市场中一种孔雀石相似材料的宝石学特征

第32卷第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀超㊀硬㊀材㊀料㊀工㊀程V o l.32 2020年12月S U P E R HA R D MA T E R I A LE N G I N E E R I N G D e c.2020ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ
市场中一种孔雀石相似材料的宝石学特征
徐娅芬,刘衔宇
(上海建桥学院珠宝学院,上海㊀201306)
摘㊀要:针对近期珠宝市场上常见的一种孔雀石相似材料,主要利用常规宝石学仪器㊁偏光显微镜㊁傅里叶
红外光谱仪㊁X射线粉晶衍射仪㊁紫外-可见光谱仪对其进行了宝石学特征的研究,并将其与天然孔雀石
对比㊂研究结果表明,该种材料中的主要矿物成分为重晶石和少量的方解石,且矿物颗粒极其细小,肉眼
及光学显微镜下不可见;相对硬度为2.38左右,紫外荧光灯下为惰性,其纹路特征过于 呆滞 ,与天然孔
雀石略有差异;650n m的紫外可见吸收峰,表明该种材料的颜色与有机物有关;红外光谱和偏光显微镜观
察结果表明该种材料中还存在起着胶结作用的高分子有机物㊂因此,可以确定该种与孔雀石相似的材料
是将极为细小的重晶石和方解石通过高分子有机物胶结在一起形成,可通过显微镜㊁相对密度㊁傅里叶红
外光谱和紫外可见光谱等特征分析将其与天然孔雀石加以区分㊂
关键词:仿孔雀石;孔雀石;宝石学特征;重晶石
中图分类号:T S933㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1673-1433(2020)06-0050-07
G e m o l o g i c a l C h a r a c t e r i s t i c s o fA M a l a c h i t e S i m i l a rM a t e r i a l i n t h eM a r k e t
X U Y a f e n,L I U X i a n y u
(C o l l e g e o f J e w e l r y,S h a n g h a i J i a n q i a oU n i v e r s i t y,S h a n g h a i201306,C h i n a)
A b s t r a c t:Ak i n d o f n e w m a l a c h i t e i m i t a t i o n f r o m j e w e l r y m a r k e tw a s t e s t e d.C o n v e n t i o n a l
g e m o l o g i c a l i n s t r u m e n t s,i n c l u d i n g p o l a r i z e d l i g h tm i c r o s c o p e,F o u r i e r i n f r a r e d s p e c t r o m-
e t e r,X-r a yp o w d e rd i
f f r a c t o m e t e r,a n d U V-V i ss p e c t r o m e t e rw e r ea p p l i e dt os t u d y t h e
g e m o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c so f t h en e w m a l a c h i t e i m i t a t i o nc o m p a r e d t o t h en a t u r a lm a l a-
c h i t e.T h e r e s u l t s s h o w e dt h a t t h em a i n m i n e r a l c o m p o n e n t so f t h i sm a l a c h i t e i m i t a t i o n
w e r eb a r i t ew i t h a s m a l l a m o u n t o f c a l c i t e,a n d t h em i n e r a l p a r t i c l e sw e r e e x t r e m e l y f i n e,
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K e y w o r d s:an e w m a l a c h i t e i m i t a t i o n;m a l a c h i t e;g e m o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c;b a r i t e
收稿日期:2020-10-18
作者简介:徐娅芬(1994-),女,汉族,江西南昌,上海建桥学院珠宝学院专职教师,硕士研究生,助教㊂E-m a i l:519229959@q q.c o m㊂
引文格式:徐娅芬,刘衔宇.市场中一种孔雀石相似材料的宝石学特征[J].超硬材料工程,2020,32(6):50-56.
