คอรันดัม: ใช้เป็นอัญมณี, ทราย, วัสดุทนไฟ

เนื้อหา

• คอรันดัมคืออะไร
• สร้างชื่อเสียงโดย Rubies และ Sapphires
• คุณสมบัติของคอรันดัม
• การเกิดขึ้นทางธรณีวิทยาของคอรันดัม
• ความแข็งและใช้เป็นกระดาษทราย
• กากกะรุน
• ใช้เป็นอัญมณี
• "อัญมณี" และ "คริสตัล" ในนาฬิกา
• ทับทิมเลเซอร์
• การใช้ประโยชน์อื่นของคอรันดัม

คอรันดัม: สองส่วนคริสตัลคอรันดัมจากอินเดียแสดงรูปผลึกแร่หกเหลี่ยมและการแยกส่วนฐาน ตัวอย่างเหล่านี้มีสีแดงและอาจถูกเรียกว่า "ทับทิมคอรันดัม" ภาพลิขสิทธิ์ iStockphoto / Lissart

คอรันดัมคืออะไร

คอรันดัมเป็นแร่หินที่พบในหินอัคนีหินแปรและหินตะกอน มันเป็นอลูมิเนียมออกไซด์ที่มีองค์ประกอบทางเคมีของอัล₂O₃ และโครงสร้างผลึกหกเหลี่ยม

แร่เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางในเรื่องความแข็งมากและบางครั้งก็พบว่าเป็นผลึกโปร่งใสที่สวยงามในหลายสี ความแข็งที่สุดทำให้คอรันดัมขัดได้อย่างยอดเยี่ยมและเมื่อพบความแข็งในผลึกที่สวยงามคุณมีวัสดุที่สมบูรณ์แบบสำหรับการตัดพลอย

คอรันดัมธรรมชาติและสังเคราะห์นั้นถูกใช้ในงานอุตสาหกรรมหลากหลายประเภทเนื่องจากมีความเหนียวความแข็งและความเสถียรทางเคมี ใช้ทำตลับลูกปืนอุตสาหกรรมกระจกกันรอยขีดข่วนสำหรับเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์แผ่นเวเฟอร์สำหรับแผงวงจรและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ อีกมากมาย

ผลึกคอรันดัม: ภาพถ่ายของผลึกคอรันดัมสามตัว ด้านซ้ายเป็นคอรันดัมทั่วไปจาก Transvaal ประเทศแอฟริกาใต้ซึ่งมีความสูงประมาณ 6 เซนติเมตร ตรงกลางเป็นพลอยทับทิมคุณภาพดีจากรัฐกรณาฏกะประเทศอินเดียซึ่งมีความสูงประมาณ 1.6 เซนติเมตร ทางด้านขวาเป็นพลอยสีน้ำเงินไพลินจากศรีลังกาที่มีความสูงประมาณสองเซนติเมตร ตัวอย่างและภาพถ่ายทั้งสามโดย Arkenstone / www.iRocks.com

สร้างชื่อเสียงโดย Rubies และ Sapphires

คนส่วนใหญ่คุ้นเคยกับคอรันดัม แม้กระนั้นมีเพียงไม่กี่คนที่รู้ชื่อของแร่ - พวกเขารู้ว่ามันเป็นชื่อ "ทับทิม" และ "ไพลิน" ตัวอย่างพลอยคอรันดัมที่มีสีแดงเข้มเรียกว่า "ทับทิม" คอรันดัมคุณภาพพลอยที่มีสีน้ำเงินเรียกว่า "ไพลิน" คอรันดัมที่ไม่มีสีเรียกว่า "แซฟไฟร์สีขาว" คอรันดัมที่มีสีอื่น ๆ เรียกว่า "ไพฑูรย์แฟนซี"

พรากจากกันคอรันดัม: ส่วนคริสตัลหกเหลี่ยมของคอรันดัมที่ถูกแยกโดยการพรากจากกัน ตัวอย่างเหล่านี้มีความยาวประมาณหนึ่งเซนติเมตร ภาพถ่าย USGS โดย Andrew Silver

