синтетични

IGE Article: Идентифициране на синтетични диаманти с помощта на основни гемологични методи

Егор Гавриленко, Доктор по геология, директор на Лабораторията за анализ и сертифициране на скъпоценни камъни на Испанския гемологичен институт

Въведение

Синтетичните диаманти започват да навлизат в търговията с бижута. Докато рубинът, сапфирът и изумрудът вече имат своите синтетични аналози в продължение на много десетилетия, диамантът отне повече време, за да бъде получен в лабораторията по качество, размер и цена, подходящи за използване в бижутерията. Но те са тук, за да останат. Източниците на въглерод в природата са неизчерпаеми и е необходима само известна енергия, за да се свържат правилно техните атоми и да се премине от обилен графит до високо ценен диамант. В момента цените на синтетичните диаманти вече са доста под естествените, въпреки че все още имат по-висока стойност от имитациите, като цирконий или моисанит. Технологичните методи обаче непрекъснато се усъвършенстват и по-евтини и можем да сме сигурни, че цената на синтетичните диаманти постепенно ще намалява.

Много бижутерийни специалисти получават оферти за продажба на синтетични диаманти директно от азиатските производители. Те са достъпни и за директна покупка на много уебсайтове и платформи за онлайн търговия, както за професионалисти, така и за физически лица. Марка, толкова важна, колкото Сваровски обяви преди месеци нова линия бижута със синтетични диаманти. В лабораторията IGE от октомври 2016 г. са анализирани три случая на синтетични диаманти - от пасианс с брилянт от почти три карата до партида от сто карата малки диаманти (1,3-2,0 mm), всички те с намерение на продажба като естествен. Тези данни трябва да са достатъчни, за да отговорят на въпроса дали вече са достигнали пазара.

Трудно е да се оцени настоящото съотношение на синтетичните диаманти с качество на скъпоценни камъни към естествените. През август 2016 г. Morgan Stanley публикува обширен доклад за индустрията на синтетични диаманти, оценявайки глобалните продажби на необработен синтетичен скъпоценен камък на стойност около 1% от естествените. Като се има предвид, че цената на синтетиката е по-ниска от естествената, тази цифра може да се превърне в повече от един синтетичен диамант от сто естествени вече днес. Същият доклад прогнозира много бързо нарастване на този дял в краткосрочен план. До 2020 г. продажбите на малки по размер синтетика (меле, диаманти по-малки от 3,5 мм или 0,15 карата) могат да достигнат 15% от естествения пазар, докато при по-големите диаманти делът на синтетиката ще достигне 7,5%.

Пазарът на бижута вече преживява пристигането на синтетични рубини и сапфири в началото на 20-ти век и на синтетични изумруди през 30-те години. Появата на тези материали, получени в лабораторията, не може да премахне магията и да намали продажбите на естествени скъпоценни камъни. Професионалистите в областта на бижутата трябваше да се научат безопасно да различават естествените и синтетичните скъпоценни камъни и при съмнения да отидат в специализирани лаборатории. Понастоящем синтетичните цветни камъни имат своя собствена ниша на пазара, ясно разграничена от естествената и естествената търговия не се влияе от тяхното съществуване. Отсега нататък нещо подобно трябва да се случи със синтетичните диаманти, въпреки че това изисква бижутерите, гемолозите и оценителите на бижута да се научат безопасно да диференцират синтетичните диаманти.

Целта на тази статия е да обясни някои прости методи, които могат да ви помогнат в тази задача. Въпреки че понякога идентификацията може да изисква използването на усъвършенствани аналитични техники, вярно е, че в много случаи можем да направим положителна идентификация с много прости и евтини методи. В други случаи, дори без пълна сигурност в идентифицирането, тези методи могат да предизвикат основателно подозрение да отидете в лаборатория със специфичен диамант или партида.

Анализирайки синтетичните диаманти, преминали през лабораторията IGE досега, осъзнаваме, че за всички тях основните методи, които са обяснени в тази статия, биха позволили идентифицирането на диаманта като синтетичен или поне да предизвикат сериозни подозрения относно неговата природа.

Много синтетични диаманти имат изискани цветове. В този сегмент, много по-рядък по своята същност, синтетичният диамант е станал по-евтин от естествения диамант още през 90-те години на миналия век.

Истинската опасност представляват безцветни диаманти, за чиято идентификация бижутерите се чувстват уверени в традиционните методи, които ни казват само дали е диамант или не. Тези методи вече не са достатъчни за идентифициране на диамант, тъй като безцветният диамант вече може да бъде естествен или синтетичен. Понастоящем се изискват допълнителни инвестиции в някои прости устройства и обучение за идентифициране на безцветни диаманти. Тази статия се фокусира върху основните свойства и методи за идентифициране на безцветни синтетични диаманти.

