بهسازی سنگهای قیمتی

سفایرهای بهسازی شده به روش حرارت و فشار (HPHT)

اولین بار در سال 2009 سفایرهای بهسازی شده با حرارت و فشار پایین (1kbar~) وارد بازار و پس از آن از سال 2016 بیشتر رایج شدند. در این مقاله ضمن بررسی دقیق تر این فرآیند به تشخیص و تمایز این نوع سفایرها نیز پرداخته میشود. به تازگی در سال 2018 دکتر پریتی (Peretti) از آزمایشگاه تحقیقات گوهرشناسی سوئیس (GRS) مطالعه ای را منتشر کرد که ادعا میکند این سنگها پیامدهای دوام و یا پایداری دارند.

این امر به سرعت با انتشار اطلاعیه مطبوعاتی انجمن تجارت گوهر آمریكا (AGTA ، 2018) اعلام شد كه آنها مستلزم آشکار سازی کتبی و جداسازی هر نوع یاقوت كبود بهسازی شده با حرارت و فشار ، تحت دسته HP (مخفف Heat Pressure) هستند. AGTA همچنین خاطرنشان كرد كه همانند تمام روشهای بهسازی ، هرگونه اسناد یا شناسنامه ای كه به سمت مشتری برود ، فقط به كد نیاز ندارد ، بلكه باید با زبانی روشن گفته شود. (به عنوان مثال یاقوت كبود با حرارت و فشار).

شناسنامه سفایر hpht
شناسنامه سفایر hpht

علت این تصمیم تفاوت طبقه بندی در کیفیت سنگ بهسازی شده با فشار و دما در مقایسه با حرارت دهی معمول سنتی بود. دلیل این سوال را در این مقاله باهم می آموزیم که هم برای تاجران و هم مصرف کنندگان کاربرد دارد.

محتویات

خط زمانی: تاریخچه حرارت دهی

قبل از این که تصویری از بهسازی نوع دما و فشار در یاقوت ها داشته باشیم باید تاریخچه حرارت دهی کرندوم ها را بررسی کنیم:

حدود 1045 میلادی: دمای پایین جهت از بین بردن هاله آبی از روبی / سفایر صورتی

ابوريحان بيرونی دانشمند همه چیز دان بین صده چهارم و پنجم هجری ، فرآیند حرارت دهی یاقوت سرخ را در تنور یا کوره ای که جهت ذوب 50 مثقال طلا طراحی شده است توصیف کرده است. از آنجا که طلا در 1064 درجه سانتی گراد ذوب می شود، می دانیم که این کوره می تواند دمای هوا را به 1100 درجه سانتیگراد یا بالاتر نیز برساند.

بهسازی حرارتی یاقوت ها
دو نفر در حال تمرین هنر باستانی حرارت دادن از طریق لوله دمنده همانطور که ابوریحان بیرونی توصیف کرده بود هستند.

ما همچنین می دانیم که این فرآیند مؤثر است ، زیرا اساساً همان کاری است که امروز بهسازکنندگان با یاقوت سرخ یا سفایر های صورتی / ارغوانی انجام می دهند.

سال 1916: دمای پایین ( °c800–200) حرارت به‌جهت روشن‌تر شدن

بهسازی حرارتی سفایرهای آبی تیره (بازالتی) از کوئینزلند استرالیا در دمای پایین جهت روشن تر شدن رنگ آنها انجام میشد. بعدها این روش حرارتی برای کلیه سفایرهای آبی تیره تا به امروز تطبیق داده شده است. از آنجایی که این نوع سفایرها طی سفر شگفت آور خود توسط ماگمای بازالتی در پوسته زمین به طور طبیعی حرارت را تجربه کرده اند، درنتیجه تشخیص این نوع سفایرهای بهسازی شده به روش حرارتی نیز مشکل است .

حرارت دهی سفایر بهبود رنگ
سفایرهای مرتبط با بازالت ماداگاسکار قبل (بالا) و بعد از (پایین) حرارت دادن تا 950 درجه سانتیگراد به مدت ده ساعت در هوا. این نوع سفایرها که به Basaltic Sapphires معروف اند از سرد شدن شار ماگمای زیر زمین تشکیل میشوند. آفریقا، استرالیا، چین، تایلند و ماداگاسکار چنین شرایط زمین شناسی ای را دارند. اندعکس ، نمونه و گرمایشی: جان امت. از هیوز و همکاران ، 2017.

1966 : دمای بالاتر

بر اساس گزارش رابرت کرونینگشیلد از GIA ، یک سافیر را که گزارش آن از تایلند بدستش رسیده شده بود مشخص شد طیف ضعیفی از آهن را دارد که فلورسانس ماوراء بنفش موج کوتاه غیرمعمول مایل به سفید یا گچی را نشان میدهد.

فلورسانس آبی گچی یاقوت کبود حرارت دیده شده
فلورسانس آبی گچی قوی سفایر بهسازی شده با حرارت بالا در موج کوتاه که در قسمت های بی رنگ خود این ویژگی را نشان میدهد.

اکنون می دانیم که این فلورسانس معمولاً با گرم شدن درجه حرارت بالا یاقوت کبود دگرگونی از نوع گِیودا (geuda نوعی از سفایرهای شیری رنگ با اینکلوژن روتایل که دارای ارزش پایینتری هستند) همراه است (Crowningshield ، 1966). با دانستن آنچه اکنون می دانیم ، به نظر می رسد این جزو تلاش‌های اولیه برای حرارت با دمای بالا سفایر دگرگون شده با مقدار عنصر آهن پایین بود.

حدود 1975 : سفایرهای گِیودا وارد میشوند

از کوره های دیزل (مثبت 1500 درجه سانتیگراد) برای تبدیل سفایر گِیودا سریلانکا به رنگ آبی استفاده می شود. اکسیژن اضافی دمای بالاتر مورد نیاز برای حل روتیل تولید می کرد. این فرآیند در بیشتر موارد با انتشار هیدروژن در جو کاهشی سروکار دارد. در اواخر دهه 1970، این مواد بازار را فرا گرفت و بسیاری از خریداران تصور نمی کردند که دارند سنگ های حرارت دیده شده را میخرند.

