Korund: Brug som ædelsten, slibende, ildfast

Indhold

• Hvad er Corundum?
• Foretaget berømt af rubiner og safirer
• Egenskaber ved Corundum
• Geologisk forekomst af Corundum
• Hårdhed og brug som slibende
• Emery
• Brug som ædelsten
• "Juveler" og "Krystaller" i ure
• Ruby Lasere
• Andre anvendelser af korund

Korund: To korundkrystalsegmenter fra Indien, der viser mineraler hexagonal krystalform og basalafskillelse. Disse prøver er røde i farve og kaldes muligvis "rubin korund." Billede copyright / Lissart.

Hvad er Corundum?

Corundum er et stendannende mineral, der findes i stødende, metamorfe og sedimentære klipper. Det er et aluminiumoxid med en kemisk sammensætning af Al₂O₃ og en hexagonal krystalstruktur.

Mineralet er kendt for sin ekstreme hårdhed og for det faktum, at det undertiden findes som smukke gennemsigtige krystaller i mange forskellige farver. Den ekstreme hårdhed gør korund til et fremragende slibemiddel, og når denne hårdhed findes i smukke krystaller, har du det perfekte materiale til at skære ædelsten.

Naturlig og syntetisk korund bruges i en lang række industrielle anvendelser på grund af deres sejhed, hårdhed og kemisk stabilitet. De bruges til at fremstille industrielle lejer, ridsebestandige vinduer til elektroniske instrumenter, skiver til kredsløb og mange andre produkter.

Korundkrystaller: Billeder af tre korundkrystaller. Til venstre er en fælles korund fra Transvaal, Sydafrika, der er ca. 6 centimeter høj. I midten er en rubin korund af perlekvalitet fra Karnataka, Indien, der er ca. 1,6 centimeter høj. Til højre er en blå safirkorund fra Sri Lanka, der er omkring to centimeter høj. Alle tre eksemplarer og fotos af Arkenstone / www.iRocks.com.

Foretaget berømt af rubiner og safirer

De fleste mennesker er bekendt med korund; meget få mennesker kender det imidlertid under sit mineralnavn - i stedet kender de det under navnene "rubin" og "safir." Et ædelstenkvalitetseksempel af korund med en dyb rød farve er kendt som en "rubin". En korund af ædelstenkvalitet med en blå farve kaldes en "safir." Farveløs korund er kendt som "hvid safir." Korund af enhver anden farve er kendt som "fancy safir."

Korundafdeling: Sekskantede krystalsegmenter af korund, der er blevet adskilt ved skille. Disse prøver er omkring en centimeter på tværs. USGS-foto af Andrew Silver.

Corundum gneis med safir: En prøve af korund gneis fra Gallatin Valley, Montana. Dette eksemplar er omkring tolv centimeter på tværs og har en rund blå safirkrystall på venstre side.

Egenskaber ved Corundum

Corundum er et usædvanligt hårdt og hårdt materiale. Det er det tredje hårdeste mineral efter diamant og moissanit. Det fungerer som indeksmineralet for en hårdhed på ni på Mohs hårdhedsskala.

Dets hårdhed, høj specifik tyngdekraft, hexagonale krystaller og afskillelse er meget gode diagnostiske egenskaber til brug i dens identifikation. En oversigt over korundums fysiske egenskaber er vist i nedenstående tabel.

Montana alluviale safirer: En spredning af små alluviale safirer fundet i Montana. Disse blå sten er ubehandlet og måler omkring fire til fem millimeter på tværs.

Geologisk forekomst af Corundum

Korund findes som et primært mineral i stavede klipper såsom syenit, nefelin-syenit og pegmatit. Nogle af verdens vigtigste rubin- og safiraflejringer findes, hvor perlerne er forvitret fra basaltstrømme og nu findes i nedskibningsbunden jord og sedimenter.

Korund findes også i metamorfe sten på steder, hvor aluminiumskifer eller bauxitter er blevet udsat for kontaktmetamorfisme. Skist, gneis og marmor produceret af regional metamorfisme vil undertiden indeholde korund. Nogle af safirer og rubiner af højeste kvalitet, farve og klarhed dannes i marmor langs kanterne af magmalegemer under jorden.

Korundets sejhed, høj hårdhed og kemisk resistens gør det muligt for vedvarende i sedimenter længe efter at andre mineraler er blevet ødelagt. Dette er grunden til, at det ofte findes koncentreret i alluviale aflejringer.

Disse aflejringer er den vigtigste kilde til rubiner og safirer i flere dele af verden. Traditionelle kilder til alluviale rubiner og safirer inkluderer Burma, Cambodja, Sri Lanka, Indien, Afghanistan, Montana og andre områder. I de sidste par årtier er flere dele af Afrika, herunder Madagaskar, Kenya, Tanzania, Nigeria og Malawi, blevet vigtige producenter af rubin og safir.

Emery hjul: En annonce, der tilbyder emery- og korundhjul, udgivet i 1895 af The Springfield Manufacturing Company i Bridgeport, Connecticut. Dette var på et tidspunkt, hvor ægte emery og korund blev brugt til at fremstille hjulene.

