11 热处理 宝石改善与人工合成 讲座
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宝石改善与人工合成焰熔法
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。
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。
宝石改善与人工合成高温高压法讲课文档
热、绝缘性能，提供较大的合成腔体及均压区域。
加热系统：稳定性好，精确控压控温提高合成效果。 控制系统：
现在十页，总共二十七页。
现在十一页，总共二十七页。
现在十二页，总共二十七页。
晶种触媒法合成金刚石的工艺
1、腔体中部（热区）放置纯度达到光谱纯的石墨碳源， 用镍铁（1：1）合金为触媒，金刚石晶种安放在下端冷区，使 {100}（接种面）面对着金属触媒。
现在二十页，总共二十七页。
现在二十一页，总共二十七页。
合成钻石与天然钻石的鉴别
现在二十二页，总共二十七页。
翡翠的人工合成
美国贝尔和罗赛布姆于1969年用实 验方法研究了硬玉的温压关系。 从图可见：形成硬玉的下限约 400℃，1.8×109Pa压力，温度越高
，压力越大；并且压力越大，则形成 硬玉的温度区间也大。人工合成翡翠 便是模拟这种条件开展的。
将混和物置于一定配比的硝酸和硫酸溶液中加热，利用非金刚石碳在280℃温
度下能与硫酸、硝酸反应，生成二氧化碳气体和易溶于水的物质的性质，达到分离非金刚石碳 、提纯金刚石的目的。其反应式为：
C＋2H2SO4=2SO2＋2H2O＋CO2↑ ＋
O2→SO3 3C＋4HNO3=4NO＋2H2O＋3CO2↑
＋
（2）磁选法
（3）电解法
电解条件为NiSO4等溶液，反应使阳极处的Ni经电解溶液跑到阴极，使金属或合金不
断地从合成物的混合体中徐徐解离出来。反应原理为：
Ni＋2＋2e →Ni＋2（阴极反应） Ni－2e →Ni＋2（阳极反应）
现在十六页，总共二十七页。
除石墨
消除石墨的方法很多（各种物理的和化学的），常用有：
（1）硝酸一硫酸法
（3）聚集在生长晶面附近的金刚石结晶基元在晶面上叠 合，进入晶格位，使金刚石晶体生长。
加热系统：稳定性好，精确控压控温提高合成效果。 控制系统：
现在十页，总共二十七页。
现在十一页，总共二十七页。
现在十二页，总共二十七页。
晶种触媒法合成金刚石的工艺
1、腔体中部（热区）放置纯度达到光谱纯的石墨碳源， 用镍铁（1：1）合金为触媒，金刚石晶种安放在下端冷区，使 {100}（接种面）面对着金属触媒。
现在二十页，总共二十七页。
现在二十一页，总共二十七页。
合成钻石与天然钻石的鉴别
现在二十二页，总共二十七页。
翡翠的人工合成
美国贝尔和罗赛布姆于1969年用实 验方法研究了硬玉的温压关系。 从图可见：形成硬玉的下限约 400℃，1.8×109Pa压力，温度越高
，压力越大；并且压力越大，则形成 硬玉的温度区间也大。人工合成翡翠 便是模拟这种条件开展的。
将混和物置于一定配比的硝酸和硫酸溶液中加热，利用非金刚石碳在280℃温
度下能与硫酸、硝酸反应，生成二氧化碳气体和易溶于水的物质的性质，达到分离非金刚石碳 、提纯金刚石的目的。其反应式为：
C＋2H2SO4=2SO2＋2H2O＋CO2↑ ＋
O2→SO3 3C＋4HNO3=4NO＋2H2O＋3CO2↑
＋
（2）磁选法
（3）电解法
电解条件为NiSO4等溶液，反应使阳极处的Ni经电解溶液跑到阴极，使金属或合金不
断地从合成物的混合体中徐徐解离出来。反应原理为：
Ni＋2＋2e →Ni＋2（阴极反应） Ni－2e →Ni＋2（阳极反应）
现在十六页，总共二十七页。
除石墨
消除石墨的方法很多（各种物理的和化学的），常用有：
（1）硝酸一硫酸法
（3）聚集在生长晶面附近的金刚石结晶基元在晶面上叠 合，进入晶格位，使金刚石晶体生长。
珠宝知识培训之人工合成宝石讲解
2019/3/19
石墨-钻石的相图
8
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。
种晶一般都是从已有的大晶体上切取的。种晶上的缺 陷，如位错、开裂、晶格畸变等在一定的范围内会“遗传” 给新生长的晶体。在选择种晶时要避开缺陷。 根据晶体生长习性和应用的要求，种晶可采用粒状、 棒状、片状等不同的形态。种晶的光性方位对合成晶体的 形态、生长速度等有很大的影响。所以种晶的选择非常重 要。
2019/3/19
6
1．成核 成核过程实际是一个相变过程。相是一个体系中均 匀一致的部分，它与另外的其它部分有明显的分界线。
化学成分相同的物质，在不同的温压条件下，可以呈 不同的结构（同质多象）、或不同的状态如固相、液相 和气相。 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。
相图：根据相变理论公式（克拉帕珑方程），即反 映压力、温度和组分的关系，作出的表示相变、温度、 压力、组分关系的图解。
2019/3/19 7
