Sentetik Elmas Üretim Teknikleri - CVD

Sentetik elmas üretimindeki bir yöntem de CVD (Chemical Vapor Deposition) kimyasal buhar birikimidir. Bu teknikte artık yüksek basınca gerek duyulmadan elmaslar büyütülebilmektedir. İşleme hazır hale getirilmiş elmas tohumları içeriğinde karbon olan bir gazla (genelde metan veya hidrojen gazı kullanılır) sıcaklık ve basıncın dengeleneceği mekanizmaya yerleştirilir. Burada mikrodalga veya lazer ışınlarıyla gazdaki karbonların ayrıştırılarak zemindeki elmas tohumlarıyla tepkimeye girmesi sağlanır. Dahil olan karbon miktarıyla elmas büyür. CVD yöntemiyle üretilen elmaslar HPHT yöntemiyle üretilenlere göre daha saf yapıdadır, bu yüzden de tip 2a gurubunda olurlar.

CVD yöntemiyle üretilen elmas örnekleri

CVD yöntemiyle daha büyük elmaslar elde edebilmek kolaylaştı. 5.19 kırat ağırlığında cushion cut (yastık kesim) CVD yöntemiyle büyütülmüş bir elması GIA inceleyip sertifikalandırmıştır.

CVD elmasa verilen GIA sertifikası örneği

CVD pırlantalar mücevher sektöründe yer edinmeye başlamıştır. Ancak bir elmasın CVD olduğunu saptamak için De Beers'in "Diamond View" cihazı gibi gelişmiş gemolojik cihazlar gerekmektedir. Tip 2a pırlantaları saptayan cihazlar piyasada daha çok bulunur ve kullanılır. Doğal elmasların binde biri gibi küçük bir oranı tip 2a grubunda olurken sentetik elmasların büyük çoğunluğu bu gruptadır. Bu büyük farktan dolayı da bir elmasın tip 2a grubunda olduğu anlaşılınca ticaretinden uzak durulmaktadır. Bu durum ülkemizde sentetik pırlantaların tespitiyle ilgili yeterli alt yapının olmamasından kaynaklanmaktadır. Yoksa tip 2a grubundaki her pırlanta sentetik değildir. Dünyanın en büyük elmaslarından olan Cullinan elmasının da tip 2a grubundan olduğunu unutmamak lazım.

CVD yöntemini anlatan animasyon

Pırlanta eğitimlerimize katılmak için başvuru formundan veya egitim@sinapirlanta.com mail adresinden bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Sentetik Elmas Üretim Teknikleri - HPHT

Sentetik elmas üretiminde kullanılan ilk teknik HPHT yani yüksek basınç yüksek sıcaklık yöntemidir. Bu yöntemin çalışma mantığı elmasın doğal oluşum koşullarındaki basınç ve sıcaklığı yapay bir ortamda sağlamaktır. Elmas tohumu denilen, işleme hazır hale getirilmiş bir elmas parçası ile karbon içeren başka bir madde hidrolik basınç ve yüksek sıcaklıkla işleme tabii tutulur. Bir çözücü yardımıyla karbon içeren metaldeki karbonlar ayrıştırılır ve sıcaklıkta hazır hale gelmiş olan elmas tohumuyla birleşmesi sağlanır. Böylece elmas tohumu git gide büyür ve istenilen seviyeye gelene kadar bu işlem devam eder.

HPHT tekniğiyle üretilmiş elmaslar

HPHT yöntemi ile karbon kafeslerindeki hatalarda giderilebilmektedir. Karbon dizilimindeki boşluklar ve kusurlar elmasta renklenmeye neden olabilmektedir. Literatürde bunlara renk merkezi denilir. Elmasın arzu edilen saf beyaz hale gelebilmesi için HPHT yöntemi ile karbonların dizilimi yeniden sağlanabilmektedir. Haricen farklı renklere de dönüştürülebilir. Yapılan işleme HPHT denilmektedir yalnız HPHT sentetik elmas ile HPHT renk muamelesinin karıştırılmaması gerekir.

