אבני חן סינתטיות

אתה נמצא כאן: ראשי \ גמולוגיה \ אבני חן סינתטיות
אבני-חן-סינטתיות-300x300
9 יוני 2015 - 16:50, הכותב , בתאריך גמולוגיה, יהלומים סינטטיים, מידע מקצועי, Comments off

מאת יהודה יקר, G.G. GIA, USA וציפי בן שלום, G.G. GIA, USA

 

synthetic-gem-stones-2עולם תכשיטי היהלומים משובץ בשילובים רבים של אבני חן צבעוניות, ועל כן חשוב שנזכור, שהיכולת לייצר אבנים סינתטיות אינה נחלתם של היהלומים אלא גם של אחיותיהם הצבעוניות – הרובי, הספיר, האמרלד ואחרות . כנהוג לגבי יהלומים סינתטיים גם כאן חלה חובת הגילוי הנאות בכל שלבי המכירה, מהיצרן עד לצרכן הסופי

כמו ביהלום הסינתטי, כך גם באבן החן הסינתטית – הרכבה הכימי ותכונותיה הפיזיקאליות, הכימיות והאופטיות זהות לאלה של המקבילה הטבעית. השוני המהותי הוא, כמובן, בתהליך הייצור שלה. ועל כן, שתי האבנים – הטבעית והסינתטית – ייראו לעין המתבונן זהות לחלוטין. נוכח הזהות של התכונות הכימיות, הפיזיקאליות והאופטיות הרי שגם בדיקות גמולוגיות שגרתיות של תכונות האבן (משקל סגולי, מקדם שבירת האור, פלאוכרואיזם , פלואורסנציה), המאפשרות הבחנה קלה בין אבן טבעית לחיקוי, לא יעזרו להבחין בין אבן טבעית לסינתטית, שכן תוצאות הבדיקות יהיו זהות.

התכלילים כסייעים

חלק ניכר מתהליך האבחנה בין אבן חן טבעית לסינתטית מתבסס על הכרת העולם הפנימי של האבנים – התכלילים ¬– כל מה שניתן לראות, בדרך כלל במיקרוסקופ בהגדלה, בתוך האבן עצמה: גבישים (גדולים, קטנים, מאורכים, מעוגלים, מחודדים, זוויתיים, בעלי קווי מתאר אחידים או מקוטעים, מינרלים זרים שהשתרבבו אל פנים מבנה האבן וכיוצא באלה) ושברים (שטחיים, עמוקים, פוגעים בפני השטח או פנימיים, מלאים נוזל או מלאים בסדקים). שיטות הייצור של האבנים הסינתטיות מותירות עקבות באבן המלוטשת. גמולוג בעל ניסיון יידע להבחין אם התכלילים אופייניים לאבן הטבעית, או שהם תוצר של הליך הייצור הסינתטי. דברים אלו נכונים לגבי רובי, ספיר, אמרלד ואבני חן נוספות.

שיטת ההמסה

נבחן את תהליכי הייצור של אבני החן הסינתטיות ובמקביל – את השיטות לזיהוין. נתחיל בשיטת ההמסה, הכוללת שני שלבים: בשלב הראשון יוצרים תערובת אבקה של חומרים כימיים, החומרים הכימיים המרכיבים את האבן הטבעית הרלוונטית בתוספת גורמי הצבע הרלוונטיים – כרומיום ברובי ובאמרלד, ברזל או טיטניום בספיר, ברזל בסיטרין וכיוצא באלה. את התערובת מחממים עד המסה. בשלב השני מקררים את התערובת הנמסה בהליך איטי ומבוקר, עד שהיא מתגבשת למוצק. מגביש מוצק זה לוטשים את אבני החן הסינתטיות. השיטה מיושמת בכמה טכניקות:

התכה בלהבה (Flame Fusion)

synthetic-gem-stones-3

נקראת גם שיטת ורנואיל, על שם המדען הצרפתי, אוגוסט ורנואיל (Auguste Verneuil), שכבר בתחילת המאה התשע עשרה ייצר בשיטה זו רובי סינתטי בכמות מסחרית:
התהליך– החומרים הכימיים, בצורת אבקה, נשפכים אל שולחן המסתובב על צירו, ועוברים בדרכם להבה הממיסה אותם וגורמת לאבקה להתחמצן. כשהתערובת המומסת צונחת טיפה אחר טיפה על השולחן המסתובב מתקרר החומר לאטו ומתגבש למוצק. הגביש שמתקבל – בול (Boule) בשפה המקצועית – גדול ומאורך, ויכול להגיע לגובה של כמה עשרות סנטימטרים. שיטה זו עדיין נפוצה מאוד כיום.
היתרונות – השיטה יעילה ומהירה. הגבישים גדלים במהירות (סנטימטר בשעה). בול גדול יכול לספק מספר לא מבוטל של אבנים מלוטשות ולכן האבנים הסינתטיות המיוצרות בשיטה זו זולות יחסית (דולרים אחדים לקרט).
האבנים המיוצרות בשיטה זו – רובי, רובי עם תופעת כוכב, ספיר, ספיר עם תופעת כוכב, ספיר צבעוני, ספינל ורוטיל.

