что такое восстановленный сапфир
Принципы и способы обработки диффузионных сапфиров
В нашей стране наблюдается такое явление, что большинство из тех, кто хоть немного знаком с драгоценными камнями, пытаются купить натуральный, не диффузионный сапфир или другой самоцвет. Многие методы облагораживания минералов входят в таблицы классификации, и ежедневно придумываются новые методы обработки. С чем это связано?
По мере того как добываются в природе драгоценные камни — а происходит это довольно быстро — их запас на земле исчерпывается. Поскольку многие из них не обладают достаточным качеством даже для использования в недорогих украшениях, а высококачественных камней немного, то удовлетворить аппетиты всех желающих невозможно.
Причем многие готовы купить натуральный самоцвет не слишком хорошего качества, чем отдать предпочтение обработанному, а зря. Методов обработки, в том числе и диффузионной, существуют тысячи, и не все они как-либо ухудшают качество минерала и делают его не настоящим. В некоторых случаях без этого и вовсе нельзя обойтись, например, у сапфиров с оптическими эффектами; поэтому нельзя сказать что облагораживание — это зло. Более того, не совсем корректно делить камни по методам обработки на натуральные и нет.
Как бы там ни было, а из списка методов облагораживания камней часто удаляется механическая обработка. Но она также оказывает влияние на поверхностные слои минерала, как, например, в случае с диффузией титана. Происходит это потому, что при обработке камень нагревается. Но первое означает полностью необработанный натуральный камень, а второе — чуть ли не фальшивку. Поэтому грамотнее рассматривать такой вопрос, какая именно обработка применялась и как это влияет на стоимость изделия.
Диффузионная обработка сапфиров
В природе редко встречаются камни ювелирного качества и большого размера. Поэтому большинство из них подвергаются обработке, чтобы придать им хоть как-то товарный вид. В некоторых случая такой подход является нормальным явлением, а иногда он изменяет внешний вид камня ненадолго и вследствие некоторого воздействия может испортиться.
Для того чтобы камни обработать, их нагревают до высоких температур. Это необходимо и в случае внутренней и внешней диффузии. Даже чтобы заполнить чем-то трещины в камне, его греют.
Последнее применяется для того, чтобы улучшить прозрачность камня. Этого же можно добиться и обычным нагреванием без примесей. Во время повышения температуры сапфира многие включения расплавляются, при этом некоторые из них обладают способностью заполнять трещины. Корунды очищаются путем достижения температуры 1200 градусов.
Еще одна цель, которая преследуется при нагревании камней, — это усиление цвета. Большинство минералов от природы бледные и имеют неоднородную окраску. Любой цвет камням дают примеси, которые в них содержатся. Во время нагревания такие примеси начинают диффундировать по объему камня и равномерно распределяться, что делает оттенок минерала более выразительным.
Последний метод обработки заключается в диффузии вещества, которое попадает в камень снаружи. Обычно происходит это следующим образом. Во время температурной обработки камень покрывается специальным флюсом, в который можно добавить вещество. В зависимости от того, какой эффект пытаются получить, это может быть бериллий, хром, железо, титан или литий.
Лучший эффект достигается при диффузионном окрашивании бериллием и литием. Эти вещества обладают довольно небольшим размером атомов, что позволяет им проникать достаточно глубоко внутрь самого минерала, поэтому окрашивание получается равномерное. Но даже в этом случае не все так просто. Красителем заполняются в основном небольшие трещины, поэтому окончательный эффект зависит от изначального расположения этих самых трещин. Кроме того, многие примеси, которые оказывают влияние на цвет и структуру камня, в этом случае остаются неизменными, поэтому качественная обработка получается для некоторых конкретных минералов.
Раньше считалось, что все сапфиры, которые содержат бериллий, подверглись обработке. Но не так давно обнаружили, что некоторые из них изначально его содержат. Поэтому было сделано допущение, что в натуральных сапфирах должно быть бериллия не более пяти миллионных долей.
