Превращение в бриллиант

МетрологияPRO: Востребованы ли сейчас специальности, связанные с обработкой и огранкой драгоценных камней?

Дмитрий Балинов, преподаватель специальных дисциплин: Специальность востребована как в ювелирной отрасли, так и в наукоемких отраслях, имеющих отношение к синтетическим минералам. Студенты находят работу в таких областях, как микроэлектроника, точная оптика, а также исследовательских лабораториях.

Анна Грибачева, преподаватель специальных дисциплин: В настоящее время сфера применения алмазов в России стремительно расширяется. От изготовления бриллиантов и алмазных порошков мы все больше переходим к использованию сырья из драгоценных камней в военной промышленности, электронике, оптике и иных направлениях. Что касается изготовления ювелирных изделий с драгоценными камнями – нехватка специалистов ощущается несильно. Временное сокращение потребности в специалистах связано со многими причинами, например, пандемией COVID-19.

МетрологияPRO: В рамках изучения технологии обработки драгоценных камней и металлов студенты изучают метрологию. Зачем она нужна будущим специалистам?

Дмитрий Балинов: Метрология занимает значительную часть в технологическом процессе обработки драгоценных камней, производстве бриллиантов и технологических изделий из алмазов, а также изготовлении ювелирных изделий. Она нужна будущим специалистам для соблюдения высокой точности обработки на всех производственных этапах. Обучение включает в себя не только работу c оптическим увеличительным и ручным измерительным оборудованием, но и получение базовых навыков по работе с точными приборами для изучения профиля и спектрального состава минерального сырья.

Леонид Кичигин, преподаватель: Учебная дисциплина ОП.07 «Метрология и стандартизация» является частью общепрофессионального цикла основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС СПО по специальности 29.02.08 «Технология обработки алмазов», утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 15.05.2014 № 538.

Студенты должны уметь применять требования нормативных документов к основным видам продукции (услуг) и процессов, оформлять техническую документацию в соответствии с действующей нормативной базой, использовать в профессиональной деятельности документацию систем качества и приводить несистемные величины измерений в соответствие с действующими стандартами и международной системой единиц СИ.

Метрология расширяет кругозор у будущих специалистов, знакомит их с видами и методами измерений, основными положениями теории погрешностей. Кроме того, метрология вырабатывает навыки профессионального пользования измерительными инструментами и математической обработки результатов измерений.

Анна Грибачева: Любой бриллиант представляет собой обработанный алмаз, имеющий определенную форму и грани в заданном количестве, расположенные по определенному принципу. Именно от расположения и качества обработки поверхностей граней в большей степени зависит возврат света, проходящего через алмаз, создающий так называемую «игру бриллианта».

Группа качества огранки, присваиваемая каждому бриллианту, зависит от таких параметров, как углы наклона граней, пропорции и симметрия самого бриллианта. В процессе обработки на современных производствах используется значительное количество высокотехнологичного оборудования. Оно фигурирует в таких технологических операциях, как разметка алмаза, его распиливание, придание ему формы, контроль качества. Но даже при работе с более простыми по своей конструкции приспособлениями для самого важного этапа обработки – огранки – студенты сталкиваются с необходимостью задавать точный угол наклона для каждой грани бриллианта, а также контролировать их расположение по азимуту.

МетрологияPRO: Как и с помощью каких инструментов проводятся испытания и оценка качества минералов?

Дмитрий Балинов: Оценку качества минералов можно разделить на две основные группы: оценка входного сырья и оценка готовой продукции. Проводится как контроль параметров в процессе обработки, так и промежуточный контроль качества на наиболее ответственных этапах. Используется стандартное измерительное оборудование для контроля геометрии и спектрального состава, а также специализированное оборудование, такое как установки, позволяющие получать модели всех включений и дефектов в кристаллах.

