Korund: Používejte jako drahokam, abrazivní, žáruvzdorný

Obsah

• Co je Corundum?
• Slavný Rubies a Sapphires
• Vlastnosti korundu
• Geologický výskyt korundu
• Tvrdost a použití jako brusivo
• Smirek
• Použití jako drahokam
• "Klenoty" a "Krystaly" v hodinkách
• Ruby Lasers
• Jiná použití korundu

Korund: Dva segmenty krystalu korundu z Indie zobrazující minerální hexagonální krystalovou formu a bazální dělení. Tyto vzorky jsou červené barvy a lze je nazvat rubínovým korundem. Autorské právo na obrázky iStockphoto / Lissart.

Co je Corundum?

Korund je horninotvorný minerál, který se nachází v vyvřelých, metamorfovaných a sedimentárních horninách. Je to oxid hlinitý s chemickým složením Al₂Ó₃ a hexagonální krystalovou strukturu.

Minerál je všeobecně známý svou extrémní tvrdostí a skutečností, že se někdy vyskytuje jako krásné průhledné krystaly v mnoha různých barvách. Díky extrémní tvrdosti je korund vynikající brusivo, a když se tato tvrdost nachází v krásných krystalech, máte perfektní materiál pro řezání drahokamů.

Přírodní a syntetický korund se používají v celé řadě průmyslových aplikací kvůli své houževnatosti, tvrdosti a chemické stabilitě. Používají se k výrobě průmyslových ložisek, oken odolných proti poškrábání pro elektronické přístroje, destiček pro desky plošných spojů a mnoha dalších produktů.

Krystaly korundu: Fotografie tří krystalů korundu. Na levé straně je obyčejný korund z Transvaalu v Jižní Africe, který je vysoký asi 6 centimetrů. Uprostřed se nachází rubínový korund kvalitní klenoty z indické Karnataka, který je vysoký asi 1,6 centimetru. Vpravo je modrý safírový korund ze Srí Lanky, který je vysoký asi dva centimetry. Všechny tři vzorky a fotografie od Arkenstone / www.iRocks.com.

Slavný Rubies a Sapphires

Většina lidí je obeznámena s korundem; nicméně jen velmi málo lidí to zná podle svého minerálního názvu - místo toho jej zná podle názvů „rubín“ a „safír“. Vzorek korunku v kvalitě drahokamů s tmavě červenou barvou je známý jako rubín. Korund v kvalitě drahokamu s modrou barvou se nazývá „safír“. Bezbarvý korund je známý jako „bílý safír“. Korund jakékoli jiné barvy je známý jako "ozdobný safír."

Dělení korundu: Šestihranné krystalové segmenty korundu, které byly odděleny rozdělením. Tyto vzorky mají průměr asi jeden centimetr. USGS fotka Andrewa Silvera.

Korundová rula se safírem: Vzorek korundové ruly z údolí Gallatin v Montaně. Tento vzorek má průměr asi dvanáct centimetrů a na levé straně má kulatý modrý safírový krystal.

Vlastnosti korundu

Korund je mimořádně tvrdý a houževnatý materiál. Je to třetí nejtvrdší minerál po diamantu a moissanitu. Slouží jako indexový minerál pro tvrdost devíti podle Mohsovy stupnice tvrdosti.

Jeho tvrdost, vysoká měrná hmotnost, hexagonální krystaly a rozdělování jsou velmi dobré diagnostické vlastnosti, které se používají při jeho identifikaci. Souhrn fyzikálních vlastností korundu je uveden v následující tabulce.

Montana aluviální safíry: V Montaně byl rozptýlen malý aluviální safír. Tyto modré kameny jsou neošetřené a měří asi čtyři až pět milimetrů napříč.

Geologický výskyt korundu

Korund se vyskytuje jako primární minerál v vyvřelých horninách, jako je syenit, nefelinový syenit a pegmatit. Některé z nejdůležitějších světových ložisek rubínů a safírů se nacházejí tam, kde drahokamy zvětraly od čedičových toků a nyní se nacházejí v downslope půdách a sedimentech.