HPHT yöntemiyle pırlantalar arzu edilen beyazlığa dönüştürülebilir

Pırlantalar sertifikalandırılırken renk muamelesi yapılıp yapılmadığı da incelenir. Saptanan bir işlem varsa renk kısmına şu an bulunduğu sınıf yazılır ve bir işaret bırakılır. Sertifikanın alt kısmında da bu işaretin açıklaması yer alır. 

HPHT renk muamelesi saptanan pırlantanın GIA sertifikası

Her ne kadar daha güzel bir görünüme kavuşsa da doğallığıyla oynandığı için maddi olarak değer kaybeder.

HPHT elmas üretim tekniği

Pırlanta eğitimlerimize katılmak için başvuru formundan veya egitim@sinapirlanta.com mail adresinden bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Sentetik Elmasın Tarihçesi

Sentetik elmas, elmasın doğada oluştuğu şart ve koşulları sağlayarak laboratuvarda üretilmesidir. Elmasın saf karbon oluştuğu ispatlandıktan sonra bu alanda çalışmalar sıklaştı. Elmasın oluşumu için gereken şartları teknolojiyle sağlayana kadar farklı tekniklerle karbon içeren maddeler elmasa çevrilmeye çalışılmıştır.

İskoçyalı kimyager James Ballantyne Hannay 1880 yılında hidrojen ve karbondan oluşan parafini kemik yağı ve lityum ile bir kapta ısıtarak küçük elmaslar elde ettiğini iddia etmiştir. Bunun gibi pek çok bilim insanı farklı yöntemlerle elmas üretebildiklerini iddia etmiştir ancak hiçbiri doğrulanmamıştır.

Pek çok ülkenin önde gelen bilim insanları sentetik elmas üretebilmek için büyük servetler harcayıp zamanla başarıyı elde etmiştir. Kayıtlara geçen ilk sentetik elmas ise 16 Şubat 1953 yılında İsveç’in önemli enerji şirketlerinden biri olan ASEA (Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget) tarafından elde edilmiştir. Başta üretilen elmaslar doğalından daha pahalıya mal oluyordu. Görünüm itibariyle de hoş olmadıkları için endüstriyel alanda kullanıldı ilk sentetik elmaslar. 1970 yılında ise General Electric mücevher kalitesinde elmas üretmeyi başardı.

Doğal ve sentetik elmasın oluşum şekilleri

Mücevher kalitesinde elmaslar üretilirken ortamda azot kullanıldığı için elmaslarda hem renk sınıfında hem de berraklık sınıfında kalite düşmesi gözlemlendi. Azotu saf dışı bırakarak üretimler yapıldı ancak bu sefer de oluşum süreci uzadı. Azotlu üretimlere geri dönmeyi tercih ettiler sonra.

Sentetik elmas üretimi bazı yerlerde elmas büyütme diye de geçer. Bunun nedeni, sentetik elmas üretmek için tohum denilen elmaslara gerek duyulmasıdır. İlk başta bir grafiti uygun koşullarda karbonlarla etkileşime sokarak hem grafitin elmasa dönüşmesi hem de fiziki olarak büyümesi sağlandı. Daha sonra grafit yerine tohum olarak elmas kullanıldığında kristal yapısının daha iyi olduğu fark edilince elmas tohumlar kullanılmıştır. Yani aslında elmas büyütme adı gayet yerindedir.

Ekonomik sebeplerden dolayı bir elmasın büyümesi, kırat üstüne çıkınca sonlandırılmaktadır. Araştırma amacıyla De Beers’in Elmas Araştırma Laboratuvarı’nın bu süreci uzatarak 25 kıratlık bir elmas elde etmiştir.