Для ювелирного применения проводится оценка включений, цвета, прозрачности, формы и массы кристаллов. Для экспертизы используют тестеры сырья, эталоны цвета, микроскопы и специальные лупы. Одна из лабораторий в Российской Федерации по оценке цветных камней находится в МГУ имени Ломоносова на геологическом факультете.

Анна Грибачева: Во всем мире существуют геммологические лаборатории, одной из основных задач которых является выдача экспертных заключений и сертификатов на бриллианты и иные драгоценные камни, на ювелирные изделия. Экспертное заключение – это мнение лаборатории с общепринятыми сведениями о драгоценном камне как продукте: происхождении, облагораживании, группе цвета, чистоты, качестве огранки, массе и других особенностях камня.

Наиболее важным оснащением геммологов, оценщиков и любых работников гранильной промышленности будут геммологические лупы, геммологические лампы и геммологические микроскопы. Чаще всего в работе с алмазами и бриллиантами применяются лупы 10-кратного увеличения, имеющие три апланатические, цветокорректирующие, ахроматические, просветленные линзы.

Спектральное распределение используемого света должно как можно больше соответствовать «северному освещению», т.е. приближаться к дневному и в то же время быть рассеянным и не слишком ярким.

Поскольку естественные условия, соответствующие этим требованиям, складываются редко, в практике оценки цвета преобладает использование искусственных источников освещения, особенно ламп с цветовой температурой от 5500° К для бриллиантов и до 6500° К для цветных драгоценных камней.

МетрологияPRO: Есть ли отличие ювелирного микроскопа от обычного?

Анна Грибачева: Ювелирный микроскоп оборудован бинокулярной системой линз. Бинокуляр позволяет спокойно рассмотреть объект и дает трехмерное изображение. Состав света постоянен и сбалансирован. Камень удерживается трехмерным захватом, который встроен в инструмент, но может перемещаться в любом направлении.

Микроскоп используют для проверки чистоты, особенно в сомнительных случаях, хотя в пограничных случаях решающим фактором является 10-кратное увеличение. Но сегодня нет ни одной серьезной диагностической лаборатории, где для оценки не применялся бы микроскоп. Использование более сильного увеличения облегчает задачу идентификации включений или отличия внутреннего дефекта от простых частичек пыли на поверхности камня. Смысл использования микроскопов вместо традиционной ручной лупы не в том, чтобы повысить требования к чистоте алмаза, а в том, чтобы сделать процесс оценки алмаза более надежным.

МетрологияPRO: Расскажите, пожалуйста, о величине и единице измерения массы ограненного драгоценного камня. Какие требования сейчас существуют к условиям их измерений?

Дмитрий Балинов: Основной величиной измерения массы драгоценных камней является карат. Эта величина эквивалентна 0,2 грамма. К примеру, бриллиант классической круглой огранки КР-57 массой 1 карат будет иметь диаметр 6,5 мм.

Анна Грибачева: В нашем деле важен процесс взвешивания алмазного сырья и бриллиантов. Масса в данном случае определяется в метрических каратах (1 карат эквивалентен 200 мг) и является одним из основных классификационных признаков, от которого в наибольшей степени зависит стоимость продукции.

Массу алмазов и бриллиантов определяют методом взвешивания на аналитических весах высокого класса точности по ГОСТ 24104 с точностью до двух знаков после запятой.

Массу бриллианта не определяют в сторону увеличения, если второй и третий знаки после запятой равны 9, например: 0,999 = 0,99 карата.

Метод определения размерно-весовой подгруппы для мелких бриллиантов (менее 0,30 карата) устанавливает их производитель, что должно быть отражено в нормативных документах организации.

Что касается геометрических характеристик обработанного камня, тут используются механические и электронные измерительные приборы, предназначенные для измерения внутренних и внешних диаметров, линейных размеров камней, как одиночных, так и закрепленных. При огранке большинства драгоценных камней очень важную роль играют диаметр и пропорции, т.е. размеры ограненной вставки. При знании указанных параметров, а также плотности материала примерную массу ограненной вставки можно определить по специальным формулам, зависящим от вида огранки. Данный метод используется при определении массы камней, уже закрепленных в изделие, в случае, если выкрепить камни невозможно. В противном случае всегда будут использоваться те же аналитические весы.