Korund se vyskytuje také v metamorfovaných horninách v místech, kde byly hliníkové břidlice nebo bauxity vystaveny kontaktu metamorfózy. Schist, rula a mramor produkovaný regionálním metamorfismem bude někdy obsahovat korund. Některé z safírů a rubínů nejvyšší kvality, barvy a čistoty se tvoří v mramoru podél okrajů podpovrchových magmatických těl.

Houževnatost korundů, vysoká tvrdost a chemická odolnost mu umožňují přetrvávat v sedimentech dlouho poté, co byly zničeny další minerály. To je důvod, proč se často nachází koncentrované v aluviálních ložiscích.

Tato ložiska jsou nejdůležitějším zdrojem rubínů a safírů v několika částech světa. Mezi tradiční zdroje aluviálních rubínů a safírů patří Barma, Kambodža, Srí Lanka, Indie, Afghánistán, Montana a další oblasti. V posledních několika desetiletích se některé části Afriky, včetně Madagaskaru, Keni, Tanzanie, Nigérie a Malawi, staly důležitými producenty rubínů a safírů.

Emery kola: Reklama nabízející smirková a korundová kola, publikovaná v roce 1895 společností Springfield Manufacturing Company of Bridgeport, Connecticut. To bylo v době, kdy se k výrobě kol používaly skutečné smaragdy a korund.

Tvrdost a použití jako brusivo

Kvůli extrémní tvrdosti korundu je obzvláště užitečné jako brusivo. Rozdrcený korund se zpracovává k odstranění nečistot a pak se prosévá, aby se vytvořily granule a prášky stejnoměrné velikosti. Používají se pro brusná média, leštící prostředky, brusné papíry, brusné kotouče a další řezací aplikace.

Některé problémy s používáním přírodního korundu jako abraziva jsou v tom, že ložiska jsou obvykle malá, nepravidelného tvaru a korund má různou kvalitu. Nejedná se o spolehlivé zdroje materiálu stejné kvality potřebné pro spuštění výrobního procesu. Syntetický korund vyrobený pomocí kalcinovaného bauxitu se stal spolehlivějším zdrojem s konzistentnějšími vlastnostmi. Ve většině vyráběných výrobků nahradil přírodní korund.

Brusný papír z oxidu hlinitého se vyrábí připojením částic syntetického korundu (oxidu hlinitého) s odstupňováním podle velikosti k listu papíru. Je to brusný papír široce používaný pro dřevozpracující a jiné výrobní práce.

Emery rock: Ukázka smaragdové horniny, která je bohatá na korund a spinel z Peekskill v New Yorku. Tento vzorek má průměr přibližně šest palců (patnáct centimetrů). Emery byl často drcen, zpracováván a tříděn pro použití jako průmyslové brusivo.

Emery pilníky na nehty: "Emery desky" jsou výrobky pro manikúru a péči o nehty, které se vyrábějí lepením brusných papírů na tenký kus lepenky. Svůj název získali v roce 1800, kdy byla jako brusivo použita drcená emery. Dnešní smaragdové desky nejsou vyráběny s emery. Místo toho má mnoho z nich hrubou stranu syntetického korundu (oxid hliníku) a jemnou stranu granátového brusiva.

Smirek

Emery stone je zrnitá metamorfovaná nebo vyvřelá hornina, která je bohatá na korund. Je to směs oxidových minerálů, obvykle korundu, magnetitu, spinelu a / nebo hematitu. Jedná se o nejběžnější formu přírodního korundu, který se používá k výrobě brusiv.

V posledních několika desetiletích se používání smirku jako abraziva výrazně snížilo. Téměř úplně byl nahrazen vyrobenými brusivy, jako je karbid křemíku. Karbid křemíku má Mohsovu tvrdost 9 až 9,5. Je levný a obvykle má lepší výsledky než přírodní brusiva vyrobená z korundu nebo šarlatu.

