Corundum là gì ?

Corundum trong lịch sử đã được sử dụng như một chất mài mòn, nhưng nó nổi tiếng nhất là khoáng sản của ruby ​​và sapphire.

Corundum là gì?

Corundum là một khoáng chất hình thành đá được tìm thấy trong đá lửa , biến chất và trầm tích . Nó là một oxit nhôm có thành phần hóa học là Al 2 O 3 và cấu trúc tinh thể hình lục giác.

Các khoáng sản được biết đến rộng rãi cho các cực của nó độ cứng và thực tế là nó đôi khi được tìm thấy như pha lê trong suốt đẹp trong nhiều màu sắc khác nhau. Độ cứng cực cao làm cho corundum trở thành một vật liệu mài mòn tuyệt vời và khi độ cứng đó được tìm thấy trong các tinh thể đẹp, bạn có vật liệu hoàn hảo để cắt đá quý .

Corundum tự nhiên và tổng hợp được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp vì độ bền, độ cứng và độ ổn định hóa học. Chúng được sử dụng để chế tạo vòng bi công nghiệp, cửa sổ chống trầy xước cho các thiết bị điện tử, tấm wafer cho bảng mạch và nhiều sản phẩm khác.

Tinh thể Corundum: Hình ảnh của ba tinh thể corundum. Bên trái là một corundum phổ biến từ Transvaal, Nam Phi, có chiều cao khoảng 6 cm. Ở trung tâm là một corundum ruby ​​chất lượng đá quý từ Karnataka, Ấn Độ, có chiều cao khoảng 1,6 cm. Bên phải là một chiếc corundum sapphire màu xanh từ Sri Lanka có chiều cao khoảng hai cm. Tất cả ba mẫu vật và hình ảnh của 

Nổi tiếng bởi hồng ngọc và saphia

Hầu hết mọi người đều quen thuộc với corundum; tuy nhiên, rất ít người biết đến nó bằng tên khoáng sản của nó – thay vào đó họ biết nó bằng tên “ruby” và “sapphire”. Một mẫu vật chất lượng bằng đá quý của corundum với màu đỏ đậm được gọi là “ruby”. Một corundum chất lượng đá quý với màu xanh lam được gọi là “sapphire”. Corundum không màu được gọi là “sapphire trắng.” Corundum của bất kỳ màu nào khác được gọi là ” sapphire lạ mắt “.

 Corundum phân mảnh: Các phân đoạn tinh thể lục giác của corundum đã được tách ra bằng cách chia tay. Những mẫu vật này dài khoảng một centimet. Ảnh USGS của Andrew Silver.

Corundum gneiss với sapphire: Một mẫu vật của corundum gneiss từ Thung lũng Gallatin, Montana. Mẫu vật này có chiều ngang khoảng mười hai cm và có một tinh thể sapphire tròn màu xanh ở bên trái.

Thuộc tính của Corundum

Corundum là một vật liệu đặc biệt cứng và khó khăn. Đây là khoáng sản cứng thứ ba, sau kim cương và moissanite. Nó đóng vai trò là khoáng chất chỉ số cho độ cứng chín trên Thang độ cứng Mohs .

Độ cứng, trọng lượng riêng cao, tinh thể lục giác và chia tay là những đặc tính chẩn đoán rất tốt để sử dụng trong nhận dạng của nó. Một bản tóm tắt các tính chất vật lý của corundum được đưa ra trong bảng dưới đây.

Sự xuất hiện địa chất của Corundum

Corundum được tìm thấy như một khoáng chất chính trong các loại đá lửa như syenite, nepheline syenite và pegmatite . Một số trầm tích ruby ​​và sapphire quan trọng nhất của thế giới được tìm thấy nơi đá quý bị phong hóa từ dòng chảy bazan và hiện được tìm thấy trong đất đá và trầm tích.

Corundum cũng được tìm thấy trong đá biến chất ở những vị trí nơi đá phiến alum hoặc bauxite đã tiếp xúc với sự biến chất tiếp xúc. Schist , gneiss và đá cẩm thạch được tạo ra bởi sự biến chất khu vực đôi khi sẽ chứa corundum. Một số saphia và hồng ngọc có chất lượng, màu sắc và độ trong cao nhất được hình thành trong đá cẩm thạch dọc theo các cạnh của thân magma dưới bề mặt.

Độ dẻo dai, độ cứng cao và khả năng kháng hóa chất của Corundum cho phép nó tồn tại trong trầm tích rất lâu sau khi các khoáng chất khác bị phá hủy. Đây là lý do tại sao nó thường được tìm thấy tập trung trong các trầm tích phù sa.

