Изготовление искусственного камня в домашних условиях

Драгоценные камни используются не только для создания украшений. Их приобретение — популярный способ инвестировать заработанные средства. Цена на алмазы, сапфиры, изумруды и рубины остается стабильно высокой, а сами камни могут храниться многие годы и передаваться по наследству. Чтобы сделать драгоценности более доступными, ученые разрабатывают и совершенствуют технологии получения синтетических ювелирных камней. Некоторые любители драгоценностей тоже ищут способы, позволяющие вырастить алмаз и другие кристаллы в домашних условиях.

Технологии производства драгоценных камней

Первые попытки изготовления искусственных самоцветов относятся к 4000 г. до н. э. Это были бусины, покрытые синей эмалью, имитирующие лазурит. Позже аналоги драгоценных камней изготавливались из цветного стекла, потом — из пластика. Первый эксперимент, в результате которого ученым удалось вырастить минерал, относится к XIX веку. В своей лаборатории француз Марк Годен получил небольшие кристаллы рубина, пытаясь воспроизвести природные процессы кристаллизации.

Современным ученым доступны все знания предшественников, точные приборы и установки, способные создавать очень высокую температуру и давление. Химики и физики практикуют много методов для производства синтезированных камней, в том числе алмазов. Основой для их получения могут быть:

• расплавы;
• растворы;
• газовые среды.

Соответственно, кристалл можно вырастить как преобразованием исходного твердого вещества, так и созданием образца из жидкой или газообразной фазы.

Одной из самых сложных технологий является получение алмаза. Разработка методов его синтеза отталкивалась от того, что бриллиант имеет тот же состав, что и графит. Но заставить одно вещество превратиться в другое непросто. Чтобы сделать алмаз, потребуется температура 1600 ℃ и выше и давление около 110 000 атмосфер. Существуют непроверенные народные методы получения алмаза из графита в домашних условиях с использованием электричества или взрывчатых веществ, но вероятность их успешного применения стремится к нулю.

Чтобы добиться от полученного алмаза ювелирного качества, потребуется еще более сложная промышленная методика, особенности которой производители не раскрывают.

Впервые камни ювелирного качества были получены в 1970 году в Америке

Наиболее безопасный способ, который можно опробовать, чтобы вырастить алмаз вне лаборатории, требует применения следующих компонентов и приспособлений:

• грифель из карандаша;
• провод;
• жидкий азот или вода;
• источник напряжения.

Каждый из концов кусочка графита нужно обмотать проводом и заморозить грифель в жидком азоте. Если жидкого азота нет, можно поместить заготовку в емкость с водой и заморозить. Следующий шаг — соединить концы провода с источником напряжения и провести через грифель ток. В результате графит должен превратиться в алмаз, то есть приобрести его твердость.

Экономические расчёты

Домашние технологии всегда дешевле. Можно рассчитать стоимость всех компонентов, затрат, и определить примерную стоимость получаемых образцов. Что берут в расчёт рубина:

• стоимость частей прибора;
• затраты на электроэнергию;
• цена на приобретение порошков для основы кристалла.

Даже примерные расчёты покажут выгоду. Стоимость всех составляющих не составит и 500 рублей. За такие деньги сложно купить ювелирное изделие из рубина красивого вида и отличного качества. Процесс не должен пугать домашних экспериментаторов и законностью. Регулируются государством природные минералы, синтетические под действие документов не попадают. Если принято решение открыть небольшое производство, его следует зарегистрировать в установленном порядке. Душа будет на месте, работа принесёт только удовлетворение.

Драгоценный камень, созданный самостоятельно, станет гордостью. Умелец постепенно научится менять оттенки рубинов. Следующим шагом будет творческая работа над полученными образцами, преобразование их предметы дизайна интерьера и оригинальные украшения.

Органические соли

Чтобы синтезировать кристаллы из растворов, в качестве основы используются органические соли. Из этих веществ, называемых квасцами, Марк Годен получил кристаллы рубина. Для этого он сплавил сульфат калия и алюминия с хроматом калия.

Используя некоторые из веществ, любители химии выращивают кристаллы самостоятельно. Например, в домашних условиях получают красивые ярко-синие кристаллические образования из медного купороса. Кроме того, для самостоятельного выращивания минералов различных цветов можно использовать:

• хлорид калия;
• железный купорос;
• сульфат никеля;
• алюмокалиевые квасцы;
• соль Мора;
• калиевую селитру и некоторые другие.