Не так давно случился некоторый скандал, связанный с сапфирами. В 2001 году на рынке стали появляться необычные оранжевые сапфиры, как впоследствии оказалось, это были розовые камни, которые обработали диффузией бериллия, хотя множество специалистов утверждало, что камни настоящие.
Титан, хром и другие вещества окрашивают сапфир только поверхностно, причем речь идет о долях микрона. Такое тонкое покрытие может сойти при любом, даже относительно небольшом, воздействии. При перепланировке или повторной огранке камня оно также уходит.
Украшения с диффузионными сапфирами
Идентификация такого окрашивания тоже не представляет большой проблемы. Достаточно рассмотреть камень в иммерсионной жидкости или в диффузном цвете.
Сапфиры с оптическими эффектами
Как известно, высокой ценой и популярностью обладают сапфиры, которые имеют заметные оптические эффекты, наиболее часто это звезда в центре камня. Их обрабатывают кабошоном, чтобы подчеркнуть всю красоту явления, и многие задаются вопросом, являются ли такие камни обработанными.
Необработанные корунды природного происхождения содержат тонкие иголочки рутила в виде усов. Такие эффекты, как шелк, который выглядит как распространение тоненьких иголок по всей толще камня, а также астеризм и кошачий глаз проявляются вследствие нагревания этих камней. Происходит это благодаря растворению усов рутила и высвобождению из-под них пустых канальцев.
Если камни обрабатывают кабошоном с гексагональной симметрией с нижним основанием, перпендикулярным оси шестигранной ячейки это и приводит к возникновению такого эффекта. Получается, что если рутил из канальцев не растворен, то их почти не видно. Для того чтобы отобразить эти эффекты четко, необходимо произвести термообработку минерала.
Таким образом, при покупке звездчатого корунда можно быть уверенным, что он обработан. В ином случае звезда проявляется еле-еле и очень размыта. Если изначально в камне содержалось много рутила, то его просто нагревали в боросиликатном флюсе, если рутила было мало, то во флюс добавляли оксид титана. Главное при этом — ориентирование перпендикулярно главной оси кристалла.
Многих покупателей уверяют в природном происхождении минерала, который имеет отчетливо видную звезду. Причем часто можно услышать, что такой качественный и необработанный камень можно приобрести только у них, а остальные продают диффузионные. Не стоит верить такому утверждению. В любом случае камень обработан, а если нет, то он, скорее всего, вообще, синтетический.
Коды обработки сапфиров
Очень часто корунды подлежат обработке, потому что в природе практически не встречается идеальных экземпляров, а если таковые имеются, то стоят они очень дорого. Помимо нагревания и диффузии, сапфиры залечиваю стеклом и так далее. В зависимости от того, как был обработан сапфир, в документах будут указаны коды, которые означают следующее:
Признаки диффузионной обработки
Для того чтобы не попасться и не приобрести по цене натурального диффузионный сапфир, необходимо знать методы отличия и признаки обработанных сапфиров.
В первую очередь речь пойдет о гретых камнях, так как этот способ обработки условно также можно отнести к диффузии, однако не внешней, а внутренней, когда окрашивающий пигмент распространяется в толще камня. Признаками этого являются:
Признаками диффузионной обработки являются:
В большинстве случаев нет ничего плохого в диффузионной обработке сапфира. Если это сделано качественно и на высшем уровне, а для окрашивания использовали литий и бериллий, то такое воздействие будет совсем незаметным. Недостатком является то, что этими веществами нельзя получить красный рубин и синий сапфир, а методы, которые используются для окрашивания корундов в эти цвета, дают менее долгосрочный эффект.
Облагораживание сапфиров и коррундов (рубинов)
Природный сапфир чаще всего представляет собой полупрозрачный слоистый и трещиноватый минерал всевозможных оттенков всех цветов радуги. Случается ему бывать и бесцветным. Легко ли добыть сапфир ювелирного качества? Очень нелегко: высокая твердость минерала, его неподатливость геометрическим деформациям становится причиной нарушения целостности кристаллов.
