Общая классификация алмазов предусматривает систематизацию их по внешней форме. Она разделяет алмазы на 2 класса, вторые, в свою очередь, разделяются на группы и подгруппы. Классификация имеет следующий вид:
Отдельные кристаллы и их сросгки. 1) Отдельные кристаллы: а) пло< когранные (октаэдры, ромбододекаэдры, кубы и прочие простые формы и их комбинации); б) округлые (окта-эдроиды, додекаэдроиды, гексаэдроиды и прочие простые формы и их комбинации). 2) Сростки: двойники (срастания, прорастания и пластинчатые); б) параллельные сростки и в) неправильные сростки.
Агрегаты: 1) борт, 2) карбонадо (эмалевидные, окр/пленные, шлаковидные, коксовидные, колотые), 3) баллас.
Приведенная классификация охватывает все известные до сих пор внешние формы алмазов. В природе значительно чаще встречаются агрегатные разновидности алмаза, т. е. борт, карбонадо и баллас.
К борту относят все зернистые и неправильные сростки кристаллов алмазов, часто без признаков граней и ребер Они бывают бесцветными и окрашенными в различные цвета.
В практике, кроме того, различают по форме следующие разновидность алмазор сорта борт: 1) сплиттер, пойнте — удлиненной формы, в виде иглы; 2) витриер — блестящие многогранники с острыми гранями, насчитывающие до 48 граней; 3) флятс— плосковатой, пластинчатой формы, с закругленными гранями.
К карбонадо относятся весьма тонкозернистые, плотные или несколько пористые агрегаты буровато-черного цвета. Черная окраска карбонадо обусловлена высокодисперсным .графитом, который можно рассматривать как кристаллозоль графита в алмазе.
Твердость карбонадо выше, чем твердость других разновидностей алмазов.
Балласом называют шаровидные агрегаты, большей частью радиально-лучистого строения. Цвет их от мутно-белого до стального серого. Еалласы не имеют плоскостей спайности, поэтому они менее хрупки, «о и менее тверды.
Помимо указанной классификации, существуют несколько минералогических, сортировочных (для алмазных рудников) классификаций по щету, назначению, а также имеются и другие классификации. Для потребителей алмазов на мировом рынке действует лдссификация по назначению или промышленная. Она предусматривает деление алмазов нг две группы: ювелирные и технические.
К ювелирным относятся высокосортные кристаллы шмазев с плотной структурой, прозрачные или полупрозрачные, бесцьет-ные или с природной окраской различных цветов. На мировом рынке техн шские алмазы разделяются на сорта: естественные, фасонные, волочильные и буровые.
Естественные алмазы, идущие на обработку деталей ма] ин, должны иметь специфические формы и подбираться из необработанных камней неправильной формы.
Фасонные алмазы, применяемые для сверления и обтачивания металлов, их сплавов и неметаллических особо твердых млтериа-лов, должны иметь гладкие грани и острые режущие ребра, что достигается шлифованием. Для волочильных работ идут мелкие, не имеющие трешин алмазы, поскольку они применяются для протягивания через них тонких проволок из металлов и сплавоз большой твердости.
У «ас в СССР действует классификация, основанная ьа разде-.лрнип я гтйтя-.гт по rhnnMP качеству и вазмеоам. в зависимости
от назначения, с целью рационального их использования. Классификация включает 14 следующих групп
I. Карбонадо и балласы весом от 0,05 и более карат. Алмазы карбонадо используются для бурения горных пород, а балласы — для правки шлиф звальных кругов.
II. Алмазы для различных испытательных приборов, в том числе: для наконечников к приборам Роквелла (к твердомеру конусному ТК) Для пирамид к присюрам Виккерса (к твердомеру ТП) весом 0,21—1 3; 0,31—0,4; 0,41—0,5; 0,51- 1,6 карята в каждом сорте (длг приборов типа Роквг.лл дополнительный размер 0,18—0,2 карата) и для наконечников к приборам для определения твердости методом упругой отдачи АБ-1 (приборы Шора) весом 0,15—0,25 карат.
III. Алмазы для волочения весом 0,12 и более карат.
IV. Алмазы для резки стекла с использованием естественных режущих ребер весом 0,02—0,17 карата и искусственных режущих ребер, получаемых после огранки алмаза весом 0,02— 0,20 карата.