㊀㊀孔雀石,
又名石绿,因其形貌如同孔雀那绚丽的羽毛而得名㊂孔雀石是一种美丽但脆弱的含水碳酸铜矿物,常呈柱状㊁针状㊁纤维状㊁肾状㊁葡萄状㊁皮壳状和钟乳状等,内部经常有由翠绿㊁粉绿㊁天蓝等色带相绕而形成的同心花纹和肾状㊁放射状花纹,深受大
众的喜爱[
1-2
]㊂近年来,由于优质孔雀石的资源稀缺,市场上相
继出现了多种孔雀石仿制品,其颜色㊁纹路和质地等方面与天然孔雀石非常相似,给消费者和检测人员带来了一定的困扰㊂比如用以重晶石为主,方解石㊁石英为次要矿物,以环氧树脂为黏结剂,经热压㊁铸模㊁
固结成型的人工材料来仿制的天然孔雀石[3
];又如用
以方解石为主,不含或含部分白云石及很少量重晶石的环氧树脂黏合物来仿制的天然孔雀石㊂
近期,笔者发现一种的仿孔雀石材料,其外观与天然孔雀石更加相似,仅凭肉眼观察可以达到以假乱真的效果㊂因此,笔者在前人研究的基础上,采用常
规宝石学测试㊁傅里叶红外反射光谱㊁紫外-可见光光谱以及X 射线粉末衍射对该种仿孔雀石材料进行了测试分析,并探究了它们的鉴别特征及材料属性㊂
1㊀测试样品与方法
1.1㊀测试样品
测试样品包括两块仿孔雀石材料原石㊁三颗四叶草造型的仿孔雀石成品,见图1㊂样品呈现深绿色㊁
绿色和白色的纹路,三种颜色近似平行的纹带相间分布,具有清晰的纹层,玻璃光泽,不透明,质地致密,表面光洁度好㊂
1.2㊀测试方法
折射率的测定采用刻面法在手持式宝石折射仪上完成;相对密度测定采用静水称重法,测量仪器为德国S a r t o u r i u sB S A 223S 电子天平,每块样品测试两次,取其平均值
㊂
图1㊀仿孔雀石样品
F i g .1㊀M a l a c h i t e i m i t a t i o n s a m p
l e s ㊀㊀将仿孔雀石原石取样磨成0.05mm 的薄片在偏
光显微镜下观察具体矿物成分和特点㊂
采用型号为S m a r t L a b 的X 射线粉晶衍射仪进
行矿物组成和物相分析,测试条件:铜靶,波长为1.54059Å,管电压40k e V ,管电流200m A ,
石墨单色器滤波,扫描步长2θ为1ʎ,采用步宽0.02ʎ
,扫描速度0.12ʎ/m i n ,扫描范围3ʎ~70ʎ
㊂采用型号为B r u k e rV e r t e x 80傅里叶红外光谱仪进行红外光谱测试,采用反射法测试,测试范围为400~
2000c m -1,分辨率均为4c m -1,扫描次数均为32次㊂
采用型号为G e m 3000的紫外可见光谱仪进行紫外可见光谱测试,采用反射法测试,测试范围为300~800n m ㊂
2㊀测试结果及分析
2.1㊀常规宝石学特征
通过在上海建桥学院珠宝学院实验室的常规仪
1
5第32卷㊀第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀徐娅芬等:
市场中一种孔雀石相似材料的宝石学特征
器测得,该类仿孔雀石材料的折射率为负读数,相对密度为2.38左右,在紫外荧光灯下显示为惰性㊂在光学显微镜下观察可见,仿孔雀石材料的颜色深浅不一,呈现不连续㊁弯弯曲曲的条带状分布(图2A ㊁
图2E )
;在不显眼的地方偶尔可以看见白色或绿色的微透明或不透明物质充填其中,类似 杏仁状 构造(图2B ㊁图2C 和图2F )
;在裂隙处可见有绿色的碎块充填其中,颜色与周围纹带的颜色不同(图2D );从侧面切开观察,发现其颜色呈环带状分布(图2G )㊂将该仿孔雀石样品和天然孔雀石的显微特征进行对比发现二者存在着微小差异,见图2H ,天然孔雀石的纹路很自然,仔细观察可见颗粒状或纤维状的矿物颗粒分布
㊂
图2㊀仿孔雀石材料在光学显微镜下的特征
F i g .2㊀C h a r a c t e r i s t i c su n d e r o p t i c a lm i c r o s c o p e o fm a l a c h i t e i m i t a t i o n s a m p
l e s 2
5超硬材料工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2020年12月
2.2㊀偏光显微镜下的观察结果及分析
在偏光显微镜下观察仿孔雀石材料的光学薄片结果见图3,矿物颗粒粒径极其细小,未见明显解理和双晶现象,高级白干涉色,其中混杂有少量其他隐晶质物质,猜测是胶结物㊂岩石具微细碎屑结构,受到染色作用,多呈绿色,受染色的矿物颗粒与未被染
色的矿物颗粒相间分布,具条带状构造,但样品中的矿物组成㊁形态和结构并没有随着这些条带发生变化
(自然界的岩石颜色变化必然对应着环境的变化,如温度㊁酸碱度㊁氧逸度等,所以自然形成的岩石但凡发生颜色变化,一般有着矿物组合或者矿物成分㊁结构的变化),表现出人为加工的特征
㊂
图3㊀仿孔雀石薄片在偏光显微镜下的特征
F i g .3㊀C h a r a c t e r i s t i c s o fm a l a c h i t e i m i t a t i o n t h i n s l i c e su n d e r p o l a r i z e d l i g h tm i c r o s c o p