تصویر یک کوره دیزل قدیمی
تصویر یک کوره دیزل قدیمی

بنابراین در دهه 1980 ، تجارت آن را به عنوان حرارت دهی “سنتی” گرایش داد، حتی اگر “سنت” در آن زمان کمتر از 20 سال قدمت داشته باشد و روند ان با آنچه در قدیم انجام میشد متفاوت بود. آزمایشگاه های گوهر شناسی آمریکایی نیویورک (AGL) اولین آزمایشگاهی بود که این روش بهسازی را آشکار ساخت؛ مسئله ای که تا اواخر دهه 1980، آزمایشگاه های دیگر دنبال نکردند.

  • آیا این اصلاح فرآیند قبلی است؟ آره.
  • آیا در این فرآیند عناصر رنگزا را از خارج وارد می کنند؟ خیر
  • آیا تبلور مجدد یا ترکهای مشخصی از سنگ را احیا می کنند؟ گاهی.

آیا درمورد این نوع بهسازی، هم اکنون لازم است در شناسنامه سنگ جداگانه (به غیر از “Heat”) چیزی نوشته شود؟خیر

1980 : نفوذ تیتانیوم در شبکه بلوری

در این سال ها سفایرهایی که با روش نفوذ تیتانیوم به شبکه بلوری بهسازی شده اند وارد بازار شدند. این نوع بهسازی به نفوذ سطحی (surface diffused) معروف است. اگرچه در ابتدا بدون آشکارسازی صحیح توسط یک شرکت بزرگ سوئیسی که حق اختراع را برای این فرآیند بهسازی از کمپانیUnion Carbide خریداری کرده بودند ، به فروش می رساندند ، اما به سرعت شناسایی شدند و نفوذ کمی دربازار داشتند.

  • آیا این یک بهسازی جدید است؟ بله
  • آیا در این فرآیند بهسازی عناصر رنگزا از بیرون وارد میشد؟ بله
  • آیا باید علاوه بر کلمه “حرارت دیده” باید به طور کتبی چیز دیگری در شناسنامه اش مشخص شود؟ بله
یاقوت بهسازی شده بریلیوم دیفیوژن
سفایر نزدیک به بی رنگی را می بینید تیتانیوم (Ti) به شبکه بلوری آن نفوذ کرده است. این سفایر برش داده شده تا مقدار عمق نفوذ عنصر رنگزای تیتانیوم در آن مشاهده گردد. به دلیل دستکاری رنگ با ورود عنصر رنگزا از بیرون به آن حتما باید نوع دقیق بهسازی مشخص و گفته شود. عکس: 2017 . E. Billie Hughes؛ نمونه: AIGS

اوایل دهه 1980 : کوره‌های الکتریکی

در این دهه کوره های برقی بدون صدا معرفی شدند که امکان کنترل بهتر اتمسفر و دما را فراهم می آوردند. با جو اکسید کننده بسیاری از سفایرهای سریلانکا را از آبی کمرنگ به زرد و نارنجی واضح و خوش رنگ تبدیل و آنها را روانه بازار میکردند.

کوره برقی حرارت دهی یاقوت
کوره برقی بدون صدا برای بهسازی گوهرها در دمای 1800C سانتیگراد
  • آیا این یک فرآیند اولیه بود؟ بله
  • آیا در این فرآیند عنصر رنگزا از بیرون وارد سنگ میشد؟ خیر
  • آیا نیاز بود سنگ چیزی جز هیت شده اعلام گردد؟ خیر

اواسط دهه 1980: احیا با فلاکس (Flux healing)

علاوه براینکه ماده فلاکس (بوراکس و…) حین حرارت دهی میتواند باعث ترمیم درزهای سنگ شود، مکان هایی که سنگ ترک خورده نیز با مقادیر زیر میکروسکوپی کرندوم ساختگی احیا می شوند. هنگامی که یاقوت سرخی در سال 1991 در مونگ هسو کشف شد، این نوع مواد روانه بازار شد.

  • آیا این یک فرآیند اولیه بود؟ بله
  • آیا در این فرآیند عنصر رنگزا از بیرون وارد سنگ میشد؟ خیر
  • آیا ترکهای مشخصی با بلورزایی دوباره یا احیا ترمیم میشدند؟ بله
  • آیا نیاز بود سنگ چیزی جز هیت شده اعلام گردد؟ بله
فینگرپرینت درون یاقوت سرخ
اینکلوژن اثر انگشت ناشی از بهسازی با فلاکس هیلینگ، درون یک ترک احیا شده روبی از مونگ هسو، میانمار. فلاکس مانند حلال عمل کرده ، دیواره درزهای روبی را حل میکند و حالا با دوباره ساختن تبلور کروندوم در ترک، احیا تمام میشود. به دلیل همین تبلور ساختگی یاقوت توسط فلاکس نیاز است که نوع روش در شناسنامه سنگ ذکر شود. عکس از Wimon Manorotkul

اواسط 1990 تا 2001: بریلیوم دیفیوژن

در این زمان کرندوم های بهسازی شده با نفوذ بریلیوم (Beryllium diffusion) به آهستگی در بازار رخنه کردند. بعد از اینکه این فرآیند فروخته شد، سیل بالایی از این نوع جنس در سال 2001 به بازار وارد شد. جالب است بدانید گوهرشناسان در اوایل سال 2002 توانستند آنها را تشخیص دهند. در این روش یک فرآیند اولیه است و عامل رنگ خارجی وجود دارد، ترکها احیا و یا دوباره تبلور سازی کرده و بهمین دلیل باید در شناسنامه سنگ نوع بهسازی یعنی بریلیوم دیفیوژن مشخص گردد.