V. Алмазы для правки шлифовальных кругов весом 0,15 и более карат.
VI. Алмазы удлиненной формы для изготовления резцов, сверл, игл и других инструментов, различного веса.
VII. Алмазы удлиненной формы для изготовления выборочных сверл (пойнте пиленый или колотый, натуральный) весом 0,05— 0,85 карата.
VIII. Алмазы для изготовления различных инструментов весом 0 4 и более карат.
IX. Алмазы, пригодные для огранки (ювелирные), разделяются на 7 подгрупп по цвету весом 0,21 и более карат.
X. Алмазный борт для изготовления инструментов- а) для мелкоалмазных буровых корснок от 150 до 20 шт. на 1 карат или от 0,006 до 0,05 карат; б) для алмазно-мёталлических карандашей типа Ц и С — от 30 до 2 шт. на 1 карат или от 0,03 до 0 5 карата; в) для алмазно-металлических карандашей НВМ — зернистость № 36, 46, 6.0, 80, 100; г) для алмазно-металлических карандашей типа Н 120—450 шт. на 1 карат; д) для алмазно-металлических карандашей марки ЦНМУ 20–10 шт. на 1 карат или 0,05— 0,1 карата; е) для обработки волик, технических камней, кварца, оптического ‘ гекла вс:ом 0,02—0,3; 0,31—1,35; 1,36 и более карат; ж) для различных специальных инструментов; з) для изготовления алмазной пудры и других целей.
XI. Алмазная пудра (алмазные порошки) различной зернистости.
XII Алмаь л для накладных камней к хронометрам весом от 0,12 до 0,6 карата.
XIII. Алмазы для иьготовления резьбошлифовальных инструментов: а) с использованием естественных острых углов весом 0,08—0.3 карата и б) для изготовления резьбошлифовальных игл весом 0,1—0,25 карата.
XIV. Алмазы для правки специальных шлифовальных кругов: а) удлиненной формы весом 0,05—0,2 карата и б) треугольной формы весом 0,02—0,04 карата.
6. ПРОБЛЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ АЛМАЗОВ
Проблема получения алмазов искусственным путем интересовала многих ученых и изобретателей в течение оолее 125 лет.
Первые попытки получения искусственных алмазов были оснс ваны на предположении, что если алмаз при нагревании без доступа воздуха до 2000е переходит в графит, то вс зможен и обратный переход графита в алмаз
Этот принцип опробовали ученые- русский — В. Н. Каразин 1823 г.) и французские — Каньяр де ля Тур и Ганналь (1828 г.). Они получили кристаллики какого-то вещества, но не алмазы.
Англичанин Хэнней (1880 г.) пытался получить алмазы путем нагрева смеси углеводорода, бобового масла и лития до темпера туры красного каления в герметически закрытых трубках из кованого железа. В процессе нагревания пять трубок из восьми взорвались. Хэнней получил таким путем мелкие зерна удельного веса 3,5 J содержанием 97,85% углерода, не это был карборунд.
В 1893 г. известный французский ученый Муассан получил крупинки размером 0,75 мм, которые имели оптические свойства алмаза, а при сгорании полностью переходили в углекислоту. Для получения этих крупинок Муассан брал чистое железо и углерод, полученный сухой перегонкой сахара, которые помещались в графитовый тигель электродуговой печи, где железо кипело при 2000°, растворяя в себе углерод. Затем кипящее железо выливалось в холодную воду или в расплавленный свинец. Затвердевая с поверхности, железо сжималось и оказывало большое давление на внутреннюю часть расплавленного железа, что вызывало кристаллизацию углерода в виде мелких крупинок, которые затем отделяли от железа путем растворения егс в кислотах.
В том же году русский профессор К, Д. Хрущев получил путем кристаллизации углерода из расплавленного серебра прозрачные и темные осколки, которые при сжигании также сгорали в углекислоту и д?же царапали наиболее твердый после алмаза минерал
КО{. I нд.
Многие ученые, воспроизводившие впоследствии опыты Муас-сана и Хрущева, получали в результате не алмазы, а карбщы или шпинели. Ни те, ни другие пои сжигании не сгорают, >но шпинели обладают одинаковой с алмазом преломляемостью света.