Dünyada çıkarılan elmasların pek çoğu nasıl ki endüstriyel amaçla kullanılmaktadır, sentetik elmaslar için de aynısını diyebiliriz. Başlarda doğalından daha pahalıya mal olan sentetik elmaslar yalnız bilimsel araştırma olarak çalışmalarda kalıyordu, teknolojinin ilerlemesi ve keşfedilen yeni yöntemlerle artık doğalından daha uyguna elde edilebilmektedir.

Pırlanta eğitimlerimize katılmak için başvuru formundan veya egitim@sinapirlanta.com mail adresinden bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Sentetik Elmas - Sentetik Pırlanta Nedir?

Sentetik elmas, elmasın doğal oluşum koşullarını laboratuvar ortamında sağlayarak elde edilen elmaslardır. Kimyasal ve fiziksel bütün özellikleri aynı olduğu için doğal elmas ile sentetik elmasın ayırt edilmesi gelişmiş laboratuvarlarda gemolojik cihazlarla yapılabilmektedir.

Doğal pırlanta ile sentetik pırlanta arasında insan gözüyle anlaşılacak bir farkı yoktur.

Elmas bilindiği üzere ender bulunan ama pek çok alanda kullanılan bir madendir. Özellikle endüstride kullanılan elmas miktarının, mücevher sektöründekinden dört kat fazla olduğunu söyleyebiliriz. Özellikle sertliğinden yararlanarak, pek çok kesim işleminin elmas kullanarak yapıldığı bilinen bir gerçektir. Doğada çıkan elmasların pek çoğu zaten mücevher kalitesinde olmayan, yani genelde opak, içinin doluluğundan ışıltı veremeyecek halde veya renk itibariyle de cazip olmayan halde olduğu bilinmektedir. Evet, özellikleri talep edilen şekilde olmayabilir ama fiziksel özellikleriyle sanayide büyük bir kullanım alanına sahiptir. Elmaslar nadir bulunduğu ve çıkarılmasının zahmetinden dolayı da değerlidir. Sanayide elmasın yerini alabilecek başka bir şey aranırken bir yandan da elmasın sentetiği üzerine çalışmalara başlanmıştır.

Uzun uğraşlar sonucunda laboratuvar ortamında elmas üretilebilmiştir. O dönemde teknoloji itibariyle de sentetiği doğalından pahalıya mal olduğu için bilimsel araştırma olarak devam edildi piyasaya satışı gerçekleşmedi.  İlerleyen teknolojiyle daha uyguna mal edildi ve öncelikle endüstride kullanılacak elmaslar üretildi. Kristal yapısındaki hatalar üzerine de teknikler geliştirilince mücevher kalitesinde elmaslar üretilmeye başlandı.

Maalesef, ülkemizde sentetik elmas denilince taklit bir taştan bahsediliyormuş gibi algı mevcut. Gerçi bunun başlıca sebebi, sentetik elmasların artık doğalından daha ucuza mal edilebilmesidir. Sentetik elmaslar doğal fiyatına satılmaya çalışılınca kuyumculuk sektörü de haliyle tepki göstermiştir.

Doğal pırlanta ile sentetik pırlanta

Bir yanda doğal elmaslar en azından 1 milyar yıldır bu dünyada yer alırken ve hatta doğanın parmak izi dediğimiz her biri mutlaka birbirinden farklı özellikler taşırken, diğer yanda daha birkaç hafta önce şu anki formuna kavuşmuş olan fabrikasyon gibi her biri birbirine benzeyen sentetik elmaslardan bahsediyoruz. Ama bir bakıma da bakılacak olursa doğal elmasların da kusursuz olanları daha revaçtadır ve sentetik elmaslar artık üstün kalitede üretilebilmektedir. Başka bir açıdan da bakınca, maalesef hala vatanlarında bulunan elmaslar yüzünden pek çok millet sömürülmektedir, ama sentetik elmasta “kanlı elmas” olarak da adlandırılan her hangi bir durum söz konusu değildir. Evet, bunun gibi pek çok sebepten ötürü sentetik elmas konusunda bir karmaşa söz konusudur.

