Валерий Ваганов - От алмаза до бриллианта

Приведенные выше цифры — 1 шар и 900 шаров — не случайны. Как показала многолетняя практика, производительность алмазных резцов при обработке пластмасс в 900 раз выше производительности резцов, изготовленных из твердых сплавов.

Стойкость резцов принято измерять длиной пути, который они могут пройти по обрабатываемой детали до затупления. Для резца из быстрорежущей стали этот путь составляет 6–8 км, из твердых сплавов — 20–30 км, а алмазный резец может пройти до 3000 км! Кроме того, алмазный резец позволяет заметно повысить скорость резания, а также обеспечивает высокую точность и чистоту обработки деталей, их одинаковость (стандартизацию), — а это ведь и есть основной закон современного массового производства.

Фактически тем же алмазным резцом являются всем известные стеклорезы, на изготовление которых идут бездефектные кристаллы алмазов массой 0,02—0,2 карата. А алмазный резец, заточенный в виде тончайшей иглы, позволяет изготавливать высококачественные дифракционные решетки, используемые в приборах для спектрального анализа. Дифракционная решетка — это стеклянная пластинка, на которую нанесена сверхтончайшая штриховая сетка необычной густоты и плотности (до 3000 штрихов на 1 мм). Сделать такое можно только с помощью алмаза.

Еще одна область, где алмаз просто незаменим, — это производство проволоки, точнее, операция волочения. Для того чтобы получить проволоку нужного диаметра, ее протягивают через ряд волок, или фильер, — твердых пластинок с отверстиями определенной величины. В наборе фильер диаметр отверстий постепенно уменьшается, и проволока, последовательно протягиваясь через них, утоняется, вплоть до получения требуемого сечения. В качестве фильер использовались либо стальные закаленные дощечки, либо пластинки из сапфира. Но они быстро истирались, и проволока теряла свое главное качество, определяющее сортность, — одинаковое по всей длине сечение. Применение алмазов позволило совершить в волочильном деле настоящую революцию.

Интересно, что в России применение алмазных фильер связано с именем прославленного режиссера и актера К. С. Станиславского (Алексеева). Его отец С. В. Алексеев руководил торговым и промышленным товариществом «Владимир Алексеев», которому принадлежала золотоканительная фабрика (ныне московский завод «Электропровод»). На фабрике, где до перехода в театр и работал К. С. Алексеев, инженер по образованию, изготовлялась канитель — тонкая золотая и серебряная проволока. В 1892 г. Константин Сергеевич в Париже увидел станки для алмазного волочения. Алмазные волоки были изготовлены из ювелирных камней массой 0,5 карата, вставленных в массивные стальные оправы. Такой станок был куплен, и в 1894 г. в России был создан первый цех алмазного волочения микропровода.

В скором времени широкое распространение электрических лампочек накаливания резко повысило спрос на проволоку сверхмалых диаметров, а также ужесточило требования к ее качеству. Ведь одинаковость толщины проволочной спиральки на всем ее протяжении — одно из главных условий долгой службы лампочки. А в настоящее время потребность в микропроводе стала огромной в связи с развитием современного приборостроения и электроники. Удовлетворить этот спрос можно, лишь применяя алмазные фильеры. Одна алмазная волока заменяет около 345 волок из твердых сплавов при увеличении скорости волочения в 2–3 раза.

Однако сквозь волоку протягивают не только различные металлы. Алмазная фильера оказалась неоценимой и при изготовлении парашютов. Волокна шелковой ткани, из которой шьют парашют, протягиваются сквозь алмазную фильеру, в результате чего шелковинки становятся настолько гладкими, плотными и скользкими, что ткань не слипается, и парашют раскрывается без помех.

Для изготовления алмазных волок используются обычно ювелирные алмазы массой 0,1–3,5 карата.

Главный потребитель технических алмазов и алмазного инструмента в капиталистическом мире — США, где производством таких инструментов заняты фирмы «Нортон компани» и «Карборундум», выпускающие практически все их разновидности. Эти фирмы имеют предприятия не только в США, но и в Канаде, Великобритании, Франции, ЮАР, Австралии.

Потребление технических алмазов в США постоянно растет. Оно составило в 1955 г. 11 млн. карат; 1960 г. — 13,5, 1965 г. — 15, 1970 г. — 21, 1975 г. — 25–26 млн. карат. Распределение алмазов по различным областям их применения примерно таково: шлифование и заточка инструментов и деталей из твердых сплавов — 60–70 %, правка шлифовальных кругов — 10–12 %, алмазное бурение — 10 %, волочение проволоки — 10 %, резка и шлифование деталей и изделий из стекла, керамики, мрамора, сверление твердосплавных деталей, обработка часовых камней и ювелирных изделий — 10–12 %.

В Западной Европе наиболее крупными потребителями технических алмазов являются Великобритания, Бельгия, ФРГ, Франция, Италия, Швеция и Швейцария.

Наша книга посвящена алмазу как естественному природному образованию, но не коснуться хотя бы вкратце такого вопроса, как искусственное получение алмазов, невозможно. Ведь здесь слились воедино и опыт десятков исследователей, действовавших методом «проб и ошибок», и блестящий научный прогноз, и удивительное мастерство и упорство экспериментаторов, и, наконец, практический «результат», экономический эффект которого измеряется не в миллионах, а в миллиардах рублей.

Стоит человеку хотя бы приближенно уяснить, что представляет собой то или иное естественное вещество, как он тут же начинает соревноваться с природой, пытаясь получить то же вещество искусственно (из более дешевых исходных материалов и более экономичным путем). При этом конечная цель — превзойти природу, создать аналогичные вещества, но с новыми, необычными свойствами.

И алмаз в этом отношении не явился исключением. Как только опытами А. Лавуазье, С. Теннанта, X. Деви было установлено, что алмаз и графит химически суть одно и то же, а именно элемент углерод, и что алмаз переходит в графит при нагревании до 1500 °C без доступа воздуха, сразу же возникла мысль о возможности осуществления и обратного перехода, т. е. о получении искусственного алмаза из графита или какого-либо другого углеродсодержащего соединения. И начались опыты.

Дело казалось простым, ясным и беспроигрышным. Надо, представлялось широкому кругу лиц, только поместить углеродсодержащее вещество в какую-то герметическую емкость (лучше всего запаянные металлические цилиндры или трубы), затем нагреть ее как можно больше и резко охладить. Остается вскрыть емкость и извлечь оттуда образовавшиеся алмазы. Провести такой опыт может практически каждый. И неудивительно, что в экспериментаторов нередко превращались клерки и врачи, аптекари и коммерсанты — многие жаждали превратить такой дешевый материал, как уголь, в драгоценные бриллианты.