Трябва също да се отбележи, че терминът „диамант“ се използва в търговията с бижута изключително за естествени диаманти (фиг. 1), съгласно разпоредбите на CIBJO и наскоро одобрения стандарт ISO 18323: 2015. Синтетичните диаманти трябва да бъдат ясно идентифицирани като такива, като се допускат и термини на „отглеждани в лаборатория“ или „създадени в лаборатория“ на английски език. Използването на термините „култивиран“, „истински“, „истински“, „скъпоценен“ или „скъпоценен камък“ за синтетични диаманти е забранено от тези разпоредби и може да се счита за подвеждащо.

Фиг. 1. Видове диаманти в бижутата.

Методи за синтез на диаманти

В момента синтетичните диаманти с качество на скъпоценни камъни, както в безцветните серии, така и във фантастичните цветове, се получават по два метода:

  • HPHT (високо налягане и висока температура) - метод с високо налягане и висока температура
  • ССЗ (химическо отлагане на пари) - метод на химическо отлагане на пари

Методът HPHT е първият, който предлага на пазара синтетични диаманти с качество на скъпоценни камъни, започвайки през 90-те години и първи в изискани цветове. Диамантите за бижута с CVD започват да се появяват на пазара в края на 2000-те години и в момента се произвеждат и от различни компании.

Методът HPHT по същество пресъздава условията на високо налягане и температура, при които диамантът се образува в мантията на Земята, на дълбочини над 150 км. В рамките на няколко дни протича процесът на кристален растеж, който може да продължи милиони години в природата. Полученият материал има характерна кристална форма куб-октаедър, различна от естествените диамантени кристали. В момента изглежда най-широко използваният метод за синтетични диаманти с качество на скъпоценни камъни. Всички синтетични диаманти, доставени за анализ в лабораторията IGE към днешна дата, отговарят на този метод. Това е и най-лесният метод за синтезиране.

Методът ССЗ е различен, той не изисква толкова висок натиск и поради тази причина в бъдеще може да стане много по-евтин. Той се извършва под вакуум и използва плазмена йонизация на метановия газ и отлагане на въглеродни атоми върху диамантено семе. Полученият материал не е под формата на кристали, а на правоъгълни плочи с различна дебелина.

И двата метода на синтез се използват широко за технически приложения. Синтетичният диамант HPHT в продължение на десетилетия се превръща в основен източник на индустриален диамант, използван като абразив, докато диамантените слоеве CVD се използват за увеличаване на якостта на материалите и тяхното използване в електрониката се изучава. С качеството на скъпоценните камъни, теглото на синтетичните диаманти непрекъснато се увеличава. Синтетичните диаманти, изрязани над 10 ct за метода HPHT и над 5 карата за CVD, са вече известни, но те със сигурност няма да бъдат рекордни за дълго време.

Идентификация на HPHT синтетични диаманти

Първата стъпка при идентифицирането и степенуването на диамант е изследването на камъка под увеличение, за предпочитане с помощта на гемологичен микроскоп. Тази процедура е от съществено значение и за определяне дали диамантът е естествен или синтетичен.

Внимателното наблюдение на включванията често разкрива окончателно идентичността на диаманта. Прозрачните минерални кристали като гранат, оливин или енстатит идентифицират камъка като естествен. За разлика от тях, типичните включвания в синтетичните диаманти HPHT съответстват на средата им на образуване - разтопен метал. Формата на тези включвания е много характерна, имайки вид на заоблени капки или кристали, понякога свързани помежду си (фиг. 2а-2е).

Фиг. 2а. Голямо метално включване с ирисцентна патина в безцветен синтетичен диамант HPHT.

Фиг. 2б. Голямо метално включване, идващо към повърхността на цилиндровата глава на синтетичен HPHT диамант, с окислителна патина.

Фиг. 2в. Метални включвания с форма на капка, напълно нетипични за естествените диаманти, в синтетичен диамант HPHT от почти 3 карата, доставен за анализ в лабораторията IGE, монтиран на пръстен.

Фиг. 2г. Метално включване с форма на пръчка, характерно за синтетичните диаманти HPHT, в същия диамант.

Фиг. 2д. Друго включване на подобна форма, в същия диамант, което се отразява във фасетите на цилиндровата глава.

