宝石合成技术.pdf

《宝石合成技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、宝石合成技术人工宝石的合成方法:1、焰熔法2、水热法3、助溶剂法4、熔体法5、冷坩埚熔壳法6、高温高压法7、化学沉淀法8、区域熔炼法焰熔法一、原理将合成宝石的原料(固态的粉末组分)按一定比例均匀混合在一起，用氢氧火焰把原料熔化，然后随着温度下降在熔体中进行晶体生长的方法。二、设备1.供料系统：为圆柱形的筛状供料容器和料斗组成，震动器有规律地振动使粉末均匀下落到氧气流中。2.气体燃烧系统：融化粉料的设备。氧气、氢气通过燃烧器燃烧，温度可达2500℃。3.结晶炉：马弗炉，主要起保温作用。炉膛呈流线型，易于气体流动和不积粉。4.下降系统：

2、把籽晶固定于结晶杆上，并把结晶杆安装在支架上，结晶杆可缓慢下降并不断旋转，以保证晶体的生长尺寸。三、一般工艺流程1、原料制备：要求纯净，颗粒均匀，高分散，具适当的堆积密度和流动性。掺杂剂要考虑到宝石的颜色，光学性能，宝石结构和物理性质，生长过程中的烧失量。2、下料，将原料粉末与掺杂剂按比例置于筛状容器，振动过筛，落入氧气流内。3、熔料，内管中的氧气与外管中的氢气混合燃烧。4、晶体生长：熔体下落到种晶的生长台上，旋转并下降，晶体生长成梨形圆棒。5、处理晶体，关闭气体，晶体冷却，由于晶体生长时内聚了大量应力，当停止加热晶体，易从纵轴裂成

3、两半。6、退火处理，将合成晶体装炉缓慢升温几小时，恒温保温，再慢慢降至室温以减少热应力。四、焰熔法晶体生长工艺特点1.此方法不需坩埚，即节省坩埚材料，又避免坩埚污染。2.氢、氧燃烧温度高达2500度，适合难熔氧化物。3.生长速度快、有利于大规模生产，成本低。4.生产设置简单，能长出大的晶体。5.若生长温度梯度大，内应力大，易裂开。6.对粉料的纯度、粒度要求严格，并在合成过程中有30%的损失量，提高了原料成本。7.易挥发或易氧化的材料不适宜此方法。五、合成品种及其鉴定特征（一）合成刚玉1．原始晶形：焰熔法合成的宝石原始晶形都是梨形。而

4、天然宝石的晶体形态为一定的几何多面体。2．包裹体：合成红、蓝宝石中常可见气泡和未熔粉末出现，一般气泡小而圆，或似蝌蚪状；可单独或成群出现；合成尖晶石中气泡和未熔粉末较少出现，偶尔出现的气泡多为异形。3．色带：红宝石中常常为细密的弧形生长纹，类似唱片纹；蓝宝石中色带较粗而不连续；黄色蓝宝石很少含有气泡，也难见色带。天然红宝石和蓝宝石都显示直或角状或六方色带。合成尖晶石很少显示色带。4．吸收光谱：合成蓝宝石的光谱见不到天然蓝宝石通常可以见到的蓝区的吸收，或450nm的吸收带十分模糊。合成蓝色尖晶石显示典型的钴谱（分别位于540、580、

5、635nm的三条吸收带），天然蓝色尖晶石显示的是蓝区的吸收带，为铁谱。5．荧光：合成蓝宝石有时显示蓝白色或绿白色荧光，天然的为惰性；合成蓝色尖晶石为强的红色荧光，而天然的也为惰性。合成红宝石通常比天然红宝石的红色荧光明显强。6．帕拉图法：将刚玉浸于盛有二碘甲烷的玻璃器皿中，在显微镜下沿光轴方向，加上正交偏光片下，合成刚玉可以观察到两组夹角为1200的结构线7．焰熔法合成星光刚玉：合成星光刚玉内含物，大量气泡和未熔粉末；金红石针极其微小，难以辨认；弯曲色带明显，星带外观特征,星光浮于表面，星线直、匀、细，连续性好；中心无宝光8．合成红

6、、蓝宝石的加工质量：天然合成红、蓝宝石的加工质量通常较为精细，尤其是高质量的宝石，其台面通常垂直光轴，以显示最好的颜色。而合成红、蓝宝石加工质量通常较差，常见火痕，更不会精确定向加工。加上，合成梨晶通常因为应力作用会沿长轴方向裂开，其长轴方向与光轴方向夹角为60度，为了充分利用原料，其台面通常会平行长轴方向切磨。所以合成刚玉在台面通常都可见多色性，而天然的则不然。（二）合成尖晶石1．内含物:包体少，偶有气泡，形态狭长或异形；色带少见，仅见于红色尖晶石中;天然尖晶石：气液包体常见晶体包体：尤其是八面体形色带少见2.RI:1.727Fi

7、xed红色尖晶石例外用于检测折射仪；天然尖晶石：1.714-1.718,高铬的红色尖晶石:1.74，镁锌尖晶石:1.715-1.80，锌尖晶石:1.80。3.SG:3.63，红色尖晶石：3.60-3.66；仿青金岩的烧结蓝色尖晶石：3.52；天然尖晶石：3.604．光谱：蓝色者：Co谱,540,580和635nm处有吸收带；红色：红区只有一条荧光光谱线浅黄绿色：445nm，422nm线；天然尖晶石：蓝色者：Fe谱，蓝区458nm有吸收带；红色者：红区5条—管风琴状荧光谱线（交叉滤色镜下观察）5.荧光及滤色镜:无色者：SW下强蓝白色；

8、蓝色者：SW：红色或蓝白色，滤色镜下变红红色：红色荧光，滤色镜下变红；天然尖晶石：无色：惰性蓝色：惰性，滤色镜下不变红，红色：红色荧光，滤色镜下变红。6．正交偏光镜:斑纹状消；天然尖晶石：全消光。（三）钛酸锶的鉴别1、化学成分：SrT