بهسازی یاقوت های توسط حرارت دهی و نفوذ بریلیوم
سمت چپ تصویر سفایرهای گِیودا از سریلانکا و سمت راست همان ها بعد عملیات بهسازی حرارتی در دمای بالای 1500 درجه سانتیگراد. عکس پایین سمت چپ سفایرهای ماداگاسکار و سمت راست بعد از بهسازی با دمای بالای 1700 درجه سانتیگراد و نفوذ عنصر بریلیوم  From Hughes et al., 2014. Photos: Wimon Manorotkul; specimens and heating: John Emmett.

سفایرهای گیودا فقط نیاز است گفته شود هیت شده . درحالی که برای پایینی، بریلیوم دیفیوژن باید حتما ذکر شود زیرا ممکن است دوباره تراش دادن برخی از این سنگها موجب از بین رفتن رنگ آنها گردد.

2000 تا 2003: حرارت دهی طولانی تر، پیچیدگی بیشتر

زمان بیشتر در گرمادهی سبب میشد که بهسازکاران به شاخص رنگ پایانی بهتری دست یابند. آنها آزمایش های گسترده ای را برای بهبود فرایندهای خود انجام می دهند و تا به اوج پختگی این روش یعنی متدهای چون “Punsiri” در سریلانکا برسند. جایی که در ابتدا برخی مشکلات در حرارت دادن سنگهای آن منطقه به یک بحران تبدیل شده بود ، اما بعداً مشخص شد که یک تغییر پیچیده در دستکاری حرارت استاندارد است. این یک روش اولیه است البته بعضا در برخی شکافها، ممکن است در اثر حرارت کریستالیزاسیون اتفاق بیوفتد ولی به طور کلی این روش را هیت شده مینامیم.

سفایر حرارت دیده شده با روش punsiri
خیلی کوتاه بعد از کشف متد نفوذ بریل، گوهرشناسان الگوی زونینگ غیرعادی ای را در سفایر حرارت دیده شده یافتند. رد این سفایرها به کوره های آقای Punsiri Tennakoon از شرکت گوهر پانسیری در سریلانکا برمیگشت. بعد از مطالعه مشخص شد که این ویژگی ها صرفا به دلیل تغییر و دگرگونی فرآیند حرارتی است. Photo: Richard W. Hughes; specimen: Pala International

2003: نفوذ برلیوم جهت روشن‌تر کردن سفایرهای آبی تیره

کم کم این نوع سفایرها وارد بازار شدند و البته برای هر نوع سفایر بهسازی با بریلیوم نیاز به گفتن و ثبت کتبی نوع بهسازی در شناسنامه اش است.

2009: ظهور سفایرهای حرارت دیده همراه فشار (HT+P)

در این سال ها سفایرهایی که با فشار و گرمای بالا بهسازی میشدند کم کم راه خود را به بازار باز کردند. بحث اصلی این مقاله در این مورد است .

  • ایا این یک فرآیند اولیه است؟ بله
  • آیا عنصر رنگدهنده خارجی به آن وارد میشود؟ خیر
  • آیا ترکهای خاصی از سنگ ترمیم و یا دوباره تبلور میابند؟ گاهی اوقات
  • آیا مشکلات مروبط به دوام سنگ دارد؟ نه آنطور که ما میبینیم
  • آیا باید در شناسنامه سنگ علاوه بر ثبت بهسازی شده با حرارت، چیز دیگری مثل فشار نیز اضافه شود؟ این یک سوال اساسی است!
سفایرهای بهسازی شده به روش فشار و دما
سفایرهایی با بهسازی HT+P عکس از SSEF

بسته به نوع شدت ورود این نوع سفایر ها به بازار و اینکه اساسا گوهرشناس بتواند آنها تشخیص دهد یا خیر، اغلب ذکر نمیشود. بر اساس راهنمای کمیسیون فدرال تجارت ایالات متحده (FTC) و سیاست‌های AGTA ، جزئیات نوع بهسازی زمانی باید آشکار گردد که:

  • 1- بهسازی دائمی نباشد و تاثیرش در طی زمان از بین برود.
  • 2- نوع بهسازی موجب شود که نگهداری ویژه ای از گوهر نیاز باشد تا عملکرد بهسازی حفظ گردد.
  • 3- بهسازی تاثیر قابل ملاحظه ای روی ارزش گوهر داشته باشد.

با توجه به بهسازی با فشار کم و حرارت زیاد، آیا بر اساس قوانین بالا نیاز است که جزئیات این بهسازی یعنی HT+P در هنگام فروش سنگ ذکر و یا ثبت شود؟ در این مقاله ما این موضوع را مشخص خواهیم کرد.

بهسازی تحت دما و فشار

از دهه 90 میلادی تا کنون ، الماس را تحت فشار بالا و دمای بالا جهت بهبود رنگ بهسازی میکردند. بدین‌ترتیب فقط موضوع زمان بود اینکه کسانی که کراندوم را می پختند و آیا به فشار روبی و سفایر در حین حرارت هم توجه میکردند؟ . درواقع شروعش در سال 1997 بود وقتی که شرکت آلمانی کوره های گرمایی (LINN) اتوکلاوهایی را با فشار کم جهت بهسازی کورندوم (حداکثر 25 بار) برای فروش ارائه داد.

چندین نمونه از این اتوکلاوها در آسیا فروخته شد. کسانی که درگیر در حرارت دادن تورمالین هستند مدت طولانیست که از حرارت + فشار استفاده می کنند تا در رنگ تغییر ایجاد کنند بدون اینکه باعث ترکیدن نگاتیو کریستال پر شده از مایع درون سنگ شوند. بهسازی (دمای کمتر از 700 درجه سانتیگراد ؛ فشار 0.5-1.5 کیلوبار) تا امروز ادامه دارد و اساساً غیر قابل تشخیص است.