e 2.3㊀红外光谱分析
对仿孔雀石样品的表面做傅里叶红外反射光谱
分析(图4),三颗样品的红外反射光谱均显示在基频区2800~3000c m -1有双吸收峰,表明该仿孔雀石材料中含有高分子聚合物,其中2918c m -1附近的吸收峰指示的是νa s (
C H 2)不对称伸缩振动,2850c m -1附近的吸收峰指示的是νs (
C H 2)对称伸缩振动;1715c m -1附近的吸收峰为C=O 伸缩振动峰,
1415c m -1附近的吸收峰归属于C O O 的弯曲振动,均指示该仿孔雀石样品中含有高分子有机物[4-9]
,结
合偏光显微镜下的观察结果,笔者认为偏光显微镜下的胶结物为高分子有机物㊂通过查阅并对比标准矿
物的红外光谱图发现[10]
,指纹区的1180c m -1㊁
1067c m -1㊁980c m -1㊁603c m -1附近的吸收峰特点与重
晶石的红外反射光谱图一致,并非孔雀石的红外反射
光谱图;872c m -1㊁698c m -1附近的吸收峰特点与方解石的红外反射光谱图相同㊂因此可知,该仿孔雀石样品中可能含有重晶石和方解石,也含有高分子有机物㊂2.4㊀X 射线粉末衍射分析
X 射线粉末衍射测试结果显示,
与衍射标准卡片数据库P D F -2[1
1]
比对,见图5和表1,仿孔雀石样品谱图包括两种矿物特征吸收峰:d =4.4379Å㊁
4.3374Å㊁3.8954Å㊁3.5757Å㊁3.4404Å㊁3.3175Å㊁
3.0996Å㊁2.8325Å㊁2.7260Å㊁2.1183Å㊁2.1032Å与重晶石的X 射线衍射特征谱线相对应,d =3.0333Å㊁
2.4925Å㊁2.2805Å㊁2.0974Å㊁1.9285Å㊁1.9103Å㊁
1.8733Å㊁1.5255Å与方解石的X 射线衍射谱线基本
一致[12-14
]㊂结合衍射峰的强度和分布情况可知,仿孔雀石样品的矿物成分主要是重晶石,含少量的方解石,与红外反射光谱图的分析结果一致㊂
3
5第32卷㊀第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀徐娅芬等:
市场中一种孔雀石相似材料的宝石学特征
图4㊀仿孔雀石样品的红外反射光谱图
F i g .4㊀I n f r a r e d r e f l e c t a n c e s p e c t r o g r a mo fm a l a c h i t e i m i t a t i o n s a m p
l e 图5㊀仿孔雀石样品的X 射线粉末衍射分析
F i g .5㊀X -r a yp o w d e r d i f f r a c t i o na n a l y s i s o fm a l a c h i t e i m i t a t i o n s a m p
l e s 4
5超硬材料工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2020年12月
表1㊀仿孔雀石样品的X射线粉末衍射数据
T a b l e1㊀X-r a yp o w d e r d i f f r a c t i o nd a t a o f
am a l a c h i t e i m i t a t i o n s a m p l e
2θ(ʎ)d/Å矿物组成2θ(ʎ)d/Å矿物组成
19.9914.4379重晶石48.5591.8733方解石
20.4594.3374重晶石49.0681.855重晶石
22.813.8954重晶石51.0791.7866重晶石
23.5873.7687重晶石52.1171.7535重晶石
24.8813.5757重晶石54.5481.6809重晶石
25.8763.4404重晶石54.8761.6717重晶石
26.8663.3157重晶石56.1471.6368重晶石
28.7793.0996重晶石56.5381.6264方解石
29.4223.0333方解石57.4151.6036方解石
31.5592.8325重晶石57.8611.5923重晶石
32.8272.726重晶石60.3071.5335重晶石36.0022.4925方解石60.6541.5255方解石36.2022.4792重晶石63.0551.4731重晶石
38.7582.3214重晶石64.8941.4357方解石
39.1242.3006重晶石63.9251.4551重晶石39.4822.2805方解石65.4141.4255重晶石
39.5532.2766重晶石65.5821.4223重晶石
40.832.2083重晶石66.5081.4047重晶石42.6472.1183重晶石66.7941.3994重晶石
42.9682.1032重晶石67.7021.3828重晶石
43.0922.0974方解石68.0271.377重晶石
