14 其它处理 宝石改善与人工合成 讲座
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。
5 宝石改善之其它处理
（4）X光照相：填充物一般不透X光
，底片呈现清晰的暗色区域。
钻 石
的
优化处理
本章要点
1. 熟悉激光处理技术在宝石优化处理中的应用。 2. 掌握激光、高温高压处理工艺及鉴别特征。
复习思考题
1. 什么是激光处理？什么是“KM激光处 理”？ 2. 什么是高温高压处理？ 3. 经过高温高压处理的钻石呈现什么特征？
充填处理翡翠的鉴别
鉴定特征通常较明显，但切磨抛光工艺的改进，部分B货 翡翠可能在常规手段下很难鉴别。鉴定要多方面观察，应用 先进分析仪器，作准确可靠的鉴定结论。 （1）光泽 （2）酸蚀网纹 （3）充胶的溶蚀坑 （4）底色干净，没有杂质 （5）透明度与结构不相配 （6）晶粒界线不清 （7）敲击声沉闷 （8）紫外荧光 一般有弱到强的蓝白色荧光。 （9）相对密度 绝大部分B货翡翠在二碘甲烷液中上浮 （10）酸滴试验（汗珠） 天然翡翠微孔隙具毛细作用。
由于充填前后的净度差别很大，难以估计原来 的净度等级，因此，国标规定不作4C分级。
充填处理钻石的鉴别特征
（1）闪光效应：暗域法：稍转动钻石 并达到背景变亮时，裂隙充填处呈现 黄橙-紫红色或蓝色-绿色的特征“闪 光效应”，色彩深浅不一，并沿裂隙 展布。 闪光现象在裂隙面不同位置可表 现不同的颜色。ຫໍສະໝຸດ （2）常带朦胧的蓝紫色调。
膨化 包在纱布内放入去离子水中进行热处理（7080℃） ，或者放在已经配置的溶液中产生空隙 使珍珠结构变得疏松。 脱水
脱水剂常用无水乙醇，纯甘油等
漂白
漂白液配方是各厂家严密封锁的商业机密。
已发表配方：双氧水＋溶剂＋表面活性剂＋ 稳定剂等。 溶剂：有机溶剂（乙醇等）＋蒸馏水→ 稀释双氧水浓度 增强双氧水渗透力 表面活性剂：降低漂白液表面张力， 驱散珍珠表面的气泡， 起均匀、快速湿润、乳化、分散、渗透等作用 采用洗发水及其他渗透剂和乳化剂等，用量约0.5-1%。 稳定剂（三乙醇胺）：漂白进行，pH值降低。
11 热处理 宝石改善与人工合成 讲座
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。
第二章 宝石人工优化技术方法
绿柱石：
还原条件：绿蓝色→蓝色
Fe3+ →Fe2+
2. 使宝石原有的色心被破坏而引起颜色的变化。
有些宝石的颜色主要是由色心引 起的，色心是能够产生颜色的结构缺 陷，可以理解为“掉到空穴陷阱中的 电子，吸收可见光中某一能量，产生 电子跃迁而显示颜色”的中心。加热 这类宝石，相当于给落入陷阱的电子 增加一定能量，使色心中的电子可以 被激发到更高的能级。若外界给与的 能量超过陷阱能时，陷阱中的电子将 跳出陷阱而发生逃逸，该陷阱能的色 心即被破坏，颜色消除。
某些由褐铁矿（Fe2O3·nH2O）致色的宝石， 如褐黄色翡翠等经热处理后，褐铁矿易发生 脱水而变成赤铁矿（Fe2O3），原本的黄色 调变成红色、褐红色。
4. 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。
通常氧化条件是为了使低价态致色离子变成高价态, 最简单的方法是在空气中加热,特殊需要时可以把宝 石和氧化剂(化学试剂)一起密封在坩埚或其他容器 中加热.还原条件是为了使高价态致色离子变成低价 态,产生还原环境最简单的方法是将木炭和宝石一起 密封容器中加热,加热时碳和氧反应生成一氧化碳, 继续反应生成二氧化碳,这些反应把容器中的氧消耗 尽,产生还原反应；特殊需要时可以向密闭的容器中 通入还原性气体达到。
由此可见，热处理的温度范围和最高温度是反复摸 索的最重要条件，要根据宝石本身的性质和熔点而 定。
1. 低温热处理： 100℃以下
一般而言，低温热处理用的较少，只用于一些 特定情况。如人造蛋白石的固化，其温度低于 100℃ ，有些琥珀及其它有机宝石的人工改善需要 低温热处理。低温热处理有时也用于消除宝石中某 些较浅的不稳定色心。
宝石改善
1、天然宝石人工改善的概念：是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（不包括对宝石进行切磨、抛光、雕刻和镶嵌等加工方法）。