وقتی صحبت از HT + P سفایر می شود ، فشارهای استفاده شده (1 کیلوبار) بسیار پایین تر هستند. در واقع سفایرهایی که در این روش بهسازی استفاده می شوند ، اغلب سنگ هایی هستند که قبلاً در دماهای بالا گرما داده شده اند. بدین ترتیب شرایط به نحوی است که مانع از شکافتن نگاتیو کریستال پر شده از مایع درون گوهر نمیشوند. این سؤال پیش می آید که: چرا از روش HT + P استفاده می شود؟ پاسخ این است که اجازه می دهد سنگها سریعتر در 30 دقیقه یا کمتر بهسازی شوند.

اما معایبی نیز وجود دارد. دستگاه‌های حرارتی بسیار گرانتر از کوره‌های معمولی هستند و در بیشتر موارد، فقط یک سنگ می تواند همزمان بهسازی شود. علاوه بر این ، تغییر فاز که باعث تغییر رنگ می شود آنقدر سریع اتفاق می افتد که کنترل آن دشوارتر است. این یکی از دلایلی است که باعث شده چنین بهسازی نتایج درهمی به همراه داشته باشد.

روش شناسی بهسازی HT+P در سفایرها

اطلاعات زیر عمدتا مربوط به بازدید از تجهیزات حرارتی توسط آزمایشگاه های کره جنوبی Hanmi ، GIT تایلند و GIA است.

روش بهسازی فشار دما در یاقوت کبود
سفایری که باید تحت بهسازی قرار گیرد ، درون بوته قرار گرفته است (سمت چپ). به طور کلی فقط یک سنگ در هر دهنه کوره قابل بهسازی است. پس از آن بصورت محکم با پودر گرافیت فشرده شده است. گرافیت نه تنها هوای محیط دور سنگ را کاهش می یابد بلکه این اطمینان را ایجاد میکند که گرمای کوره به همان اندازه مناسب توزیع شود. عکس ها: GIT.
فشرده سازی یاقوت در بوته
به طور معمول ، چند قطره آب با گرافیت درون بوته قرار می گیرد (در سمت چپ) . پس از پر شدن کامل (راست) ، آن را با یک حلقه کوچک سرامیکی و یک صفحه از فلز ديرگداز مولیبدن مهر و موم می شود. عکس از: GIT
قرار دادن یاقوت تحت فشار
ظرف بوته آزمایشی مهر و موم شده در داخل کوره حرارتی همراه با پرس قرار داده می شود. عکس: GIT.
مواد مورد استفاده در بهسازی HT+P
بارخانه سفایر برای بهسازی
بارخانه سفایر برای بهسازی در کارگاه. عکس: شین مک کلور ، GIA
انتخاب نوع سفایر برای بهسازی
شروع انتخاب نوع مواد برای بهسازی به روش HT + P. توجه داشته باشید که بیشتر مواد مورد استفاده در این روش بهسازی قبلاً معمولاً حرارت دهی شده اند. عکس: Lore Kiefert، GGL.

سفایر قبل و بعد از بهسازی به روش HT + P

قبل و بعد بهسازی یاقوت
سه نمونه از سفایر قبل و بعد از بهسازی به روش HT + P. عکس ها: GIT.
قبل و بعد بهسازی یاقوت با حرارت و فشار
بالا: سفایر معمولی قبل از بهسازی با HT + P. پایین: همان سفایر بعد از بهسازی با HT + P. مانند بهسازی های سنتی، نتایج با توجه به ترکیب شیمیایی سنگ اولیه متفاوت است. از چوی و همکاران ، 2018. عکس از P. Ounorn.
شناخت اینکلوژن یاقوت کبود بعد از بهسازی فشار و دما
سفایر HT + P قبل از بهسازی (بالا) و بعد از (پایین) بهسازی. در این حالت ، بهسازی صدمات جدی به سنگ وارد کرده است.
سفایر بهسازی شده با دما و فشار
سفایر HT + P قبل از بهسازی (بالا) و بعد از بهسازی (پایین). در این حالت ، پاکی سنگ به دلیل احیای شکافها مقداری بهبود یافته است.
شفاف شدن سفایر بعد از بهسازی
سفایر HT + P قبل از (بالا) و بعد از (پایین) بهسازی. در این حالت ، به دلیل ترمیم شکاف باریک در سمت چپ پایین و هاله اطراف بلور اینکلوژن، پاکی بهبود یافته است.
سفایر HT + P قبل و بعد بهسازی
سفایر HT + P قبل از بهسازی (بالا) و بعد از آن (پایین). در این حالت ، پس از حرارت دادن همراه با فشار ، لکه‌های آهن از بین رفته است ، در حالی که شکاف در میانه تا حدی بهبود یافته است ، اما هنوز کاملاً قابل مشاهده بود.
تشخیص سفایر بهسازی شده با گرما
سفایر HT + P قبل از بهسازی (بالا) و بعد از آن (پایین). در این حالت ، نوعی آسیب ناشی از بهسازی گرمایی در دمای بالا و همچنین بهبود چشمگیر رنگ گوهر دیده میشود. تنش های اطراف اینکلوژن ها به ما در تشخیص سفایرهای حرارت دیده کمک میکند. عکس: GIA

خلاصه مشاهدات میکروسکوپی یاقوت کبود HT + P

ویژگی های مشاهده شده در سفایر بهسازی شده با حرارت و فشار مشابه ویژگی های موجود در سفایر بهسازی با دمای بالا “به طور سنتی” بود. تفاوت های ظریف در شکاف های بهبود یافته روی سطح دانه ای ان است. اما ویژگی های مشابه را می توان در یاقوت سفایرهای حرارت دیده معمول نیز مشاهده کرد. گاهی اوقات تجمع گرافیت در شکاف ها و حفره های نزدیک به سطح دیده می شد (بقایای گرافیت ناشی از ظرف بوته پر شده).

