Piedras preciosas sintéticas: donde el conocimiento es poder

Jun 09, 2023

Por Lauriane Lognay

Esta es la segunda parte de una serie de dos partes que explora los diferentes tipos de métodos y procesos comúnmente utilizados para crear piedras preciosas sintéticas. Para leer la primera parte, haga clic aquí.

En mi columna anterior, expliqué algunas técnicas comúnmente utilizadas para crear piedras preciosas sintéticas, abordando métodos como la fusión por llama, el crecimiento de flujo, el crecimiento hidrotermal y Gilson. En esta segunda entrega volveremos a sumergirnos en la piscina sintética y aprenderemos a nadar entre las diferentes técnicas que se utilizan en el mercado.

Para muchos que trabajan en la industria, las piedras preciosas sintéticas pueden ser un poco controvertidas; sin embargo, como dice el viejo refrán, "mantén a tus amigos cerca y a tus enemigos más cerca". De hecho, al mantenerse informado sobre la gran cantidad de métodos utilizados para crear estas gemas, le resultará más fácil explicar a sus clientes cómo se cultivan/fabrican las sintéticas y obtendrá una mejor comprensión de por qué estas piedras son una gran parte de nuestra industria.

Como probablemente habrá notado, los métodos y procesos utilizados para hacer crecer cristales sintéticos de cualquier tipo requieren químicos, presión y energía significativos. Cuando se habla de gemas 'cultivadas en laboratorio', el nombre es un poco engañoso (es por eso que normalmente me abstengo de usarlo). Un apodo más preciso sería 'crecido en fábrica', ya que las grandes fábricas suelen ser responsables de la fabricación de productos sintéticos.

La fabricación de estas piedras requiere un enorme uso de energía y maquinaria. Esto, combinado con el gas y los vapores que emanan, hace que los procesos sintéticos sean tan contaminantes (si no más) para la atmósfera como los que resultan de las excavaciones en la tierra. Si bien algunas empresas sintéticas tienen una ética de trabajo respetable, muchas de esas fábricas están ubicadas en Tailandia, China y otros países de orientación industrial. Los más reputados se pueden encontrar en los Estados Unidos, Rusia y el Reino Unido.

Entonces, diré que las piedras preciosas sintéticas no son éticas, ni usan energía limpia. Por lo tanto, si bien estos procesos pueden producir joyas rentables, las piedras no deben publicitarse como "más éticas" que sus contrapartes extraídas.1,2,3

Entre las técnicas menos conocidas para crear gemas sintéticas, el método de fusión por zonas se usa principalmente en el campo industrial y rara vez en joyería/gemología. Este proceso se usa principalmente para crear corindón sintético (zafiro y rubí), crisoberilo (alejandrita) y espinela. Aunque los cristales producidos son bastante puros, no solemos ver esos cristales sintéticos en nuestro mercado porque los bloques de gemas creados son demasiado grandes para usar en joyería.

El método de fusión de zonas se basa en la creación artificial de dos zonas dentro de una máquina. En una 'habitación', la semilla de cristal crece hasta convertirse en un cristal real; en el otro, que tiene una temperatura más alta, se disuelve la solución química para obtener el producto final para el crecimiento de cristales. Luego, las dos zonas se fusionan para crear el sintético elegido por el fabricante. (Piense en el proceso como mezclar ingredientes en una cocina y luego calentarlos en un horno para crear un pastel).

Como su nombre lo indica, este método se basa en la extracción de la solución de cristal. Es lo opuesto al método Verneuil (descrito en la primera parte de esta serie);4 ambos utilizan la rotación de la base donde está la semilla, pero el método Czochralski tira del cristal (mientras que, por el contrario, el método Verneuil lo deja crecer ).

Como la mayoría de los inventos, este se topó accidentalmente: en 1915, mientras estudiaba diferentes cristalizaciones de metales, el científico polaco Jan Czochralski sumergió accidentalmente su pluma en una solución fundida en lugar de su tintero. Al retirar la pluma, notó que arrastraba con ella un delgado filamento, que resultó ser un solo cristal sintético. Con eso, se inventó el método Czocharlski (o 'extracción de cristales').

Se sabe que la técnica crea corindón sintético (zafiro y rubí) y crisoberilo (alejandrita). Además, es el único método capaz de crear granate de itrio y aluminio (YAG) y granate de galio y gadolinio (GGG) (estos dos tipos de piedras se veían con bastante frecuencia en el mercado hace unos años, pero mucho menos hoy en día). El método de extracción de cristales también se usa ampliamente para metales, cristales de metaloides y grandes cristales de sal, entre otras cosas.