МетрологияPRO: Какие требования существуют к электронным каратным весам, на которых измеряется масса ограненных драгоценных камней?

Дмитрий Балинов: Основными требованиями являются высокое разрешение и повторяемость измерений. Допустимая погрешность взвешиваний находится в пределах десяти тысячных долей грамма.

Анна Грибачева: Электронные весы имеют свои определенные гарантии, регламентируемые специальными ГОСТами. Требования устойчивости весов к внешним воздействиям устанавливают в ТУ на весы конкретного типа в соответствии с ГОСТ 12997. Весы высокого класса точности должны сохранять свои метрологические характеристики при изменении температуры окружающего воздуха за один час во время измерения на ±0,5 °С, на ±2 °С, если весы высокого или среднего класса точности.

В случае с бриллиантами точность взвешивания необходима при определении стоимости. На бриллиантовом рынке существует такое понятие, как «переходной вес» – масса бриллианта, после которой происходит скачок цены за карат готовой продукции. Наиболее значимым является переходной вес с 0,99 на 1 карат, затем – с 0,29 на 0,30 карат. В меньшей степени на итоговую стоимость влияют другие переходные веса.

МетрологияPRO: Можно ли повысить качество низкосортного природного сырья, используемого в ювелирной промышленности?

Дмитрий Балинов: К низкосортному сырью относятся кристаллы с плохими цветовыми характеристиками, имеющие множества дефектов. Уменьшение дефектов и улучшение качества сырьевых минералов низкого качества позволяет увеличить их стоимостные характеристики. Одним из наиболее перспективных методов улучшения характеристик минерального сырья является применение высокого давления и температуры. Таким способом облагораживают такие камни, как рубин, сапфир, танзанит, аквамарин, гранат, демантоид. Также HPHT-обработке подвергаются бриллианты высоких групп цвета .

МетрологияPRO: Что включает в себя технология для эффективной обработки цветных и драгоценных камней?

Дмитрий Балинов: К таким технологиям можно отнести полировку в условиях квазипластичной деформации, лазерную полировку, химическую термальную обработку.

Анна Грибачева: Скорость, простота и особенности обработки зависят от физических и кристаллографических характеристик обрабатываемого материала, но больше всего – от его твердости. Из общепринятых основных этапов обработки можно выделить:

• разметку сырья – этап определения характеристик и количества изготавливаемых изделий, их расположения в объеме необработанного материала; 
• разделение материала на части, чаще всего используется механическое распиливание, а в современной обработке алмазов – распиливание на лазерных установках;
• операцию задания формы – так называемую «обдирку», или «обточку»; в случае с алмазами она происходит на станках, чем-то напоминающих ограночные, но меньшего размера и с вертикальным расположением рабочего диска с абразивным покрытием на торце;
• огранку, производимую на ограночных станках с горизонтальным размещением ограночных дисков, полотно которых покрыто алмазным абразивом. При огранке также используются специальные приспособления, позволяющие регулировать угол наклона и расположение граней;
• завершается процесс обработки промывкой и оценкой готового изделия.

МетрологияPRO: В связи с санкциями ощущается ли в вашей сфере нехватка зарубежных технологий?

Дмитрий Балинов: На сегодняшний день практически все высокотехнологичное зарубежное оборудование по обработке и оценке драгоценных камней и бриллиантов производят в Индии. В России также были разработаны уникальные методы и приборы для работы с драгоценными камнями. Наиболее новым и интересным примером служит технология неинвазивной маркировки кристаллов алмаза. Эта технология позволяет создавать объемные QR-коды для маркировки сырья с момента добычи до продажи бриллиантов в любой точке мира. Эта технология разработана компанией «Алроса» совместно с институтом ФИАН.