Innehåll
- Vad är Corundum?
- Gjort berömt av rubiner och safirer
- Egenskaper i Corundum
- Geologiskt förekomst av korund
- Hårdhet och användning som slipande
- Smärgel
- Använd som ädelsten
- "Juveler" och "Kristaller" i klockor
- Ruby Lasers
- Andra användningar av Corundum
Korund: Två korundkristalsegment från Indien som visar mineralerna hexagonal kristallform och basalavskiljning. Dessa prover är röda i färg och kan kallas "rubin corundum." Bild copyright / Lissart.
Vad är Corundum?
Corundum är ett bergbildande mineral som finns i stolliga, metamorfa och sedimentära bergarter. Det är en aluminiumoxid med en kemisk sammansättning av Al2O3 och en hexagonal kristallstruktur.
Mineralet är allmänt känt för sin extrema hårdhet och för det faktum att det ibland finns som vackra transparenta kristaller i många olika färger. Den extrema hårdheten gör korund till ett utmärkt slipmedel, och när den hårdheten finns i vackra kristaller, har du det perfekta materialet för att klippa ädelstenar.
Naturlig och syntetisk korund används i en mängd olika industriella tillämpningar på grund av deras seghet, hårdhet och kemiska stabilitet. De används för att tillverka industrilager, repfast fönster för elektroniska instrument, skivor för kretskort och många andra produkter.
Korundkristaller: Foton av tre korundkristaller. På vänster sida finns en vanlig korund från Transvaal, Sydafrika, som är cirka 6 centimeter hög. I mitten är en rubinkorund från ädelstenskvalitet från Karnataka, Indien, som är cirka 1,6 centimeter hög. Till höger är en blå safirkorund från Sri Lanka som är ungefär två centimeter hög. Alla tre exemplar och foton av Arkenstone / www.iRocks.com.
Gjort berömt av rubiner och safirer
De flesta känner till korund; dock mycket få människor känner det med sitt mineralnamn - istället känner de det med namnen "rubin" och "safir." Ett ädelstenskvalitetseksempel av korund med en djup röd färg kallas en "rubin." En korund av ädelstenkvalitet med en blå färg kallas en "safir." Färglös korund är känd som "vit safir." Korund av någon annan färg kallas "fancy safir."
Korundavskiljning: Hexagonala kristallsegment av korund som har separerats genom avskiljning. Dessa prover är ungefär en centimeter över. USGS-foto av Andrew Silver.
Corundum gneis med safir: Ett prov av korundgneis från Gallatin Valley, Montana. Detta prov är ungefär tolv centimeter över och har en rund blå safirkristall på vänster sida.
Egenskaper i Corundum
Corundum är ett exceptionellt hårt och tufft material. Det är det tredje hårdaste mineralet efter diamant och moissanite. Det fungerar som indexmineralet för en hårdhet på nio på Mohs hårdhetsskala.
Dess hårdhet, hög specifik vikt, hexagonala kristaller och avskiljning är mycket goda diagnostiska egenskaper att använda vid identifiering. En sammanfattning av de fysiska egenskaperna hos korund ges i tabellen nedan.
Montana alluviala safirer: En spridning av små alluviala safirer som finns i Montana. Dessa blå stenar är obehandlade och mäter ungefär fyra till fem millimeter tvärs över.
Geologiskt förekomst av korund
Korund finns som ett primärt mineral i stolliga bergarter som syenit, nefelin-syenit och pegmatit. Några av världens viktigaste rubin- och safiravlagringar finns där ädelstenarna har väder ut från basaltflöden och finns nu i nedförsbackens jord och sediment.
Korund finns också i metamorfa bergarter på platser där aluminiumskiffer eller bauxiter har utsatts för kontaktmetamorfism. Skist, gneis och marmor som produceras av regional metamorfism kommer ibland att innehålla korund. Några av safirer och rubiner av högsta kvalitet, färg och klarhet formas i marmor längs kanterna på underjordiska magma-kroppar.
Korundens seghet, hög hårdhet och kemisk resistens gör att den kan kvarstå i sediment långt efter att andra mineraler har förstörts. Det är därför det ofta finns koncentrerat i alluviala avlagringar.
Dessa avlagringar är den viktigaste källan till rubiner och safirer i flera delar av världen. Traditionella källor till alluviala rubiner och safirer inkluderar Burma, Kambodja, Sri Lanka, Indien, Afghanistan, Montana och andra områden. Under de senaste decennierna har flera delar av Afrika, inklusive Madagaskar, Kenya, Tanzania, Nigeria och Malawi, blivit viktiga producenter av rubin och safir.
Emery-hjul: En annons som erbjuder emery- och korundhjul, publicerad 1895 av The Springfield Manufacturing Company i Bridgeport, Connecticut. Detta var i en tid då äkta emery och korund användes för att göra hjulen.