44.0622.0535重晶石68.8891.3619重晶石47.0841.9285方解石69.6711.3485重晶石47.5611.9103方解石
2.5㊀紫外-可见光谱分析
从紫外-可见光谱图分析的结果可知(图6),孔雀石样品存在由F e3+d-d电子跃迁所导致的以450n m为中心的吸收宽峰和由F e3+㊁F e2+㊁C u2+联合作用导致的660n m以上的红区全吸收;与孔雀石样品不同的是,仿孔雀石在460n m㊁493n m㊁650n m㊁730n m处都存在宽缓的吸收峰,650n m处的吸收峰和有机染料有关[15],即该仿孔雀石样品中存在高分子有机物,这与红外反射光谱的分析结果一致,其余
吸收峰的原因需进一步研究
㊂
图6㊀仿孔雀石样品和孔雀石样品的紫外可见光谱图对比分析F i g.6㊀C o m p a r i s o no fU V-V I Ss p e c t r ab e t w e e nm a l a c h i t e
i m i t a t i o n s a m p l e s a n dm a l a c h i t e s a m p l e s
3㊀结论
(1)通过肉眼观察发现,该类仿孔雀石样品的纹路与天然孔雀石极为相似,均呈环带状分布;但通过光学显微镜观察发现,该类仿孔雀石的纹路过于 呆滞 ,而天然孔雀石纹路呈颗粒感或纤维状㊂
(2)常规宝石学测试表明,该类仿孔雀石样品的折射率为负读数,相对密度2.38左右,在紫外荧光灯下显示为惰性㊂
(3)通过偏光显微镜下的观察和分析发现,该类仿孔雀石样品中的矿物颗粒粒径极其细小,其中混杂有少量其他隐晶质物质,颜色的分布非常平直,随着色带的改变,矿物颗粒的大小和形态没有发生变化,指示该仿孔雀石样品是人为加工的,将不同颜色的粉末一层层叠加胶结从而形成该类仿孔雀石制品㊂
(4)通过红外反射光谱和X射线粉晶衍射结果分析发现,该类仿孔雀石样品中主要含重晶石以及少量的方解石,并存在起胶结作用的高分子有机物,而孔雀石样品中的成分主要是碱式碳酸铜㊂
(5)通过紫外可见光谱图分析可知,该类仿孔雀石样品在650n m处存在吸收峰,指示其致色原因与有机物有关;而天然孔雀石的致色原因则与F e3+㊁F e2+㊁C u2+等致色离子有关㊂
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ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ光伏新政下金刚石线行业发展放缓市场集中度仍有提升空间
金刚石线,主要是由金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀地固结在高强度钢线基体上制成的㊂与传统切割工艺相比,金刚石线具备切割效率高㊁材料损耗少㊁出片率高㊁环境污染小等优点,不仅可以提升产品的切割质量,还能在一定程度上降低企业的运营成本,因此在市场上的应用需求得到进一步拓宽㊂就目前来看,我国金刚石线市场已经形成了相对完善的生产产业链,其上游原材料主要包括金刚石微粉㊁钢线㊁镍等细分制造业;中游为金刚石线制造业;而下游应用需求主要集中在蓝宝石加工领域以及晶硅片切割领域,其中超过九成以上的金刚石线被用于硅片切割行业㊂
在早期发展阶段,金刚石线主要被应用于蓝宝石加工领域,在国内L E D及消费电子行业发展的刺激下,市场对蓝宝石的消费需求不断扩大,而金刚石线作为切割蓝宝石用的主要配件,其市场得以迅速扩大㊂随后,由于国家对光伏产业的高度重视,金刚石线作为切割晶硅片的主要设备,市场需求逐渐得到扩大㊂然而在光伏新政的推动下,国内光伏产业发展逐渐放缓,根据国家能源局发布的相关数据显示,我国光伏新增装机量在2019年下滑至30.11GW,金刚石线的应用需求也随之下降至110.0亿米左右㊂可以看出,近年来在光伏产业新政策的影响下,我国金刚石线市场需求下降,行业景气度也有所下滑㊂
从市场格局来看,近年来,随着我国金刚石线市场需求的持续下降,生产规模较小的中小微企业在市场上的竞争力随之减弱,逐渐被市场所淘汰,为大型龙头企业提供了更多的市场资源,从而起了企业整合的作用㊂目前我国金刚石线行业的主要企业包括:美畅新材㊁高测股份㊁东尼电子㊁岱勒新材㊁三超新材等,其中美畅新材占据着我国金刚石线市场接近50%的份额,处于绝对领先地位㊂
新思界行业分析人士表示,金刚石线主要起的是切割作用,在蓝宝石加工领域以及晶硅片切割领域有着巨大的应用需求,特别是光伏产业的快速发展为金刚石线提供了良好的基础条件㊂然而在近两年,随着光伏新政的逐渐推进,金刚石线市场需求逐年递减,产业经过一轮市场淘汰,实力弱的企业逐渐退出市场,技术实力较强的企业市场占有率扩大,促使我国金刚石线市场集中度进一步提升㊂未来随着光伏产业的持续稳定发展,且金刚石线应用范围的不断拓宽,我国金刚石线行业发展前景仍然良好㊂㊀(新思界网)
65超硬材料工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2020年12月。