Выбирая подходящий реагент, учитывают, что он должен отвечать таким требованиям:

• растворяться в воде или другом растворителе;
• быть стабильным к повышению температуры;
• не представлять опасности для здоровья при правильном использовании.

Методика выращивания кристаллов из органических солей основана на приготовлении перенасыщенных растворов с последующей кристаллизацией в открытой емкости. Процесс получения красивого «камня» занимает не один месяц и состоит из нескольких ключевых шагов.

Приготовление маточного раствора

Этот этап включает ряд действий:

1. В термостойкий стакан объемом 1 л налить 700–800 мл достаточно горячей воды, температура которой равна 50 ℃.
2. Постепенно — по 1 столовой ложке — добавлять выбранное вещество и перемешивать состав до полного растворения порошка.
3. Когда раствор станет насыщенным, то есть вещество перестанет растворяться, добавить еще 2 столовые ложки и оставить на 24 часа.
4. Чтобы в жидкость не попали посторонние частички пыли, емкость можно накрыть листом фильтровальной бумаги.

Получение затравки

Включает в себя несколько шагов:

1. Для начала понадобится перелить полученную жидкость в термостойкую колбу, пропуская ее через фильтр, и добавить 1 чайную ложку вещества, в качестве которого могут выступать выпавшие в первоначальном растворе кристаллы.
2. Чтобы вещество растворилось, рекомендуют нагревать емкость на водяной бане при температуре не выше 60–70 ℃.
3. Чистую емкость ополоснуть кипятком, чтобы она нагрелась до той же температуры, что и раствор, и перелить жидкость в посуду.
4. Обернуть емкость тканью, например, полотенцем, накрыть фильтровальной бумагой и дать остыть.
5. Когда состав станет прохладным, на дне и стенках стакана образуются небольшие кристаллы, из них надо выбрать один, который и станет основой будущей «драгоценности».

Получение камня

Выращивание монокристалла будет производиться из полученной затравки:

1. Понравившийся образец надо плотно обмотать ниткой или леской.
2. Другой конец нити можно намотать на палочку или карандаш, которые будут служить опорой.
3. Опустить затравку в стакан с раствором комнатной температуры.
4. Кристалл растет постепенно, в течение этого периода его нельзя вытаскивать или поворачивать. Если жидкость будет испаряться, обнажая «камень», потребуется долить раствор.
5. После того как кристалл достигнет желаемых размеров, его следует аккуратно достать и положить на салфетку.

Иногда выращенные образцы подвержены выветриванию, то есть разрушаются при испарении кристаллизационной жидкости и превращаются в порошок. Сохранить их можно в парафине или под слоем растительного масла.

Некоторые специалисты рекомендуют покрывать поверхность кристалла 2 слоями бесцветного лака

Как отличить природный, настоящий рубин от синтетического?

Какие признаки позволяют узнать, настоящий корунд или поддельный? Если нет возможности исследовать камень с помощью специальной аппаратуры, определить его подлинность помогают следующие факторы:

• Наличие включений. Природные камни имеют внутренние трещины и примеси. Синтетические экземпляры могут иметь включения в виде пузырьков газа. Если фальсификатор все же решил ввести покупателя в заблуждение и создал подделку с трещинами, они будут прямыми, тогда как у натуральных камней линии ломаные.
• Небольшой размер – камни весом более 1 карата чаще всего являются искусственными рубинами.
• Натуральный камень не меняет температуру, если приложить его к коже. Искусственный, имитация из пластика или стекла, быстро принимает температуру тела.
• Положив настоящий корунд в стакан с молоком или водой, можно заметить, как жидкость кажется красноватой.
• Лучи солнца проходят через синтетические камни и меняют их цвет на оранжевый. Натуральные камни, напротив, поглощают ультрафиолет и не меняют своей окраски.
• Оттенок природного минерала меняется при дневном и искусственном освещении с бледно-розового на кроваво-красный.
• Покупая несколько камней одного размера, следует сравнить их вес. Если один из них легче остальных двух, это указывает на подделку.

Метод Огюста Вернейля

В конце XVIII — начале XIX века году ученый из Франции Огюст Вернейль разработал новый метод получения искусственных рубинов, называемый также «плавление в пламени». Этот способ обозначил начало этапа промышленного синтеза драгоценных камней. Их стали использовать не только в ювелирном деле, но и в производстве часов, измерительных приборов и для других технических целей.