คอรันดัม gneiss กับไพลิน: ตัวอย่างของคอรันดัม gneiss จาก Gallatin Valley, Montana ตัวอย่างนี้มีความยาวประมาณสิบสองเซนติเมตรและมีคริสตัลแซฟไฟร์สีน้ำเงินอยู่ทางด้านซ้าย

คุณสมบัติของคอรันดัม

คอรันดัมเป็นวัสดุที่แข็งและเหนียวเป็นพิเศษ มันเป็นแร่ที่สามที่ยากที่สุดหลังจากเพชรและ moissanite มันทำหน้าที่เป็นแร่ดัชนีสำหรับความแข็งเก้าในระดับความแข็ง Mohs

ความแข็งความถ่วงจำเพาะสูงผลึกหกเหลี่ยมและการแยกเป็นคุณสมบัติการวินิจฉัยที่ดีมากที่จะใช้ในการระบุ สรุปคุณสมบัติทางกายภาพของคอรันดัมได้รับในตารางด้านล่าง

ไพฑูรย์ลุ่มน้ำ Montana: ไพลินขนาดเล็กกระจายอยู่ในมอนทาน่า หินสีน้ำเงินเหล่านี้ไม่ผ่านการบำบัดและวัดประมาณสี่ถึงห้ามม.

การเกิดขึ้นทางธรณีวิทยาของคอรันดัม

คอรันดัมพบว่าเป็นแร่หลักในหินอัคนีเช่น syenite, nepheline syenite และ pegmatite ทับทิมและแซฟไฟร์ที่สำคัญที่สุดของโลกบางแห่งถูกพบที่ซึ่งอัญมณีมีสภาพอากาศจากกระแสหินบะซอลต์และตอนนี้พบได้ในดินที่ลาดและตะกอน

คอรันดัมยังพบในหินแปรในสถานที่ซึ่งหินอลูมิเนียมหรือแร่อะลูมิเนียมถูกสัมผัสกับการแปรสภาพของการสัมผัส Schist, gneiss และหินอ่อนที่ผลิตโดย metamorphism ในบางครั้งอาจมีคอรันดัม แซฟไฟร์และทับทิมบางส่วนที่มีคุณภาพสูงสุดสีและความคมชัดเกิดขึ้นในหินอ่อนตามขอบของแมกมาใต้ผิวดิน

คอรันดัมมีความเหนียวความแข็งสูงและทนต่อสารเคมีทำให้สามารถคงอยู่ในตะกอนได้นานหลังจากที่แร่ธาตุอื่นถูกทำลาย นี่คือสาเหตุที่พบได้บ่อยในที่ลุ่ม

เงินฝากเหล่านี้เป็นแหล่งทับทิมและแซฟไฟร์ที่สำคัญที่สุดในหลายส่วนของโลก แหล่งทับทิมและไพลินแบบดั้งเดิม ได้แก่ พม่ากัมพูชาศรีลังกาอินเดียอัฟกานิสถานมอนทาน่าและพื้นที่อื่น ๆ ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาหลายส่วนของแอฟริการวมถึงมาดากัสการ์เคนยาแทนซาเนียไนจีเรียและมาลาวีได้กลายเป็นผู้ผลิตทับทิมและแซฟไฟร์รายสำคัญ

กากรุนล้อ: โฆษณาเสนอล้อทรายและหินคอรันดัมเผยแพร่ในปี 2438 โดย บริษัท ผลิตสปริงฟิลด์แห่งบริดจ์พอร์ตรัฐคอนเนตทิคัต นี่คือช่วงเวลาที่มีการใช้ล้อทรายแท้และคอรันดัมเพื่อทำล้อ

ความแข็งและใช้เป็นกระดาษทราย

ความแข็งที่สุดของคอรันดัมทำให้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งในฐานะเป็นสารกัดกร่อน คอรันดัมบดได้รับการประมวลผลเพื่อขจัดสิ่งสกปรกออกแล้วกลั่นกรองเพื่อผลิตเม็ดและผงขนาดเท่ากัน เหล่านี้จะใช้สำหรับการบดสื่อสารประกอบขัดกระดาษทรายล้อบดและโปรแกรมตัดอื่น ๆ