Внутрикристаллические примеси, дающие эффект оцвечивания минерала, нередко концентрируются в камне неравномерно. Заполнение трещин чужеродными растворами и расплавами превращает изначально монолитные образования корунда (техническое наименование сапфиров и рубинов) когда в склады, а когда и в свалки загрязнений.
Вот почему львиная доля сапфиров, попадающих на ювелирный рынок, проходит облагораживание.
Сегодня методы облагораживания сапфира многочисленны и хитры. Старые мастера Шри-Ланки, признанного центра добычи синих камней, пользуются термическим способом сгущения цвета.
От природы ланкийские сапфиры в большинстве своем слабо окрашены, и не слишком похожи на сверкающие вставки в перстнях и серьгах. Называемые термином «геуда», эти камни не имеют сколько-нибудь серьезной первоначальной цены. Однако высокотемпературное облагораживание превращает геуду в настоящий синий сапфир
Не переживают островитяне, если вдруг случается перегрев заготовленного сырья. Корунды, нагретые до 1300 и даже до 1400°C, обретают эффект астеризма. Их шлифуют кабошонами – чтобы шестилучевые звезды ярче играли на поверхности камня.
Красные корунды, или рубины, нередко изначально весьма заметно «синят». Особенно сильно подобный дефект портит прекрасные розовые камни. Нагревание в кислой среде до 800°C помогает избавиться от ненужной синевы.
Применяется этот метод и к излишне темным синим сапфирам. Это ведь только изумруд чем гуще цветом, тем дороже. Следы такого облагораживания сапфиров практически неразличимы при обычном осмотре камня, что позволяет видоизмененным кристаллам поступать в ювелирные мастерские под видом полностью природного сырья.
Бич натурального корунда – трещиноватость. Чтобы «заживить» глухие и выходящие наружу трещины, мастерам приходится идти на ухищрения. Иногда оказывается эффективным метод нагревания камня в окисноалюминиевой среде. Не нужно забывать, что по своей химической сути корунд – это оксид алюминия Al2O3. Расплавленное вещество способно приникать в трещины и цементировать их лучше любого клея.
Правда, бесцветный стекловидный материал (так называемый лейкосапфир), получаемый в результате этой манипуляции и заполняющий микроскопические полости в камне, обнаруживается при помощи электронного микроскопа. Тем не менее, ювелирное качество «вылеченных» таким образом сапфиров оказывается много более высоким, нежели качество кристаллов, облагороженных при помощи масла, смолы или воска.
Эксперты не видят большой разницы в качестве сапфиров, трещины которых подверглись заполнению расплавленными силикатами той или иной разновидности. Такой метод облагораживания сапфиров, придя в уже далеком прошлом на смену древним масляно-восковым ваннам, может применяться и в наши дни.
Вошедшая в ювелирные технологии в середине ХХ века эпоксидная смола дает примерно такой же визуальный эффект, как и стеклянные цементы в сапфировых трещинах. Луч света, преломляясь на границах сред чужеродных корунду материалов, вспыхивает яркими искрами от густо-фиолетового до ярко-розового цвета.
Пропитка корундов веществами, активно диффундирующими во внешние слои минерала, и таким образом меняющими природный цвет камня, особенно часто применяется для облагораживания сапфиров красного и синего цвета. Нередко улучшение цвета, достигнутое подобным способом, происходит с одновременным снижением блеска – что недопустимо для камней ювелирного качества.
Превращение невыразительных слаборозовых сапфиров в яркие оранжевые камни обусловлено термодиффузионной пропиткой корунда бериллием. За счет малой атомной массы бериллий проникает в кристаллическое тело сапфира достаточно глубоко: корундовые ювелирные вставки размером до 3-х миллиметров могут быть насыщены бериллием на всю толщину камня.
Куда менее привлекателен эффект облагораживания сапфиров бериллием, если кристалл велик, и бериллий образует лишь оцвеченный слой на поверхности камня.