La tasa de crecimiento varía; ruby, por ejemplo, crece alrededor de 30 a 250 mm (1,18 a 9,84 pulgadas) por hora. Dependiendo de la cantidad de silicona en el cubículo, la bola puede tener un tamaño de 1 a 2 m (39 a 78,7 pulgadas), con cristales de hasta 110 mm (4,3 pulgadas) de diámetro.

La semilla de cristal se deposita en un eje giratorio en sentido antihorario, que se baja al cubículo hasta que la semilla está justo debajo de la superficie de la solución fundida (el cubículo donde se encuentra la solución fundida gira en el sentido de las agujas del reloj). El eje que contiene la semilla se levanta lentamente a medida que crece el cristal.

Las inclusiones siguen siendo las mismas: algunas estrías curvas (a veces en la piedra) serán visibles, junto con los velos habituales.

El único proceso utilizado para crear moissanite sintético, el método de sublimación es esencialmente una transferencia de vapor.

El carburo de silicio se vaporiza en una cámara al vacío a 2300 C (4172 F). Luego, el vapor pasa a través de una red de grafito poroso, termina en el otro lado de la cámara a 2200 C (3992 F) y se deposita en la semilla de cristal en rotación. Cuanto mayor sea la temperatura para la transferencia de vapor, mejor será la calidad del cristal.

El proceso para sintetizar moissanite se lanzó por primera vez en 1997. Si bien hoy en día se puede obtener casi cualquier color con este proceso de moissanite, no siempre fue así; antes solo producía incoloro, verdoso, amarillo o marrón.

Las inclusiones que se encuentran a menudo en moissanite incluyen agujas o filamentos blancos llamados "largueros", colocados paralelos al eje C del bruto. Aparte de estos, las piedras preciosas son puras y prácticamente sin inclusiones visibles. También tienen una doble refracción direccional. La piedra, por lo tanto, mostrará una fuerte duplicación de sus facetas e inclusiones.

Las moissanitas sintéticas tienen una alta conductividad térmica, lo que significa que pueden ser difíciles de diferenciar de los diamantes (incluso cuando se utilizan herramientas). Estos sintéticos, sin embargo, tienen una alta conductividad eléctrica, mientras que la mayoría de los diamantes tienen una baja conductividad (tipo IIB son semiconductores). Esto permite que algunos evaluadores distingan los dos. Los probadores térmicos pueden mostrar moissanita para diamantes de alta presión y alta temperatura (HPHT) con un matiz azul.

Desarrollado en un instituto de Moscú, el método de fusión del cráneo se inventó por primera vez para tratar de resolver el problema del punto de fusión demasiado alto de la zirconia cúbica (CZ), incluso para los crisoles de platino. Hasta la fecha, este es el único método capaz de producir CZ.

El proceso es difícil: en esencia, la zirconia cúbica forma sus propias capas en un crisol, encerrando el centro fundido, mientras que la capa exterior se deja enfriar y 'protegerla'. La capa exterior se enfría con agua, mientras que el interior fundido se calienta mediante un serpentín que se envuelve a su alrededor. El agua también ayuda a evitar que la bobina se derrita, ya que las temperaturas pueden llegar a ser extremadamente altas dentro del crisol. El proceso produce algo parecido a una rueda de queso, que luego se divide en partes más pequeñas.

Las circonitas cúbicas generalmente no tienen inclusiones y se pueden encontrar en absolutamente todos los colores. Según el producto químico utilizado, las piedras pueden mostrar diferentes reacciones cuando se encuentran bajo la luz ultravioleta (UV). Por ejemplo, si se usa itrio, el color bajo UV sería de amarillo (o verdoso) a rojizo. Mientras tanto, si se usa calcio, el color sería amarillo a la luz ultravioleta.

Antes de la creación de diamantes sintéticos, numerosos científicos estaban ansiosos por "ganar la carrera" y convertirse en los primeros en identificar un método para fabricar piedras. Se hicieron afirmaciones de éxito entre 1879 y 1928, pero nunca se demostró ninguna. No fue hasta la década de 1950 cuando se fabricaron y probaron los primeros prototipos de diamantes sintéticos. Estados Unidos estaba en la carrera, junto con la Unión Soviética y Suecia.

El método HPHT se usa comúnmente para crear diamantes sintéticos (especialmente cuerpo a cuerpo). El proceso continúa siendo una técnica ampliamente utilizada principalmente debido a su costo relativamente bajo. (Aparte: esto no debe confundirse con el método de tratamiento también llamado 'HPHT', aunque estos dos métodos funcionan de manera similar).