ปัญหาบางประการในการใช้คอรันดัมธรรมชาติเป็นสารกัดกร่อนก็คือคราบสกปรกมักจะมีขนาดเล็กรูปร่างไม่สม่ำเสมอและคอรันดัมนั้นมีคุณภาพแตกต่างกันไป พวกเขาไม่ได้เป็นแหล่งที่เชื่อถือได้ของวัสดุที่มีคุณภาพสม่ำเสมอที่จำเป็นในการเรียกใช้กระบวนการผลิต คอรันดัมสังเคราะห์ผลิตโดยใช้แร่บอกไซต์ได้กลายเป็นแหล่งที่เชื่อถือได้มากขึ้นด้วยคุณสมบัติที่สอดคล้องกันมากขึ้น มันได้เข้ามาแทนที่คอรันดัมตามธรรมชาติในผลิตภัณฑ์ที่ผลิตขึ้นส่วนใหญ่

กระดาษทรายอลูมิเนียมออกไซด์ ทำโดยติดอนุภาคขนาดคอรันดัม (อลูมิเนียมออกไซด์) ลงในแผ่นกระดาษ มันเป็นกระดาษทรายที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับงานไม้และงานผลิตอื่น ๆ

หินกากรุน: ตัวอย่างของหินทรายที่อุดมไปด้วยคอรันดัมและนิลจาก Peekskill, New York ตัวอย่างนี้มีความยาวประมาณหกนิ้ว (สิบห้าเซนติเมตร) Emery มักจะถูกบดขยี้ประมวลผลและคัดกรองเพื่อใช้เป็นสารกัดกร่อนอุตสาหกรรม

ตะไบเล็บตะไบ: "Emery boards" เป็นผลิตภัณฑ์ทำเล็บมือและดูแลเล็บที่ทำจากกระดาษทรายที่มีการติดกาวลงบนกระดาษแข็งบาง ๆ พวกเขาได้รับชื่อของพวกเขาในปี 1800 เมื่อมีการใช้ทรายบดเป็นสารกัดกร่อน บอร์ดทรายวันนี้ไม่ได้ทำด้วยกากกะรุน แต่หลายคนมีด้านหยาบของคอรันดัมสังเคราะห์ (อะลูมิเนียมออกไซด์) และด้านที่ดีของการขัดสีโกเมน

กากกะรุน

กากรุนหินเป็นหินแปรหรือหินอัคนีเม็ดที่อุดมไปด้วยคอรันดัม มันเป็นส่วนผสมของแร่ธาตุออกไซด์โดยทั่วไปจะเป็นคอรันดัมแมกไนต์สปิเนลและ / หรือออกไซด์ มันเป็นคอรันดัมธรรมชาติที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตสารกัดกร่อน

การใช้ทรายเป็นสารกัดกร่อนลดลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา มันถูกแทนที่อย่างสมบูรณ์เกือบด้วยการกัดกร่อนผลิตเช่นซิลิกอนคาร์ไบด์ ซิลิกอนคาร์ไบด์มีความแข็ง Mohs 9 ถึง 9.5 มันมีราคาไม่แพงและมักจะทำงานได้ดีกว่าสารกัดกร่อนตามธรรมชาติที่ทำจากคอรันดัมหรือกากกะรุน