2、宝石人工改善品的工艺要求：A美观：天然宝石的人工改善应该是发掘美，而不是创造美。
B耐久:是否能保持宝石的耐久性，主要是在改善处理的过程中，不要改变宝石的晶格结构和主要化学成分，附加填充物的性质也要稳定。
例如：锂辉石、染色玛瑙。
C无害无污染：辐照残留、染色品。
3、天然宝石人工改善品的分类：a热处理改善品。
例如：刚玉类宝石、绿柱石类宝石、坦桑石、锆石、水晶、玛瑙、翡翠；b辐照处理改善品；c化学处理改善品。
分为染色品、着色品、净化品、漂白品；d其他处理改善。
例如（1）覆膜处理：穿衣翡翠，镀膜托帕石，虹彩水晶（2）充填处理：把塑料、玻璃、蜡、油等注入到宝石的空隙或者裂纹中，提高宝石的透明度，改变宝石颜色。
另一方面也是为了改善宝石的质地结构，提高宝石的物理稳定性。
例如：祖母绿，红蓝宝石，绿松石，青金石，碧玺，欧泊等。
（3）拼合处理；e综合处理改善品。
例如（1）辐照-加热改善品（2）扩散处理改善品（3）炝色品。
4、宝石的热处理：是指把宝石放在加热炉中加热，通过不同条件的热处理来改善宝石的外观特征。
当宝石受热时（尤其是高温热处理），宝石内部的化学成分和晶体结构可能会发生各种变化，不同种类的宝石，其内部变化不同。
5、宝石热扩散处理：是在高温或者是超高温的条件下，通过某种元素在宝石中以扩散的方式来改变宝石内致色元素种类、含量和元素间的比例，从而达到改变宝石外观特征（如颜色、透明度等）的一种化学处理方法。
宝石辐照处理：用高能粒子束辐照宝石，使宝石中原子的价电子态、晶格结构等发生变化，产生色心，导致宝石外观特征变化，达到改善宝石的目的。
包括：电磁波辐照、高能电子束辐照、高能粒子辐照。
6、宝石经热处理出现的变化：a宝石氧化反应而发生的颜色变化；例如：有机宝石中常见于琥珀中的血珀、无机宝石的氧化作用；b宝石的色心被破坏发生的颜色变化；例如：烟水晶、黄水晶、紫黄晶；c引起宝石中的杂质扩散；d消除宝石中的包裹体，提高透明度和净度；e使一些含水的宝石发生脱水作用；f使某些宝石发生结晶构型的变化；g使宝石内部产生裂纹；例如：爆花水晶、琥珀中的“太阳光芒”；h使某些宝石发生重组。
宝石改善与人工合成高温高压法讲课文档
加热系统：稳定性好，精确控压控温提高合成效果。 控制系统：
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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
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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）
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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。
【管理资料】珠宝知识培训之人工合成宝石汇编
2020/7/7
10
在晶核形成以后，结晶物质的质点继续向晶核上粘附， 晶体则得以生长。质点粘附就是按晶体格子构造规律排列 在晶体上。质点向晶核上粘附时，在晶体不同部位的晶体 格子构造对质点的引力是不同的。也就是说，质点粘附在 晶体不同部位所释放出的能量是不一样的。由于晶体总是 趋向于具有最小的内能，所以，质点在粘附时，首先粘附 在引力最大、可释放能量最大的部位，使之最稳定。
2020/7/7
6
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。
2020/7/7
石墨-钻石的相图
在理想的条件下， 结晶物质的质点向 晶体上粘附有三种 不同的部位（图）：
2020/7/7
成核生长理论模型
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质点粘附在晶体表面三面凹角的1处，此时质点受三个 最近质点的吸引，若质点粘附在晶体表面两面凹角的2处， 则受到两个最近质点的吸引，此处质点所受到的吸引力不 如1处大，若质点在一层面网之上的一般位置3处，所受到 的吸引力最小。由此可见，质点粘附在晶体的不同部位， 所受到的引力或所释放出的能量是不同的。而且，它首先 会粘附在三面凹角1处，其次于两面凹角2处，最后才是粘 附在一层新的面网上(即3处)。