Hårdhed og brug som slibende

Korundens ekstreme hårdhed gør det især nyttigt som slibemiddel. Knust korund bearbejdes for at fjerne urenheder og screenes derefter for at producere granuler og pulver i ensartet størrelse. Disse bruges til slibemedier, poleringsforbindelser, sandpapir, slibehjul og andre skæreopgaver.

Nogle problemer med at bruge naturlig korund som slibemiddel er, at aflejringerne normalt er små, uregelmæssige i form, og korunden er af variabel kvalitet. De er ikke pålidelige kilder til materialer med ensartet kvalitet, der er nødvendige for at køre en fremstillingsproces. Syntetisk korund, produceret ved brug af calcineret bauxit, er blevet en mere pålidelig kilde med mere konsistente egenskaber. Det har erstattet naturlig korund i de fleste fremstillede produkter.

Sandpapir af aluminiumoxid fremstilles ved at fastgøre størrelsesklassificerede partikler af syntetisk korund (aluminiumoxid) til et ark papir. Det er et sandpapir, der i vid udstrækning bruges til træbearbejdning og andet fremstillingsarbejde.

Emery rock: Et eksemplar af emery-rock, der er rig på korund og spinel fra Peekskill, New York. Dette eksemplar er cirka fem centimeter på tværs. Emery er ofte blevet knust, behandlet og screenet til brug som industrielt slibemiddel.

Emery neglefiler: "Emery boards" er et manikyr- og negleplejeprodukt, der fremstilles ved at lime slibepapir på et tyndt stykke pap. De fik deres navn i 1800-tallet, da knust emery blev brugt som slibemiddel. I dag fremstilles emeryboards ikke med emery. I stedet har mange af dem en grov side af syntetisk korund (aluminiumoxid) og en fin side af granatslibemiddel.

Emery

Emery sten er en granulær metamorf eller stødt sten, der er rig på korund. Det er en blanding af oxidmineraler, typisk korund, magnetit, spinel og / eller hæmatit. Det er den mest almindelige form for naturlig korund, der er blevet brugt til fremstilling af slibemidler.

Brugen af ​​emery som slibemiddel er faldet markant i de sidste flere årtier. Det er næsten fuldstændigt erstattet af fremstillede slibemidler som siliciumcarbid. Siliciumcarbid har en Mohs-hårdhed på 9 til 9,5. Det er billigt og klarer normalt bedre end naturlige slibemidler fremstillet af korund eller søl.

Korund som rubin, safir og smarte safir: Korund af ædelkvalitet er et meget værdsat og værdifuldt materiale. Når det er lys rød i farve kaldes det "rubin". Når det er blåt kaldes det "safir." Når det er farveløst kaldes det en "hvid safir." Ædelsten-kvalitet korund af enhver anden farve kaldes "fancy safir." Tidligere blev de fleste perle korund produceret i Asien og Australien. I 1990'erne blev der fundet mange perle korundopdagelser i Afrika. Alle stenene på dette foto blev udvindet i Afrika. Næsten alle perle korunder behandles ved opvarmning eller en anden proces for at forbedre deres farve.

Den bedste måde at lære om mineraler er at studere med en samling af små prøver, som du kan håndtere, undersøge og observere deres egenskaber. Billig mineralsk samling er tilgængelig i butikken.

Brug som ædelsten

På ædelsten- og smykkemarkedet går næsten al opmærksomheden på en lille gruppe af perler kendt som "de store fire": diamant, rubin, safir og smaragd. To af disse, rubin og safir, er perle korund.

Disse mest populære perler er meget efterspurgte og er blevet udvindet i mange dele af verden i tusinder af år. I dag kræves der millioner af rubiner og safirer hvert år for at imødekomme kravene på smykkemarkedet - fra billige kommercielle sten, der sælges i indkøbscentre og stormagasiner til spektakulære eksemplarer, der bruges til designer- og specialdesmykker. Efterspørgslen efter attraktive sten overstiger minernes evner til at levere. Som et resultat er priserne for attraktive natursten steget til høje niveauer.

Når en forbruger ønsker en "rubinring" eller et "safirpendel", er de generelt ikke interesseret i at erstatte en rød spinel, blå iolit eller en anden smuk perle af lignende farve. De vil have "rubin", eller de vil have "safir." Detailhandelsmykker, især dem, der sælger stykker og sæt til under $ 500, har i stigende grad præsenteret syntetiske eller "laboratorieoprettede" perler ved siden af ​​de naturlige sten i deres udstillingssager.

De syntetiske materialer har den samme aluminiumoxidsammensætning og krystalstruktur som naturlige rubiner og safirer. Deres farve produceres også af de samme sporstoffer (krom til rubin og jern med titan til safir).

De har den samme optiske appel og normalt et bedre fysisk udseende end natursten i lignende størrelse til samme pris. Som et resultat køber mange forbrugere nu gerne syntetiske sten, fordi de får et mere attraktivt produkt til en pris, de har råd til. På lang sigt vil syntetiske perler sandsynligvis fortsætte med at fortrænge natursten fra markedet, især i de lavere og midtre prisklasser, hvor forbrugerne er meget bevidste om pris.

