Содержание
- Что такое корунд?
- Сделано известным благодаря рубинам и сапфирам
- Свойства корунда
- Геологическое вхождение корунда
- Твердость и использование в качестве абразива
- Эмери
- Использовать как драгоценный камень
- «Драгоценности» и «Кристаллы» в часах
- Рубиновые лазеры
- Другие виды использования корунда
Корунд: Два сегмента кристаллического корунда из Индии, показывающие минералы гексагональной кристаллической формы и базальное разделение. Эти образцы красного цвета и могут быть названы "рубиновым корундом". Авторские права на изображения iStockphoto / Lissart.
Что такое корунд?
Корунд - это минерал, образующий породу, который содержится в магматических, метаморфических и осадочных породах. Это оксид алюминия с химическим составом Al2О3 и гексагональная кристаллическая структура.
Минерал широко известен своей чрезвычайной твердостью и тем фактом, что его иногда можно найти в виде красивых прозрачных кристаллов разных цветов. Чрезвычайная твердость делает корунд превосходным абразивом, и когда эта твердость обнаруживается в красивых кристаллах, у вас есть идеальный материал для резки драгоценных камней.
Натуральный и синтетический корунд используются в широком спектре промышленных применений из-за их прочности, твердости и химической стабильности. Они используются для изготовления промышленных подшипников, устойчивых к царапинам окон для электронных инструментов, пластин для печатных плат и многих других изделий.
Корундовые кристаллы: Фотографии трех кристаллов корунда. Слева - общий корунд из Трансвааля, Южная Африка, высотой около 6 сантиметров. В центре - рубиновый корунд драгоценного качества из Карнатаки, Индия, высотой около 1,6 сантиметра. Справа - синий сапфировый корунд из Шри-Ланки, высота которого около двух сантиметров. Все три экземпляра и фотографии Arkenstone / www.iRocks.com.
Сделано известным благодаря рубинам и сапфирам
Большинство людей знакомы с корундом; однако, очень немногие люди знают это по его минеральному названию - вместо этого они знают это по названиям "рубин" и "сапфир". Образец корунда с драгоценным камнем глубокого красного цвета известен как «рубин». Корунд с драгоценными камнями синего цвета называется сапфиром. Бесцветный корунд известен как «белый сапфир». Корунд любого другого цвета известен как «причудливый сапфир».
Расставание корунда: Шестиугольные кристаллические сегменты корунда, которые были разделены пробором. Эти образцы около одного сантиметра в поперечнике. USGS фото Эндрю Сильвер.
Корундовая гнейс с сапфиром: Образец корундового гнейса из долины Галлатин, штат Монтана. Этот образец имеет около двенадцати сантиметров в поперечнике и имеет круглый синий сапфировый кристалл на левой стороне.
Свойства корунда
Корунд - исключительно твердый и прочный материал. Это третий по величине минерал после алмаза и муассанита. Он служит индексом минерала для твердости девять по шкале твердости Мооса.
Его твердость, высокий удельный вес, гексагональные кристаллы и расслоение являются очень хорошими диагностическими свойствами для использования при его идентификации. Сводка физических свойств корунда приведена в таблице ниже.
Монтана аллювиальные сапфиры: Разброс небольших аллювиальных сапфиров, найденных в Монтане. Эти голубые камни не обработаны и имеют ширину от четырех до пяти миллиметров.
Геологическое вхождение корунда
Корунд найден в качестве основного минерала в магматических породах, таких как сиенит, нефелиновый сиенит и пегматит. Некоторые из наиболее важных в мире месторождений рубина и сапфира находятся там, где камни выветрились из базальтовых потоков и теперь находятся в наклонных почвах и отложениях.
Корунд также обнаружен в метаморфических породах в местах, где глиноземистые сланцы или бокситы подвергались контактному метаморфизму. Сланцы, гнейсы и мрамор, полученные в результате регионального метаморфизма, иногда содержат корунд. Некоторые из сапфиров и рубинов высочайшего качества, цвета и прозрачности образуются в мраморе по краям подземных магматических тел.
Прочность корунда, высокая твердость и химическая стойкость позволяют ему сохраняться в отложениях еще долго после разрушения других минералов. Вот почему он часто встречается в аллювиальных отложениях.
Эти отложения являются наиболее важным источником рубинов и сапфиров в нескольких частях света. Традиционные источники аллювиальных рубинов и сапфиров включают Бирму, Камбоджу, Шри-Ланку, Индию, Афганистан, Монтану и другие районы. За последние несколько десятилетий некоторые районы Африки, включая Мадагаскар, Кению, Танзанию, Нигерию и Малави, стали важными производителями рубина и сапфира.
Эмери колеса: Объявление, предлагающее наждачные и корундовые колеса, опубликованное в 1895 году The Springfield Manufacturing Company из Бриджпорта, штат Коннектикут. Это было в то время, когда для изготовления колес использовались настоящие наждак и корунд.