החסרונות– בגלל הגידול המהיר יש לגביש נטייה להישבר בקלות. ניתן למנוע זאת על ידי ניסור באופן המשחרר מתחים בגביש. חיסרון נוסף הוא שהאבנים המלוטשות מהגלם הסינתטי נקיות מדיי.
אמצעי זיהוי -הטיפות הצונחות על השולחן המסתובב מתקררות ומתגבשות בזו אחרי זו לכדי שכבה מוצקה. ההתגבשות הרב שכבתית המעגלית מותירה בגביש קווים עדינים הנקראים בשפה הגמולוגית 'קווי תקליט', או 'קווי צבע' (Curved Bands). תחת הגדלה ניתן להבחין בהם גם באבן המלוטשת. אמצעי זיהוי נוסף הוא בועות האוויר הקטנות הנלכדות בין שכבה לשכבה.

פולינג (Pulling – משיכה)

synthetic-gem-stones-4נקראת גם שיטת צ'וקרלסקי (Czochralski) על שם האדם שהמציא את השיטה ב-1918):
התהליך– ממיסים את המרכיבים הכימיים בכלי קיבול מחומם. גביש זעיר, המיועד להתחיל את צמיחת הגביש, מחובר למוט, מסתובב, נוגע בתערובת המומסת ונמשך ממנה לסירוגין. תוך כדי הסיבוב המוט מושך הגביש עוד ועוד חומר מהתמיסה אליו. התמיסה מתקררת על המוט ומתגבשת למוצק. ניתן ליצור בשיטה זו גבישים גדולים בגובה של עשרות סנטימטרים.
השיטה מורכבת יותר משיטת ורנואיל – על חום התמיסה להיות מדויק, אחרת הגביש הזעיר יימס, או שההתגבשות תהיה מהירה וייווצרו גבישונים קטנים מכדי שאפשר יהיה להשתמש בהם.
האבנים המיוצרות בשיטה זו – אלכסנדריט, קריסובריל ירוק, רובי, רובי עם תופעת הכוכב, ספיר בצבעים, וגם GGG, YAG – חומרים סינתטיים שאין להם מקבילה טבעית, והמשמשים לעתים כחיקוי ליהלום.

היתרונות – 1. תהליך הגידול מהיר יותר – הגביש גדל במהירות של עשרה סנטימטרים בשעה; 2. בגלל סביבת הגידול המוקפדת התוצר הסופי כמעט נטול תכלילים ולפיכך קשה יותר לזיהוי. החסרונות – 1. כיוון שהשיטה מחייבת סביבת גידול מבוקרת יותר התהליך יקר יותר; 2. הקושי בזיהוי האבנים עלול להקל על מצגי שווא. אמצעי הזיהוי – גמולוג מנוסה יבחין תחת הגדלה ב'קווי תקליט', קווי צבע או בועות אוויר.

אזור מרחף (Floating Zone)

synthetic-gem-stones-5מחממים מוט המורכב מהכימיקלים העתידים להרכיב את האבן הסינתטית באמצעות גוף חימום המרחף סביבו מלמטה למעלה. כאשר גוף החימום עולה במעלה המוט האזור שחומם מתקרר ונוצר גביש.
האבנים הסינתטיות המיוצרות בשיטה זו – רובי, ספיר בצבעים, קריסובריל, אלכסנדריט קריסובריל, GGG, YAG. חברת השעונים היפנית סייקו, ייצרה בשיטה זו קורונדום סינתטי (ספיר שקוף סינתטי) ללוחות השעונים.
היתרונות – הגלם הסינתטי נטול תכלילים בזכות היעדר מגע בין הכימיקלים המומסים לכלי הקיבול או לכל חומר אחר.
החסרונות – קיים קושי רב בהחזקת הכימיקלים על המוט לאורך זמן, ולכן הקוטר המרבי של הגלם הסינתטי שניתן לגדל בשיטה זו אינו עולה על סנטימטרים בודדים.
אמצעי הזיהוי – גמולוג מנוסה יבחין תחת הגדלה ב'קווי תקליט', קווי צבע, או בועות אוויר.