石墨的相图是一元 相图，如图所示。 这个相图表明，在 很大的压力和温度 范围内存在碳的固 态相变。它是根据 热力学原理，结合 多次实验和外推等 做出的。石墨在温 度 1400-16000C 和 4.5-6×109Kb 的 压 力下会转变为钻石， 该图是合成钻石的 依据。
合成宝石
熟悉几种常见的合成宝石（如合成钻 石、合成刚玉、合成立方氧化锆、合成 祖母绿、合成欧泊、合成水晶等）的生 产方法及其特征。掌握天然宝石与合成 宝石的鉴定方法。
2019/3/19 1
一、概述
(一) 合成宝石与人造宝石 1. 合成宝石的定义 合成宝石是全部或部分由人工生产的无机产物,且它 们的物理性质,化学成分和晶体结构和所对应的天然宝石 基本相同。 A．原料：半人工材料；如天然去皮水晶作为合成水晶的 原料； 人工分离出的原料Al2O3 作为合成红宝石的原料； B．有天然对应物：天然红宝石---合成红宝石 它们的物理性质、化学成分和原子结构都基本相同； C．可以有小的差异： 天 然 尖 晶 石 ： MgO ： Al2O3==1 ： 1 ， RI 1.718 ， SG 3.60 合成尖晶石：MgO：Al2O3==1：1.5—3.5；RI 1.727， SG 3.63 正是这微小的差异，使我们能够区分它们。 2019/3/19 2
石墨-钻石的相图
8
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。
种晶一般都是从已有的大晶体上切取的。种晶上的缺 陷，如位错、开裂、晶格畸变等在一定的范围内会“遗传” 给新生长的晶体。在选择种晶时要避开缺陷。 根据晶体生长习性和应用的要求，种晶可采用粒状、 棒状、片状等不同的形态。种晶的光性方位对合成晶体的 形态、生长速度等有很大的影响。所以种晶的选择非常重 要。
2019/3/19
6
1．成核 成核过程实际是一个相变过程。相是一个体系中均 匀一致的部分，它与另外的其它部分有明显的分界线。
化学成分相同的物质，在不同的温压条件下，可以呈 不同的结构（同质多象）、或不同的状态如固相、液相 和气相。 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。
相图：根据相变理论公式（克拉帕珑方程），即反 映压力、温度和组分的关系，作出的表示相变、温度、 压力、组分关系的图解。
2019/3/19 7
石墨的相图是一元 相图，如图所示。 这个相图表明，在 很大的压力和温度 范围内存在碳的固 态相变。它是根据 热力学原理，结合 多次实验和外推等 做出的。石墨在温 度 1400-16000C 和 4.5-6×109Kb 的 压 力下会转变为钻石， 该图是合成钻石的 依据。
合成宝石
熟悉几种常见的合成宝石（如合成钻 石、合成刚玉、合成立方氧化锆、合成 祖母绿、合成欧泊、合成水晶等）的生 产方法及其特征。掌握天然宝石与合成 宝石的鉴定方法。
2019/3/19 1
一、概述
(一) 合成宝石与人造宝石 1. 合成宝石的定义 合成宝石是全部或部分由人工生产的无机产物,且它 们的物理性质,化学成分和晶体结构和所对应的天然宝石 基本相同。 A．原料：半人工材料；如天然去皮水晶作为合成水晶的 原料； 人工分离出的原料Al2O3 作为合成红宝石的原料； B．有天然对应物：天然红宝石---合成红宝石 它们的物理性质、化学成分和原子结构都基本相同； C．可以有小的差异： 天 然 尖 晶 石 ： MgO ： Al2O3==1 ： 1 ， RI 1.718 ， SG 3.60 合成尖晶石：MgO：Al2O3==1：1.5—3.5；RI 1.727， SG 3.63 正是这微小的差异，使我们能够区分它们。 2019/3/19 2
02 水热法 宝石改善与人工合成 讲座
如何鉴别？ 4. 水热法生长宝石晶体的鉴定特征？ 5. 影响水热法生长宝石晶体的因素是什么？
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
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。
宝石优化处理及方法
宝石优化处理及方法宝石是一种非常珍贵且具有高度价值的天然矿物，在珠宝制造和装饰方面广泛应用。
为了让宝石展现出最佳的外观和性能，需要进行优化处理。
下面将介绍一些常见的宝石优化处理及方法。
1.研磨和抛光：研磨和抛光是宝石处理的首要步骤。
通过使用研磨工具和磨料，可以将宝石表面的瑕疵和不平整部分去除，使其表面光滑平整。
这不仅可以增强宝石的外观，还可以提高其光亮度和折射率。
2.热处理：热处理是一种常见的宝石优化方法，特别是对于彩色宝石。
通过加热宝石，可以改变其颜色、减少内部缺陷、增强光亮度和增加透明度。
热处理需要控制温度、时间和气氛以确保宝石的质量和稳定性。
3.染色和渗透：染色和渗透是一种常用于改变宝石颜色和增强其外观的方法。
染色通常使用颜料或染料，通过将其渗透到宝石的内部，达到改变颜色的效果。
这种处理方法通常用于低价值的宝石，以提高其市场价值。
4.填充：填充是一种用于修复宝石表面裂纹和缺陷的方法。
通过填充透明物质，如沥青或塑料，可以填补宝石的裂纹，使其看起来更完整。
然而，填充过的宝石可能会在时间和磨损下失去填充物，因此需要进行定期维护。
5.磨光和切割：磨光和切割是使宝石具有理想外形和几何形状的重要步骤。