Korund jako rubínový, safírový a ozdobný safír: Korund kvalitní klenoty je vysoce ceněný a cenný materiál. Když je jasně červená, nazývá se rubín. Když je modrá, nazývá se „safír“. Když je bezbarvý, nazývá se „bílý safír“. Korund kvalitní klenoty jakékoli jiné barvy se nazývá „ozdobný safír“. V minulosti se největší klenotník vyráběl v Asii a Austrálii. V 90. letech bylo v Africe objeveno mnoho objevů drahokamového korundu. Všechny kameny na této fotografii byly těženy v Africe. Téměř všechny drahokamy korund jsou ošetřeny zahříváním nebo jiným procesem ke zlepšení jejich barvy.

Nejlepší způsob, jak se dozvědět o minerálech, je studovat se sbírkou malých vzorků, které můžete zpracovat, zkoumat a pozorovat jejich vlastnosti. V obchodě jsou dostupné levné sbírky minerálů.

Použití jako drahokam

Na trhu drahokamů a šperků se téměř veškerá pozornost věnuje malé skupině drahokamů známých jako „velké čtyři“: diamant, rubín, safír a smaragd. Dva z nich, rubín a safír, jsou korundem drahokamů.

Tyto nejoblíbenější drahokamy jsou velmi vyhledávané a byly těženy v mnoha částech světa po tisíce let. Dnes jsou každoročně požadovány miliony rubínů a safírů, aby byly splněny požadavky trhu se šperky - od levných komerčních kamenů prodávaných v obchodech a obchodních domech po velkolepé vzorky používané v návrhářských a zakázkových špercích. Poptávka po atraktivních kamenech přesahuje možnosti zásobování dolů. V důsledku toho se ceny za atraktivní přírodní kameny zvýšily na vysokou úroveň.

Když zákazník chce „rubínový prsten“ nebo „safírový přívěsek“, obvykle nemá zájem nahradit červený spinel, modrý iolit nebo jiný atraktivní klenot podobné barvy. Chtějí „rubín“ nebo chtějí „safír“. Maloobchodní klenotníci, zejména ti, kteří prodávají kousky a soupravy za méně než 500 dolarů, ve svých vitrínách stále častěji prezentují syntetické nebo „laboratorní“ drahokamy vedle přírodních kamenů.

Syntetické materiály mají stejné složení oxidu hlinitého a krystalovou strukturu jako přírodní rubíny a safíry. Jejich barva je také produkována stejnými stopovými prvky (chrom pro rubín a železo s titanem pro safír).

Mají stejnou optickou přitažlivost a obvykle lepší fyzický vzhled než přírodní kameny podobné velikosti za stejnou cenu. Výsledkem je, že mnoho zákazníků nyní rádi nakupuje syntetické kameny, protože dostávají atraktivnější produkt za cenu, kterou si mohou dovolit. V dlouhodobém horizontu pravděpodobně syntetické drahokamy budou i nadále vytlačovat přírodní kameny z trhu, zejména v nižších a středních cenových relacích, kde jsou spotřebitelé velmi informováni o ceně.

Není nic špatného na prodeji nebo nákupu šperků, které obsahují syntetické drahokamy, jsou-li splněny dvě podmínky: 1) prodejce musí odhalit skutečnost, že drahé kameny jsou spíše produkty člověka než produkty přírody; a 2) kupující jasně chápe, že drahé kameny jsou syntetické a vyrábějí lidé spíše než výrobky přírody.

Ložiska hodinek Corundum: Korundová (rubínová) ložiska v antických kapesních hodinkách s pohybem „klenotů“. Na počátku 20. let 20. století se jako klenotová ložiska v hodinkách používala syntetická korund. Autorské právo na obrázky iStockphoto / RobertKacpura.

Ložiska korundu: Výkres klenotových ložisek a kámen (červený), který drží otočné kolo v mechanických hodinkách mazaných olejem (žlutý). Obrázek public domain Chris Burks Chetvorno.