2020/7/7
3
我国进行水热法生长水晶的研究工作，始于1958年。目前几乎 全国各省都建立了合成水晶厂。我国的彩色石英从1992年开始生产， 现在市场上能见到的各种颜色品种的合成石英。
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
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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。
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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
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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
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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。
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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。
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• （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
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。
宝石改善第一讲
绿、青、蓝、紫
第一节 颜色的概念
• 三原色学说
• 指在视网膜上存在分别对 红，绿，蓝的光线特别敏 感的3种视锥细胞或相应 的3种感光色素。当某一 种颜色的光线作用于3种 视锥细胞通过混色，人大 脑就产生某一颜色的感觉。 此学说能够解释混色现象 的原因，但不能满意的说 明色盲以及颜色为什么会 存在补色等原因。
课程内容
第一节：颜色的概念
第一章：颜色及其 有关理论
第二节：宝石的颜色
第三节：照明光源
第一节 颜色的概念
• 颜色是宝石最重要的 外观特征之一。 • 对于有色宝石，颜色 是其首要的评价标志。 • 作为一个宝石学家或 从事珠宝行业的人员， 应该正确理解和掌握 有关颜色的基本理论。
第一节 颜色的概念
第二节 宝石的颜色
一、光与宝石 的互作用 5、光的内反 射和散射作 用 1、光的反射 作用
4、光的全反 射 3、光的吸收 作用
2、光的透射 作用
第二节 宝石的颜色
二、宝石的颜色特性
彩色系列 无色和黑白系列
第二节 宝石的颜色
三、关于宝石颜色的替代律 • 1、两个颜色相同的宝石 • （光谱组成可能不同）， 分别加上或减去相同的颜 色，最终仍有相同的颜色； 2、两个颜色一样的宝石， 当它们的色度（或色耀度） 增加或减少的量一样时， 它们的颜色仍然一样。
第一节 天然宝石的颜色分类
• 自色 • 自色天然宝石的颜色， 主要是由宝石的化学 成分和晶体结构特性 决定。
第一节 天然宝石的颜色分类
• 他色 • 由宝石矿物中的内含 物（或机械混入物） 引起宝石呈色。
第一节 天然宝石的颜色分类
• 假色 • 由于某些几何光学和 物理光学原因造成的 颜色。如：变彩、晕 彩、游彩等。
宝石优化处理及方法
宝⽯优化处理及⽅法宝⽯优化处理及⽅法摘要：宝⽯由于其特殊的魅⼒，⼀直为⼈们所喜爱，随着科技的进步，⼈们⽣活⽔平的⽇益提⾼，⼈们对宝⽯的需求量越来越⼤。
由于⾃然界的资源有限，宝⽯新矿床的发展速度远远低于社会的需求量，完美⽆瑕的天然产出品极少。
由于天然资源的局限，使供需发⽣⽭盾，决定了⼈们必须要对那些质量不好的天然宝⽯进⾏改善，以满⾜社会对天然宝⽯的需求。