通过使用精密的切割工具和技术，可以将宝石切割成各种形状，如圆形、椭圆形、心形等。
同时还可以调整宝石的比例、角度和大小，以最大限度地提高其光学性能。
总之，宝石优化处理方法多种多样，目的都是为了改善宝石的外观和性能。
宝石业的专业人士通常会根据宝石的类型、质量和市场需求选择合适的处理方法。
然而，需要注意的是，一些处理方法可能会改变宝石的天然属性和原始状态，因此在购买宝石时应该了解其处理情况，并根据个人喜好和预算做出选择。
宝石优化处理教程优秀课件
• 关于宝石的优化处理，特别是对色泽和透明度较差的天然宝石颜色 的改变的研究，目前在国际上已成为了一个专门的学科。
宝石优化处理教程优秀
二、优化处理的历史
• 有一些改善宝石的处理方法尽管在古代就已经被人们认识了，如加热的方 法使红玛瑙变红等等，但当时更多的是在偶然的机遇中发明的。只有在今天， 当人们弄清了固体物质包括无机质矿物（如金刚石、刚玉、黄玉、绿柱石、 水晶等），有机质宝石（如珍珠、琥珀等）的固体物理性质和研究了宝石的 致色机理之后，才是这个古老的领域发生了巨大的变化，产生各式各样新的 完善的宝石处理技术。
宝石优化处理教程优秀
• （4）使一些含水的宝石发生脱水作用而引起颜色的变化。 • 有些宝石中不仅存在吸附水，而且还含有结构水，在热处理优化过程中，若温度不破坏结构水，则
能完成改色任务；若加热温度过高会将结构水驱赶出来，使宝石发生脱水作用，从而破坏宝石的结 构稳定。当然，有些宝石在此时也会变色，但这种变色往往是人们不希望的。如漂亮的欧泊若加热 到300℃左右就会失水，从而破坏它的变彩效应。所以，在采用热处理优化珠宝玉石颜色时必须掌 握好加热温度。粉红色玉髓变橙，红或褐色；虎睛石加热产生深褐至红褐色与脱水作用有关。 • （5）使某些宝石发生结晶构型的变化。 • 有些宝石随着温度的升高，晶格结构类型会发生变化，从而发生颜色变化。例如加热可使低型锆石 转化成高型锆石，颜色由褐-褐红色变成无色透明，人们常用此法获得折光率高的无色锆石作为钻 石仿制品；若在还原环境下加热，还可以得到迷人的浅蓝色-蓝色锆石。 • （6）使某些宝石发生重组、再生和净化而达到优化的目的。 • 对于有机宝石如琥珀，在较低的温度下热处理就可以使它软化或熔融，冷却后成透明度高、质地较 纯的琥珀，若在软化时加压，还会出现美丽的爆裂花形图案，通常称之为“太阳光芒”。 • （7）消除宝石中的包裹体，提高宝石的透明度和净度。 • 宝石中经常存在包裹体，不仅影响宝石净度，有时还影响宝石的透明度。高温热处理（常接近宝石 的熔点）能把宝石中的不纯包裹体杂质熔解或消除，以达到提高提宝石的透明度和净度的目的，如 红宝石的热处理可去除丝光。据资料表明，市场上销售的高档红宝石和蓝色蓝宝石，许多都是经过 高温处理的。 • （8）温度骤变可能引起珠宝玉石内部产生裂纹。 • 由于绝大部分珠宝玉石是热的不良导体，热膨胀系数比较小在加热速度太快或冷却过程太快时产生 内应力，容易产生裂纹；另外，有些玉石中含有较多的气-液包裹体，在高温下可能是这些包裹体 发生爆裂，从而产生裂纹或指纹状包裹体。例如蓝宝石中包裹体周围的“晕”。我们还经常利用宝 石的这一特性制造许多效果，例如晕彩石英。
宝石优化处理教程优秀
二、优化处理的历史
• 有一些改善宝石的处理方法尽管在古代就已经被人们认识了，如加热的方 法使红玛瑙变红等等，但当时更多的是在偶然的机遇中发明的。只有在今天， 当人们弄清了固体物质包括无机质矿物（如金刚石、刚玉、黄玉、绿柱石、 水晶等），有机质宝石（如珍珠、琥珀等）的固体物理性质和研究了宝石的 致色机理之后，才是这个古老的领域发生了巨大的变化，产生各式各样新的 完善的宝石处理技术。
宝石优化处理教程优秀
• （4）使一些含水的宝石发生脱水作用而引起颜色的变化。 • 有些宝石中不仅存在吸附水，而且还含有结构水，在热处理优化过程中，若温度不破坏结构水，则
能完成改色任务；若加热温度过高会将结构水驱赶出来，使宝石发生脱水作用，从而破坏宝石的结 构稳定。当然，有些宝石在此时也会变色，但这种变色往往是人们不希望的。如漂亮的欧泊若加热 到300℃左右就会失水，从而破坏它的变彩效应。所以，在采用热处理优化珠宝玉石颜色时必须掌 握好加热温度。粉红色玉髓变橙，红或褐色；虎睛石加热产生深褐至红褐色与脱水作用有关。 • （5）使某些宝石发生结晶构型的变化。 • 有些宝石随着温度的升高，晶格结构类型会发生变化，从而发生颜色变化。例如加热可使低型锆石 转化成高型锆石，颜色由褐-褐红色变成无色透明，人们常用此法获得折光率高的无色锆石作为钻 石仿制品；若在还原环境下加热，还可以得到迷人的浅蓝色-蓝色锆石。 • （6）使某些宝石发生重组、再生和净化而达到优化的目的。 • 对于有机宝石如琥珀，在较低的温度下热处理就可以使它软化或熔融，冷却后成透明度高、质地较 纯的琥珀，若在软化时加压，还会出现美丽的爆裂花形图案，通常称之为“太阳光芒”。 • （7）消除宝石中的包裹体，提高宝石的透明度和净度。 • 宝石中经常存在包裹体，不仅影响宝石净度，有时还影响宝石的透明度。高温热处理（常接近宝石 的熔点）能把宝石中的不纯包裹体杂质熔解或消除，以达到提高提宝石的透明度和净度的目的，如 红宝石的热处理可去除丝光。据资料表明，市场上销售的高档红宝石和蓝色蓝宝石，许多都是经过 高温处理的。 • （8）温度骤变可能引起珠宝玉石内部产生裂纹。 • 由于绝大部分珠宝玉石是热的不良导体，热膨胀系数比较小在加热速度太快或冷却过程太快时产生 内应力，容易产生裂纹；另外，有些玉石中含有较多的气-液包裹体，在高温下可能是这些包裹体 发生爆裂，从而产生裂纹或指纹状包裹体。例如蓝宝石中包裹体周围的“晕”。我们还经常利用宝 石的这一特性制造许多效果，例如晕彩石英。