Эти опыты породили великое множество патентов, которые в разных вариантах по существу воспроизводили методы ЭДуас-сана и Хрущева по схеме: углерод -> расплавленная масса растворителя углерода -у высокая температура высокое давление. ■
Указанная схема вытекает из гипотезы образования алмазов в земной коре. Термодинамические расчеты показывают, что алмаз-Kas ‘эчза углерода стабильна в пределах давления 42 000— 105 000 кг/cm* и саширащр Z32ss2ZfiQc
r.ru
Над достижением максимальных в этих пределах давлений и температур в настоящее время работают многие исследователи. При этом проводится большая работа по созданию материалов и конструированию аппаратуры, способных работать в этих условиях длительные периоды времени, так как, помимо давления и температуры, фактор времени также играет большую роль.
Имеются сведения о том, что исследовательской лаборатории компании Дженерал Электрик (США) в 1955 г. удалось получить искусственные алмазы мелких размеров весом до 0,1 карата и длиной до 1,59 мм. Как указывается, эти алмазы были проверены на твердость, горение и лучепреломление. Оказалось, что они при царапании оставляют следы на естественных алмазах’и тем более на других твердых материалах, при горении они сгорают в углекислоту, оставляя 14—15% несгораемой неорганической золы. Рентгеновские лучи дают в них характерное только для алмазов преломление. Остальные физические и химические испытания также подтвердили тождественность искусственных алмазов с естественными.
Указанная выше лаборатория получила искусственные алмазы, применив температуру более 2000° и давление порядка 58 000 кг/см2, которое было осуществлено ступенчатым гидравлическим прессом. Пуансон пресса производил давление на спекшуюся массу карбида, заключенную в особо прочную матрицу, в течение 16 час. Мелкие алмазы получались за более короткое время. Размеры матрицы и примененное давление не позволяют получать искусственные алмазы весом более 0,25 карата.. Изготовление же матриц большего размера и применение давлений порядка 100 000 кг/см2 пока связано с большими трудностями по подбору соответствующих материалов.
В 1957 г. в этой же лаборатории Р. Винторфом получены кристаллы вещества, названного боразоном, который оказался тверже? алмаза и легко царапал алмаз. Боразон обладает еще тем преимуществом, что выдерживает температуру до 1900°, тогда как алмаз, сгорает при 770—900°.
Боразон получается из нитрида бора, имеющего гексагональную форму решетки кристалла. При давлении около 70 000 кг/см2′ кристаллы нитрида бора принимают несвойственную им кубическую форму [53].
Искусственные алмазы, полученные этой лабораторией, представляют собой крупинки серовато-черного цвета.
По имеющимся сведениям в лабораториях и на заводах фирмы Дженерал Электрик Ко были .проведены испытания алмазных кругов, изготовленных из искусственных алмазов, на операциях обработки твердосплавных инструментов. Производственные испытания кругов из искусственных алмазов на бакелитовой и керамической связках показали, что они обладают лучшими режущими свойствами и более высокой производительностью. Это может быть объяснено тем, что искусственные алмазы имеют шероховатые гсян’и и поэтом v лепжатся r связке ппочнее и ш бота ют-
до полного износа. Кроме того, благодаря хрупкости искусственные алмазы легче раскалываются, образуя новые режущие кромки:
Однако искусственные алмазы вследствие малых размеров» и повышенной хрупкости не могут противостоять высокому удельному давлению, поэтому применение их пока ограничено.
Компания предполагает продолжить научно-исследовательские работы по получению более крупных алмазов и в том числе ювелирных.
Разрешение проблемы получения искусственных алмазов очень важно потому, что для получения естественного алмаза нужно вынуть породы в среднем в 50 000 000 раз больше веса самого алмаза.
Как видно из краткого обзора попыток получения искусственных алмазов, все они построены на воспроизведении процессов образования естественных алмазов в земной коре согласно существующей гипотезе.
Еели принять гипотезу образования естественных алмазов, то направления, принятые в настоящее время для получения искусственных алмазов, следует считать, очевидно, правильными. Однако возможно, что и другие методы — процессы сополимери-зации или кристаллизации углерода в особых условиях из растворов— также могут дать положительные результаты.