Твердость и использование в качестве абразива
Чрезвычайная твердость корунда делает его особенно полезным в качестве абразива. Измельченный корунд обрабатывается для удаления примесей, а затем просеивается для получения гранул и порошков одинакового размера. Они используются для шлифовальных сред, полировочных составов, наждачной бумаги, шлифовальных кругов и других режущих применений.
Некоторые проблемы с использованием природного корунда в качестве абразива состоят в том, что отложения обычно небольшие, неправильной формы и корунд имеет переменное качество. Они не являются надежными источниками материала постоянного качества, необходимого для запуска производственного процесса. Синтетический корунд, полученный с использованием прокаленного боксита, стал более надежным источником с более устойчивыми свойствами. Он заменил природный корунд в большинстве производимых продуктов.
Алюминиевая оксидная наждачная бумага изготавливается путем прикрепления размерных частиц синтетического корунда (оксида алюминия) к листу бумаги. Это наждачная бумага, широко используемая для деревообработки и других производственных работ.
Эмери рок: Образец наждачной породы, богатой корундом и шпинелью, из Пикскилла, Нью-Йорк. Этот образец составляет примерно шесть дюймов (пятнадцать сантиметров) в поперечнике. Эмери часто измельчали, обрабатывали и просеивали для использования в качестве промышленного абразива.
Эмери пилочки для ногтей: «Эмери доски» - это маникюрный и уход за ногтями, который изготавливается путем приклеивания абразивной бумаги к тонкому куску картона. Они получили свое имя в 1800-х годах, когда в качестве абразива использовался измельченный наждак. Сегодняшние наждачные доски не сделаны с наждачной бумагой. Вместо этого многие из них имеют грубую сторону синтетического корунда (оксида алюминия) и тонкую сторону гранатового абразива.
Эмери
Эмери камень - это гранулированная метаморфическая или магматическая порода, богатая корундом. Это смесь оксидных минералов, обычно корунда, магнетита, шпинели и / или гематита. Это самая распространенная форма натурального корунда, которая использовалась для изготовления абразивов.
Использование наждака в качестве абразива значительно сократилось за последние несколько десятилетий. Он был почти полностью заменен изготовленными абразивными материалами, такими как карбид кремния. Карбид кремния имеет твердость по Моосу от 9 до 9,5. Это недорого и обычно работает лучше, чем натуральные абразивы из корунда или наждака.
Корунд в виде рубина, сапфира и необычного сапфира: Корунд драгоценного качества - очень ценный и ценный материал. Когда это ярко-красный цвет, это называется "рубин". Когда он синий, он называется «сапфир». Когда он бесцветный, его называют «белым сапфиром». Корунд ювелирного качества любого другого цвета называют «фантазийным сапфиром». В прошлом большая часть драгоценного корунда производилась в Азии и Австралии. В 1990-х годах в Африке было сделано много открытий из корунда. Все камни на этой фотографии были добыты в Африке. Почти все драгоценные корунды обрабатываются нагреванием или другим способом для улучшения их цвета.
Лучший способ узнать о минералах - это изучить коллекцию мелких образцов, с которыми вы можете обращаться, исследовать и наблюдать их свойства. Недорогие минеральные коллекции доступны в магазине.
Использовать как драгоценный камень
На рынке драгоценных камней и ювелирных изделий почти все внимание уделяется небольшой группе драгоценных камней, известной как «большая четверка»: бриллиант, рубин, сапфир и изумруд. Два из них, рубин и сапфир, представляют собой драгоценные корунды.
Эти самые популярные драгоценные камни высоко ценятся и добываются во многих частях мира на протяжении тысячелетий. Сегодня миллионы рубинов и сапфиров требуются каждый год для удовлетворения потребностей ювелирного рынка - от недорогих коммерческих камней, продаваемых в торговых центрах и универмагах, до впечатляющих образцов, используемых в дизайнерских и нестандартных украшениях. Спрос на привлекательные камни превышает возможности шахт для предложения. В результате цены, заплаченные за привлекательные природные камни, поднялись до высоких уровней.
Когда потребитель хочет получить «рубиновое кольцо» или «сапфировую подвеску», он, как правило, не заинтересован в замене красной шпинели, синего иолита или другого привлекательного камня такого же цвета. Они хотят «рубин» или «сапфир». Розничные ювелиры, особенно те, которые продают предметы и наборы менее чем за 500 долларов, все чаще представляют в своих витринах синтетические или «лабораторные» драгоценные камни вместе с натуральными камнями.
Синтетические материалы имеют тот же состав оксида алюминия и кристаллическую структуру, что и природные рубины и сапфиры. Их цвет также производят те же микроэлементы (хром для рубина и железо с титаном для сапфира).
Они имеют одинаковую оптическую привлекательность и, как правило, лучший внешний вид, чем натуральные камни аналогичного размера по той же цене. В результате многие потребители теперь с удовольствием покупают синтетические камни, потому что получают более привлекательный продукт по доступной цене. В долгосрочной перспективе синтетические драгоценные камни, вероятно, будут продолжать вытеснять природные камни с рынка, особенно в нижнем и среднем ценовых диапазонах, где потребители очень осведомлены о цене.