第四节 宝石的合成与优化
祖母绿表面涂层的脱落
二、优化处理方法—表面扩散处理 1、方法与目的 表面扩散处理是在较高的温度下,让着色的离子从宝石 的表面扩散到宝石的晶格中从而使宝石产生颜色 。 表面扩散目前常用于蓝宝石和红宝石。
实例：蓝宝石的扩散处理
扩散元素：Fe+Ti 扩散条件： 温度 1800℃； 时间 24h 扩散层厚度： 0.1-0.25mm
二、优化处理方法—幅照处理
1、方法与目的 用高能射线或粒子束对宝石进行照射，使宝石晶体产 生缺陷，造成着色中心，而使宝石产生颜色。 常用的幅照源有γ射线、中子束、高能电子束。 幅照处理是一种常用的优化处理方法。 它可使无色的钻石变成蓝色、绿色、黄色和红色。它 还可将无色的蓝宝石变成黄色，无色的黄玉变成蓝 色，黄色水晶变成紫色。
晶体的生长过程 1. 经过由氢气和氧气燃烧产 生的火焰发生熔融作用， 产生的熔体并落在旋转杆 顶端的籽晶上冷却结晶。 2. 随旋转杆下降，晶体一层 一层地生长，不断长大， 形成梨晶。 3. 梨晶在生长过程中，其顶 部始终保持厚度约20μm 的熔融层。
梨晶的生长过程
2、焰熔法合成宝石的特点 1）具有弯曲生长纹。 2）可能含有大量的气泡而不是天然宝石中常见的气 液两相的包裹体。 3）晶体生长速度快，生产成本低。 3、常用焰熔法合成的宝石
生长过程： 1、将所需的原料放入坩 埚内，并用高频线圈加热 至原料熔化。 2、将熔体表面的温度控 制在晶体熔点，让晶种接 触熔体表面。 3、在拉杆的作用下缓慢 旋转提拉。在晶种的端部 发生结晶作用，形成圆棒 状的晶体。
4、提拉法合成的宝石 目前，合成宝石中大多数氧化物类的晶体，如红 宝石、蓝宝石、尖晶石、变石、YAG、GGG等都可 用提拉法生长。 但由于该方法的成本高，实际中用于合成宝石的 并不多，更多地用于人工光晶体等的生长。 提拉法合成宝石的特点：晶体质量好，宝石中的 内含物较少，有时含有少量的气泡及弯曲生长纹。
二、优化处理方法—表面扩散处理 1、方法与目的 表面扩散处理是在较高的温度下,让着色的离子从宝石 的表面扩散到宝石的晶格中从而使宝石产生颜色 。 表面扩散目前常用于蓝宝石和红宝石。
实例：蓝宝石的扩散处理
扩散元素：Fe+Ti 扩散条件： 温度 1800℃； 时间 24h 扩散层厚度： 0.1-0.25mm
二、优化处理方法—幅照处理
1、方法与目的 用高能射线或粒子束对宝石进行照射，使宝石晶体产 生缺陷，造成着色中心，而使宝石产生颜色。 常用的幅照源有γ射线、中子束、高能电子束。 幅照处理是一种常用的优化处理方法。 它可使无色的钻石变成蓝色、绿色、黄色和红色。它 还可将无色的蓝宝石变成黄色，无色的黄玉变成蓝 色，黄色水晶变成紫色。
晶体的生长过程 1. 经过由氢气和氧气燃烧产 生的火焰发生熔融作用， 产生的熔体并落在旋转杆 顶端的籽晶上冷却结晶。 2. 随旋转杆下降，晶体一层 一层地生长，不断长大， 形成梨晶。 3. 梨晶在生长过程中，其顶 部始终保持厚度约20μm 的熔融层。
梨晶的生长过程
2、焰熔法合成宝石的特点 1）具有弯曲生长纹。 2）可能含有大量的气泡而不是天然宝石中常见的气 液两相的包裹体。 3）晶体生长速度快，生产成本低。 3、常用焰熔法合成的宝石
生长过程： 1、将所需的原料放入坩 埚内，并用高频线圈加热 至原料熔化。 2、将熔体表面的温度控 制在晶体熔点，让晶种接 触熔体表面。 3、在拉杆的作用下缓慢 旋转提拉。在晶种的端部 发生结晶作用，形成圆棒 状的晶体。
4、提拉法合成的宝石 目前，合成宝石中大多数氧化物类的晶体，如红 宝石、蓝宝石、尖晶石、变石、YAG、GGG等都可 用提拉法生长。 但由于该方法的成本高，实际中用于合成宝石的 并不多，更多地用于人工光晶体等的生长。 提拉法合成宝石的特点：晶体质量好，宝石中的 内含物较少，有时含有少量的气泡及弯曲生长纹。
人工蓝宝石加工介绍-PPT
通常在蓝宝石基板上制备的GaN外延膜是沿c轴生长的，而c轴是GaN的 极性轴，导致GaN基器件有源层量子阱中出现很强的内建电场，发光 效率会因此降低，发展非极性面GaN外延，克服这一物理现象，使发 光效率提高。
3:图案化蓝宝石基板(Pattern Sapphire Substrate简称PSS) 以成长(Growth)或蚀刻(Etching)的方式,在蓝宝石基板上设计
4
棒状
梨状
梨状
5
3 蓝宝石衬底加工流程
蓝宝石基片的原材料是晶棒,晶棒由蓝宝石晶 体加工而成.其相关制造流程如下:
蓝宝石晶体
晶棒
晶棒
基
片
蓝宝石晶棒制造工艺流程
蓝宝石晶棒加工流程
晶体
机械加工
晶棒
长晶: 利用长晶炉生长尺寸大且高品质的单晶蓝宝石晶体 定向: 确保蓝宝石晶体在掏棒机台上的正确位置,便于掏棒加工 掏棒: 以特定方式从蓝宝石晶体中掏取出蓝宝石晶棒 滚磨: 用外圆磨床进行晶棒的外圆磨削,得到精确的外圆尺寸精度 品检: 确保晶棒品质以及以及掏取后的晶棒尺寸与方位是否合客户规格
晶棒
蓝宝石基片制造工艺流程
机械加工
基片
定向:在切片机上准确定位蓝宝石晶棒的位置,以便于精准切片加工 切片:将蓝宝石晶棒切成薄薄的晶片 研磨:去除切片时造成的晶片切割损伤层及改善晶片的平坦度 倒角:将晶片边缘修整成圆弧状,改善薄片边缘的机械强度,避免应力集中造成缺陷 抛光:改善晶片粗糙度,使其表面达到外延片磊晶级的精度 清洗:清除晶片表面的污染物(如:微尘颗粒,金属,有机玷污物等) 品检:以高精密检测仪器检验晶片品质(平坦度,表面微尘颗粒等),以合乎客户要求
人工蓝宝石加工介绍
•
溶液生长
3:图案化蓝宝石基板(Pattern Sapphire Substrate简称PSS) 以成长(Growth)或蚀刻(Etching)的方式,在蓝宝石基板上设计
4
棒状
梨状
梨状
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3 蓝宝石衬底加工流程
蓝宝石基片的原材料是晶棒,晶棒由蓝宝石晶 体加工而成.其相关制造流程如下:
蓝宝石晶体
晶棒
晶棒
基
片
蓝宝石晶棒制造工艺流程
蓝宝石晶棒加工流程
晶体
机械加工
晶棒
长晶: 利用长晶炉生长尺寸大且高品质的单晶蓝宝石晶体 定向: 确保蓝宝石晶体在掏棒机台上的正确位置,便于掏棒加工 掏棒: 以特定方式从蓝宝石晶体中掏取出蓝宝石晶棒 滚磨: 用外圆磨床进行晶棒的外圆磨削,得到精确的外圆尺寸精度 品检: 确保晶棒品质以及以及掏取后的晶棒尺寸与方位是否合客户规格
晶棒
蓝宝石基片制造工艺流程
机械加工
基片
定向:在切片机上准确定位蓝宝石晶棒的位置,以便于精准切片加工 切片:将蓝宝石晶棒切成薄薄的晶片 研磨:去除切片时造成的晶片切割损伤层及改善晶片的平坦度 倒角:将晶片边缘修整成圆弧状,改善薄片边缘的机械强度,避免应力集中造成缺陷 抛光:改善晶片粗糙度,使其表面达到外延片磊晶级的精度 清洗:清除晶片表面的污染物(如:微尘颗粒,金属,有机玷污物等) 品检:以高精密检测仪器检验晶片品质(平坦度,表面微尘颗粒等),以合乎客户要求
人工蓝宝石加工介绍
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溶液生长
宝石改善与人工合成习题
宝石改善与人工合成习题名词解释：合成宝石、人造宝石、拼合宝石、再造宝石、仿宝石、优化处理、优化、处理、籽晶、助熔剂、CVD、KM、HTHP一、填空题1、是助熔剂法合成宝石的鉴定特征，是焰熔法合成宝石的鉴定特征。
2、颜色集中于棱线上呈“蛛网”状分布，说明该宝石经过处理。
3、焰熔法合成红宝石一般有较强的紫外荧光。
4、助熔剂法合成红宝石内部最主要的包裹体是。
5、水热法合成红宝石普遍具有明显的内部生长纹，常呈状和状。
6、合成星光红宝石的特点有、和等。
7、刚玉类宝石优化处理的方法有、、和等。
8、焰熔法合成的蓝宝石在紫外灯下常具有荧光。
9、斯里兰卡一种名为Geuda的乳白色蓝宝石经热处理后，可改变颜色成色。
10、水热法合成祖母绿中常见的包裹体是：、、和。
11、助熔剂法合成祖母绿中常见的包裹体有：、、、等。
12、祖母绿注油是为了和，注油祖母绿可用检查，其表现特点是。
13、合成尖晶石在正交偏光下常表现为，宝石学中称为。
14、染色水晶有明显的，颜色全部集中在其中。
15、若确定绿色翡翠是否为染色，应借助放大观察颜色分布是否为，并结合和观察来确定。
16、欧泊的二层拼合石通常是由和或拼合，而欧泊的三层拼合石通常是由、和拼合。
17、天然欧泊的色斑呈，其特点为，沿一定方向排列呈纤维状，糖处理欧泊的色斑呈，合成欧泊的色斑则呈，其特点为具三维形态，界限分明呈锯齿状，为结构。
18、欧泊常用的优化处理方法是：、和。
19、染色青金石的主要鉴别方法是观察和试验。
20、绿松石的优化处理方法有：、、和。
21、青金石的优化处理方法有：、和。
22、将珍珠放在中浸泡是一种改色的方法，其另一种改色方法为法。
23、不透明的玻璃被用于仿、和等玉石，或仿、和等有机宝石。
24、脱玻化玻璃内部有特殊结构，可仿。
25、最常见的仿珍珠是在珠上涂涂层制成。
26、塑料仿琥珀与琥珀的区别是：在1.13g/cm3的饱和盐水中塑料仿琥珀，而琥珀则。
27、玻璃球和水晶球的最简易区分方法是。
宝石改善与人工合成
天然宝石的人工改善（Nature gemstone enhancement）指人们运用某种技术方法和工艺处理来改变宝石的颜色，提高宝石的净度、物理和化学稳定性，使天然宝石的外观得到改善，从而提高宝石美学价值和商品价值的过程。
优化处理：指除切磨和抛光以外，用于改善珠宝玉石的外观(颜色、净度或特殊现象)、耐久性或可用性的所有方法。
光的颜色变化表达方法——牛顿光谱、CIE颜色系统颜色三要素：色相、饱和度（色度）、明度（亮度）近代科学颜色理论：晶体场理论、分子轨道理论、能带理论、结构缺陷理论优化：传统的、被人们广泛接受的、使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化处理方法。
如热处理红宝石、浸无色油祖母绿、玉髓玛瑙的染色处理等处理：非传统的、尚不被人们接受的优化处理方法。
如染色处理翡翠、辐照处理钻石、表面扩散处理蓝宝石等。
热处理：将宝石放置在可控气氛和温度的加热设备中，添加不同的化合物和涂填物、选择不同的温度范围、气氛条件、加热速率及恒温时间对宝石进行热处理，使宝石的颜色、透明度、净度、光学效应等外观特征得到明显改善。
经热处理后，宝石的颜色相对稳定，它是一种将宝石的潜在美展示出来并为人们广泛接受的常见优化方法。
热处理技术的原理分为八类：1. 使宝石中致色元素改变而产生颜色的变化，如珍珠、象牙、珊瑚、琥珀等2.使宝石原有的色心被破坏而引起颜色的变化3.使宝石中的杂质扩散或改变存在状态而改变颜色4.使一些含水的宝石发生脱水作用而引起颜色的变化5.使某些宝石发生结晶构型的变化6.使某些宝石发生重组、再生和净化而达到优化的目的7.消除宝石中的包裹体，提高宝石的透明度和净度8.温度骤变可能引起珠宝玉石内部产生裂纹热处理刚玉的鉴别特征：1.颜色不均匀，原色带的颜色、清晰度也会发生不同程度的变化。
2.固态包裹体有不同程度变化3.流体包裹侵入新胀裂的裂隙中4.表面特征：表面产生一些凸凹不平的麻坑。
二次抛光出现双角棱、多面角棱。
5.吸收光谱和荧光特征：黄色和蓝色蓝宝石在台式分光镜下观察，缺失450nm吸收带，某些热处理的蓝色蓝宝石在短波紫外光下显示弱的淡绿色或淡蓝色荧光。
4、宝石改善热处理
5、翡翠热处理 （褐铁矿脱水变成赤铁矿）
复习思考题
1. 什么是热处理？简述热处理的原理？ 2. 通过具体的宝石实例叙述热处理的分类？ 3. 热处理为何能够消除某些宝石中的包裹体？ 4. 列举三种常见的热处理宝石及其鉴别特征？
7.消除包裹体，提高宝石透明度和净度
宝石中存在的包裹体，影响净度、透明度等。 高温热处理能消除不纯包裹体或熔解杂质，达到 提高宝石档次的目的。 红宝石热处理可去除 丝光。据资料表明，市 场上销售的高档红宝石 和蓝色蓝宝石，许多都 是经过高温处理的。
热处理蓝宝石中定向金红石点状残余及膨胀裂隙
8.温度骤变引起宝玉内部裂纹的产生
（3） 温度保持的时间
均温时间：宝石达到均一温度（最高温度） 的时间。
保温时间：在整个宝石温度均一后，常常还 需继续保持一段时间，以便宝石的变化充 分。这段时间为保温时间。 其确定要根据改善的目标、最高温度及 宝石本身的性质通过大量实验来确定。
（4） 热处理需要的气氛 主要有： 氧化性气氛（不密封加热炉） 还原性气氛（木炭包裹宝石） 中性气氛
四、处理设备及配套装置
1、常用热处理炉（电阻炉、燃料炉） 2、筑炉材料（耐火材料、保温材料） 3、加热炉的温度测量和控制装置（热电偶、 辐射高温计、毫伏计、光学高温计、水银 温度计等）
五、热处理宝石及鉴别
5.1、刚玉类宝石（红、蓝宝石） （1）热处理刚玉的改色机理 1. 含铁离子刚玉从无色、浅黄绿色到黄色、橙色的互变 （1-x）Al2O3+2xFeO→Al2-2x Fe2x O3-x 2.含铁和钛离子的无色或浅蓝色刚玉颜色加深及深蓝色刚 玉颜色变浅 Fe2++Ti4+→Fe3++Ti3+ 3.红宝石紫色调和蓝色调的消除
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由于自然界资源有限，宝石新矿床的发展速度远 低于社会的需求量，完美无瑕的天然品越来越少， 使供需发生矛盾，决定了人们对那些质量不好的天 然宝石进行改善，以满足社会的需求。
优化处理的影响
正面的影响 提高了宝石资源的利用率：如珍珠的漂白处理、红 宝石和坦桑石的热处理； 促进了宝石鉴定技术的发展。
负面的影响 影响到宝石的销售量，如充油处理的祖母绿 ； 影响到消费者对宝石的信赖，如酸洗充胶处理改善了宝石的颜色、净度和亮度，但是没有外来 物质加入到宝石中、没有明显地改变宝石的安全 性的工艺。
优化方法的类型不多：热处理、珍珠和其他有机 宝石的漂白、玉石的上蜡处理、祖母绿的浸无色 油处理和玛瑙的染色处理等。
优化处理的概念
天然宝石的处理类型 改善了宝石的颜色、净度、亮度、光学效果、耐久 性和增加了宝石的重量等，但是在这些工艺过程中 发生了外来物质的加入、改善的特性不稳定、产生 了放射性等。
第一节 热处理的设备
加热设备 （1）烧杯、坩埚； （2）烘箱；马福炉，箱式与管式； （3）发热方法：
酒精、煤气:1800℃, 乙炔3000℃, 氢氧焰2500℃， 电阻炉: 硅碳棒1500℃,氧化锆2800℃,石墨 3000℃。 （4）测温方法 水银: 500℃以下，但易破； 热电偶：0～1300℃，误差± 3～6℃；
烘箱
硅钼棒高温马福炉 发热体位于两侧，升至1600 ℃ 仅50分钟。
高温石墨炉
第二节 热处理的条件
最简单方法：将一块宝石放在火上加热。例如，将 一颗红褐色天然锆石放在玻璃试管中，放在酒精灯上 加热，可直接看到锆石逐渐退成白色。
正规研究：需要考虑一系列条件，如升降温度速度 等，还需要计算机控制，宝石热处理条件的正确与否 是处理成功与否的关键。
优化处理的基本要求 （1）提高宝石外观的美丽程度。 （2）提高宝石的耐久性，或没有影响宝石的耐久性。 （3）不产生对人体有害的各种作用。
优化处理的发展
宝石的处理方法
古代就已被人们认识了，如偶然的机遇中发现，加热的方 法使玛瑙变红等。
今天，弄清宝石矿物、有机宝石的物理性质，
研究宝石的致色机理，
产生各式各样、完善的宝石处理技术。
不同宝石处理条件也不同，在热处理时，要具体分 析，反复实验、反复修正。一般考虑下列因素：
先决条件：
1、加热升高温度的速度 要求平滑，大多数升温需缓慢，以防宝石炸裂。 2、热处理达到的最高温度 能使宝石改善颜色或透明度的温度。 3、恒温时间 最高温度下维持的时间，其温度曲线为平直线。 4、降温曲线 大多数情况降温较缓慢，以防宝石炸裂，有特殊 要求则需迅速冷却，如消除刚玉丝状包裹体。
宝石的 优化处理篇
优化处理的概念
天然宝石的优化处理 除了切磨抛光以外的任何施加于宝石的加工，这
些额外加工的目的通常是为了改善宝石的颜色、净 度、亮度、光学效果、耐久性和重量等，使得经过 优化处理的宝石的商业价值得到提高。 优化处理分为优化和处理两类。
宝石的优化处理，特别是对色泽和透明度较差 的天然宝石颜色的改变的研究，目前在国际上已成 为一个专门的学科。
宝石颜色的改善方法可划分为：
改色：热处理法、辐照法、辐照热处理等；
加色： 化学处理—着色、染色、漂白等 物理处理—充填、镀膜、拼合等
热处理
定义：
加热改善宝石的颜色、透明度、光学效应等。
加热处理的方法：
低温：100℃以下，去吸附水、不稳定色心，软化、老化 有机宝石；
中温：100～650℃，大多宝石的处理温度； 高温：650～1000℃，主要用于刚玉质宝石、锆石、尖晶 石等处理； 超高温：1000℃以上，刚玉的扩散、裂隙愈合、钻石 HPHT处理等。
在热处理中试图找到一条合理的温度变化曲 线，这是热处理宝石的关键。
5、炉中的气氛 即氧化、还原条件的控制和加有用成分的焙烧。 6、炉内的压力 有些需要控制一定的压力，常压、减压或加压。
由于改善的宝石来自不同产地，含有不同的杂质 组分，或经历不同的地质环境；即使外观相同的宝 石其热处理方法也可能不一样。
例如：绿色海蓝宝石→海蓝色（铁离子价态变化）。
适用性：宝石的颜色是由过渡元素组分或杂质引起 由电荷转移引起颜色的宝石
本章要点
1、掌握热处理技术的原理及分类，并能对常见 热处理宝石的原理进行归类。 2、熟悉热处理技术的工艺条件。 3、掌握常见热处理宝石的鉴别特征。
复习思考题
1. 什么是热处理？简述热处理的原理？ 2. 通过具体的宝石实例叙述热处理的分类？ 3. 热处理为何能够消除某些宝石中的包裹体？ 4. 列举三种常见的热处理宝石及其鉴别特征？
上世纪以来，自然科学的重大突破，
新技术的不断出现，给优化处理宝石的工作提供了 新手段、新方法。
随宝石学的成熟，使优化处理增加宝石价值的研究 成为一门科学。
人们的认识宏观微观，偶然有目的，有意识的改
变宝石的物理性质。世界上许多实验室都在开展天然宝石 优化处理的研究。
优化处理的意义
宝石由于其特殊的魅力为人们所喜爱，随着科 技的进步，人们生活水平的提高，对宝石的需 求量越来越大。随着经济的迅速发展，宝石业 和珠宝市场将会更加繁荣昌盛。
3、同种杂质的含量和价态及不同种杂质的比例可以影响 颜色、透明度等物理性质，它们都与自然形成及随后的温度 变化期间氧化还原条件等有关。
因此外观都为黄褐色的蓝宝石，在同样热处理条件下： 海南产→蓝色，而山东产→橙黄色。
第三节 热处理技术的原理
热处理中产生的热效应最终使晶体内部发生变化，展示珠 玉石潜在的颜色美。根据宝石在热处理过程中内部变化的机 理将热处理技术的原理分为八类。
1. 使宝石中致色元素改变而产生颜色的变化 2.使宝石原有的色心被破坏而引起颜色的变化 3.使宝石中的杂质扩散或改变存在状态而改变颜色 4.使一些含水的宝石发生脱水作用而引起颜色的变化 5.使某些宝石发生结晶构型的变化 6.使某些宝石发生重组、再生和净化而达到优化的目的 7.消除宝石中的包裹体，提高宝石的透明度和净度 8.温度骤变可能引起珠宝玉石内部产生裂纹
热处理工艺一般属商业机密，没有现成条件供使 用，必须摸索。
例如： 1、自然界中的蓝宝石，其蓝色起源于铁和钛元素的电荷
转移，当其它杂质（如铬）的存在可能引起红的色调变化。
2、即使同一种杂质，以不同状态出现，所起作用也不同。 如钛以离子形式与铁离子共存可以影响蓝宝石的颜色；若以 金红石的形式存在就产生星光。
优化处理的影响
正面的影响 提高了宝石资源的利用率：如珍珠的漂白处理、红 宝石和坦桑石的热处理； 促进了宝石鉴定技术的发展。
负面的影响 影响到宝石的销售量，如充油处理的祖母绿 ； 影响到消费者对宝石的信赖，如酸洗充胶处理改善了宝石的颜色、净度和亮度，但是没有外来 物质加入到宝石中、没有明显地改变宝石的安全 性的工艺。
优化方法的类型不多：热处理、珍珠和其他有机 宝石的漂白、玉石的上蜡处理、祖母绿的浸无色 油处理和玛瑙的染色处理等。
优化处理的概念
天然宝石的处理类型 改善了宝石的颜色、净度、亮度、光学效果、耐久 性和增加了宝石的重量等，但是在这些工艺过程中 发生了外来物质的加入、改善的特性不稳定、产生 了放射性等。
第一节 热处理的设备
加热设备 （1）烧杯、坩埚； （2）烘箱；马福炉，箱式与管式； （3）发热方法：
酒精、煤气:1800℃, 乙炔3000℃, 氢氧焰2500℃， 电阻炉: 硅碳棒1500℃,氧化锆2800℃,石墨 3000℃。 （4）测温方法 水银: 500℃以下，但易破； 热电偶：0～1300℃，误差± 3～6℃；
烘箱
硅钼棒高温马福炉 发热体位于两侧，升至1600 ℃ 仅50分钟。
高温石墨炉
第二节 热处理的条件
最简单方法：将一块宝石放在火上加热。例如，将 一颗红褐色天然锆石放在玻璃试管中，放在酒精灯上 加热，可直接看到锆石逐渐退成白色。
正规研究：需要考虑一系列条件，如升降温度速度 等，还需要计算机控制，宝石热处理条件的正确与否 是处理成功与否的关键。
优化处理的基本要求 （1）提高宝石外观的美丽程度。 （2）提高宝石的耐久性，或没有影响宝石的耐久性。 （3）不产生对人体有害的各种作用。
优化处理的发展
宝石的处理方法
古代就已被人们认识了，如偶然的机遇中发现，加热的方 法使玛瑙变红等。
今天，弄清宝石矿物、有机宝石的物理性质，
研究宝石的致色机理，
产生各式各样、完善的宝石处理技术。
不同宝石处理条件也不同，在热处理时，要具体分 析，反复实验、反复修正。一般考虑下列因素：
先决条件：
1、加热升高温度的速度 要求平滑，大多数升温需缓慢，以防宝石炸裂。 2、热处理达到的最高温度 能使宝石改善颜色或透明度的温度。 3、恒温时间 最高温度下维持的时间，其温度曲线为平直线。 4、降温曲线 大多数情况降温较缓慢，以防宝石炸裂，有特殊 要求则需迅速冷却，如消除刚玉丝状包裹体。
宝石的 优化处理篇
优化处理的概念
天然宝石的优化处理 除了切磨抛光以外的任何施加于宝石的加工，这
些额外加工的目的通常是为了改善宝石的颜色、净 度、亮度、光学效果、耐久性和重量等，使得经过 优化处理的宝石的商业价值得到提高。 优化处理分为优化和处理两类。
宝石的优化处理，特别是对色泽和透明度较差 的天然宝石颜色的改变的研究，目前在国际上已成 为一个专门的学科。
宝石颜色的改善方法可划分为：
改色：热处理法、辐照法、辐照热处理等；
加色： 化学处理—着色、染色、漂白等 物理处理—充填、镀膜、拼合等
热处理
定义：
加热改善宝石的颜色、透明度、光学效应等。
加热处理的方法：
低温：100℃以下，去吸附水、不稳定色心，软化、老化 有机宝石；
中温：100～650℃，大多宝石的处理温度； 高温：650～1000℃，主要用于刚玉质宝石、锆石、尖晶 石等处理； 超高温：1000℃以上，刚玉的扩散、裂隙愈合、钻石 HPHT处理等。
在热处理中试图找到一条合理的温度变化曲 线，这是热处理宝石的关键。
5、炉中的气氛 即氧化、还原条件的控制和加有用成分的焙烧。 6、炉内的压力 有些需要控制一定的压力，常压、减压或加压。
由于改善的宝石来自不同产地，含有不同的杂质 组分，或经历不同的地质环境；即使外观相同的宝 石其热处理方法也可能不一样。
例如：绿色海蓝宝石→海蓝色（铁离子价态变化）。
适用性：宝石的颜色是由过渡元素组分或杂质引起 由电荷转移引起颜色的宝石
本章要点
1、掌握热处理技术的原理及分类，并能对常见 热处理宝石的原理进行归类。 2、熟悉热处理技术的工艺条件。 3、掌握常见热处理宝石的鉴别特征。
复习思考题
1. 什么是热处理？简述热处理的原理？ 2. 通过具体的宝石实例叙述热处理的分类？ 3. 热处理为何能够消除某些宝石中的包裹体？ 4. 列举三种常见的热处理宝石及其鉴别特征？
上世纪以来，自然科学的重大突破，
新技术的不断出现，给优化处理宝石的工作提供了 新手段、新方法。
随宝石学的成熟，使优化处理增加宝石价值的研究 成为一门科学。
人们的认识宏观微观，偶然有目的，有意识的改
变宝石的物理性质。世界上许多实验室都在开展天然宝石 优化处理的研究。
优化处理的意义
宝石由于其特殊的魅力为人们所喜爱，随着科 技的进步，人们生活水平的提高，对宝石的需 求量越来越大。随着经济的迅速发展，宝石业 和珠宝市场将会更加繁荣昌盛。
3、同种杂质的含量和价态及不同种杂质的比例可以影响 颜色、透明度等物理性质，它们都与自然形成及随后的温度 变化期间氧化还原条件等有关。
因此外观都为黄褐色的蓝宝石，在同样热处理条件下： 海南产→蓝色，而山东产→橙黄色。
第三节 热处理技术的原理
热处理中产生的热效应最终使晶体内部发生变化，展示珠 玉石潜在的颜色美。根据宝石在热处理过程中内部变化的机 理将热处理技术的原理分为八类。
1. 使宝石中致色元素改变而产生颜色的变化 2.使宝石原有的色心被破坏而引起颜色的变化 3.使宝石中的杂质扩散或改变存在状态而改变颜色 4.使一些含水的宝石发生脱水作用而引起颜色的变化 5.使某些宝石发生结晶构型的变化 6.使某些宝石发生重组、再生和净化而达到优化的目的 7.消除宝石中的包裹体，提高宝石的透明度和净度 8.温度骤变可能引起珠宝玉石内部产生裂纹
热处理工艺一般属商业机密，没有现成条件供使 用，必须摸索。
例如： 1、自然界中的蓝宝石，其蓝色起源于铁和钛元素的电荷
转移，当其它杂质（如铬）的存在可能引起红的色调变化。
2、即使同一种杂质，以不同状态出现，所起作用也不同。 如钛以离子形式与铁离子共存可以影响蓝宝石的颜色；若以 金红石的形式存在就产生星光。