Safira: a ovelha negra da indústria relojoeira

Jan 16, 2024

Todo cada vez que você olha para o seu relógio, está aproveitando as propriedades da safira sem percebê-las. A safira é importante em nossa vida cotidiana por causa de sua transparência e impermeabilidade a arranhões. Além de capas de relógios, é usado em grandes volumes para aplicações de substratos de LED a janelas à prova de arranhões para veículos militares.

Uma quantidade considerável de safira é usada para fazer joias e relógios, onde os consumidores de alto padrão estão cada vez mais conscientes da sustentabilidade dos produtos que compram. Eles preferem comprar produtos bem feitos que durem e mantenham seu valor do que produtos mais baratos que teriam que jogar fora depois de um curto período de tempo. A safira sintética produzida industrialmente é tão dura quanto a safira natural, mas mais transparente porque não possui os oligoelementos que dão às gemas suas várias tonalidades. A safira é frequentemente comercializada como 'resistente a arranhões' ou 'virtualmente à prova de arranhões'. Isso ocorre porque ele mede nove na escala de dureza de Mohs, o que significa que só pode ser riscado por uma substância mais dura, como o diamante, classificado em dez.1

O processo industrial de fabricação e customização da safira ocorre em três grandes etapas. O primeiro passo é fabricar a alumina de alta pureza (óxido de alumínio, chamado HPA). O segundo passo é cristalizar esse HPA em temperaturas muito altas, em torno de 2.050°C, para formar um cristal bruto de safira sintética. Na terceira etapa, essa massa de cristal é moldada e cortada em pedaços com serras revestidas de diamante. As bolachas resultantes são então retificadas e polidas para a aplicação desejada.

Esses processos causam uma pegada de carbono substancial na qual podemos não pensar até que estejamos cientes disso. Por exemplo, a etapa de cristalização total (segunda etapa) gera 43 kg de CO2 por kg de safira produzida. No entanto, pode ser reduzido substancialmente com atenção cuidadosa a cada etapa.

Fabricação A HPA começa com uma matéria-prima mineral. Se essa matéria-prima for fabricada apenas com energia hidrelétrica, sua única pegada de carbono na porta da fábrica onde o HPA é fabricado é proveniente do transporte.

Se a fonte for próxima de fábrica, isso pode ser mínimo ou até zerado por compensação. É o caso da Advanced Energy Minerals (AEM), que fabrica HPA em Québec, Canadá. Ele usa matéria-prima do Québec que é produzida predominantemente com energia hidrelétrica.

A fábrica da AEM foi projetada para minimizar o consumo de energia usando um processo patenteado de cristalização de lixiviação de cloro. Fontes renováveis ​​locais, hidrelétricas e eólicas da Hydro Quebec, fornecem a energia da AEM. A fábrica de Cap-Chat é vizinha do parque eólico Le Nordais com 133 turbinas. Atualmente, as renováveis ​​estão em 96%, com planos específicos para chegar a 100% até o final do ano. Isso reduzirá as emissões de CO2 do valor atual de menos de duas toneladas de CO2 por tonelada de HPA para praticamente zero.

Isso contrasta fortemente com aqueles que usam o processo tradicional de alcóxido, normalmente não renovável, que emite 12,3 toneladas de CO2 por tonelada de HPA. Outros produtores têm a meta de reduzir em cinco vezes, o que ainda é muito alto.

A personalização para atender aos requisitos do cliente torna as etapas do processo a seguir mais eficientes. A AEM tem uma linha de produtos para fornecer alumina compactada 4N e 5N personalizada para seus clientes. Isso varia em tamanho de discos de alguns gramas a discos gigantes de até 21 kg.

Todos os processos para converter HPA em safira fundem a alumina a uma temperatura acima de 2.050°C. Isso é seguido por um lento processo de resfriamento que leva de uma a duas semanas para criar um cristal de safira. Por se tratar de um processo de baixa tecnologia, o cristal não é perfeito. Pode, no entanto, ser influenciado pela qualidade do HPA utilizado e pela destreza do operador do forno. HPA de menor pureza é usado para LEDs. O próximo nível de pureza encontra aplicação em capas de relógios. O HPA da mais alta qualidade é transparente a UV profundo devido ao seu baixo teor de titânio. Isso o torna adequado para aplicações médicas. Problemas de cristalização também podem afetar a qualidade do produto final e determinar a aplicação final. Por exemplo, um dispositivo de LED contendo um componente de safira imperfeito e não homogêneo pode apresentar eficiência reduzida, vida útil mais curta ou variação na cor de emissão.3