روش Flame Fusion (که با نام فرآیند ورنویل یا Verneuil Process نیز شناخته می‌شود)، یکی از قدیمی‌ترین، اقتصادی‌ترین و رایج‌ترین روش‌های تولید یاقوت سرخ سنتزی (مصنوعی) در مقیاس صنعتی است. این روش در سال ۱۹۰۲ توسط شیمی‌دان فرانسوی، آگوست ورنوی (Auguste Verneuil) ابداع شد و انقلاب بزرگی در صنعت گوهرشناسی و جواهرسازی ایجاد کرد.
نمونه‌هایی از کوراندوم سنتزی تولیدشده به روش Flame Fusion؛ افزودن مقادیر کنترل‌شده‌ای از اکسید کروم به آلومینا موجب ایجاد رنگ قرمز در بلور یاقوت می‌شود.
۱. اصل و اساس روش (Principle)
در این روش، ماده اولیه که پودر بسیار خالص اکسید آلومینیوم به همراه مقدار کمی اکسید کروم (حدود ۰.۵ تا ۲ درصد، جهت ایجاد رنگ قرمز یاقوت) است، از درون یک مشعل اکسی-هیدروژن ذوب شده و به‌صورت قطره‌قطره روی یک پایه سرامیکی متحرک رشد داده می‌شود تا یک کریستال تک‌بلور شکل بگیرد.
نمای شماتیک فرآیند ورنویل؛ پودر آلومینا و اکسید کروم پس از ورود به شعله اکسی‌هیدروژن ذوب شده و قطرات مذاب روی پایه رشد بلور جمع می‌شوند
۲. مراحل انجام فرآیند (Process Steps)
تغذیه پودر (Powder Feeding)
پودر بسیار نرم و خالص آلومینا و اکسید کروم در قیفی در بالای مشعل قرار می‌گیرد. یک مکانیسم ضربه‌زن (Vibrator/Hammer) به‌طور مرتب به قیف ضربه می‌زند تا پودر به‌صورت یکنواخت و کنترل‌شده به سمت پایین سقوط کند.
ذوب در مشعل (Melting)
پودر وارد مشعل اکسی-هیدروژن می‌شود. دمای مشعل به بیش از ۲۰۰۰ تا ۲۱۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد (نقطه ذوب آلومینا حدود ۲۰۴۴ درجه سانتی‌گراد است). پودر در حین سقوط از میان شعله ذوب شده و به قطرات بسیار ریز مایع تبدیل می‌شود.
تبلور و رشد کریستال (Crystallization & Growth)
قطرات ذوب‌شده روی یک پایه سرامیکی (Pedestal) که در پایین مشعل قرار دارد می‌ریزند. در ابتدا یک «کریستال هسته» (Seed Crystal) روی پایه قرار داده می‌شود. با فرود قطرات مذاب و سرد شدن تدریجی آنها، بلور شروع به رشد طولی و عرضی می‌کند.
تشکیل بول (Boule Formation)
پایه سرامیکی به‌آرامی و با سرعت کنترل‌شده به سمت پایین حرکت داده می‌شود تا فضای کافی برای رشد کریستال فراهم شود. کریستال حاصل به‌شکل یک استوانه یا گلابی‌شکل رشد می‌کند که در گوهرشناسی به آن «بول» (Boule) می‌گویند.
۳. ویژگی‌های یاقوت سرخ سنتزی حاصل از این روش
خواص فیزیکی و شیمیایی
از نظر ترکیب شیمیایی ، سختی (۹ در مقیاس موس)، ضریب شکست و ساختار بلوری (تری‌گونال)، دقیقاً با یاقوت سرخ طبیعی یکسان است.
انواع یاقوت و سافایر مصنوعی که به روش Flame Fusion (که با نام فرآیند ورنویل یا Verneuil Process نیز شناخته می‌شود تولید شده اند.
شفافیت بالا و هزینه پایین
کریستال‌های حاصل بسیار شفاف، بدون ناخالصی‌های درشت و بسیار ارزان‌تر از یاقوت‌های طبیعی یا یاقوت‌های سنتزی روش‌های گران‌تر (مانند روش فلاکس Flux ) هستند.
نمونه‌هایی از کوراندوم سنتزی تولیدشده به روش Flame Fusion ؛ افزودن مقادیر کنترل‌شده‌ای از اکسید کروم به آلومینا موجب ایجاد رنگ قرمز در بلور یاقوت می‌شود.
بیشتر بخوانید:
تاریخچه بهسازی یاقوت با حرارت
آنالیز یک یاقوت غیر معمول
یاقوت مصنوعی یا آزمایشگاهی
یاقوت خون کبوتری (Pigeon Blood Ruby)
۴. کاربردها
صنعت جواهرسازی
تولید نگین‌های ارزان‌قیمت و تجاری یاقوت .
خطوط رشد منحنی (Curved Growth Striae) از ویژگی‌های تشخیصی مهم یاقوت‌های سنتزی تولیدشده به روش ورنویل هستند که در بررسی میکروسکوپی می‌توانند به شناسایی منشأ سنتزی نمونه کمک کنند.
صنعت ساعت‌سازی
ساخت قطعات ساعت از جمله Jewel Bearings
صنعت و اپتیک: تولید قطعات اپتیکی، لیزرهای یاقوتی (Ruby Lasers) و نازل‌های صنعتی مقاوم به سایش.
نظرات کاربران