Вернейль сконструировал и испробовал конструкцию, состоящую из кислородно-водородной горелки, дозатора порошка, из которого будет синтезироваться самоцвет, и керамического основания. В такой печи за 3–4 часа можно вырастить кристалл длиной 40–50 мм. В зависимости от химического состава порошка получают камни различных цветов, а также их звездчатые разновидности.

Однако вырастить с помощью этой методики бриллиант в домашних условиях не получится — таким образом синтезируют, как правило, корунды (рубины и сапфиры), шпинель. В устройстве Вернейля получают синтетические титанит стронция и рутил, которые по блеску могут соперничать с бриллиантами, однако обладают меньшей твердостью. Качественными имитациями алмазов также являются гранатиты, ниобат лития и фианит.

Описание

Рубином называется красный корунд. Натуральный и синтетический самоцвет имеет одинаковую формулу Al2O3, а его цвет связан с ионами хрома. Физические свойства также не отличаются. Искусственный рубин имеет твердость 9: он может оставить след на топазе, кварце, а оставить след на нем способен лишь алмаз.

Плотность относительно высокая — 4 г/см3. Может быть выращен как кристалликами, так и бульками — цилиндрическими кусками с зауженным концом. Качество высокое, хотя могут присутствовать включения флюса, пузырьки. Специалисты-геммологи отличают от натурального камня с помощью специального прибора, в котором видны изогнутые линии роста. У настоящего минерала они прямые.

В природе драгоценный камень имеет различное происхождение, но больше всего добывается из россыпей.

Синтетический рубин, используемый для вставок в украшения, получают в специально сконструированных автоклавах. Первые мелкие образцы были получены из расплава в первой половине XIX века. Через полвека его стали делать в производственных масштабах.

К настоящему времени высококачественный искусственный рубин можно получить, используя следующие методы выращивания:

• гидротермальный синтез — кристаллы растут в растворе легкоплавкого вещества;
• Чохральского — на поверхность расплава помещается затравка, которая постепенно растет и поднимается кверху;
• гарнисажную плавку — с помощью высокочастотного излучения;
• Вернеля — плавка порошка оксида алюминия с хромом.

Аппарат для работ на дому

Чтобы освоить выращивание драгоценных камней в домашних условиях, потребуется собрать аппарат, используя образец Вернейля, или приобрести готовый. Устройство должно включать в себя:

• механизм, обеспечивающий постепенное поступление вещества в бункер и потом в горелку;
• муфель;
• катетометр;
• 2 отдельные системы подачи кислорода и водорода;
• кристаллодержатель и механизм его опускания.

В зависимости от выбранного вещества можно вырастить камни различной окраски:

• оксид кобальта — синие и зеленые;
• оксид железа — розовые;
• оксид ванадия — зеленые и серые.

Потребляемая мощность прибора составляет около 3 кВт. Для производства синтетического рубина весом 5–6 г потребуется примерно 3 часа, 0,2 г окиси хрома и 6 г порошка окиси алюминия.

Плавка при помощи газовой сварки

Второй способ максимально повысить температуру состава – газовый резак. Порошок насыпаем на тот же графитовый диск, после чего аккуратно начинаем первый разогревать. Процесс это не быстрый, поэтому следует запастись терпением.

Основная проблема при этом будет состоять в том, что порошок сначала будет разлетаться. Поэтому слишком открывать подачу на резак нельзя. Лучше потратить немного больше времени. Главное здесь – добиться образования хотя бы небольшого количества расплавленной массы.

ФОТО: YouTube.com При помощи газового резака также можно добиться нагрева состава до нужной температуры

Доводка расплавленных частиц до нужного состояния

Когда на графите начнут появляться расплавленные шарики, их следует соединить воедино, пододвинув один к другому. Обычным инструментом этого сделать не удастся – температура слишком высока. Как ни странно, здесь может помочь простейший керамический пинцет, купленный в китайском магазине. Технологии его изготовления не известны, но температуру он держит прекрасно, нагревается докрасна и при этом не плавится, не лопается.

По ходу прогрева получившейся на графите массы, она будет уменьшаться в размерах. Это происходит по причине того, что из неё выходит воздух. После длительного нагрева горелку можно будет отключить и оставить получившийся камешек остывать. Только не стоит пытаться его охладить водой или потоком воздуха. Это приведёт к растрескиванию кристалла. Чем медленнее будет происходить остывание, тем лучше.

ФОТО: YouTube.com Масса расплавилась, теперь нужно выгнать из неё по возможности весь воздух

Очень многие изделия, продающиеся в ювелирных магазинах, содержат искусственные камни, которые выглядят, как натуральные. По своим физико — химическим свойствам, эти изделия, получаемые синтетическим путём почти ничем не отличаются от настоящих камней. Для простого обывателя разница между натуральными и искусственными камнями не различима на внешний вид.