Hårdhet och användning som slipande
Korundens extrema hårdhet gör det särskilt användbart som ett slipmedel. Krossad korund bearbetas för att avlägsna föroreningar och screenas sedan för att producera granulat och pulver med enhetlig storlek. Dessa används för slipmedier, poleringsföreningar, sandpapper, sliphjul och andra skärapplikationer.
Vissa problem med att använda naturlig korund som slipmedel är att avsättningarna vanligtvis är små, oregelbundna i formen, och korunden är av varierande kvalitet. De är inte tillförlitliga källor för material av jämn kvalitet som behövs för att driva en tillverkningsprocess. Syntetisk korund, producerad med kalcinerad bauxit, har blivit en mer pålitlig källa med mer konsekventa egenskaper. Det har ersatt naturlig korund i de flesta tillverkade produkter.
Sandpapper av aluminiumoxid tillverkas genom att fästa storleksklassade partiklar av syntetisk korund (aluminiumoxid) på ett pappersark. Det är ett sandpapper som används allmänt för träbearbetning och annat tillverkningsarbete.
Emery rock: Ett exemplar av emery-rock som är rik på korund och spinell från Peekskill, New York. Detta prov är ungefär sex tum (femton centimeter) över. Emery har ofta krossats, bearbetats och screenats för användning som ett industriellt slipmedel.
Emery nagelfiler: "Emery boards" är en manikyr- och nagelvårdsprodukt som tillverkas genom att limma papper på en tunn kartong. De fick sitt namn på 1800-talet när krossad emery användes som slipmedlet. Idag är emeryboards inte tillverkade med emery. Istället har många av dem en grov sida av syntetisk korund (aluminiumoxid) och en fin sida av granatslipmedel.
Smärgel
Smaragd sten är en granulär metamorfisk eller stollig berg som är rik på korund. Det är en blandning av oxidmineraler, typiskt korund, magnetit, spinel och / eller hematit. Det är den vanligaste formen av naturlig korund som har använts för att tillverka slipmedel.
Användningen av emery som slipmedel har minskat avsevärt under de senaste decennierna. Det har nästan helt ersatts av tillverkade slipmedel såsom kiselkarbid. Kiselkarbid har en Mohs-hårdhet på 9 till 9,5. Det är billigt och presterar vanligtvis bättre än naturliga slipmedel tillverkade av korund eller emery.
Korund som rubin, safir och snygg safir: Korund av ädelkvalitet är ett högt uppskattat och värdefullt material. När den är ljusröd i färg kallas den "rubin". När det är blått kallas det "safir." När det är färglöst kallas det en "vit safir." Ädelstenskorund av annan färg kallas "fancy safir." Tidigare producerades mest pärlemorfärg korund i Asien och Australien. Under 1990-talet gjordes många gemenskapsupptäckter i Afrika. Alla stenar på detta foto bryts i Afrika. Nästan alla pärlemor korund behandlas genom uppvärmning eller en annan process för att förbättra deras färg.
Det bästa sättet att lära sig om mineraler är att studera med en samling små prover som du kan hantera, undersöka och observera deras egenskaper. Billiga mineralkollektioner finns i butiken.
Använd som ädelsten
På marknaden för ädelstenar och smycken går nästan all uppmärksamhet åt en liten grupp ädelstenar som kallas "de stora fyra": diamant, rubin, safir och smaragd. Två av dessa, rubin och safir, är pärlemor korund.
Dessa mest populära ädelstenar är mycket eftertraktade och har bryts i många delar av världen i tusentals år. Idag krävs miljoner rubiner och safirer varje år för att möta kraven på smyckemarknaden - från billiga kommersiella stenar som säljs i köpcentra och varuhus till spektakulära exemplar som används i formgivare och anpassade smycken. Efterfrågan på attraktiva stenar överstiger gruvförmågan att leverera. Som ett resultat har priserna för attraktiva naturstenar stigit till höga nivåer.
När en konsument vill ha en "rubinring" eller en "safirhänge" är de i allmänhet inte intresserade av att ersätta en röd spinel, blå iolit eller annan attraktiv pärla av liknande färg. De vill ha "rubin" eller de vill ha "safir." Smyckesbutiker i detaljhandeln, särskilt de som säljer bitar och uppsättningar för under $ 500, har i allt högre grad presenterat syntetiska eller "lab-skapade" ädelstenar vid sidan av naturstenarna i sina vitlådor.
De syntetiska materialen har samma aluminiumoxidkomposition och kristallstruktur som naturliga rubiner och safirer. Deras färg produceras också av samma spårämnen (krom för rubin och järn med titan för safir).
De har samma optiska överklagande och vanligtvis ett bättre fysiskt utseende än naturliga stenar av liknande storlek till samma pris. Som ett resultat köper många kunder nu gärna syntetiska stenar eftersom de får en mer attraktiv produkt till ett pris som de har råd med. På lång sikt kommer syntetiska ädelstenar troligen att fortsätta att förskjuta naturliga stenar från marknaden, särskilt i de lägre och mellersta prisklasserna där konsumenterna är mycket medvetna om pris.