Các khoản tiền gửi này là nguồn cung cấp hồng ngọc và saphia quan trọng nhất ở một số nơi trên thế giới. Các nguồn ruby ​​và saphia truyền thống bao gồm Miến Điện, Campuchia, Sri Lanka, Ấn Độ, Afghanistan, Montana và các khu vực khác. Trong vài thập kỷ qua, một số vùng ở Châu Phi, bao gồm Madagascar, Kenya, Tanzania, Nigeria và Malawi, đã trở thành nhà sản xuất quan trọng của ruby ​​và sapphire.

Bánh xe Emery: Một quảng cáo cung cấp bánh xe emery và bánh xe corundum, được xuất bản năm 1895 bởi Công ty sản xuất Springfield của Bridgeport, Connecticut. Đó là vào thời điểm mà emery và corundum chính hãng được sử dụng để chế tạo các bánh xe.

Độ cứng và sử dụng như một chất mài mòn

Độ cứng cực cao của corundum làm cho nó đặc biệt hữu ích như một chất mài mòn. Corundum nghiền được xử lý để loại bỏ tạp chất và sau đó sàng lọc để tạo ra các hạt và bột có kích thước đồng đều. Chúng được sử dụng cho phương tiện mài, hợp chất đánh bóng, giấy cát, đá mài và các ứng dụng cắt khác.

Một số vấn đề với việc sử dụng corundum tự nhiên như một chất mài mòn là tiền gửi thường nhỏ, hình dạng không đều, và corundum có chất lượng thay đổi. Chúng không phải là nguồn đáng tin cậy của vật liệu chất lượng phù hợp cần thiết để chạy quy trình sản xuất. Corundum tổng hợp, được sản xuất bằng cách sử dụng bauxite nung , đã trở thành một nguồn đáng tin cậy hơn với các đặc tính phù hợp hơn. Nó đã thay thế corundum tự nhiên trong hầu hết các sản phẩm được sản xuất.

Giấy nhám oxit nhôm được tạo ra bằng cách gắn các hạt corundum tổng hợp (nhôm oxit) được phân loại kích thước vào một tờ giấy. Nó là giấy nhám được sử dụng rộng rãi cho chế biến gỗ và các công việc sản xuất khác. 

Đá Emery: Một mẫu đá của đá nhám rất giàu corundum và spinel từ Peekkill, New York. Mẫu vật này dài khoảng sáu inch (mười lăm centimet). Emery thường được nghiền nát, xử lý và sàng lọc để sử dụng như một chất mài mòn công nghiệp.

Emery nail file: “Emery board” là một sản phẩm làm móng và chăm sóc móng được làm bằng cách dán giấy nhám vào một miếng bìa cứng mỏng. Họ đã có được tên của họ trong những năm 1800 khi đá nhám được sử dụng làm vật liệu mài mòn. Ban emery ngày nay không được làm bằng emery. Thay vào đó, nhiều trong số chúng có một mặt thô của corundum tổng hợp (nhôm oxit) và một mặt mịn của garnet mài mòn.

Emery

Đá Emery là một loại đá biến chất dạng hạt hoặc đá lửa rất giàu corundum. Nó là hỗn hợp các khoáng chất oxit, điển hình là corundum, Magnetite , spinel và / hoặc hematite . Đây là hình thức phổ biến nhất của corundum tự nhiên đã được sử dụng để sản xuất đá mài.

Việc sử dụng than đá làm chất mài mòn đã giảm đáng kể trong vài thập kỷ qua. Nó đã được thay thế gần như hoàn toàn bằng các chất mài mòn được sản xuất như silicon carbide. Cacbua silic có độ cứng Mohs từ 9 đến 9,5. Nó không tốn kém và thường hoạt động tốt hơn so với mài mòn tự nhiên được làm từ corundum hoặc emery.

Corundum như ruby, sapphire và sapphire lạ mắt: Corundum chất lượng đá quý là một vật liệu được đánh giá cao và có giá trị. Khi nó có màu đỏ tươi, nó được gọi là “ruby.” Khi nó có màu xanh, nó được gọi là “sapphire.” Khi không màu, nó được gọi là “sapphire trắng.” Corundum chất lượng đá quý của bất kỳ màu nào khác được gọi là “sapphire lạ mắt”. Trong quá khứ, hầu hết đá quý corundum được sản xuất ở châu Á và Úc . Trong những năm 1990, nhiều khám phá đá quý corundum đã được thực hiện ở Châu Phi . Tất cả những viên đá trong bức ảnh này được khai thác ở Châu Phi. Gần như tất cả các corundums đá quý được xử lý bằng cách sưởi ấm hoặc quá trình khác để cải thiện màu sắc của chúng.


