Определение технических алмазов и порошков

 

Общеизвестно, что большая часть алмазов, добываемых из кимберлитовых трубок или россыпей, непригодна для огранки. Средняя мировая годовая добыча алмазов достигает примерно 50 млн. каратов. Среди них «технические» алмазы составляют 77%, а из 17 млн. каратов, извлекаемых ежегодно из огромных россыпей Заира, 98% непригодны как ювелирные камни.

Цена низкосортных алмазов, естественно, меньше, чем ювелир­ных камней, но их общая стоимость довольно велика. При этом фирмы, занимающиеся продажей технических алмазов, должны постоянно следить за тем, чтобы не спутать их с возможными имитациями; при этом они могут обращаться за помощью в гем­мологические лаборатории.

При определении сырых алмазов необходимы только опытный глаз и лупа. Кристаллы алмаза имеют настолько характерные форму и блеск, что их можно узнать даже в том случае, если они непрозрачны или по своему внешнему виду совершенно непохожи на алмазы, как мы обычно их себе представляем. Когда возника­ют какие-либо сомнения, подспорьем для лабораторного работни­ка может служить их уникальная твердость и не менее уникаль­ная прозрачность для рентгеновских лучей.

Алмазные абразивные порошки. Исходя из опыта работы Лон­донской диагностической лаборатории, фирмы, занимающиеся про­дажей технических алмазов, чаще всего обращаются за помощью для определения чистоты и иногда размера зерна алмазных по­рошков, которые используются в промышленности в огромных ко­личествах при шлифовке, полировке и доводке металлов. Если характеристики порошков в какой-то степени фальсифицированы, эффективность порошков может быть заметно ниже указанной; то же справедливо и в отношении размера зерна, причем в послед­нем случае при доводке или полировке детали могут быть испор­чены.

Для надежного определения необходима навеска порошка в количестве не менее 1 карата, причем неиспользованный порошок, конечно, может быть возвращен. При массовых анализах удовлет­ворительные результаты дает следующий порядок работы:

1.Для предварительного изучения на чистое предметное стек­ло микроскопа помещают очень небольшое количество порошка. Последний, кончиком пальца, распределяют таким образом, чтобы были видны отдельные зерна. Затем порошок исследуют под мик­роскопом при увеличении 50Х. Если частицы не слишком малы, они отчетливо наблюдаются при этом увеличении в виде отдель­ных зерен. Порошки, полученные при дроблении алмазного борта, дают очень характерные угловатые прозрачные и ограничен­ные плоскостями спайности зерна. Зерна порошков синтетического алмаза, как правило, имеют кристаллическую форму, темнее по цвету, менее прозрачны и обычно обладают магнитными свойст­вами, выявляемыми при приближении небольшого мощного маг­нита.

2.Если вид порошка под микроскопом кажется удовлетвори­тельным, порцию порошка весом около 0,5 карата рассыпают ров­ным слоем на дне фарфоровой лодочки (длиной 60 мм, шириной 12 мм), которую перед этим тщательно взвешивают. Затем лодоч­ку вновь взвешивают, чтобы определить вес порошка. После это­го ее помещают в небольшую муфельную печь и нагревают по крайней мере до 900 °С в течение нескольких часов. Полноту сго­рания частиц алмаза обычно можно оценить визуально, открыв дверцы муфеля, еще нагретого до рабочей температуры. Чем круп­нее зерно порошка, тем меньше скорость его сгорания.

3.После охлаждения печи до комнатной температуры лодочку осторожно вынимают из нее щипцами и взвешивают. В случае чистого алмазного порошка потеря веса теоретически должна быть 100%-ной, однако в действительности сохраняется небольшой ос­таток— 1—2% от исходного веса—-за счет примесей, присутствую­щих в борте, используемом для дробления. В том случае, когда получают большой остаток, необходимо провести повторный опыт для подтверждения количества обнаруженной примеси. Если мож­но, следует проводить одновременное сжигание двух навесок одно­го и того же порошка.

Распространенные примеси. Обычно, когда фирма, передавшая порошок алмаза на определение чистоты, узнает, что он серьезно загрязнен, она возвращает алмазы изготовителю, не интересуясь составом примеси или примесей. И хотя едва ли геммолог захочет принять на себя функцию химика-аналитика, природное любопытство может подтолкнуть его к дальнейшим исследованиям, если они могут быть выполнены без особых хлопот и затрат времени.

Из большого числа примесей, обнаруженных в Лондонской лабо­ратории, некоторые (сульфат бария, измельченное стекло и кварц) определенно были добавлены с целью обмана. В других случаях примеси появились в результате попытки использовать образо­вавшийся при огранке алмазов алмазный порошок, из которого частицы железа были удалены недостаточно полно. Часто встре­чается примесь карбида кремния (карборунд). Последний легко узнать под микроскопом по голубовато-зеленому цвету, а при об­лучении длинноволновым ультрафиолетовым светом — по оранже­вой флюоресценции.

Определение размера частиц. Размер частиц алмазных абра­зивных порошков, очевидно, зависит от специальных целей, для ко­торых они предназначены, точно так же, как для шлифовки и по­лировки выбирают наждачную бумагу с абразивными частицами разных размеров. Изготовители могут получать удивительно однородное по размеру зерно различными методами — просеиванием, отмучиванием, отбором или центрифугированием, что подтвержда­ется изучением тонкого слоя порошка под микроскопом. Плохие порошки обычно неоднородны по размеру частиц.

Иногда крупным фирмам предлагают импортировать из-за ру­бежа крупные партии алмазного порошка по весьма умеренным ценам. В этом случае перед их приобретением целесообразно оп­ределить в лаборатории не только чистоту, но и размер зерна и его однородность. В Лондонской лаборатории была разработана простая методика проверки алмазного порошка: среднего по раз­меру зерен и очень тонкого. Это осуществляют путем диспергиро­вания небольшой порции порошка в масле и последующего изме­рения максимального размера частиц с помощью микрометри­ческого окуляра с объективом со средним увеличением. Для таких измерений пригоден любой стандартный микроскоп. В очень тон­ких порошках отдельные частицы субмикронных размеров трудно разглядеть, если не пользоваться очень большими увеличениями. Поэтому перед оценкой чистоты таких порошков методом сжига­ния рекомендуется убедиться, что это действительно алмаз, пу­тем рентгенографического изучения материала, поскольку не толь­ко алмаз, но и любое органическое вещество в печи при темпера­туре 900 °С будет сгорать без остатка.

 

Лекция 4. Рубин (2 часа).

 

1.Физические, оптические и морфологические свойства рубина и способы их определения.