Себестоимость искусственных камней весьма мала, но вот украшения с ними продаются за очень хорошие деньги. Кроме того в выращивании кристалла рубина нет ничего сложного и технологию легко можно найти в свободном доступе.

Для открытия своего бизнеса на выращивании искусственных рубинов необходимо выяснить несколько вопросов:

1. Какова конкуренция в этой области;

2. Какая форма регистрации предпочтительна для этого бизнеса;

3. Каковы издержки на производство одного изделия и каков размер прибыли от его реализации.

Ювелирные магазины ставят высокую цену на украшения с искусственными камнями, что говорит о том, что рынок не насыщен продуктом и предприниматель не столкнётся с высокой конкуренцией. Даже приход тысячи человек в этот бизнес не создаст особых изменений и позволит предпринимателям чувствовать себя весьма комфортно.

Регистрация в ИП

Для старта не понадобится особо сложной формы регистрации. Не планируется создание полноценной лаборатории, это небольшой бизнес, а значит продажа осуществляются посредством небольших сувенирных магазинов, групп в социальных сетях или продающих сайтов. В основном, изделия будут приобретаться как сувениры или подарки, а значит достаточно зарегистрировать фирму как ИП.

Создания ИП

Для создания ИП необходимо лишь собрать регистрационную информацию и определиться с формой налогообложения. Если всё же в будущем планируется развитие и укрупнение бизнеса, а значит открытие профессиональной лаборатории, то лучше сразу открывать непубличное АО.

Зарабатываем деньги.

На получение изделия массой 30 карат (внесистемная мера массы равная примерно 200мг), затраты составят 3 киловатт — часа энергии и 3 часа. В переводе на деньги это составит не больше 100 рублей. Для создания одного камня понадобится 0,2г окиси хрома и 6г. порошковой окиси алюминия. Стоимость их составляет не более 50 рублей.

Главным плюсом этого бизнеса является его высокая доходность, при реализации одного камня при затратах не больше 150-200 рублей прибыль составил как минимум 50%, что весьма солидно для ИП.

Как выращивать алмазы в домашних условиях

Выращивание «аналогов» алмазов можно организовать, используя доступные на любой кухне сахар или соль. Для начала эксперимента потребуются:

• дистиллированная или кипяченая чистая вода;
• соль;
• нитка или леска;
• карандаш.

Процесс состоит из следующих шагов:

1. Создать перенасыщенный раствор: в воду комнатной температуры постепенно добавлять соль и перемешивать ее до тех пор, пока крупицы не перестанут растворяться.
2. Нить намотать на карандаш так, чтобы конец ее не доходил до дна емкости. Опустить нить в жидкость.
3. Через несколько дней нить покроется кристалликами. Надо выбрать самый крупный образец, прикрепить его к новой нити и опустить в профильтрованный раствор.
4. Постепенно «алмаз» будет увеличиваться. Если вода перестанет покрывать алмаз, надо сделать перенасыщенный раствор и долить его в емкость с образцом.

Если добавить в раствор пищевые красители, можно будет вырастить разноцветные кристаллы. Поскольку все используемые в эксперименте вещества не представляют угрозы здоровью, выращивать алмаз из соляного или сахарного раствора можно вместе с детьми.

Этапы посева

В природе литопсы растут плотными группами и не любят одиночества. Деление одного экземпляра происходит в зрелом возрасте, поэтому сеять их лучше вместе и как можно ближе друг к другу.

Из-за своей уникальности, семена литопсов невозможно приобрести в обычном цветочном магазине. Самый качественный посадочный материал можно купить с рук у частных заводчиков и коллекционеров. Такие семена имеют наилучшую всхожесть и адаптированы к условиям стандартной квартиры.

Добросовестных литопсоводов довольно мало, но, благодаря своей популярности в узких кругах, информацию о покупке семян можно с легкостью найти на специализированных интернет-ресурсах. Настоящие семена литопсов пылевидные, их сложно разглядеть, что увеличивает риск нарваться на подделку.

Ни в коем случае не следует приобретать семена литопсов в сомнительных интернет-магазинах. Внешне семечки мало примечательны, и покупатель рискует нарваться на обыкновенный сорняк по баснословной цене.

Для посева потребуется ряд предметов:

• пластиковая емкость для посадки;
• дренаж;
• крупный песок;
• гравий с мелкой фракцией;
• дерновая земля либо смесь для кактусов;
• полиэтилен.