Der er ikke noget galt i at sælge eller købe smykker, der indeholder syntetiske ædelstene, så længe to betingelser er opfyldt: 1) sælgeren skal oplyse, at ædelsten er produkter fra mennesker snarere end produkter af natur; og 2) køberen forstår klart, at ædelstenene er syntetiske og fremstillet af mennesker snarere end at være produkter af naturen.

Corundum urlejer: Korundlejer (rubin) i en antik lommeur med en "juvel" bevægelse. I de tidlige 1900'ere blev syntetisk korund brugt som juvelbærere i ure. Billede copyright / RobertKacpura.

Korundlejer: En tegning af juvelelejer og en bundsten (rød), der holder et svinghjul i et mekanisk ur smurt med olie (gul). Offentligt ejendomsbillede af Chris Burks Chetvorno.

"Juveler" og "Krystaller" i ure

I midten af ​​1800-tallet havde urproducenter i Schweiz brug for små lejer, der var meget modstandsdygtige over for slid. De opdagede, at de kunne bore et hul i et lille stykke korund og bruge det til en jævn, lang levetid. Korunden var meget hårdere end metallerne, der blev brugt til at fremstille de bevægelige dele af et ur, og det var i stand til at stå op til den kontinuerlige slidstyrke uden at svigte. Korundlagrene blev kaldt "juvellagre" efter deres ædelsten-modstykker.

Schweiziske ure og deres "juvelbevægelser" blev berømte over hele verden for deres lange levetid og pålidelighed. I begyndelsen af ​​1900'erne erstattede syntetiske korundlagre naturlige korundlagre i de fleste schweiziske ure. Syntetisk korund var mere ensartet end naturlig korund, ligesom den var billigere og lettere at få. Denne brug af juvellejer skabte et positivt ry for schweiziske ure, der fortsætter i dag - selv mens mekaniske ure erstattes af digitale ure.

Farveløs syntetisk safir bruges også i ure. Dens holdbarhed, glasagtige glans og modstand mod at blive ridset gør det til en perfekt gennemsigtig overtræk til ansigtet på en mekanisk eller digital. Disse klare omslag, kendt som "krystaller", beskytter urets overflade mod stød, støv, fugt og slid. Syntetisk safir er blevet brugt til dette formål i næsten 100 år.

Syntetisk korund: En boule af syntetisk korund. På grund af sin røde farve kunne det kaldes "syntetisk rubin." Materiale som dette bruges til urlejer, ædelsten, laserforstærkningsmedier og mange andre formål.

Rubin laser: Diagram over den første arbejds laser. Det anvendte en tynd rubin-krystal som dens forstærkningsmedium. Offentligt ejendomsbillede af Lawrence Livermore National Laboratory.

Ruby Lasere

Syntetisk korund er en væsentlig del af mange lasere. Faktisk var den første arbejds laser en "rubin laser", lavet af Theodore Maiman ved Hughes Research Labs i 1960. Den anvendte en syntetisk rubin krystal som "vindingsmedium." Forstærkningsmediet er et materiale i laseren, der er målet for en intens burst af lys.

Dette lys får elektroner i forstærkningsmediet til at springe op til et højere energiniveau, hvilket forårsager udsendelse af fotoner, der rammer andre atomer i forstærkningsmediet, hvilket får dem til at blive ophidset og udsende flere fotoner. Denne korte kædereaktion producerer det meget intense lys fra en laserstråle. Lasere er opkaldt efter det materiale, der bruges som et forstærkningsmedium, såsom "rubin laser" eller "titanium safir laser" eller "YAG laser" (yttrium aluminium granat).

På bare få årtier er lasere blevet almindelige genstande i vores samfund. Lille lasere bruges i CD- og DVD-afspillere. Lasere bruges til at skære metal, sten og andre hårde materialer. Lasere bruges til at fjerne tatoveringer, udføre kosmetisk kirurgi, grå stær, og LASIK-operation til synskorrektion.

Syntetiske korundscannervinduer: En selvudtjekningsmaskine med et stregkodescannervindue i en butik i Houston, Texas. Vinduet på scanneren er sandsynligvis lavet af syntetisk korund. Offentligt ejendomsbillede af WhisperToMe.

Andre anvendelser af korund

Corundum har mange andre anvendelser. Det er kemisk inert og modstandsdygtigt over for varme. Disse egenskaber gør det til et perfekt materiale til fremstilling af ildfaste produkter som ildsten, ovnforinger og ovnmøbler. I dag fremstilles disse produkter normalt med syntetisk korund.

Ren korund er farveløs, gennemsigtig, holdbar og ridsebestandig. Store krystaller af klar syntetisk korund dyrkes, saves i tynde lag og bruges derefter som vinduer i købmandsscannere, urkrystaller, flyvinduer og beskyttelsesdæksler til elektroniske apparater.