در بیشتر موارد ، مشاهدات میکروسکوپی شواهد کافی برای جدا کردن این روش بهسازی از عملیات حرارتی معمولی ارائه نکردند. از تصاویر فوق می توان دریافت که انواع تغییرات ناشی از عملیات بهسازی تقریباً با آنچه که می توان از فرآیند گرمادهی با دمای بالا و بدون فشار انتظار داشت، یکسان بودند.

تست های دیگر روی سفایر

تعدادی از آزمایش های زمین شناسی دیگر روی سفایرهای بهسازی شده با HT + P انجام شد. این موارد شامل :

فلورسانس ماوراء بنفش (UV)

اینکه بسیاری از سفایرهای تحت بهسازی با گرمای سنتی ، فلورسانس آبی- مایل به گچی سفید را در زیر نور ماوراء بنفش موج کوتاه (SW) نشان می دهند به خوبی شناخته شده است. این به ویژه در مورد سفایرهای موجود در محیطهای دگرگونی با نسبت محتوای آهن کم (مانند سریلانکا ، برمه ، ماداگاسکار و کشمیر) صادق است.

از آنجا که یاقوت کبودهای تحت بهسازی با HT + P مشابه همان روش حرارت دهی میشوند انتظار داریم واکنش های مشابهی داشته باشیم و این همان چیزی است که ما پیدا کردیم. طیف ماوراء بنفش موج طولانی هیچ تفاوت تشخیصی بین سفایر طبیعی یا معمولاً حرارت دیده و آنهایی که با فرآیند HT + P درمان می شوند ، ایجاد نکرد. SW UV یا موج کوتاه نیز واکنش هایی شبیه به سنگ های حرارت دیده شده معمول بدون فشار تولید کرد.

فلورسانس سفایرهای آبی بهسازی شده
عکس فوق ، فلورسانس SW موج کوتاه از 12 سفایر تحت بهسازی HT + P را نشان می دهد. این موضوع می تواند برای تمایز سفایرهای بهسازی نشده مفید باشد ، اما اجازه تشخیص و تمایز از سفایرهای بهسازی شده با گرمادهی سنتی و عرفی گذشته را نسبت به بهسازی با فشار و دما نمی دهد. عکس: Klaus Schollenbruch، GGL

تجزیه و تحلیل عناصر ناچیز

آنالیز شیمیایی یاقوت کبود
آنالیز شیمیایی سفایر بهسازی شده

آزمایش های LA-ICP-MS بر روی 12 نمونه از GGL نتایج زیر را نشان داد (میانگین سه نقطه لیزر در هر نمونه ؛ در ppmw ، شیشه های NIST و استانداردهای داخلی مورد استفاده برای کالیبراسیون). به طور خاص ، هیچ مدرکی مبنی بر نفوذ لیتیوم ، بریلیوم یا تیتانیوم وجود ندارد.

طیف UV-Vis-NIR

مقایسه طیف های ماورابنفش، مرئی، فروسرخ‌نزدیک ( UV-Vis-NIR ) سفایرهای HT + P هیچ تفاوتی بین آنها و سفایرهای بهسازی شده با حرارت دهی عرفی در گذشته نشده نشان داد. جای تعجب نیست که عامل رنگ دهند هر کدام نیز (انتقال شارژ فاصله بین Fe+2 — Ti4+4) یکسان است.

طیف سنجی مادون قرمز (IR)

منطقه ای که امکان جدا کردن سفایر HT + P از آنهایی که با روش های سنتی گرمادهی می شوند ، با طیف مادون قرمز است. درصد قابل توجهی از سنگهای HT + P ، پیک یا نقطه اوجی را در موج ~3047 cm–1 نشان می دهند.

آنالیز طیف سنجی یاقوت بهسازی شده
طیف متمایز مادن قرمز IR برخی از سفایر تحت بهسازی HT + P ، با یک قله گسترده در ~3047 cm–1. متأسفانه این قله پیک ممکن است در بسیاری از سنگهای تحت بهسازی با HT + P نباشد یا مبهم باشند و یا ممکن است طیفهای مشابه با سفایرهای هیت شده معمولی را نشان دهد. طیف: گوهرشناسی Lotus.

سفایر بدون بهسازی (و یاقوت سرخ) به طور معمول پیک خود را در cm-1 3309 نشان می دهد که البته می تواند از شدت های مختلفی نیز برخوردار باشد. سایر طیفهای مادون قرمز IR نیز ممکن است ، اما این رایج ترین نوع است.

آنالیز طیف سنجی یاقوت طبیعی بدون بهسازی
این تصویر مربوط به یک پیک منفرد در cm-1 3309 مشخصه سفایر آبی بدون بهسازی است. طیف: گوهرشناسی Lotus.
طیف سنجی سفایر حرارت دیده
هنگامی که سفایر دگرگونی کم آهن با حرارت دهی بهسازی شود ، اغلب علاوه بر cm-1 3309، یک پیک کوچک در cm-1 3232 ایجاد می کند. وجود این قله اضافی 3232 شواهد محکمی در مورد فرآیند حرارتی در سفایر (و حتی روبی) است. سفایرهی بهسازی شده با روش HT + P نیز ممکن است چنین طیف هایی را نشان دهند. طیف سنجی: گوهرشناسی Lotus.

جزئیات کلیه تغییرات طیف IR کرندوم بهسازی شده و طبیعی فراتر از محدوده این مقاله است. دهها احتمال وجود دارد. نکته قابل توجه این است که قله عریض در حدود cm-1 3047 نشان می دهد که سنگ با HT + P بهسازی شده است. با این وجود ، عدم وجود آن قله هنوز شانس قابل توجهی را برای بهسازی سنگ با فشار+دما را باز می کند.