גולגולת (Skull Melt)

שני מינרלוגים גרמנים גילו ב-1937 גבישים קטנים בתוך זירקון טבעי. גבישים אלה היו גבישים קוביים של זירקוניה קובית – חומר בעל נקודת התכה גבוהה במיוחד, שהתגלה כמתאים לשמש כלי קיבול לתעשיות כימיקלים. נקודת ההתכה הגבוהה של החומר חייבה שיטת ייצור ייחודית.
התהליך – מבנה דמוי קונכייה עשוי צינורות נחושת, המקיף את אבקת הכימיקלים המומסת על ידי גלי רדיו. בתוך הצינורות זורמים מים המקררים את התמיסה בהדרגתיות ומביאים להתגבשות. האבנים המיוצרות בשיטה זו – בשיטה זו מייצרים רק את הזירקוניה הקובית – החיקוי הנפוץ ביותר ליהלום
היתרונות – 1. האבן זולה מאוד וניתן להשיג כמויות גדולות במחירים נמוכים; 2. ניתן לייצר זירקוניה קובית במגוון אדיר של גוונים המתאים לאופנות המתחלפות. לכן נמצא אבני זירקוניה קובית צבעוניות משובצות בתכשיטים רבים – חלקם זולים וחלקם נמכרים כחיקויים לתכשיטים יוקרתיים.
החסרונות – האבנים המלוטשות מהגלם הסינתטי נקיות מאוד, דבר ההופך אותן לנקיות מדיי.
אמצעי הזיהוי הזיהוי – כיוון שאין לזירקוניה קובית מקבילה טבעית יש לה תכונות גמולוגיות ייחודיות כגון משקל סגולי גבוה, בועות אוויר או אבקת זירקוניום מחומצן שלא נמסה ושניתן להבחין בה בהגדלה.

ייצור בתמיסה

בניגוד לשיטות ההמסה שפורטו לעיל, בהן החומרים הכימיים המרכיבים את האבן הסינתטית הומסו ואז קוררו, בשיטות התמיסה גדל הגביש בתוך נוזל המכיל את אותם חומרים כימיים, אבל גם חומרים נוספים. שיטות אלה איטיות יותר ויקרות יותר. אולם, יצרנים מרבים להשתמש בהן כיוון שהן מפיקות אבני חן סינתטיות איכותיות ביותר הדומות מאוד למקבילות הטבעיות שלהן. מעבר לכך, יש אבני חן, כמו קוורץ ואמרלד לדוגמה, שלא ניתן לייצר בשיטות האחרות.

גידול בפלקס (Flux)

synthetic-gem-stones-7מחממים כלי קיבול עמיד לחום (מפלטינה, זהב, כסף או ברזל) ומניחים בתוכו את אבקת הכימיקלים בתוספת פלקס – חומר מוצק, שכאשר הוא עצמו נמס הוא מזרז את המסת החומרים שסביבו. עם התקררות התמיסה נוצרים הגבישים הסינתטיים. ניתן ליצור בשיטה זו גבישים בקוטר של חצי ס"מ עד 8 ס"מ. שיטה זו נפוצה משנות השלושים, תקופה בה הצליחו מדענים לייצר אבני חן סינתטיות איכותיות בכמות מסחרית. באותה העת החל סטודנט אמריקאי – קרול צ'טהאם (Carroll Chatham), לשווק את האמרלדים הראשונים שייצר בשיטת הפלקס. גם כיום חברת צ'טהאם היא מיצרניות אבני החן הסינתטיות הגדולות בעולם, והיא משווקת אמרלדים סינתטיים ואבני חן סינתטיות נוספות, כולל יהלומים.
האבנים המיוצרות בשיטה זו – רובי, ספיר, אמרלד, אלכסנדריט, YAG, ספינל אדום, ורוד וכחול.
בנים טבעיות, ולכן הם עלולים להטעות. גמולוג בעל ניסיון יידע להבדיל בין עקבות הפלקס לתכלילים הטבעיים.