Sentetik elmas konusundaki gidişat gösteriyor ki, insanların aklındaki soru işareti giderildikçe sentetik elmasların pazardaki payı artacaktır. Bunun için elbette ki, sentetik elması satarken sentetik olduğunun belirtilmesi gerekmektedir. Tabii ki, sertifikalı pırlanta almanın bu konudaki soru işaretlerini gidermesi kadar da açık bir şey yok.

Pırlanta eğitimlerimize katılmak için başvuru formundan veya egitim@sinapirlanta.com mail adresinden bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Elmas Tipleri

Elmas karbonların dizilimi ve içinde barındırdığı diğer elementlere göre gruplara ayrılmıştır. Bildiğimiz gibi elmas saf karbondan oluşur ancak cüzi miktarda başka elementler de barındırabilir. Daha ziyade de nitrojen (azot) barındırdığı için öncelikle nitrojen bulundurma durumuna göre sınıflandırılmıştır.

Kızılötesi spektroskopisi ile incelendiğinde içeriğinde azot bulunduranlara tip (type) 1, azot rastlanmayanlara ise tip 2 denilmiştir.  Bunları kısaca inceleyelim;

Tip 1: Yapılan araştırmalar, bugüne kadar incelenen elmasların %97’sinden fazlasının bu grupta olduğunu göstermektedir. Karbonların arasındaki azotların miktarı ve kristal kafesteki dizilimine göre de bu grup ikiye ayrılır.

Tip 1a: bu sınıftaki azotlar gruplar halinde kristal kafesteki yerini alır. Bu sınıf da kendi içinde ikiye ayrılır.

Tip 1aA: ikişer azotlar halinde bulunan dizilimde yer alanlar.

Tip 1aB: bir boşluğun (vacancy) etrafını saran dört azotun gruplaşması. Bu gruptaki kahverengi taşlar HPHT ile renksize çevrilebilmektedir.

Detaya girildiğinde bir taşta iki diziliminde olduğu nadiren görülmektedir.

Tip 1b: bu gruptaki azotlar birbirinden ayrık olarak karbonların arasındaki yerini alır. Endüstride kullanılan elmaslar ve renkli sentetik elmaslar genelde bu gruptandır.

Tip 2: kızılötesi spektroskopisinde azota rastlanmayan bu grup çok daha az miktarda karşımıza çıkmaktadır. Bu gurupta kendi içinde ikiye ayrılır.

Tip 2a: çok çok ender olarak karşımıza çıkan bu gruptaki elmaslar en saf haldedir. Kızılötesi spektroskopiyle incelendiğinde başka bir elementle karşılaşılmadığı için genelde elmasın en beyaz halindelerdir. Nadiren de olsa elmasın doğada deforme olup farklı renklere çaldığı da görülmektedir. CVD yöntemiyle üretilen sentetik elmaslar bu gruba dahildir, o yüzden piyasada type2a(Tip2a) denildiği vakit o pırlantanın sentetik pırlanta olduğu düşünülüp büyük bir hata yapılmaktadır. Ancak bunun gelişmiş bir laboratuvarda incelenip net olarak doğal mı sentetik mi olduğu açığa çıkarılmalıdır. GIA bu gruptaki taşlara daha detaylı bir sertifika vermektedir. İngiltere Kraliyetinde bulunan Cullinan elması da bu gruptandır.

Tip 2b: karbonların arasında dağınık halde bor elementi bulunur bu gruptaki taşlarda. En nadir bulunan taşlardır. Mavi ve gri tonlarında olurlar. Diğer gruplardan farklı olarak bu gruptaki elmaslar elektriği iletir.

Pırlanta eğitimlerimize katılmak için başvuru formundan veya egitim@sinapirlanta.com mail adresinden bizimle iletişime geçebilirsiniz.