مطالعات دوام

مطالعه GRS که قبلاً ذکر شد (Peretti و همکاران ، 2018 ، 2019) دو مسئله ممکن از نظر دوام در دو طرف سفایر بهسازی شده با حرارت و فشار بالا را گزارش کرده بودند. GRS گزارش داد:

هنگامی که ما سعی کردیم لبه فست سفایر بهسازی شده با حرارت و فشار بالا HPHT را با گیره کاغذ خراش دهیم ، لبه های فست خورد میشد. که یک نشانه بارز کاهش دوام بود. وقتی گوهرتراش دوباره سطح سنگ بهسازی شده با فشار دما را پولیش داد گزارش داد که هنگام پولیش سنگ به طور غیر عادی داغ میشود. علاوه بر این ، هنگامی که تولید ویفر از جنس سفایر ( همان قطعات گرد و نازک از سفایر جهت استفاده در مدار و الکترونیک به علت مقاوت دمایی بالا) مشاهده کردیم، متوجه شدیم که نمونه های خاصی از آنها در چهارم آخر مسیر اره در حال شکستن هستند. GRS

این امکان وجود دارد که فقط سفایرهای چند مرحله ای تحت حرارت دهی با HPHT (حرارت دهی معمولی به علاوه بهسازی با HPHT) این نوع ترد بودن را نشان دهند. با این وجود، جهت اطمینان فرض بر این است که درجه شکنندگی و ترد بودن بالا برای همه سنگ هایی که با این روش بهسازی جدید شناسایی شده اند یکسان است.

بدیهی است که اگر صحیح باشد ، این یک مشکل جدی است ، بنابراین توجه ویژه ای به آزمایش دوام سنگ های بهسازی شده صورت گرفت. برای این مطالعه ، نمونه ها از سه دسته انتخاب شدند:

  • A. Eye clean (با چشم غیر مسلح کاملا پاک دیده میشوند)
  • B. Included (شامل اینکلوژن هستند)
  • C. Heavily included (به شدت ناپاکند)

علاوه بر این ، بر روی یک نمونه پس از بهسازی تراش فست انجام شد.

تمیز کردن اولتراسونیک

یک حمام اولتراسونیک با آب ولرم پر شده بود. تمام نمونه ها روی سطلی سیمی قرار داده شده و به ترتیب 5 ، 10 و 30 دقیقه غوطه ور شدند. آزمایشی که توسط GIT انجام شد هیچ صدمه ای به هیچ یک از سنگ ها نشان نداد. یک بررسی مشابه در لابراتور GGL برای چهار سفایر مشابه انجام شد که با بررسی میکروسکوپی فاقد صدمه اضافی پس از حمام اولتراسونیک (فراتر از ساییدگی های موجود) بود.

تست اولتراسونیک روی یاقوت بهسازی شده با فشار و دما
پس از تمیز کردن اولتراسونیک ، به هیچ یک از یاقوت های آبی بهسازی شده با دمای بالا و فشار متوسط آسیبی وارد نشد.

مقاومت در برابر اسید

سه نمونه سفایر بهسازی شده با حرارت و فشار (از هر دسته) انتخاب شدند برای:

  • A. غوطه وری در اسید نیتریک قوی (HNO3) به مدت شش ساعت و…
  • ب) غوطه وری در اسید هیدروفلوئوریک قوی (70٪ HF) به مدت دو دقیقه.
تست اسید روی سفایر بهسازی شده با حرارت و فشار
پس از غوطه وری در اسید ، هیچ یک از سفایهای بهسازی شده با دمای بالا و فشار متوسط دچار آسیب نشدند.

تست شکنندگی با گیره کاغذ و تیغه استیل

سه سنگ (یکی از هر گروه) برای خراشیدن توسط یک گیره کاغذ (A) و تیغه بُرش (B) انتخاب شدند. ما هیچ آسیب وارده به سنگها مشاهده نکردیم ، فقط تکه های فلزی که از گیره کاغذ بیرون آمدند و روی سطح گوهر جمع شدند.تست سختی روی یاقوت بهسازی شده

یاقوت کبود بهسازی شده با فشار و دما زیر میکروسکوپ
تلاش برای خراش سفایر بهسازی شده با حرارت بالا و فشار با گیره کاغذی (بالا سمت چپ) و یک تیغه استیلی (بالا سمت راست) منجر به هیچ آسیبی نشده است و فقط باقیمانده از فلز موجود در سطح سنگ (زیر راست) انباشته شد.

لازم به ذکر است نمونه ای که GRS گزارش کرده است که آنها را با کلیپ کاغذ خراشیده اند سنگی است که تحت بهسازی با HT + P قرار گرفته بود ، اما احتمالاً پس از بهسازی مجدداً پولیش نشده بود. بنابراین احتمال دارد که آنها فقط پوسته گرافیت (ناشی از گرافیت موجود در ظرف بوته) را خراشیده اند ، نه خود سفایر را !

قبل و بعد از پولیش سفایر بهسازی شده با فشار و دما
سمت چپ: سفایر HT + P دقیقاً بعد از برداشتن آن از ظرف بوته حرارتی مخصوص. به پوسته گرافیتی نرم روی سطح توجه کنید. راست: همان سفایر بعد از پرداخت نهایی. بدیهی است که یک گیره کاغذی می تواند پوسته گرافیتی را خراش دهد، اما بعد از پرداخت(پولیش) هیچ تاثیری روی سفایر نخواهد داشت.

تست انداختن از ارتفاع

سه سنگ (یکی از هر گروه) انتخاب و از ارتفاع یک متر روی کف زمین از جنس بتن سخت رها شدند. این روش برای هر سنگ سه بار تکرار شد. در هيچ يك از نمونه ها هيچ گونه آسيبی (ترك) مشاهده نشده است.