Тара, в которую будут высеиваться семена, обязательно должна быть снабжена дренажными отверстиями. Из-за микроскопических размеров, семена предварительно не замачиваются. Залог здоровой рассады – стерильный грунт. Перед тем, как посадить суккулент, грунт следует прокалить в духовом шкафу или пролить слабым раствором марганцовки. После приготовлений можно смело приступать к посадке.

1. На дно плошки насыпается дренаж высотой в пару сантиметров. Следует отказаться от влагоемкого керамзита. Для этих целей отлично подойдут битые черепки.
2. Почва для посадки смешивается из песка и мелкого гравия в равных пропорциях. К ним добавляется немного земли для кактусов. Небольшую горстку готовой смеси следует сжать в руке. Подходящая земля не слипнется и свободно посыплется обратно.
3. Полученная почва проливается теплой отстоянной водой.
4. Семена литопсов очень мелкие. Для облегчения посева рекомендуется взять небольшой белый лист бумаги и высыпать их на сгиб, с него же отправить в почву.
5. Семена ни в коем случае нельзя заглублять в землю, их можно присыпать сверху очень тонким слоем песка.
6. Тепличка накрывается полиэтиленом или пищевой пленкой. В ней заранее проделываются небольшие вентиляционные отверстия.
7. Плошка с семенами отправляется в теплое место.

Совет: В качестве источника нижнего подогрева отлично подойдет батарея центрального отопления. Если таковая отсутствует или в квартире не топят, можно прибегнуть к помощи сушилки для полотенец или обуви. Так же для этих целей пригоден нагревающийся коврик для рептилий. Он обладает системой контроля температуры и продается в зоомагазинах.

Импровизированная теплица должна постоянно находиться на подогреве. Увлажнять землю следует по мере просыхания верхнего слоя и исключительно из мелкого пулевизатора. Утром и вечером тепличку проветривают по 15-30 минут.

Даже на южных, залитых солнцем окнах, малыши нуждаются в дополнительном освещении не менее 14-16 часов в день. Для этих целей отлично подойдут светодиодные лампы холодного белого света со световой теплотой 6500 К.

Молодым растениям требуется защита от прямых солнечных лучей. Литопсы следует постепенно приучать к яркому солнечному свету, во избежание ожогов и дальнейшей гибели.

Рекомендуем посмотреть видео о выращивании литопсов из семян:

Советы для домашних экспериментов

Чтобы повысить вероятность успешного создания алмаза своими руками, потребуется соблюдать некоторые рекомендации:

• брать дистиллированную воду — в жидкости не должно быть примесей;
• при работе с химическими веществами надо использовать перчатки и специальную посуду;
• лабораторный фильтр можно заменить марлей, ватой или бумагой;
• вода для раствора должна быть теплой, но не очень горячей;
• в комнате, где будет стоять емкость, должна поддерживаться постоянная температура, без резких перепадов, иначе кристалл вырастет быстро, но будет хрупким;
• при добавлении нового раствора его температура и температура основного должны быть одинаковыми;
• при выращивании прозрачных кристаллов не стоит торопиться — при ускоренном росте они становятся мутными.

Синтетические ювелирные камни обладают всеми достоинствами природных аналогов. Более того, полученные в лаборатории алмазы имеют даже большую твердость и чистоту. Пока ученые не придумали недорогие и доступные каждому способы получения самоцветов в домашних условиях, поэтому любители драгоценностей могут вырастить красивые разноцветные кристаллы из растворов соли или сахара и создать из них собственную коллекцию.

Популярность искусственных кристаллов

Подлинность драгоценного камня способен оценить только профессионал, используя свой опыт, знания, специальное оборудование. Для большинства людей тонкие отличия оригинала и искусственного аналога практически незаметны. Синтетические камни во многих случаях по своей красоте, чистоте цвета даже превосходят настоящие рубины. В процессе выращивания формируется идеальный кристалл, а мастер лишь подчеркивает его совершенство огранкой. В нем нет дефектов, посторонних вкраплений, как это часто можно видеть даже у качественных рубинов.

Большие торговые производства часто используют в процессе изготовления ювелирных украшений именно подделки рубинов. Только ювелир знает, как распознать замену, для остальных, украшения являются просто образцом совершенства. Популярность такого товара кроется в его доступной стоимости, ведь далеко не все могут позволить себе кольцо или серьги, колье, украшенное драгоценным рубином.