Фиг. 2е. Пукнатина, наблюдавана в същия синтетичен диамант, напълно нормално търсещ естествен диамант, не е информативно включване за идентификация на диаманта.

Ако се наблюдават непрозрачни включвания, те трябва да бъдат проучени много внимателно, като се използват различни методи за осветяване, като оптични влакна, за да се определи дали са отразяващи и метален блясък. Някои метални включвания могат да достигнат повърхността на камъка и да изглеждат характерни за отразена светлина, понякога с окислителна патина. Ако има съмнения за метални включвания, допълнителен тест за магнетизъм може да помогне да се потвърди, че диамантът е синтетичен (вж. Раздел Магнетизъм и фиг. 8).

В случаите, когато диамантът е с добра чистота и не са открити включвания, подробното изследване на характеристиките на растежа може да улесни идентифицирането. Зърнената или "пясъчен часовник" цветна зоналност, обикновено видима през приклада, е свързана с вътрешните сектори на октаедричния и кубичен растеж на синтетични диаманти (фиг. 3а). От друга страна, при естествените диаманти е много обичайно да се наблюдават нередовни външни гранули (фиг. 3б и 3в) или вътрешни гранули, съответстващи на равнините, успоредни на октаедърните лица (фиг. 3d), което би изключило синтетичния произход.

Фиг. 3а. Линии за пясъчен часовник върху оранжево-кафяв синтетичен диамант HPHT.

Фиг. 3б. Нередовното външно зърно, което често се наблюдава на повърхността на естествените диаманти, изключва техния синтетичен произход.

Фиг. 3в. Резорбираният диамантен кристал генерира външни зърнени линии в естествен диамант.

Фиг. 3d. Вътрешно зърно в типично положение за естествени диаманти, в равнини, успоредни на октаедърните лица.

Наличието на "натурали" (части от кристалната повърхност, неотстранени чрез полиране) с триъгълници е много характерно за естествените диаманти (фиг. 4а). Синтетиците обикновено нямат триъгълници на кристалните си лица и повърхността им може да изглежда различна от естествената до опитната наблюдателка (фиг. 4б). Наличието на триъгълници обаче не е убедително доказателство, тъй като те също са описани в синтетични диаманти HPHT.

Фиг. 4а. Натурален с тригони, типичен за естествените диаманти.

Фиг. 4б. "Естествен", наблюдаван в HPHT синтетичен диамант, анализиран в лабораторията IGE, представя напълно нетипична повърхност за естествените диаманти.

В цветния диамант присъстващите зони могат да бъдат полезни за идентификация; изследването с дифузна пропусната светлина е полезно. Естествените диаманти могат да показват плоски ивици цвят или мъгляв ефект, но само синтетичните диаманти ще показват геометрични зонови шарки, свързани с растежа на куба и октаедрите (фиг. 5).

Фиг. 5. Разпределението на цветовете в геометрични сектори на растеж, съответстващи на куба и октаедрите, е характерно за изисканите цветни HPHT диаманти.

И накрая, трябва да се спомене, че лазерният надпис върху диамантения пояс със съответния номер на сертификата, издаден от призната лаборатория, също не може да се счита за достатъчна гаранция за естеството на диаманта. Лазерните надписи са лесни за възпроизвеждане върху синтетичен или обработен диамант, търсейки онлайн бази данни за естествен диамант с много близко тегло и характеристики, или дори изрязване на синтетичния до размерите и теглото на друг сертифициран естествен диамант. Наскоро бяха публикувани бележки за този вид фалшифициране, използвайки естествени диаманти, обработени с HPHT или синтетични.

Флуоресценция в ултравиолетова светлина

Повечето естествени диаманти принадлежат към така наречената серия Кейп и представят синкава флуоресценция с различна интензивност, въпреки че някои могат да бъдат практически инертни или да имат други флуоресцентни цветове (жълтеникави, зеленикави и др.). По принцип интензивността на флуоресценцията в естествените диаманти е по-висока при дълга ултравиолетова светлина (365 nm) и по-ниска при къса ултравиолетова светлина (254 nm), т.е. UVL> UVC. Флуоресценцията обикновено е хомогенна, въпреки че може да бъде свързана и с определени равнини и области.

За разлика от тях, синтетичните диаманти не флуоресцират синкаво, обикновено са инертни или имат слаба жълтеникава, зеленикава или оранжева флуоресценция. Много е важно да се отбележи, че интензивността на флуоресценцията в синтетичните диаманти обикновено е по-силна при късата вълна, отколкото при дългата вълна (UVL UVC и липса на фосфоресценция, докато синтетиката представя други флуоресцентни цветове, UVL