مقاومت در برابر شوک حرارتی

سه سنگ (از هر دسته) انتخاب و با مشعل مخصوص جواهرسازی به مدت پنج ثانیه گرم شدند تا اینکه هرکدام از آنها در اثر گرما شروع به تابش قرمز کرد. در طول آزمایش هیچ تغییری در رنگ ایجاد نشد. یک سنگ از دسته C (که بسیار ناپاک بود) ترک های اضافی از اینکلوژن های داخلی اش گسترش یافت. این رویداد از هر نوع سفایر بسیار ناپاک بهسازی شده نیز انتظار میرفت.

مقاوت شوک حرارتی یاقوت کبود
در پی گرم کردن با مشعل گازی جواهرسازی ، فقط یک سنگ در دسته C (بسیار زیاد) آسیب دید که در مورد سفایرهای بسیار ناپاک امری قابل انتظار است.
یاقوت پس از حرارت دهی
سفایرها بعد از حرارت دهی. فقط دسته c که ناپاکی زیادی داشت آثار برجای از مانده از آن را مشاهده میکنید.

پرداخت دوباره

یک سفایر مونتانا از کالکشن GIA ، در کره جنوبی مورد بهسازی حرارت دهی همراه فشار قرار گرفت و متعاقباً تراش فست روی آن انجام شد. در حین پولیش دادن و برش هیچ آسیبی ندیده است.

قیل از بهسازی: 4.68 قیراط
قیل از بهسازی: 4.68 قیراط
یاقوت کبود بعد از بهسازی
سفایر بعد از بهسازی: 4.68 قیراط
سفایر بعد از بهسازی و تراش: 1.86 قیراط
بعد از بهسازی و تراش: 1.86 قیراط

تست شکنندگی با چکش روی سفایر

در گزارش GRS ، آنها عکسی از سافیر را نشان داده بودند که تحت آزمایش “چکش” قرار گرفته بود و به سه قطعه شکسته شده بود. به نقل از گزارش آنها:

[این عکس را نشان می دهد] تست ناشی از تنش وارد شده توسط چکش روی نگین کابوشن ایجاد شده است و سه تکه مثلثی شکسته شده ایجاد کرده و ترک های تازه شعاعشان به سمت مرکز سنگ شکل گرفته است.

برای آزمایش این ادعا ، لابراتور سوئیسی SSEF یک یاقوت کبود بازالتی را که با حرارت دهی معمولی مورد بهسازی قرار داده و در معرض آزمایش چکش قرار داد. نتایج در عکس زیر نشان داده شده است:

تست شکنندگی با چکش روی یاقوت
یک سفایر basalt-related (سمت چپ) که با روشهای متداول حرارت دهی مورد بهسازی قرار گرفته بود ، در معرض آزمایش چکش قرار گرفت و همین امر باعث شکسته شدن آن به شکل خرده قطعات بسیاری (سمت راست) شد. عکس: SSEF

بنابراین ادعای شکنندگی و دوام این نوع سفایرها که توسط چندین لابراتور گوهرشناسی بررسی شده نمیتواند درست باشد. همانطور که گوهر شناس مشهور انگلیسی رابرت وبستر در سال 1962 در یکی از کتاب های خود نوشت :

“علارغم سختی سفایر و روبی، باید در نگهداری آنها دقت ویژه ای داشت. زیرا آنها مقداری شکننده هستند و اگر روی سطح سختی بیوفتند یا ضربه شدیدی ببینند ممکن است نقص های داخلی و یا ترکهایشان گسترش یابد. ”

تشخیص سفایر بدون بهسازی سیلان
سفایر بدون بهسازی سیلان که علائم لبه فست پهن، ساییده شده و لب پر شده را نشان می دهد. این نشان می دهد که طبیعت سفایر شکننده است ، چه تحت بهسازی قرار گرفته و چه نباشد. عکس: ریچارد هیوز / گوهر شناسی Lotus.

سوالات مربوط به سفایر بهسازی شده با حرارت و فشار

  1. آیا مشکلات دوام ناشی از این روش بهسازی وجود دارد؟ 
    مطالعات ما هیچکدام را نشان نداد.
  2. آیا بهسازی از نظر بهبود پاکی (احیای ترکها و غیره) مزایای قابل توجهی دارد؟ 
    اختلافاتی که ما دیده ایم عموماً ناچیز است و مانند سفایرهایی که بطور سنتی در دماهای بالا حرارت دهی میشوند نیستند.
  3. آیا این بهسازی باعث افزایش چشمگیر عرضه سفایر در بازار می شود؟ 
    تا به امروز ، چنین نیست.
  4.  در حال حاضر چند درصد از سنگ هایی که تحت این نوع بهسازی قرار گرفته اند توسط آزمایشگاه ها شناسایی شدند؟ 
    ما به سادگی نمی دانیم زیرا بسیاری از سفایرهای بهسازی شده با HT + P نمی توانند از سنگهای معمولی جدا و متمایز شوند.
  5. آیا این بهسازی آشکار سازی جداگانه ای به غیر از حرارت دهی در شناسنامه را ایجاب میکند؟ 
    بر اساس اطلاعات فعلی ما ، ما معتقدیم که چنین نیست. اما در صورت بررسی ها و اطلاعات بیشتر ، این ممکن است تغییر کند.