Det finns inget fel med att sälja eller köpa smycken som innehåller syntetiska ädelstenar så länge två villkor är uppfyllda: 1) säljaren måste avslöja att ädelstenarna är människors produkter snarare än naturprodukter; och 2) köparen förstår tydligt att ädelstenarna är syntetiska och tillverkade av människor snarare än att vara naturprodukter.
Korundlager: Korundlager (rubin) i en antik fickur med en "juvel" rörelse. I början av 1900-talet användes syntetisk korund som juvellager i klockor. Bild copyright / RobertKacpura.
Korundlager: En ritning av juvelerlager och en kapsten (röd) som håller ett svänghjul i en mekanisk klocka smord med olja (gul). Public domain image av Chris Burks Chetvorno.
"Juveler" och "Kristaller" i klockor
I mitten av 1800-talet behövde klocktillverkare i Schweiz små lager som var mycket motståndskraftiga mot nötning. De upptäckte att de kunde borra ett hål i en liten bit korund och använda det för en jämn, lång livslängd. Korunden var mycket hårdare än metallerna som användes för att göra de rörliga delarna av en klocka, och den kunde stå emot den kontinuerliga nötningen utan att misslyckas. Korundlagren kallades "juvellager" efter deras ädelstenar.
Schweiziska klockor och deras "juvelrörelser" blev kända över hela världen för sin långa livslängd och pålitlighet. I början av 1900-talet ersatte syntetiska korundlager naturliga korundlager i de flesta schweiziska klockor. Syntetisk korund var mer enhetlig än naturlig korund samt att den var billigare och lättare att få. Denna användning av juvellager skapade ett positivt rykte för schweiziska klockor som fortsätter till denna dag - även när mekaniska klockor ersätts av digitala klockor.
Färglös syntetisk safir används också i klockor. Dess hållbarhet, glasartade glans och motstånd mot repor gör det till ett perfekt transparent hölje för en mekanisk eller digital ansikte. Dessa tydliga skydd, kända som "kristaller" skyddar klockans ansikte mot stötar, damm, fukt och nötning. Syntetisk safir har använts för detta ändamål i nästan 100 år.
Syntetisk korund: En boule av syntetisk korund. På grund av dess röda färg kan det kallas "syntetisk rubin." Material som detta används för klocklager, ädelstenar, laserförstärkningsmedier och många andra ändamål.
Rubin laser: Diagram över den första fungerande lasern. Den använde en tunn rubinkristall som förstärkningsmedium. Public domain image av Lawrence Livermore National Laboratory.
Ruby Lasers
Syntetisk korund är en viktig del av många lasrar. I själva verket var den första fungerande lasern en "rubinlaser", gjord av Theodore Maiman vid Hughes Research Labs 1960. Den använde en syntetisk rubinkristall som "förstärkningsmedium." Förstärkningsmediet är ett material i lasern som är målet för en intensiv ljusbrist.
Detta ljus får elektroner i förstärkningsmediet att hoppa upp till en högre energinivå vilket orsakar utsläpp av fotoner, som träffar andra atomer i förstärkningsmediet, vilket får dem att upphetsas och avge fler fotoner. Denna korta kedjereaktion ger en mycket intensiv ljus från en laserstråle. Lasrar uppkallas efter materialet som används som förstärkningsmedium, till exempel "rubinlaser" eller "titansafirlaser" eller "YAG-laser" (yttrium-aluminiumgranat).
På bara några decennier har lasrar blivit vanliga artiklar i vårt samhälle. Små lasrar används i CD- och DVD-spelare. Lasrar används för att skära metall, sten och andra tuffa material. Lasrar används för att ta bort tatueringar, utföra kosmetisk kirurgi, grå starrkirurgi och LASIK-operation för synkorrigering.
Syntetiska korundskannarfönster: En självutcheckningsmaskin med streckkodsscannarfönster i en butik i Houston, Texas. Fönstret på skannern är förmodligen tillverkad av syntetisk korund. Public domain image av WhisperToMe.
Andra användningar av Corundum
Corundum har många andra användningsområden. Det är kemiskt inert och motståndskraftigt mot värme. Dessa egenskaper gör det till ett perfekt material för tillverkning av eldfasta produkter som eldsten, ugnsfoder och ugnsmöbler. Idag tillverkas dessa produkter vanligtvis med syntetisk korund.
Ren korund är färglös, transparent, slitstark och repfast. Stora kristaller av klar syntetisk korund odlas, sågas i tunna ark och används sedan som fönster i livsmedelsbutikens skannrar, klockkristaller, flygplanfönster och skyddskåp för elektroniska apparater.