คอรันดัมเช่นทับทิมไพลินและไพลินแฟนซี: คอรันดัมที่มีคุณภาพอัญมณีเป็นวัสดุที่มีราคาสูงและมีคุณค่า เมื่อมีสีแดงสดเรียกว่า "ทับทิม" เมื่อเป็นสีน้ำเงินมันจะเรียกว่า "ไพลิน" เมื่อไม่มีสีจะเรียกว่า "แซฟไฟร์สีขาว" พลอยคอรันดัมคุณภาพดีที่มีสีอื่นเรียกว่า "ไพฑูรย์แฟนซี" ในอดีตคอรันดัมอัญมณีส่วนใหญ่ผลิตในเอเชียและออสเตรเลีย ในปี 1990 มีการค้นพบพลอยคอรันดัมจำนวนมากในแอฟริกา หินทั้งหมดในภาพนี้ขุดในแอฟริกา พลอยคอรันดัมเกือบทั้งหมดได้รับการบำบัดด้วยความร้อนหรือกระบวนการอื่นเพื่อปรับปรุงสี

วิธีที่ดีที่สุดในการเรียนรู้เกี่ยวกับแร่ธาตุคือการศึกษาด้วยชุดตัวอย่างขนาดเล็กที่คุณสามารถจัดการตรวจสอบและสังเกตคุณสมบัติได้ มีการรวบรวมแร่ราคาไม่แพงในร้านค้า

ใช้เป็นอัญมณี

ในตลาดอัญมณีและเครื่องประดับความสนใจเกือบทั้งหมดไปที่อัญมณีกลุ่มเล็ก ๆ ที่รู้จักกันในชื่อ "บิ๊กโฟร์": เพชรทับทิมแซฟไฟร์และมรกต สองเหล่านี้ทับทิมและไพลินเป็นพลอยคอรันดัม

อัญมณียอดนิยมเหล่านี้เป็นที่ต้องการอย่างสูงและได้รับการขุดในหลายส่วนของโลกเป็นเวลาหลายพันปี ทุกวันนี้จำเป็นต้องใช้ทับทิมและแซฟไฟร์หลายล้านชิ้นทุกปีเพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดเครื่องประดับตั้งแต่หินเชิงพาณิชย์ราคาไม่แพงที่วางขายในห้างสรรพสินค้าและห้างสรรพสินค้าไปจนถึงตัวอย่างอันงดงามที่ใช้ในการออกแบบและเครื่องประดับที่กำหนดเอง ความต้องการหินที่น่าดึงดูดเกินความสามารถของเหมืองในการจัดหา เป็นผลให้ราคาที่จ่ายสำหรับหินธรรมชาติที่น่าสนใจเพิ่มขึ้นถึงระดับสูง

เมื่อผู้บริโภคต้องการ "แหวนทับทิม" หรือ "จี้ไพลิน" พวกเขามักไม่สนใจที่จะทดแทนนิลแดง, สีฟ้าไอโอไลท์หรืออัญมณีที่มีสีคล้ายกันอื่น ๆ พวกเขาต้องการ "ทับทิม" หรือพวกเขาต้องการ "ไพลิน" ร้านค้าปลีกอัญมณีโดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ขายและตั้งราคาต่ำกว่า $ 500 ได้นำเสนออัญมณีสังเคราะห์หรือ "สร้างห้องปฏิบัติการ" มากขึ้นพร้อมกับหินธรรมชาติในกรณีแสดงของพวกเขา

วัสดุสังเคราะห์มีองค์ประกอบของอลูมิเนียมออกไซด์และโครงสร้างผลึกเช่นเดียวกับทับทิมธรรมชาติและไพลิน สีของพวกเขายังผลิตโดยองค์ประกอบการติดตามเดียวกัน (โครเมียมสำหรับทับทิมและเหล็กกับไทเทเนียมสำหรับไพลิน)

พวกเขามีการดึงดูดสายตาเดียวกันและมักจะมีลักษณะทางกายภาพที่ดีกว่าหินธรรมชาติขนาดใกล้เคียงกันในราคาเดียวกัน เป็นผลให้ผู้บริโภคจำนวนมากตอนนี้ยินดีซื้อหินสังเคราะห์เพราะพวกเขาได้รับผลิตภัณฑ์ที่น่าสนใจมากขึ้นในราคาที่พวกเขาสามารถจ่ายได้ ในระยะยาวอัญมณีสังเคราะห์มีแนวโน้มที่จะย้ายหินธรรมชาติออกจากตลาดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงราคาต่ำและกลางซึ่งผู้บริโภคมีความตระหนักเกี่ยวกับราคามาก