خلاصه و نتیجه گیری

AGTA در مشاوره صنایعشان (AGTA ، 2018) موارد زیر را بیان کرد:

این روش بهسازی جدید باعث بهبود کیفیت ظاهری سفایر می شود و به همین ترتیب منوط به راهنمای کمیسیون تجارت فدرال در صنعت جواهرات و ضوابط اخلاقی AGTA در موردآشکار سازی این نوع بهسازی است. به همین دلیل ، این روش بهسازی باید “به صورت کتبی توسط فروشنده به خریدار بعنوان فشار و دما” با کد زیر نظر AGTA آشکار شود: HP AGTA

ما ( Lotus Gemology) به وضوح این واقعیت را اثبات کرده ایم که تجارت فقط در صورت وجود تفاوت های قابل توجه خاص در بهسازی جدید ، دسته های جدیدی از بهسازی ها را ایجاد می کند. این عوامل در مورد:

  1. نفوذ عوامل رنگ دهنده از بیرون (نفوذ Be ، Cr & Ti)
  2. بهبود قابل توجه ترک‌ها (احیا فلاکس یاقوت مونگ هسو و غیره)

در سفایر بهسازی شده با HT + P ، هیچ یک از این موارد را پیدا نمی کنیم. علاوه بر این ، مشکلات دوام استناد شده توسط GRS در تست های ما مطابقت نمیکرد. ما هیچ مدرکی پیدا نکردیم مبنی بر اینکه این روش بهسازی کاری را انجام می دهد که با حرارت دهی معمولی قابل انجام نیست. در نتیجه ، ما معتقدیم این روش بهسازی نباید بیش از اعلام سنگ به عنوان حرارت داده شده به آشکار سازی خاصی نیاز داشته باشد.

از طريق
lotusgemology
منابع
AGTA (n.d.) AGTA Gemstone Information Manual. American Gem Trade Association, 15th edition.AGTA (2018) AGTA Industry Gemstone Advisory [concerning sapphire heated with high temperatures and low pressures]. American Gem Trade Association, 8 December 2018.Anonymous (1916) Sapphire-mining industry of Anakie, Queensland. Bulletin of the Imperial Institute, Vol. 14, April–June, pp. 253–261.Beruni, M.i.A., al- (1989) The Book Most Comprehensive in Knowledge on Precious Stones: al-Beruni’s Book on Mineralogy [Kitab al-jamahir fi marifat al-jawahir]. Trans. by Said, H.M., One Hundred Great Books of Islamic Civilization, Natural Sciences No. 66, Islamabad, Pakistan Hijra Council, 355 pp.Choi H.M., Kim S.K. and Kim Y.C. (2014a) Appearance of new treatment method on sapphire using HPHT apparatus. ICGL Newsletter, No. 4, pp. 1–2.Choi H.-M., Kim S.-K. and Kim Y.C. (2014b) New treated blue sapphire by HPHT apparatus. Proceedings of the 4th International Gem and Jewelry Conference (GIT2014), Chiang Mai, Thailand, 8–9 December, pp. 104–105.Choi H., Kim S., Kim Y., Leelawatanasuk T., Lhuaumporn T., Atsawatanapirom N., Ounorn P. (2018) Sri Lankan sapphire enhanced by heat with pressure. Journal of The Gemmological Association of Hong Kong, Vol. 39, pp. 16–25.Crowningshield, R. (1966) Developments and Highlights at the Gem Trade Lab in New York: Unusual items encountered [sapphire with unusual fluorescence]. Gems & Gemology, Vol. 12, No. 3, Fall, p. 73.Hughes, R.W. and Galibert, O. (1998) Foreign affairs: Fracture healing/filling of Möng Hsu ruby. Australian Gemmologist, Vol. 20, No. 2, April–June, pp. 70–74.Emmett, J.L., Scarratt, K. et al. (2003) Beryllium diffusion of ruby and sapphire. Gems & Gemology, Vol. 39, No. 2, Summer, pp. 84–135.Hughes, R.W. and Emmett, J.L. (2004) Fluxed up: The fracture healing of ruby. The Guide, Vol. 23, Issue 5, Part 1, Sept.–Oct., pp. 1, 4–9.Hughes, R.W., Manorotkul, W. & Hughes, E.B. (2014) Ruby & Sapphire: A Collector's Guide. GIT, Bangkok, 384 pp.Hughes, R.W., Manorotkul, W. & Hughes, E.B. (2017) Ruby & Sapphire: A Gemologist's Guide. Lotus Publishing, Bangkok, 816 pp.Keller, P.C. (1982) The Chanthaburi-Trat gem field, Thailand. Gems & Gemology, Vol. 18, No. 4, Winter, pp. 186–196.Kim, S.-K., Choi, H.-M., Kim, Y.-C., Wathanakul, P., Leelawatanasuk, T., Atsawatanapirom, N., Ounorn, P. and Lhuaamporn, T. (2016) Gem Notes: HPHT-treated blue sapphire: An update. Journal of Gemmology, Vol. 35, No. 3, July, pp. 208–210.Nassau, K. (1981) Heat treating ruby and sapphire: Technical aspects. Gems & Gemology, Vol. 17, No. 3, Fall, pp. 121–131.Peretti, A., Musa, M., Bieri, W., Cleveland, E., Ahamed, I., Mattias, A., & Hahn, L. (2018, 2019) Identification and characteristics of PHT (‘HPHT’)-treated sapphires: An update of the GRS research progress. GemResearch SwissLab, online report, first posted 12 November 2018; updated 15 January 2019; first accessed 12 November 2018.Song, J. Noh, Y., and Song, O., 2015. Color enhancement of natural sapphires by high pressure high-temperature process, Journal of the Korean Ceramic Society, Vol. 52, No. 2, pp. 165–170.

نوشته های مشابه

‫2 نظرها

  1. با سلام
    در روش بهسازی یاقوت یا یاقوت کبود با حرارت و فشار (HPHT) معمولا از پرس چند تن استفاده میشود؟
    و چند بار یا کیلو بار فشار به سنگ وارد میشود؟
    و سوال بعدی اینکه چطور ظرف حاوی یاقوت و پرس مورد حرارت قرار میگیرد؟
    آیا قطعات فلزی یا روغن و … که در پرس وجود دارند تحت حرارت بالا ذوب نمیشوند یا تغییر شکل نمیبینند؟

    1. سلام فشار تقریبا 1 کیلوبار هست. از تو تصاویر شکلشون مشخصه منتهی من اطلاعات دقیقی در این مورد ندارم. قطعا از آلیاژهایی استفاده میشه که دمای مثلا هزار درجه رو بتونن تحمل کنند..

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن