8宝石改善与人工合成-助熔剂法详解PPT课件
宝石改善与人工合成焰熔法
3． 晶体生长的界面模型 A． 完整光滑界面生长模型
晶体生长过程应该是：先长一条行列，再长相邻的行列， 长满一层面网，然后开始长第二层面网，晶面(晶体上最外层 面网)是逐层向外平行推移的。这便是科塞尔—斯特兰斯基所 得出的晶体生长理论。
用这一理论可以很好地解释晶体的自限性，并论证晶体的 面角恒等定律。
2． 合成品种 3． 焰熔法合成宝石的鉴定
宝石改善与人工合成焰熔法
思考题
1. 试述焰熔法生长宝石的工作原理。 2. 焰熔法可以生长哪些宝石？ 3. 焰熔法生长的宝石晶体有哪些优缺点？ 4. 如何鉴别焰熔法生长的刚玉类宝石？ 5. 如何鉴别焰熔法生长的尖晶石及金红石晶体？ 6. 焰熔法生长宝石晶体的共同特征有哪些？
冷却套：吹管至喷嘴处有一冷 却水套，使氢气和氧气处于正常 供气状态，保证火焰以上的氧管 不被熔化
宝石改善与人工合成焰熔法
• C． 生长系统 • 梨晶：长出的晶体形态类似梨形，故称为梨晶。梨
晶大小通常为长23cm，直径2.5-5cm。生长速度：1 厘米/小时，一般6小时完成即可完成生长。 • 旋转平台：安置籽晶棒，边旋转、边下降；落下 的熔滴与籽晶棒接触称为接晶；接晶后通过控制旋转 平台扩大晶种的生长直径，称为扩肩；然后，旋转平 台以均匀的速度边旋转边下降，使晶体得以等径生长。
前言
一、人造宝石材料的重要性 二、人造宝石材料的发展 三、基本概念
1． 合成宝石（A.原料：半人工材料；B.有天
然对应物；C.可以有小的差异）
2． 人造宝石（YAG：钇铝榴石，Y3Al5O12 ）
宝石改善与人工合成焰熔法
四、晶体生长基本理论： 1．成核
成核过程实际是一个相变过程。 相变：当某一体系在外界条件改变时，会发生状 态的改变，这种现象即相变。宝石合成的过程即生 长晶体，从液相变为固相，或固相变为固相、气相 变为固相；相变过程受温压条件、介质组分的控制。 影响成核的外因主要是过冷度和过饱和度，成核 的相变有滞后现象 。 在合成晶体过程中，为了获得理想的晶体，人为 提供的晶核称为种晶或籽晶。
05 第五章 合成宝石及人造宝石
三、冷坩埚法
冷坩埚法是生产合成立方氧化锆晶体的方法。 该方法是俄罗斯科学院列别捷夫固体物理研究所的 科学家们研制出来的，并于1976年申请了专利。由 于合成立方氧化锆的外观和钻石相似，无色的合成 立方氧化锆迅速而成功的取代了其他的钻石仿制品， 成为钻石首选的代用品。合成立方氧化锆易于掺杂 着色，可获得各种颜色鲜艳的晶体，因此受到了宝 石商和消费者的欢迎。
钻石-石墨相图
球形压机
球形压机内部结构
合成钻石晶形与生长温度的关系
宝石级合成钻石的主要识别特征
结晶习性：合成钻石常常为立方体、八面体， 及二者的聚形，而天然钻石最常见的形态是八面体、 菱形十二面体。 晶面纹理：合成钻石可显示树枝状、漏砂状或 交切状纹理，接种面上粗糙不平。天然钻石常见三 角凹痕。 钻石类型：合成钻石为Ib型或者II型。 包裹体：针状、片状、针点状的金属包裹体，大量 的金属包裹体使得合成钻石具有明显的有磁性，甚 至会导电。 吸收光谱：合成钻石无415nm吸收线，
一、水热法
早在1882年人们就开始了水热法合成晶体的研究, 最早获得成功的是合成水晶。二十世纪上叶，由于 军工产品的需要，水热法合成水晶投入了大批量的 生产。随后，水热法合成红宝石于1943年由 Laubengayer和Weitz首先获得成功，Ervin和Osborn进 一步完善了这一技术。1946年奥地利的N.Lechleitner 首先成功合成水热法 祖母绿，1960年澳大利亚的 Johann Lechleitner也研究成功，1965年美国的Linde公 司开始水热法合成祖母绿的商业生产。1988年我国 有色金属工业总公司广西桂林宝石研究所曾骥良等 用水热法合成出质量较好的宝石级祖母绿 。九十年 代俄罗斯合成出了海蓝宝石、红色绿柱石等其它颜 色的绿柱石。
宝石合成技术
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：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。
而天然宝石的晶体形态为一定的几何多面体。
合成蓝宝石 助熔剂法
合成蓝宝石助熔剂法一、啥是合成蓝宝石呢？咱先来说说合成蓝宝石这个事儿。
你知道吗，蓝宝石可不仅仅是天然开采出来的那种哦。
合成蓝宝石呢，就是人们通过一些特殊的方法制造出来的蓝宝石。
它的外观呀，和天然蓝宝石可像了，不仔细看还真不容易分辨呢。
不过呢，可别以为合成的就不好，它在很多方面都有自己独特的用途哦。
二、助熔剂法闪亮登场。
现在就该讲讲助熔剂法啦。
这助熔剂法呀，就像是一场奇妙的魔法。
简单来说呢，就是在制造合成蓝宝石的时候，会用到一种叫做助熔剂的东西。
这个助熔剂就像是一个超级助手，它能够让那些制造蓝宝石的原料在比较低的温度下就开始熔化融合。
你想啊，要是没有这个助熔剂，可能得需要超级高的温度才能让原料融合在一起，那得多费事儿啊。
三、助熔剂法的原料选择。
那在助熔剂法里，原料的选择也是很有讲究的呢。
就好像做菜一样，不同的菜得选不同的食材。
制造合成蓝宝石的时候，会选择一些特定的金属氧化物之类的原料。
这些原料就像是一块块小积木，通过助熔剂这个神奇的胶水，慢慢组合成我们想要的蓝宝石的样子。
而且啊，这些原料的纯度也很重要，如果原料不纯，就像搭积木的时候有一些坏的积木块，最后搭出来的蓝宝石可能就不是那么完美啦。
四、助熔剂法的过程。
这个助熔剂法的过程也特别有趣呢。
首先把选好的原料和助熔剂放到一个特殊的容器里，这个容器就像是一个小魔法盒。
然后慢慢地升高温度，这个时候，助熔剂就开始发挥它的魔力啦。
它让原料慢慢熔化，各种原料的原子啊、离子啊就在这个熔化的状态下开始自由地跑来跑去，就像一群调皮的小虫子。
慢慢地，它们就会按照一定的规律组合在一起，形成蓝宝石的晶体结构。
这个过程就像是看着一群小虫子慢慢排好队，变成一个漂亮的图案一样神奇。
助熔剂法制造合成蓝宝石有不少优点呢。
其一呀，就是它能够制造出比较大的晶体。
你想啊，大的蓝宝石晶体在制作一些珠宝首饰的时候就特别方便，可以有更多的设计空间。
其二呢，用这种方法制造出来的合成蓝宝石，它的晶体质量还不错。
宝石人工合成方法第二部分
助熔剂法又称高温熔体法，将原料成分在高温下熔解于低熔点助熔剂熔体中，形成饱和溶液，然后通过缓慢地降温或在恒定温度下蒸发熔剂等方法，形成过饱和溶液而析出晶体。
似自然界矿物晶体从岩浆中结晶的过程。
一、助熔剂法的原理：顾名思义，一定有助熔剂。
助熔剂条件：熔化后能溶解待生长的晶体材料且不易挥发。
常用助熔剂：PbF2、Pb02、Bi203、B203、BaO-Bi203等极性化合物。
另外还有一些复杂的化合物，如钨酸盐、钼酸盐等。
助熔剂法生长晶体的原理：1)A熔点为TA，B熔点为TB，E为共结点。
2)将A、B组分混合，混合比例X。
当温度为TX时，混合组分X融成溶液。
随着温度的下降，X组分至Q 点，相当于TQ时，结晶析出A。
3)温度进一步降低，熔融的成份沿共结线TA-Q-E下滑。
A在X混合溶液中的成分不断增加，溶液处于过饱和状态，不断析出A组分，并长大成晶体。
从图可知：由于A组分中加入低熔点的B组分后，A组分的熔点和结晶点由TA 下降到TQ，这样就可以在较低的温度下生长出高熔点的宝石晶体。
因为B组分起到了降低熔点的作用，故称为助熔剂。
二、助熔剂法的分类1.自发成核法（1）缓冷法：在高温使材料熔融于助溶剂中，缓慢降温冷却，使晶体从饱和熔体中自发成核并逐渐成长的方法。
（2）反应法：助熔剂和原料熔融后，助溶剂与原料反应，反应后的晶体成分在熔融体中维持一定的过饱和度，生长晶体的方法。
（3）蒸发法：是在恒温下，蒸发熔剂，使熔体过饱和，从而使晶体析出并长大的方法。
①籽晶旋转法：由于助熔剂熔融后粘度较大，采用籽晶旋转，搅拌熔体，使晶体长大，且少含包裹体。
（合成红宝石）②顶部籽晶旋转提拉法：这是①法和晶体提拉法的结合。
边旋转边提拉，晶体绕籽晶逐渐长大。
③底部籽晶水冷法：水冷部位形成过饱和熔体抑制了熔体其它部位成核，保证籽晶的生长。
1.对待生长晶体有极好的溶解性，随温度的变化，溶解度变化也较大。
2.在宽的温度范围内，所生长的晶体是唯一的稳定相，助熔剂与晶体成分不能形成中间产物。
02 水热法 宝石改善与人工合成 讲座
水热法
水热法是利用高温高压的水溶液溶解矿物质， 控制高压釜内溶液的温差产生对流和形成过 饱和状态，使溶解在溶液中的矿物质在种晶 上析出，生长成较大的晶体。 自然界热液成矿就是在一定的温度和压力下， 成矿热液中成矿物质从溶液中析出的过程。 水热法合成宝石就是模拟自然界热液成矿过 程中晶体的生长。
③ 生长阶段 ④ 开釜阶段
升温调节、控温和温差， 停炉、打开保险、冷却降温、高压釜出膛
降至室温、开釜、取晶体、 倒余渣、清洗晶体和高压釜、检查
合成彩色水晶添加的致色元素及随后的处理
颜色
蓝色 褐色 深褐色 绿色 紫色 黄色 黄-绿色
添加剂及随后的处理
加Co，然后在还原环境加热 加Fe 加Al，然后辐照 加Fe，然后在还原环境中加热 加Fe，然后辐照 加Fe g射线辐照，然后加热
水热法生长宝石晶体与鉴别
本章要点
理解水热法生长宝石晶体的有关概念和原理 了解影响水热法宝石晶体生长的因素及其
合成各种宝石晶体的工艺过程和生长条件 掌握水热法生长各种宝石的鉴定特征
思考题
1. 水热法生长宝石晶体的方法有几类？ 2. 水热法生长的宝石晶体有几种？ 3. 水热法生长的各洁干净、一定的表面积比
§3 水热法生长水晶晶体与鉴别
水热法合成水晶的历史 始于19世纪初 1928年德国科学家理查德.纳肯首次使用高压釜 1950年美国、英国进行商业性生产 我国50年代开始研究，1998年产量可达1400吨
已投放市场的合成水晶品种 无色、紫色、黄色、绿色、蓝色、玫瑰粉红色、
等温法高压釜
溶液 培养体 高压釜 籽晶
温差法高压釜
宝石学速成合成宝石及人造宝石PPT课件
（3）提拉法合成宝石的识别特征
①弧形生长纹 提拉法生长的宝石晶体，由于提拉和旋转作用，会产生弯曲的弧形生长纹， 但不如焰熔法明显。
提拉法合成红宝石 的弯曲生长纹
第16页/共50页
②气泡 提拉法合成的晶体，都会含有气体包体，且气泡分布不均匀。提
拉法常可见拉长的或哑铃状气泡。 ③金属包体
第33页/共50页
①自发成核法 在晶体材料全部熔融于助熔剂中之后，缓慢地降温冷却，使晶体从饱和熔
体中自发成核并逐渐成长的方法。 ②种晶生长法
种晶生长法主要目的是克服自发成核时晶粒过多的缺点，使得晶体在种 晶上结晶生长。
第34页/共50页
（2）助熔剂法祖母绿的生长工艺
埃斯皮克法
助熔剂法合成祖母绿 的公司有：美国的林 德(Linde)、查塔姆 (Chatham)、法国的 吉尔森(Gilson)和日 本的拉姆拉 (Ramaura)。
第24页/共50页
（2）水热法工艺（合成祖母绿）
原料：氧化铬、氧化铝和氧 化铍粉末的烧结块，水晶； 矿化剂：国内采用HCl，充 填度80%； 种晶：种晶用铂金丝挂于高 压釜中部，可用天然无色绿 柱石或合成的祖母绿。 温度：6000C； 工作压力：1000X105Pa 生长速度：每天
第25页/共50页
第7页/共50页
c. 弧形生长纹 • 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。 • 合成尖晶石很少显示色带。
第8页/共50页
d. 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。
第3页/共50页
宝石改善与人工合成助熔剂法PPT文档共38页
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
宝石改善与人工合成助熔剂法
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
宝石改善与人工合成-助熔剂法详解PPT精品课件
主要设备
高温马弗炉和铂坩埚。
合成祖母绿晶体常采用
1650℃的硅钼棒电炉。炉子 一般呈长方体或圆柱体，要
求炉的保温性能好，良好的
控温系统。
2021/3/1
12
生长过程
首先在铂坩埚中放入晶体原料和助熔剂，将坩埚放入高温 电阻炉中加热，待原料和助熔剂开始熔化后，在略高于熔点 的温度下恒温一段时间，使所有原料完全熔化。
10
助熔剂法生长宝石的实例
助熔剂法生长祖母绿晶体
注意两种生长工艺的差异
助熔剂法生长红宝石晶体 助熔剂法生长YAG晶体
2021/3/1
11
埃斯皮克(Espig)缓冷法生长祖母绿晶体
1888年和1900年，使用自发成核法中的缓冷法生长出祖母 绿晶体的技术。 1924-1942年，德国人埃斯皮克(H. Espig)等进 行深入研究，并对助熔剂缓冷法做了改进，生长出长达2cm的 祖母绿晶体。
生长速度约0.33mm/月。12个月内可长出2cm的晶体。
2021/3/1
15
工艺要点:
a. 严格控制原料的 熔化温度和降温速 度，以便祖母绿单 晶稳定生长，并抑 制金绿宝石和硅铍 石晶核的大量形成。
b. 在祖母绿晶体生长过程中必须按时供应生长所 需的原料，使原料始终均匀地分布在熔体中。
c. 坩埚顶部和底部要保持较高的温度，中部温度 2021/较3/1 低，存在一定的温差防止其它晶核的大量出现。16
2021/3/1
3
助熔剂法生长宝石的基本原理
助熔剂法: 将组成宝石的原料在高温下溶解于低熔点的助
熔剂中，使之形成饱和熔融液，然后通过缓慢降温或在恒 定温度下蒸发熔剂等方法，使熔融液处于过饱和状态，从 而使宝石晶体析出生长的方法。
宝石改善扩散和染色处理课件
1. 熟悉扩散处理技术的原理及工艺条件。 2. 掌握红篮宝石扩散处理的鉴别特征。
复习思考题
1. 什么是扩散处理？简述扩散处理的原理？ 2. 什么是Ⅰ型、 Ⅱ型扩散处理蓝宝石？ 3. 鉴定扩散处理蓝宝石较有效的方法是什么？有何典型 特征？ 4. 扩散处理红宝石、星光宝石有何鉴别特征? 5. 当你接触扩散处理的宝石时，如何最有效鉴别？
扩散处理需高温条件，略低于宝石熔点的温度， 使晶体格架扩大，便于半径较大的着色离子迁移， 部分进入到刚玉宝石的表层，使宝石呈现出蓝色。
宝石改善扩散和染色处理课件
扩散蓝宝石的类型
根据扩散层厚度 根据致色离子
Ⅰ型： 0.004~0.1mm Ⅱ型（“深”扩散处理）达
0.4mm
Cr、Ni：橙黄色扩散层 Co： 蓝色扩散层 Fe、Ti：扩散蓝宝石（主要）
使致色物质渗入珠宝玉石中，达到产生 颜色、增强颜色或改善颜色均匀性的目的。
宝石改善扩散和染色处理课件
染色处理的原理
对结构疏松多孔或有裂纹、裂隙的珠宝玉石， 使颜料可渗透进去。
溶剂法使用有机染料，沉淀法使用无机染色 剂。一旦溶剂蒸发或化学反应，带色物质就留在 宝石的孔隙或裂隙中。 特点：
有机染料一般会褪色，化学沉淀则较持久。 主要用于颜色浅淡、价值低的宝石的加色。
5. 化学成分：样品表面Cr2O3含量 异常。表面铬含量高，油浸中呈 轮廓清晰的高突起红色圈。
宝石改善扩散和染色处理课件
染色处理
染色绿柱石
宝石改善扩散和染色处理课件
本章要点
1. 熟悉染色处理技术的工艺条件。 2. 掌握常见染色处理宝石的处理工艺及鉴别特征。
复习思考题
1. 什么是染色处理？ 2. 染色处理对材料、染料各有什么要求？ 3. 影响染色处理的因素有哪些？ 4. 分别列举常见宝石染色的鉴别特征。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
顶部籽晶旋转提拉法—YIG（钇铁榴石）
2020年9月28日
6
底部籽晶水冷法—YAG（钇铝榴石）
自发成核法和籽晶生长法
2020年9月28日
7
籽 晶 旋 转 提 拉 法
2020年9月28日
8
助熔剂法生长宝石的关键因素
——助熔剂的选择
助熔剂性质：1．溶解能力强；
2．低熔点、高沸点； 3．粘滞性小； 4．挥发性、毒性和腐蚀性小； 5．易与晶体分离； 6．不易污染晶体。
d. 升温至I400℃，恒温数小时，再缓慢降温至1000℃保温。 e. 补充料，底部2天一次，顶部2-4周一次。 f. 温度至800℃时，坩埚上下组份扩散、反应形成祖母绿分子 g. 当溶液浓度达到过饱和时，便在祖母绿晶种上生长。 h. 生长结束后，将助熔剂倒出，坩埚加热硝酸进行溶解处理 50小时，待温度缓慢降至室温后，即得到干净的祖母绿单晶。
2020年9月28日
3
助熔剂法生长宝石的基本原理
助熔剂法: 将组成宝石的原料在高温下溶解于低熔点的助
熔剂中，使之形成饱和熔融液，然后通过缓慢降温或在恒 定温度下蒸发熔剂等方法，使熔融液处于过饱和状态，从 而使宝石晶体析出生长的方法。
此法在一定程度上模拟了自然界的岩浆分异结晶 成矿过程。
“Kashan”合成红宝石、合成蓝宝石、“Chatham” 合成祖母绿、YAG、GGG、合成金绿宝石、合成尖设备 高温马弗炉和铂坩埚。
合成祖母绿晶体常采用 1650℃的硅钼棒电炉。炉子 一般呈长方体或圆柱体，要 求炉的保温性能好，良好的 控温系统。
12
生长过程
首先在铂坩埚中放入晶体原料和助熔剂，将坩埚放入高温 电阻炉中加热，待原料和助熔剂开始熔化后，在略高于熔点 的温度下恒温一段时间，使所有原料完全熔化。
9
助熔剂法生长宝石的优缺点
优点
适用性强；
生长温度低；
可生长有挥发组份并在熔点附近会发生分解的晶体；
可在相变温度以下生长晶体；
比焰熔法生长出的晶体质量好；
热量输送对晶体生长的影响可以忽略；
设备简单。
缺点
生长速度慢，
许多助熔剂具有不同程度的毒性，其挥发物还常腐蚀
或污染炉体。
2020年9月28日
助熔剂法生长宝石晶体与鉴别
2020年9月28日
1
本章要点
掌握助熔剂法生长宝石晶体的基本原理 了解助熔剂法生长宝石晶体的各种方法及
工艺过程
鉴别助熔剂法生长的祖母绿和红宝石晶体
2020年9月28日
2
复习思考题
1. 助熔剂法生长宝石晶体的概念？ 2. 助熔剂法生长宝石晶体的基本原理？ 3. 合成祖母绿和合成红宝石晶体可用哪几种助熔 剂法进行生长？ 4. 助熔剂法生长宝石晶体有何优缺点。 5. 助熔剂法生长的宝石晶体有哪些特征？ 6. 如何鉴别助熔剂法合成的祖母绿和红宝石？
然后以0.2-0.5℃/h缓慢降温， 形成过饱和溶液。电炉顶部温度 稍高于底部，晶体便以约每秒 6.0×10-6cm生长。
生长结束，倒出熔融液，所得 晶体与坩埚一起重新放回炉中， 随炉温一起降至室温。
出炉，将晶体与坩埚一起放在 能溶解助熔剂的溶液中，溶去剩 余的助熔剂，即得到生长晶体。
2020年9月28日
10
助熔剂法生长宝石的实例
助熔剂法生长祖母绿晶体
注意两种生长工艺的差异
助熔剂法生长红宝石晶体 助熔剂法生长YAG晶体
2020年9月28日
11
埃斯皮克(Espig)缓冷法生长祖母绿晶体
1888年和1900年，使用自发成核法中的缓冷法生长出祖母 绿晶体的技术。 1924-1942年，德国人埃斯皮克(H. Espig)等进 行深入研究，并对助熔剂缓冷法做了改进，生长出长达2cm的 祖母绿晶体。
2020年9月28日
4
基 本 原 理
2020年9月28日
5
助熔剂法的分类
根据晶体成核及晶体生长的方式分为两大类：
自发成核法和籽晶生长法。
自发成核法：根据获得过饱和度的方法
缓冷法—合成红宝石、无色蓝宝石、祖母绿、 YAG
蒸发法—合成尖晶石
反应法—钡铁氧
籽晶生长法：根据生长工艺
籽晶旋转法—“卡善”合成红宝石
生长工艺
助熔剂：钼酸锂； 热区：添加原料、助熔剂和致色剂； 冷区：吊挂籽晶，视坩埚大小排列祖母绿籽晶片。
升温至原料熔融，热区熔融后祖母绿分子扩散到温度 稍低的冷区。当祖母绿熔融液浓度过饱和时，祖母绿便 在籽晶上结晶生长。热区和冷区的温差很小，保持低的 过饱和度以阻止硅铍石和祖母绿的自发成核作用。
实际中因难于同时满足上述条件，多采用复合助熔剂。
目前使用最广泛的助熔剂是 铅、铋极性化合物类，如PbO、PbF2、PbCl2、PbO-PbF2、
Bi2O3、BiF3、Bi2O3－B2O3等。
硼 化 合 物 类 如 B2O3、NaBO2、Na2B4O7、KBO2、BaB2O4 等 。
2020年9月28日
吉尔森籽晶法生长祖母绿晶体
法国陶瓷学家吉尔森（P·Gilson）采用籽晶法生长祖母绿晶 体，能生长出14×20mm的单晶体，曾琢磨出 l8ct大刻面的祖 母绿宝石，于1964年开始商业性生产。
装置
铂坩埚中央 加竖铂栅栏网 ，分隔为两个 区，一个为熔 化区，另一个 为生长区。
2020年9月28日
17
生长速度约0.33mm/月。12个月内可长出2cm的晶体。
2020年9月28日
15
工艺要点:
a. 严格控制原料的 熔化温度和降温速 度，以便祖母绿单 晶稳定生长，并抑 制金绿宝石和硅铍 石晶核的大量形成。
b. 在祖母绿晶体生长过程中必须按时供应生长所 需的原料，使原料始终均匀地分布在熔体中。
c. 坩埚顶部和底部要保持较高的温度，中部温度 2020年较9月2低8日 ，存在一定的温差防止其它晶核的大量出现。16
13
工艺条件
原料：纯净的绿柱石粉 纯氧化物：BeO、SiO2、Al2O3及微量Cr2O3 。
助熔剂：常用氧化钒、硼砂、钼酸盐、锂钼酸盐、钨酸盐及 碳酸盐等。目前多采用锂钼酸盐和五氧化二钒混合助熔剂。
2020年9月28日
14
工艺流程：
a. 用铂栅隔开坩埚，放置补充料的铂金属管。 b. 按比例投料（氧化物、助熔剂和着色剂）。 c. 原料入坩锅，加SiO2玻璃、浮于熔剂表面，其它反应物通 过导管加到坩埚底部，将坩埚置于高温炉中。