ไม่มีอะไรผิดปกติกับการขายหรือซื้อเครื่องประดับที่มีอัญมณีสังเคราะห์ตราบใดที่มีสองเงื่อนไข: 1) ผู้ขายจะต้องเปิดเผยข้อเท็จจริงที่ว่าอัญมณีเป็นผลิตภัณฑ์ของมนุษย์มากกว่าผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ และ 2) ผู้ซื้อเข้าใจอย่างชัดเจนว่าอัญมณีนั้นเป็นของสังเคราะห์และผลิตโดยคนมากกว่าที่จะเป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ

แบริ่งนาฬิกาคอรันดัม: ตลับลูกปืน Corundum (ruby) ในนาฬิกาพกโบราณที่มีการเคลื่อนไหว "อัญมณี" ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 คอรันดัมสังเคราะห์ถูกใช้เป็นแบริ่งอัญมณีในนาฬิกา ภาพลิขสิทธิ์ iStockphoto / RobertKacpura

แบริ่งคอรันดัม: ภาพวาดของตลับลูกปืนอัญมณีและหินเจียร (สีแดง) ถือล้อเดือยในนาฬิกาจักรกลที่หล่อลื่นด้วยน้ำมัน (สีเหลือง) ภาพโดเมนสาธารณะโดย Chris Burks Chetvorno

"อัญมณี" และ "คริสตัล" ในนาฬิกา

ในช่วงกลางปี ​​1800 ผู้ผลิตนาฬิกาในสวิตเซอร์แลนด์ต้องการตลับลูกปืนขนาดเล็กที่ทนทานต่อการเสียดสีสูง พวกเขาค้นพบว่าพวกเขาสามารถเจาะรูเป็นคอรันดัมชิ้นเล็ก ๆ และใช้มันเพื่อการแบกที่ราบรื่นและยาวนาน คอรันดัมนั้นหนักกว่าโลหะที่ใช้สร้างชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของนาฬิกาและสามารถทนต่อการเสียดสีอย่างต่อเนื่องได้โดยไม่เกิดความล้มเหลว แบริ่งคอรันดัมถูกเรียกว่า "แบริ่งอัญมณี" หลังจากคู่พลอยของพวกเขา

นาฬิกาสวิสและ "การเคลื่อนไหวอัญมณี" ของพวกเขาโด่งดังไปทั่วโลกเพื่อชีวิตที่ยืนยาวและน่าเชื่อถือ ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 แบริ่งคอรันดัมสังเคราะห์ได้แทนที่แบริ่งคอรันดัมธรรมชาติในนาฬิกาสวิสส่วนใหญ่ คอรันดัมสังเคราะห์มีความสม่ำเสมอมากกว่าคอรันดัมตามธรรมชาติรวมถึงมีราคาถูกและง่ายต่อการได้รับ การใช้ตลับลูกปืนอัญมณีนี้สร้างชื่อเสียงในเชิงบวกสำหรับนาฬิกาสวิสซึ่งยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้ - แม้ในขณะที่นาฬิกาเชิงกลถูกแทนที่ด้วยนาฬิกาดิจิตอล

ไพลินสังเคราะห์ไร้สียังใช้ในนาฬิกา ความทนทานความแวววาวและความต้านทานต่อรอยขีดข่วนทำให้เป็นแผ่นใสที่สมบูรณ์แบบสำหรับใบหน้าของกลไกหรือดิจิตอล ฝาครอบใสเหล่านี้เรียกว่า "คริสตัล" ปกป้องใบหน้าของนาฬิกาจากแรงกระแทกฝุ่นความชื้นและรอยขีดข่วน แซฟไฟร์สังเคราะห์ถูกนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์นี้มาเกือบ 100 ปีแล้ว

คอรันดัมสังเคราะห์: ลูกเปตของคอรันดัมสังเคราะห์ เนื่องจากมีสีแดงจึงอาจเรียกได้ว่า "ทับทิมสังเคราะห์" วัสดุเช่นนี้ใช้สำหรับตลับลูกปืนนาฬิกา, อัญมณี, วัสดุที่ได้รับเลเซอร์และอื่น ๆ อีกมากมาย

เลเซอร์ทับทิม: ไดอะแกรมของเลเซอร์ที่ใช้งานครั้งแรก มันใช้คริสตัลทับทิมบาง ๆ เป็นตัวกลางได้ ภาพโดเมนสาธารณะโดย Lawrence Livermore National Laboratory

ทับทิมเลเซอร์

คอรันดัมสังเคราะห์เป็นส่วนสำคัญของเลเซอร์หลายชนิด อันที่จริงแล้วเลเซอร์ที่ใช้งานครั้งแรกนั้นเป็น "ruby laser" ที่ผลิตโดย Theodore Maiman ที่ Hughes Research Labs ในปี 1960 มันใช้คริสตัลทับทิมสังเคราะห์ในฐานะ "gain medium" อัตราขยายปานกลางเป็นวัสดุในเลเซอร์ที่เป็นเป้าหมายของการระเบิดของแสง

แสงนั้นทำให้อิเล็กตรอนในตัวกลางที่ได้รับพุ่งขึ้นไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นทำให้เกิดการปล่อยโฟตอนซึ่งจะไปกระทบกับอะตอมอื่นในตัวกลางที่ได้รับทำให้พวกมันตื่นเต้นและปล่อยโฟตอนออกมามากขึ้น ปฏิกิริยาลูกโซ่สั้น ๆ นี้จะสร้างแสงเลเซอร์ที่รุนแรงมาก เลเซอร์นั้นได้รับการตั้งชื่อตามวัสดุที่ใช้เป็นตัวกลางในการรับแสงเช่น "ruby laser" หรือ "Titanium sapphire laser" หรือ "YAG laser" (yttrium aluminium garnet)

ในเวลาเพียงไม่กี่ทศวรรษเลเซอร์ได้กลายเป็นรายการทั่วไปของสังคมของเรา เลเซอร์จิ๋วนี้ใช้ในเครื่องเล่นซีดีและดีวีดี เลเซอร์ใช้ในการตัดโลหะหินและวัสดุที่แข็งแรงอื่น ๆ เลเซอร์ถูกใช้เพื่อลบรอยสัก, ทำการศัลยกรรมเพื่อความงาม, การผ่าตัดต้อกระจกและการผ่าตัดเลสิคเพื่อการแก้ไขสายตา

หน้าต่างสแกนเนอร์คอรันดัมสังเคราะห์: เครื่องเช็คเอาท์ด้วยตนเองพร้อมหน้าต่างเครื่องสแกนบาร์โค้ดที่ร้านค้าปลีกในฮูสตันเท็กซัส หน้าต่างของเครื่องสแกนอาจทำจากคอรันดัมสังเคราะห์ ภาพโดเมนสาธารณะโดย WhisperToMe

การใช้ประโยชน์อื่นของคอรันดัม

คอรันดัมมีประโยชน์อื่น ๆ อีกมากมาย มันเป็นสารเคมีเฉื่อยและทนต่อความร้อน คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เป็นวัสดุที่สมบูรณ์แบบสำหรับการทำผลิตภัณฑ์วัสดุทนไฟเช่นอิฐทนไฟเตาเผา liners และเฟอร์นิเจอร์เตาเผา วันนี้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มักจะทำด้วยคอรันดัมสังเคราะห์

คอรันดัมบริสุทธิ์ไม่มีสีโปร่งใสทนทานและป้องกันรอยขีดข่วน ผลึกขนาดใหญ่ของคอรันดัมสังเคราะห์ที่ชัดเจนนั้นปลูกขึ้นเป็นแผ่นบาง ๆ แล้วนำไปใช้เป็นหน้าต่างสแกนเนอร์ร้านขายของชำนาฬิกาคริสตัลหน้าต่างเครื่องบินและฝาครอบป้องกันสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์