Cách tốt nhất để tìm hiểu về khoáng sản là nghiên cứu với một bộ sưu tập các mẫu vật nhỏ mà bạn có thể xử lý, kiểm tra và quan sát các thuộc tính của chúng. Bộ sưu tập khoáng sản rẻ tiền có sẵn trong 
Cửa hàng https://thegioidaphongthuy.vn
.

Sử dụng như một viên đá quý

Trong thị trường đá quý và trang sức, hầu hết mọi sự chú ý đều đổ dồn vào một nhóm nhỏ đá quý được gọi là “bốn đại gia”: kim cương , ruby , sapphire và ngọc lục bảo . Hai trong số đó, ruby ​​và sapphire, là corundums đá quý.

Những viên đá quý phổ biến nhất này rất được tìm kiếm và đã được khai thác ở nhiều nơi trên thế giới trong hàng ngàn năm. Ngày nay, hàng triệu viên ruby ​​và saphia được yêu cầu để đáp ứng nhu cầu của thị trường trang sức – từ đá thương mại rẻ tiền được bán trong trung tâm thương mại và cửa hàng bách hóa đến mẫu vật ngoạn mục được sử dụng trong thiết kế và trang sức tùy chỉnh. Nhu cầu về đá hấp dẫn vượt quá khả năng cung cấp của các mỏ. Do đó, giá phải trả cho đá tự nhiên hấp dẫn đã tăng lên mức cao.

Khi người tiêu dùng muốn có “nhẫn ruby” hoặc “mặt dây chuyền sapphire”, họ thường không quan tâm đến việc thay thế một spinel đỏ , iolite xanh hoặc đá quý hấp dẫn khác có màu tương tự. Họ muốn “ruby” hoặc họ muốn “sapphire”. Các nhà kim hoàn bán lẻ, đặc biệt là những người bán các bộ và bộ với giá dưới 500 đô la, đã ngày càng trình bày các loại đá quý tổng hợp hoặc “do phòng thí nghiệm tạo ra” cùng với các viên đá tự nhiên trong hộp trưng bày của họ.

Các vật liệu tổng hợp có thành phần oxit nhôm và cấu trúc tinh thể giống như hồng ngọc và saphia tự nhiên. Màu sắc của chúng cũng được tạo ra bởi các nguyên tố vi lượng tương tự (crom cho ruby ​​và sắt với titan cho sapphire).

Chúng có cùng độ hấp dẫn quang học và thường có hình dạng vật lý tốt hơn so với các loại đá tự nhiên có kích thước tương tự có cùng giá. Do đó, nhiều người tiêu dùng hiện sẵn sàng mua đá tổng hợp vì họ nhận được một sản phẩm hấp dẫn hơn với mức giá mà họ có thể mua được. Về lâu dài, đá quý tổng hợp có khả năng tiếp tục di chuyển đá tự nhiên khỏi thị trường, đặc biệt là trong phạm vi giá thấp và trung bình, nơi người tiêu dùng rất ý thức về giá cả.

Không có gì sai khi bán hoặc mua đồ trang sức có chứa đá quý tổng hợp miễn là có hai điều kiện: 1) người bán phải tiết lộ thực tế rằng đá quý là sản phẩm của con người chứ không phải sản phẩm tự nhiên; và, 2) người mua hiểu rõ rằng đá quý là tổng hợp và được tạo ra bởi con người chứ không phải là sản phẩm của tự nhiên.

Vòng bi đồng hồ Corundum: Vòng bi Corundum (ruby) trong một chiếc đồng hồ bỏ túi cổ với bộ máy “ngọc”. Vào đầu những năm 1900, corundum tổng hợp đã được sử dụng làm vòng bi ngọc trong đồng hồ. Bản quyền hình ảnh iStockphoto / RobertKacpura.

Vòng bi Corundum: Một bản vẽ của vòng bi ngọc và một viên đá (màu đỏ) giữ một bánh xe trụ trong đồng hồ cơ được bôi trơn bằng dầu (màu vàng). Hình ảnh phạm vi công cộng của Chris Burks Chetvorno.

“Đồ trang sức” và “Pha lê” trong Đồng hồ

Vào giữa những năm 1800, các nhà sản xuất đồng hồ ở Thụy Sĩ cần những vòng bi nhỏ có khả năng chống mài mòn cao. Họ phát hiện ra rằng họ có thể khoan một lỗ vào một mảnh corundum nhỏ và sử dụng nó cho một vòng bi dài, chạy trơn tru. Corundum cứng hơn nhiều so với các kim loại được sử dụng để chế tạo các bộ phận chuyển động của đồng hồ, và nó có thể chịu được sự mài mòn liên tục mà không bị hỏng. Vòng bi corundum được gọi là “vòng bi ngọc” sau các đối tác đá quý của họ.