Не отрицая действенности термодиффузной обработки корундов, современная геммология требует обязательного указания факта применения метода при сертификации готовых изделий. Вписанное в документ выражение beryllium treated означает насыщение корунда ионами бериллия в целях получения теплых оттенков цвета.
От природы желтоватые или едва розоватые сапфиры после beryllium treated становятся прекрасными самоцветами желтого и оранжевого цвета. А вот выражение diffusion чаще применяется для документирования «посинения» камня. Методом diffusion в толщу самоцвета вводятся ионы железа и ванадия, обуславливающие изменение пропускной способности кристаллической решетки касательно электромагнитного излучения видимого спектра.
Впрочем, специалисты и без сертификатов отличают корунды, прошедшие термодиффузную обработку. Поскольку диффузия не затрагивает центрального объема камня, в середине самоцвета достаточно большого размера всегда остается небольшой объем кристалла природной окраски. Специальные светофильтры, надетые на объектив микроскопа, позволяют с уверенностью определить первоначальный цвет минерала.
Диффундировавшие вглубь камня вещества не слишком сильно меняют природу сапфира. Иное дело – стеклование минерала. Для облагораживания корундов красного цвета (рубинов) используется метод led-glass filling, или заполнение пустот в камне свинцовым стеклом (хрусталем). Делается это еще и потому, что до 70% объема природного рубина может являть собой разнообразные пустоты.
Рубины, прошедшие залечивание пор и трещин стеклом, выглядят гораздо презентабельнее невзрачных от природы кристаллов. Стоит отметить, что не менее 95% рубинов, реализуемых в розницу, являются стеклонаполненными.
Потребитель счастлив покупать яркие и чистые камни по цене от 20 до 50 долларов за карат, однако специалисты сетуют: краснота таких самоцветов не дает пламенных всполохов, не сравнима густотой с кровью, не светится потаенным огнем – зато искрит голубым и оранжевым. Что тоже вполне декоративно, но. искусственно.
Совсем небольшая часть ювелирных рубинов (примерно 4%) создается методом термодиффузного введения бериллия. Яркость оранжево-красного сияния этих камней ценится выше хрустальной монолитности блеска стеклонаполненных рубинов. Дешевле ста долларов за карат такие камни не стоят ни при каких условиях, а нормальная цена начинается у отметки в 500 долларов за карат.
Необлагороженные рубины ювелирного качества настолько редки, что их стоимость многократно превосходит стоимость бриллиантов, и может исчисляться поистине астрономическими суммами.
Диффузионное облагораживание корундов: сапфиров и рубинов
завлабораторией и доцент Автономной некоммерческой организации дополнительного профессионального образования «Геммологический институт», Graduate Gemologist GIA
Другие публикации эксперта:
Рубины и сапфиры — на протяжении многих веков, пожалуй, одни из самых излюбленных камней на любом ювелирном рынке. И Россия — не исключение. Рубин и сапфир являются разновидностями минерала корунда. Наряду с природными камнями используются синтетические рубины и сапфиры, а также подвергнутые различным видам облагораживания (термообработка, термообработка с применением химических добавок (флюсов), различные виды диффузионной обработки, заполнение трещин и полостей стеклом, прокрашивание и промасливание, нанесение покрытий). Именно облагороженные камни часто доставляют геммологам больше всего хлопот при диагностике.
Рассмотрим диффузионно-облагороженные корунды. Диффузионная обработка подразумевает привнесение атомов, вызывающих окрашивание, которые проникают в камень, из внешнего источника. Если движение происходит в объем камня, насколько бы мелко оно ни приникало, то это явление правильнее называть объемной диффузией, или диффузией в кристаллическую решетку. Элементы диффундируют в решетку ювелирных камней из внешних источников для того, чтобы создать цвет или получить эффект астеризма. Это могут быть титан и хром или более легкие элементы, такие как бериллий.