היתרונות – האבן המלוטשת נראית טבעית, בעיקר בזכות עקבות הפלקס שנותרים בתוכה, הדומים לעיתים מאוד לתכלילים טבעיים.
החסרונות -התהליך מצריך ציוד יקר ואורך זמן רב – נדרשת כמעט שנה על מנת לגדל גביש אחד.
אמצעי זיהוי -כיוון שהגביש גדל בכלי קיבול, המכיל תמיסה הכוללת גם חומרים זרים כמו פלקס, ייתכנו עקבות של מיכל הגידול ושל הפלקס באבן המלוטשת. עקבות אלה יכולים להידמות מאוד לתכלילים טבעיים הנראים לעיתים קרובות בא

ייצור הידרותרמלי (Hydrothermal)

synthetic-gem-stones-6בשיטה זו, המשלבת מים וחום, משתמשים במיכל פלדה הפועל בדומה לסיר לחץ. בתוך המיכל תלויים זרעי אבנים (טבעיות או סינתטיות) ובתחתיתו מונחים כימיקלים ומים בטמפרטורה גבוהה ובתנאי לחץ גבוה. כאשר הכימיקלים שבתחתית המיכל נמסים במים הם יוצרים תמיסה, המטפסת במעלה המיכל תוך כדי התחממות. לאחר שהתמיסה מתקררת וחוזרת לתחתית המיכל גדלים זרעי האבנים שאספו אליהם כימיקלים מתוכה והופכים לגבישים. גביש קוורץ סינתטי לדוגמה, הגדל אך ורק בשיטה זו, יכול להגיע לאורך של 50 ס"מ ורוחב של 15 ס"מ.
האבנים המיוצרות בשיטה זו – אמתיסט, סיטרין, קוורץ שקוף או בצבעים שונים, רובי וספיר בצבעים שונים, בריל צבעוני, כולל אמרלד ואקוומרין.
היתרונות – כיוון ששיטה זו משחזרת באופן המדויק ביותר את הליך היווצרות אבני החן במעמקי האדמה – טמפרטורה גבוהה, לחץ אטמוספרי גבוה, ואינה משתמשת בחומרים זרים כמו פלקס, התוצרים, אבני החן הסינתטיות הן כמעט נקיות לחלוטין מתכלילים.
החסרונות – גם הגידול בשיטה זו אורך זמן רב ומחייב ציוד יקר.
אמצעי הזיהוי – קווי צמיחה מיוחדים (גליים או מלוכסנים) וגבישים שאינם אופייניים לאבן הטבעית (תוצאה של התגבשות חלק ממרכיבי האבן הסינתטית לכדי מינרל אחר) יביאו את הגמולוג המנוסה להכרעה אם מדובר באבן טבעית או סינתטית.

תהליכים נוספים

אופל סינתטי

אופל היא אבן אמורפית, כלומר – חסרת מבנה גבישי מסודר. משחק הצבעים האופייני לאופל נובע משכבות רבות של כדוריות סיליקה, שונות בגודלן. כאשר קרן האור נשברת במפגש עם כדוריות אלה באין סוף זוויות משתנות, נוצרים נצנוצי משחק הצבעים. בשנות השבעים פיתחה חברת גילסון (Gilson) האמריקאית שיטה לייצור אופל סינתטי, והצליחה בראשונה לשחזר את המבנה הייחודי של שכבות הסיליקה מבלי לפגוע במשחק הצבעים. אמצעי הזיהוי – בתהליך הייצור הסינתטי, לאחר שחזור כדוריות הסיליקה והתייבשות הנוזלים המעורבים בתהליך נוצרים סדקים באבן הסינתטית. לכן, כשלב אחרון מוסיפים עוד סיליקה כדי לסתום סדקים אלה. בהגדלה, נראים הסדקים הממולאים כמו 'עור נחש' או 'כוורת דבורים', תופעות שלא קיימות באופל הטבעי.

טורקיז סינתטי

טורקיז סינתטי מיוצר בתהליך 'קרמי': אבקה דקה מחוממת תחת לחץ וכך נוצר חומר מוצק הזהה במרקם שלו לטורקיז הטבעי. בשנות השבעים, ייצרה חברת גילסון כמויות מסחריות של טורקיז סינתטי.
אמצעי הזיהוי – בהגדלה ייתכן שנראה את כדוריות האבקה המזעריות, או תרשים וורידי שאינו אופייני לטורקיז הטבעי. בנוסף, בטורקיז הטבעי יהיו תכלילים כמו פיריט או מינרלים אחרים.

לאפיס

חברת גילסון ייצרה גם לאפיס בשיטה הקרמית, אולם ההגדרה הנכונה לאבן זו היא חיקוי לאפיס ולא לאפיס סינתטי, כיוון שבאבקה שחוממה יש חומרים זרים שאינם נמצאים באבן הלאפיס הטבעית ולכן לתוצר הסופי, חיקוי הלאפיס, יש תכונות גמולוגיות שונות.