Đồng hồ Thụy Sĩ và “phong trào trang sức” của họ trở nên nổi tiếng trên toàn thế giới vì tuổi thọ và độ tin cậy lâu dài. Đầu những năm 1900, vòng bi corundum tổng hợp đã thay thế vòng bi corundum tự nhiên trong hầu hết các đồng hồ Thụy Sĩ. Corundum tổng hợp đồng đều hơn corundum tự nhiên cũng như rẻ hơn và dễ dàng hơn để có được. Việc sử dụng vòng bi này đã tạo ra một danh tiếng tích cực cho đồng hồ Thụy Sĩ tiếp tục cho đến ngày nay – ngay cả khi đồng hồ cơ đang được thay thế bằng đồng hồ kỹ thuật số.

Sapphire tổng hợp không màu cũng được sử dụng trong đồng hồ. Độ bền, độ bóng thủy tinh và khả năng chống trầy xước của nó làm cho nó trở thành một lớp phủ trong suốt hoàn hảo cho khuôn mặt của máy móc hoặc kỹ thuật số. Những nắp rõ ràng này, được gọi là “tinh thể” bảo vệ mặt đồng hồ khỏi va đập, bụi, ẩm và mài mòn. Sapphire tổng hợp đã được sử dụng cho mục đích này trong gần 100 năm.

Corundum tổng hợp: Một bó hoa corundum tổng hợp. Vì màu đỏ của nó, nó có thể được gọi là “ruby tổng hợp.” Chất liệu như thế này được sử dụng cho vòng bi đồng hồ, đá quý, phương tiện khuếch đại laser và nhiều mục đích khác.

Ruby laser: Sơ đồ của laser làm việc đầu tiên. Nó sử dụng một tinh thể ruby ​​mỏng làm phương tiện đạt được. Hình ảnh phạm vi công cộng của Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore.

Ruby Lasers

Corundum tổng hợp là một phần thiết yếu của nhiều laser. Trên thực tế, tia laser hoạt động đầu tiên là “laser ruby” do Theodore Maiman sản xuất tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu Hughes năm 1960. Nó sử dụng một tinh thể ruby ​​tổng hợp làm “phương tiện đạt được”. Môi trường khuếch đại là một vật liệu trong laser là mục tiêu của một vụ nổ ánh sáng cực mạnh.

Ánh sáng đó làm cho các electron trong môi trường khuếch đại nhảy lên mức năng lượng cao hơn gây ra sự phát xạ các photon, tấn công các nguyên tử khác trong môi trường khuếch đại, khiến chúng bị kích thích và phát ra nhiều photon hơn. Phản ứng dây chuyền ngắn này tạo ra ánh sáng cực mạnh của chùm tia laser. Laser được đặt tên theo vật liệu được sử dụng làm môi trường khuếch đại, chẳng hạn như “laser ruby” hoặc “laser sapphire titan” hoặc “laser YAG” (garnet nhôm yttri).

Chỉ trong vài thập kỷ, laser đã trở thành vật dụng phổ biến trong xã hội của chúng ta. Laser nhỏ được sử dụng trong các đầu đĩa CD và DVD. Laser được sử dụng để cắt kim loại, đá và các vật liệu cứng khác. Laser được sử dụng để xóa hình xăm, thực hiện phẫu thuật thẩm mỹ, phẫu thuật đục thủy tinh thể và phẫu thuật LASIK để điều chỉnh thị lực.

Cửa sổ quét corundum tổng hợp: Một máy tự kiểm tra với cửa sổ quét mã vạch tại một cửa hàng bán lẻ ở Houston, Texas. Cửa sổ của máy quét có lẽ được làm từ corundum tổng hợp. Hình ảnh phạm vi công cộng của WhisperToMe.

Công dụng khác của Corundum

Corundum có nhiều công dụng khác. Nó trơ về mặt hóa học và chịu nhiệt. Những đặc tính này làm cho nó trở thành một vật liệu hoàn hảo để chế tạo các sản phẩm chịu lửa như gạch lửa, lót lò nung và đồ nội thất lò nung. Ngày nay, những sản phẩm này thường được làm bằng corundum tổng hợp.

Corundum nguyên chất không màu, trong suốt, bền và chống trầy xước. Các tinh thể lớn của corundum tổng hợp rõ ràng được trồng, xẻ thành các tấm mỏng, và sau đó được sử dụng làm cửa sổ của máy quét cửa hàng tạp hóa, tinh thể đồng hồ, cửa sổ máy bay và vỏ bảo vệ cho các thiết bị điện tử.