.

„Hindus begannen darum zu bitten, rituelle Diamanten aus der Asche der Toten herzustellen.“
Als die Inder von den im weltweiten Vergleich niedrigen Preisen für belarussische Steine ​​erfuhren, riefen sie das Unternehmen mit einer ungewöhnlichen Bitte an: die Herstellung von Ritualsteinen.

„Sie wollen auf diese Weise die Erinnerung an ihre eingeäscherten Angehörigen bewahren.“ „Im Vergleich zu einem britischen Unternehmen, das eng an einer ähnlichen Produktion beteiligt ist, waren unsere Diamanten fünfmal billiger“, erklärt der Direktor.

„Wir haben es nicht gewagt, mit der Asche der Toten zu arbeiten, aber wir haben die Technologie zur Herstellung von Diamanten aus Haaren entwickelt. Ja, Diamanten können aus Haaren gewonnen werden. Wir gewinnen Kohlenstoff aus ihnen und arbeiten dann nach dem gleichen Schema. Wir haben die Technologie getestet und bereits 12 solcher Steine ​​hergestellt. Zwar ist die Masseneinführung dieses Themas für uns vorerst der nächste Arbeitsschritt. Und dieses Thema hat großes Potenzial für die Wissenschaft.

Der Schwerpunkt des Unternehmens liegt jedoch nach wie vor auf der eigenen Schmuckproduktion. Obwohl die Schmuckwerkstatt klein ist (9 Personen), kann sie potenziell bis zu 5.000 Einheiten pro Monat produzieren. Letzte Woche ist eine große Menge belarussischer Diamanten in den Läden eingetroffen.

— Unsere Produkte kosten 20–30 % weniger als Produkte mit Natursteine, und synthetische Diamanten selbst kosten halb so viel wie natürliche. Zum Beispiel der Verkaufspreis für fertiges Produkt„Bei einem Diamanten von 0,15 Karat sind es 300 Rubel, bei einem Stein von 0,25 Karat kostet er 600 Rubel“, zeigt der Direktor Produktproben.

Dabei handelt es sich meist um Verlobungsringe. Maxim Naumovich sagt, dass die Pläne Ohrringe, Manschettenknöpfe, Silber mit Diamanten und sogar eine Kunstserie im Öko-Stil umfassen.

— In Europa erfreuen sich synthetische Diamanten zunehmender Beliebtheit. Man geht davon aus, dass sie umweltfreundlicher sind als solche, die aus dem Erdinneren gewonnen werden. Und das ist die Wahrheit. Darüber hinaus stehen ihre Eigenschaften den natürlichen in nichts nach“, argumentiert er und teilt seine Pläne mit: auf dem Schmuckmarkt Fuß zu fassen, ein Markengeschäft mit Preisen zu eröffnen, die 40 % unter den Marktpreisen liegen, und vieles mehr.

— Unser Ziel ist es, unsere Diamanten zu einer erschwinglichen belarussischen Marke zu machen. Und die globale Aufgabe besteht darin, mit den erzielten Gewinnen wissenschaftliche Technologien in diesem Bereich weiterzuentwickeln“, fügt Maxim Bord hinzu.

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