"Klenoty" a "Krystaly" v hodinkách

V polovině 18. století potřebovali výrobci hodinek ve Švýcarsku drobná ložiska, která byla vysoce odolná vůči oděru. Zjistili, že dokážou vyvrtat díru do maličkého kusu korundu a použít ji pro plynulé a trvanlivé ložisko. Korund byl mnohem těžší než kovy používané k výrobě pohyblivých částí hodinek a dokázal se beztrestně postavit neustálému otěru. Ložiska korundu byla po svých protějšcích drahokamů nazývána „drahokamová ložiska“.

Švýcarské hodinky a jejich „drahokamové pohyby“ se po celém světě proslavily dlouhou životností a spolehlivostí. Na počátku 20. století nahradily syntetická ložiska korundu přírodní ložiska korundu ve většině švýcarských hodinek. Syntetický korund byl rovnoměrnější než přirozený korund a byl také levnější a snáze dosažitelný. Toto používání klenotových ložisek vytvořilo pro švýcarské hodinky pozitivní pověst, která trvá dodnes - i když mechanické hodinky jsou nahrazovány digitálními hodinky.

Bezbarvý syntetický safír se také používá v hodinkách. Jeho trvanlivost, sklovitý lesk a odolnost proti poškrábání z něj činí dokonalý průhledný obal pro tvář mechanického nebo digitálního. Tyto čiré kryty, známé jako „krystaly“, chrání obličej hodinek před nárazem, prachem, vlhkostí a oděrem. Syntetický safír se k tomuto účelu používá téměř 100 let.

Syntetický korund: Kulička ze syntetického korundu. Kvůli jeho červené barvě, to mohlo být voláno “syntetický rubín.” Materiál, jako je tento, se používá pro hodinky, drahokamy, média pro laserové zesílení a mnoho dalších účelů.

Ruby laser: Schéma prvního pracovního laseru. Jako své ziskové médium použil tenký rubínový krystal. Public Domain image by Lawrence Livermore National Laboratory.

Ruby Lasers

Syntetický korund je nezbytnou součástí mnoha laserů. Ve skutečnosti byl prvním pracovním laserem „rubínový laser“ vyrobený společností Theodore Maiman v Hughes Research Labs v roce 1960. Jako „ziskové médium“ byl použit syntetický rubínový krystal. Ziskové médium je materiál v laseru, který je cílem intenzivního záblesku světla.

Toto světlo způsobí, že elektrony v zesilovacím médiu vyskočí na vyšší energetickou úroveň, což způsobí emisi fotonů, které zasáhnou jiné atomy v zesilovacím médiu, což způsobí, že budou excitovány a emitují více fotonů. Tato krátká řetězová reakce vytváří velmi intenzivní světlo laserového paprsku. Lasery jsou pojmenovány po materiálu použitém jako ziskové médium, například „rubínový laser“ nebo „titanový safírový laser“ nebo „YAG laser“ (yttrium aluminiový granát).

Během pouhých několika desetiletí se lasery staly běžnou součástí naší společnosti. Drobné lasery se používají v přehrávačích CD a DVD. Lasery se používají k řezání kovů, kamene a dalších tvrdých materiálů. Lasery se používají k odstranění tetování, provádění kosmetické chirurgie, katarakta a LASIK k opravě zraku.

Okna syntetického korundového skeneru: Samoobslužný automat s oknem skeneru čárových kódů v maloobchodě v Houstonu v Texasu. Okno skeneru je pravděpodobně vyrobeno ze syntetického korundu. Obrázek ve veřejné doméně od WhisperToMe.

Jiná použití korundu

Korund má mnoho dalších využití. Je chemicky inertní a odolný vůči teplu. Díky těmto vlastnostem je dokonalým materiálem pro výrobu žáruvzdorných výrobků, jako jsou ohnivé cihly, vložky do pecí a nábytek do pecí. Dnes se tyto výrobky obvykle vyrábějí se syntetickým korundem.

Čistý korund je bezbarvý, transparentní, odolný a odolný proti poškrábání. Velké krystaly čirého syntetického korundu se pěstují, řezají na tenké listy a poté se používají jako okna skenerů obchodu s potravinami, krystaly hodinek, okna letadla a ochranné kryty elektronických zařízení.