Необходимо помнить, что данные камни по российскому законодательству относятся к драгоценным. Для облагороженных методом диффузии рубинов и сапфиров существует Стандарт организации «Сапфиры, рубины, облагороженные, методом диффузии и/или заполненные стеклом (ограненные вставки). Технические условия. СТО 45866412-15-2013», который относится к нормативно-технической документации Федерального казенного учреждения «Государственное учреждение по формированию Государственного фонда драгоценных металлов и драгоценных камней Российской Федерации, хранению, отпуску и использованию драгоценных металлов и драгоценных камней» (Гохран России).
Данный стандарт распространяется на облагороженные методом диффузии и/или заполненные стеклом природные сапфиры, природные рубины (ограненные вставки) (обозначаются как рубины/сапфиры Д/С). Стандартом устанавливаются основные показатели качества, применяемые для классификации, аттестации и сортировки сапфиров/рубинов Д/С в соответствии с нормами действующего законодательства.
В соответствии с вышеуказанным стандартом облагораживание — это искусственная обработка драгоценных камней и органических веществ с целью изменения их свойств и внешнего вида путем нанесения покрытий, заполнения трещин, нагревания, облучения и использования других видов физического и/или химического воздействия.
Для описания облагороженных методом диффузии рубинов и сапфиров в стандарте применяются следующие обозначения:
Сапфир/рубин, облагороженный методом диффузии (сапфир Д, рубин Д), — природный сапфир/рубин, подвергшийся комбинированному облагораживанию с применением высоких температур и химических веществ, вызывающему проникновение химических элементов в поверхностные слои с целью изменения цвета и/или оптического эффекта.
Диффузионно-облагороженные корунды впервые появились на мировом рынке в конце 1970-х годов. Этот процесс радикально отличался от всех более ранних способов термической обработки корундов тем, что благодаря диффузии создавался внешний тонкий слой насыщенного синего цвета на бесцветном или бледно окрашенном сапфире. Процесс был первой успешной попыткой добавить цвет из внешнего источника. Технология была разработана корпорацией Union Carbide. Возможно, что обработчики в Таиланде также использовали этот процесс. Практически все сапфиры, обработанные этим методом, имели синий цвет (за счет диффузии титана). При диффузионной обработке с внедрением титана в кристаллическую решетку происходит окрашивание неглубокого приповерхностного слоя на глубину около 0,4–0,6 мм.
Подвергнутые данному виду облагораживания синие сапфиры могут иметь необычный «водянистый» вид, в них отсутствует характерная для сапфиров выраженная зональность окраски при внешне насыщенном цвете. Обработанные сапфиры можно легко диагностировать по неоднородной окраске, которая может выглядеть пятнистой за счет того, что наведенный окрашенный слой может частично или даже полностью удаляться при переполировке. Кроме того, наблюдается концентрация окраски вдоль ребер и по рундисту, а также концентрация цвета вокруг ямок и достигающих поверхности трещин (так называемые «ссадины»).
Диффузионная обработка с внедрением титана также может обнаруживаться в синтетических сапфирах. В таких камнях иногда выявляются криволинейная цветовая зональность и мелкие газовые пузыри, типичные для синтетических камней, выращенных методом Вернейля, а также неоднородность цвета на разных гранях, что характерно для диффузионной обработки. Но стоит помнить, что диффузионный слой может создаваться и на бесцветных синтетических корундах. В этом случае криволинейной зональности не обнаружится.
Облагораживание методом диффузии труднее идентифицировать в кабошонах по сравнению с ограненными камнями, так как в них отсутствуют грани, на которых можно видеть неоднородность окраски. В кабошонах эту обработку лучше всего диагностировать по концентрации цвета вдоль рундиста.
Диффузионная обработка может также использоваться для наведения астеризма за счет добавления оксида титана в поверхностный слой камня. Такая обработка идентифицируется по ненатурально четкой «звезде», неоднородному цвету и «цветовым ссадинам» у ямок, полостей и трещин. В некоторых камнях наведение эффекта астеризма может также сопровождаться усилением цвета.