В продаже или покупке ювелирных изделий, содержащих синтетические драгоценные камни, нет ничего плохого, если соблюдены два условия: 1) продавец должен раскрыть тот факт, что драгоценные камни являются продуктами человека, а не продуктами природы; и 2) покупатель четко понимает, что драгоценные камни являются синтетическими и сделаны людьми, а не продуктами природы.
Подшипники для корундовых часов: Корундовые (рубиновые) подшипники в старинных карманных часах с «драгоценным» механизмом. В начале 1900-х годов синтетический корунд использовался в качестве ювелирного подшипника в часах. Авторские права на изображения iStockphoto / RobertKacpura.
Корундовые подшипники: Рисунок подшипников с драгоценными камнями и замкового камня (красного цвета), удерживающего поворотное колесо в механических часах, смазанных маслом (желтый). Общественное достояние изображение Крис Буркс Четворно.
«Драгоценности» и «Кристаллы» в часах
В середине 1800-х годов швейцарским производителям часов потребовались крошечные подшипники, которые были очень устойчивы к истиранию. Они обнаружили, что могут просверлить отверстие в крошечном корунде и использовать его для плавного и долговечного подшипника. Корунд был намного тверже, чем металлы, используемые для изготовления движущихся частей часов, и он мог выдерживать непрерывное истирание без сбоев. Корундовые подшипники были названы «драгоценными подшипниками» в честь своих аналогов из драгоценных камней.
Швейцарские часы и их «механизмы драгоценностей» прославились на весь мир своей долговечностью и надежностью. В начале 1900-х годов синтетические корундовые подшипники заменили природные корундовые подшипники в большинстве швейцарских часов. Синтетический корунд был более однородным, чем природный корунд, а также был более дешевым и доступным для получения. Такое использование ювелирных подшипников создало положительную репутацию швейцарских часов, которая сохраняется и по сей день - даже когда механические часы заменяются цифровыми.
Бесцветный синтетический сапфир также используется в часах. Его долговечность, стекловидный блеск и устойчивость к царапинам делают его идеальным прозрачным покрытием для механического или цифрового лица. Эти прозрачные крышки, известные как «кристаллы», защищают лицо часов от ударов, пыли, влаги и истирания. Синтетический сапфир использовался для этой цели почти 100 лет.
Синтетический корунд: Буль из синтетического корунда. Из-за красного цвета его можно назвать «синтетическим рубином». Подобный материал используется для изготовления подшипников часов, драгоценных камней, лазерных усилителей и многих других целей.
Рубиновый лазер: Схема первого работающего лазера. Он использовал тонкий рубиновый кристалл в качестве усиления. Изображение общественного достояния от Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса.
Рубиновые лазеры
Синтетический корунд является неотъемлемой частью многих лазеров. Фактически, первым работающим лазером был «рубиновый лазер», созданный Теодором Майманом в Hughes Research Labs в 1960 году. Он использовал синтетический рубиновый кристалл в качестве «усиленной среды». Усиливающая среда представляет собой материал в лазере, который является целью интенсивного всплеска света.
Этот свет заставляет электроны в усиливающей среде подпрыгивать до более высокого энергетического уровня, вызывая испускание фотонов, которые ударяют другие атомы в усиливающей среде, заставляя их возбуждаться и испускать больше фотонов. Эта короткая цепная реакция производит очень интенсивный свет лазерного луча. Лазеры названы в честь материала, используемого в качестве усиливающей среды, такого как «рубиновый лазер» или «титановый сапфировый лазер» или «YAG-лазер» (иттриево-алюминиевый гранат).
Всего за несколько десятилетий лазеры стали обычным элементом нашего общества. Крошечные лазеры используются в CD и DVD плеерах. Лазеры используются для резки металла, камня и других жестких материалов. Лазеры используются для удаления татуировок, проведения косметической операции, операции по удалению катаракты и операции LASIK для коррекции зрения.
Окна сканера синтетического корунда: Устройство самообслуживания с окном сканера штрих-кода в розничном магазине в Хьюстоне, штат Техас. Окно сканера, вероятно, сделано из синтетического корунда. Общественное достояние изображение от WhisperToMe.
Другие виды использования корунда
Корунд имеет много других применений. Он химически инертен и устойчив к нагреванию. Эти свойства делают его идеальным материалом для изготовления огнеупорных изделий, таких как огнеупорный кирпич, футеровка печи и мебель для печи. Сегодня эти продукты обычно изготавливаются из синтетического корунда.
Чистый корунд бесцветный, прозрачный, прочный и устойчивый к царапинам. Крупные кристаллы прозрачного синтетического корунда выращивают, распиливают на тонкие листы, а затем используют в качестве окон сканеров продуктового магазина, часовых кристаллов, окон самолетов и защитных крышек для электронных устройств.