התמחור

מחירי אבני החן הסינתטיות עומדים ביחס ישר לעלות הייצור שלהן. אם הייצור זול, גם מחיר האבן יהיה זול, אם הייצור יקר – מחיר האבן יהיה יקר בהתאמה. אולם גם אם מדובר בתהליך ייצור יקר ביותר, שמעורב בו ציוד מכני מורכב בעלות גבוהה, יהיו אבני חן סינתטיות זולות יותר מהמקבילות הטבעיות שלהן.

מחירי האבנים הסינתטיות מופיעים כאחוזים ממחיר האבן הטבעית

gem-stones-prices

 

הגדרות נכונות

שימוש נכון בהגדרות ומידע מדויק על אבני חן סינתטיות הכרחיים. אבני חן סינתטיות מאפשרות ללקוחות ליהנות ממבחר אבני חן צבעוניות ועמידות בעלות נמוכה. ניתן לייצר אותן (כמעט תמיד) בכמויות גדולות ובגדלים מדויקים, ניתן ליצור סטים מושלמים ואחידים בגודל וצבע, ולחזור על התהליך שוב ושוב, כיוון שהגודל והצבע ניתנים לשליטה ופיקוח במהלך הגידול. עם זאת, חובה לשמור על כללי גילוי נאותים, וליידע תמיד את כל הנוגעים בדבר – יצרן, סוחר, בעל חנות, דייל או לקוח. לפי חוק 'גילוי פרט מהותי' יש לציין בבירור ובכתב אם האבן טבעית או סינתטית. בכל מקרה של ספק, יש לפנות למעבדה גמולוגית.

להלן כמה דוגמאות נפוצות לשימושים לא מדויקים במונחים גמולוגיים: קורונדום – הרובי והספיר הטבעי הן ווריאציות שונות (גורמי צבע שונים מביאים את הקורונדום להופיע בצבעים שונים) של המינרל קורונדום. לעיתים קרובות המונח קורונדום מיוחס לספיר סינתטי. המונח בא 'לרכך' את השפעת המילה 'סינתטי' על הלקוח על ידי שימוש במילה הנשמעת כמתארת מינרל טבעי, ולפיכך להטעות.

צ'טהאם אמרלד, גילסון אופל, אבן מתורבתת, או הביטויים הבאים באנגלית –Laboratory-created, laboratory-grown, man-made, cultured or cultivated – כל אלה הגדרות המעידות על כך שהאבן נוצרה בהליך סינתטי. שימוש בהגדרות נכונות יעלה את מידת המודעות ואת האמון הצרכני בתעשיית אבני החן הסינתטיות ובתעשיית התכשיטים ואבני החן בכלל, ומכך נרוויח כולנו.


יהודה יקר, G.G Graduate Gemologist)), בוגר ה-GIA, ארצות הברית, SSEF, שוויץ. גמולוג ראשי ב-GCI מכונים גמולוגיים, בעל ותק של מעל שלושים שנה בדירוג יהלומים לבנים וצבעוניים ואבני חן, ובהוראת מקצועות הגמולוגיה.
ציפי בן שלום G.G Graduate Gemologist)) – בוגרת האוניברסיטה העברית ירושלים. בוגרת ה-GIA בניו יורק וה-ASJ (American School of Jewelry) בפלורידה. גמולוגית ומדריכה במכללת GCI. בעלת ניסיון רב כגמולוגית בתעשיית התכשיטים, במעבדות גמולוגיות שונות ובהדרכות.

הערות

1- בכתבה זו לא נתייחס לפנינים מתורבתות, שהן עולם ייצור בפני עצמו, ולא ליהלומים סינתטיים, עליהם עמדנו בהרחבה ולעומק בכתבות קודמות.
2- פלאוכרואיזם – תופעה אופטית שבה נראה צבעה של האבן משתנה כאשר צופים בה מזוויות שונות. התופעה נגרמת כתוצאה משבירה כפולה של האור באבן החן או בגביש הצבעוני.
3- קווי תקליט וקווי צבע הם תופעה אחת בעלת שתי צורות הופעה – אם הקווים המעוגלים הם בצבע האבן עצמה (כמו שקורה ברובי), הם נקראים קווי תקליט. אם הקווים הם בצבע שונה מגוף האבן עצמה (קווים כהים יותר, כמו שקורה בספיר), הם נקראים קווי צבע.

About author:

תנאי שימוש למאמרים - לחצו כאן