Редко на рынке встречаются синие природные или синтетические сапфиры, обработанные методом диффузии кобальта. Они имеют несколько неестественную окраску и очень высокие значения показателей преломления.
В 1993 году исследователи GIA сообщили об экспериментальном получении «диффузионно-обработанных» корундов красного цвета. Эксперимент можно считать неудачным, так как глубина окрашенного слоя была очень мала, и окрашенный слой часто практически полностью удалялся при переполировке. Цвет камней получался неярким, и окраска выглядела неоднородной.
Рис. 1. Пятнистость окраски и неодинаковая окраска разных фасет в облагороженных методом диффузии корундах [5]
В начале 2000-х гг. в Чантабури (Таиланд) был разработан новый метод облагораживания, позволяющий преобразовывать цвета синевато-красных камней из месторождения Сонгеа (Танзания) в привлекательные оранжевые или красно-оранжевые. Этим методом можно изменять цвет в светло-желтых, желтовато-оранжевых, розовых, коричневатых, пурпурновато-красных, синих, пурпурных, зеленых, коричневых, серых камнях. В результате данной обработки создается окрашенный в желтый цвет приповерхностный слой, и, в зависимости от изначального цвета камня, получают корунды ярко желтого, оранжевого, оранжевато-розового или оранжевато-красного цвета. Этот процесс можно использовать также для осветления темно-синих сапфиров. Возможно получение бесцветных, зеленых, пурпурных камней.
Рис. 2. Процесс бериллиевой диффузии может оказывать влияние на многие цвета в корунде, включая рубины и сапфиры. Размеры показанных ограненных камней, обработанных методом бериллиевой диффузии, от 0,40 до 5,05 карат [1]
Диагностика обработанных бериллием корундов с помощью стандартных геммологических приборов затруднена. Единственным визуальным признаком является наличие цветовой зоны по контуру камня: желтая, оранжевая при обработке красных камней или бесцветная при обработке синих сапфиров. Глубина окрашенной зоны меняется в зависимости от времени обработки и может доходить до окрашивания камня на всю глубину.
На большую вероятность обработки камня методом диффузии бериллия указывают сильные изменения внутренних включений, которые не отмечались прежде в термически обработанных камнях. Так, например, включения циркона приобретают вид белесых бесформенных скоплений, часто содержащих газовые пузырьки, а в трещинах, образующихся вокруг них, наблюдаются характерные древовидные структуры кристаллизации расплава, вокруг включений рутила возникают синие ореолы внутренней диффузии, которые крайне редко наблюдались в желтых термически обработанных сапфирах из месторождения Рок Крик (Монтана).
Когда используются легкие элементы (бериллий), обработку обнаружить нелегко, так как проникновение диффузного слоя может быть на всю глубину камня и элементы, вызывающие окрашивание, могут не обнаруживать стандартными методиками химического анализа. Обнаружить более легкие элементы (Be или литий) можно только при помощи более чувствительных аналитических методов, таких как LA-IPC-MS (масс-спектрометрия индуктивно-связанной плазмы в режиме лазерной абляции), SIMS (масс-спектрометрия вторичных ионов) или LIBS (метод лазерно-индуцированного пробоя).
Авторы
Хомрач Маргарита Владимировна, зав. лабораторией и доцент Автономной некоммерческой организации дополнительного профессионального образования «Геммологический институт», Graduate Gemologist GIA (+7 (495) 438-15-04, +7 (985) 959-75-95; e-mail: gigem.edu@gmail.com; URL: www.gemology-edu.ru)
Романова Екатерина Ивановна, доцент Автономной некоммерческой организации дополнительного профессионального образования «Геммологический институт», доцент кафедры геммологии МГРИ-РГГРУ, Graduate Gemologist (+7 (495) 438-15-04, +7 (985) 959-75-95; e-mail: gigem.edu@gmail.com; URL: www.gemology-edu.ru)
Список использованной литературы