El aparato BARS (también llamado 'esfera dividida') funciona con presión de yunque, mientras que el procedimiento de Hall (cinturón) usa presión hidráulica. Las temperaturas alcanzan entre 1200 y 1500 C (2192 y 2732 F) con una presión de unos 70 KPa.

Con los diamantes, es notoriamente difícil diferenciar entre variedades extraídas y cultivadas en laboratorio sin acceso al equipo adecuado. Los probadores de diamantes como bolígrafos y pequeñas máquinas de detección térmica no son infalibles, por lo que se recomienda enviar las piedras a un gemólogo y/o a un laboratorio acreditado para determinar su formación.

Hay varios tipos de diamantes naturales, incluidos los tipos IA, IB, IIA, IIB y tipo IIC, junto con los diamantes negros, los diamantes que cambian de color, el tipo GRI, etc. Si bien los sintéticos de hoy en día son muy impresionantes, no se pueden hacer para replicar el Tipo IA.

Las inclusiones para estas técnicas son bastante similares: los sintéticos presentarán inclusiones metálicas y, quizás, zonas de color en forma de reloj de arena. El diamante también puede ser completamente impecable.

Al igual que HPHT, CVD se utiliza en la creación de diamantes sintéticos. El resultado suele ser un cristal ancho en forma de disco.

La deposición química de vapor es un método que utiliza energía de microondas; una precipitación de mezcla de gas hidrocarburo cae sobre la semilla de cristal para hacerla crecer. A diferencia de la técnica HPHT (que puede producirse en masa), la CVD se utiliza a menor escala. Algunos lo prefieren debido a su simplicidad y flexibilidad. No se requieren altas temperaturas. Además, se tiene un mejor control sobre las impurezas resultantes y se necesita menos presión (alrededor de 27 KPa en lugar de los 70 KPa necesarios para HPHT). Los diamantes CVD pueden ser impecables; también pueden tener algunas inclusiones (p. ej., piezas de grafito, pequeñas nubes de polvo blanco en un plano, patrones de crecimiento visibles con herramientas como DiamondView).

La mayoría de las veces, al comprar un diamante sintético, los comerciantes no sabrán el tipo de diamante sintético, ya que esto rara vez se pregunta. Para cálculos más grandes, vale la pena obtener informes de laboratorio para tener toda la información necesaria en el archivo. El Instituto Gemológico Internacional (IGI) y el Instituto Gemológico de América (GIA) se encuentran entre los grupos que realizan un trabajo notable en esta área.

Por supuesto, a medida que surjan nuevas tecnologías en todo el mundo, continuaremos viendo cambios y evolución en nuestra querida industria. Quizás en unos años habremos descubierto formas nuevas y más eficientes de cultivar diamantes y piedras preciosas sintéticas. Este es un aspecto hermoso de nuestro mundo: ¡nunca dejamos de aprender!

En la industria de la joyería, 'conocimiento' es en gran medida sinónimo de 'fuerza'. Independientemente de su postura sobre los sintéticos, aprender sobre ellos es fundamental para el éxito continuo en este negocio. Cuanto más sepa, mejor preparado estará para educar a los clientes (como beneficio adicional, será menos probable que usted mismo sea estafado cuando compre a vendedores deshonestos). Todos aspiramos a hacerlo mejor para nuestro mundo (y para nuestros clientes, como minoristas); vender una historia y compartir su vasto conocimiento es casi tan bueno como las joyas que sus clientes le compran.

Lauriane Lognay es miembro de la Asociación Gemológica de Gran Bretaña (FGA) y ha ganado varios premios. Ella es una vendedora de piedras preciosas que trabaja con joyeros para ayudarlos a decidir cuáles son las mejores piedras para sus diseños. Lognay es el propietario de Rippana Inc., una empresa con sede en Montreal que trabaja internacionalmente en servicios de piedras preciosas de colores, lapidario y joyería. Puede comunicarse con ella por correo electrónico a [email protected].

1 Para obtener más información sobre la minería, consulte "Lejos de casa: minería de zafiro en Madagascar", escrito por Lauriane Lognay para Jewellery Business. Encuéntrelo en línea aquí.

2 Véase, "Más allá de los cuatro grandes: Encontrar alternativas de piedras preciosas naturales". Encuéntrelo en línea aquí.

3 Véase, "Las maravillas de Canadá". Encuéntrelo en línea aquí.

4 Consulte "Conocimiento y reconocimiento de sintéticos". Encuéntrelo en línea aquí.