因此，宝⽯优化处理有着⾮常重要的意义。
常⽤的宝⽯优化处理⽅法有热处理法、扩散处理法、辐照处理法、化学处理法、物理处理法。
关键字：热处理扩散处理辐照处理化学处理物理处理⼀、宝⽯优化处理的概念天然宝⽯的优化处理是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。
它是宝⽯学研究的⼀个重要内容。
优化处理可进⼀步划分为优化(Enhancement)和处理(Treatment)两类。
优化是指“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”，如加热处理、漂⽩、浸⽆⾊油以及⽟髓玛瑙的染⾊等。
市场上不予声明当做天然宝⽯出售。
处理是指“⾮传统的，尚不被⼈们接受的优化处理⽅法”，如染⾊处理、辐照处理、表⾯扩散处理等。
属于处理的宝⽯在市场出售时，必须声明其经过⼈⼯处理的真实性。
⼆、宝⽯优化处理的意义由于⾃然界的资源有限，宝⽯新矿床的发展速度远远低于社会的需求量，完美⽆瑕的天然产出品极少。
由于天然资源的局限，使供需发⽣⽭盾，决定了⼈们必须要对那些质量不好的天然宝⽯进⾏改善，以满⾜社会对天然宝⽯的需求。
三、宝⽯优化处理的⽅法（⼀）、热处理根据宝⽯在热处理过程中内部变化的机理将热处理的原理分成以下⼏类详加说明：（1）、使宝⽯中致⾊元素改变⽽产⽣颜⾊的变化。
这些化学成分可以是宝⽯的主要成分，也可以是宝⽯的微量致⾊元素。
（2）、使宝⽯原有的⾊⼼被破坏⽽引起颜⾊的变化。
有些宝⽯的颜⾊主要是由⾊⼼引起的，⾊⼼是能够产⽣颜⾊的结构缺陷，可以理解为“掉到空⽳陷阱中的电⼦，吸收可见光中某⼀能量，产⽣电⼦跃迁⽽显⽰颜⾊”的中⼼。
蓝宝石常见优化处理和合成方式
蓝宝石常见优化处理和合成方式关于宝石，借用农夫山泉的一句广告语来说，我们不生产宝石，我们只是大自然的搬运工。
市场总是会存在良莠不齐的情况，所以很多时候，人们总是需要一颗识货的眼睛或是懂货的心。
蓝宝石和红宝石同为刚玉家族中的一员，其合成方式与上文中提到的红宝石的合成方式基本上没有什么明显的区别。
天然无烧矢车菊蓝宝石1、焰熔法合成蓝宝石与天然蓝宝石的区别焰熔法合成蓝宝石可有多种颜色，当化学组成为纯 A12O3 时，合成样品为无色，当掺人少量 Pe 和 Ti 时样品呈蓝色，当掺人少量 Co 和 Ni 时样品呈绿色，单纯的 Ni 可使样品呈黄色，当样品掺人少量 V 时可产生具变色效应的蓝宝石，焰熔法合成蓝宝石与天然蓝宝石在颜色上无明显差异。
二者在鉴定方面可以从生长纹、气泡包体、发光性、吸收光谱几个方面来鉴别。
焰熔法合成蓝宝石2、助熔剂法合成蓝宝石系统宝石学里面关于助熔剂法合成蓝宝石是这样描述的：助熔剂法合成蓝宝石内的助熔剂残余、颜色色带、铂金属片等特点与其相应的助熔剂法合成红宝石相同，不同点在于：1)荧光在紫外灯下助熔剂残余可有粉红色、黄绿色、棕绿色等多种荧光，而且荧光较强，而天然蓝宝石多表现为荧光惰性；2)吸收光谱与天然蓝宝石相比，助熔剂合成蓝宝石有可能缺失460nm、470nm的吸收线。
合成蓝宝石戒指3、水热法合成蓝宝石水热法合成技术是一种更接近天然宝石在热液环境中生长的技术，因此合成蓝宝石与天然蓝宝宝石极为相近，但是由于成本比较高，所以很少作为商品来流通。
在鉴定方面，一般也是从颜色、发光性、晶体、包体、生长纹几个方面来鉴别。
合成蓝宝石耳钉4、蓝宝石的优化及特殊处理蓝宝石在优化处理方面和红宝石还是很相似的，目前国际上接受或者说认可的处理方式仅限于单纯的传统加热处理。
其他染色、浸有色油、填充、扩散等方式都是目前国际上不接受的处理方式，有些处理方式甚至有可能给人的身体带来一定损害。
贵重宝石都是纯天然的，如果遇到一颗特别漂亮，完美无瑕的时候，就要多花点心思了！填充一般是为了遮盖天然宝石的瑕疵，将石蜡、有色油或合成树脂等折射率与刚玉相近的物质注入裂隙、裂纹明显的宝石中，消除因裂隙造成的光线折射不均匀等的现象，提高宝石的净度。
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。
13 辐照和表面处理 宝石改善与人工合成 讲座
紫锂辉石
辐
绿色锂辉石
照
处 理
Maxixe绿柱石
红色碧玺
黄水晶 蓝色托帕石
钻石
本节要点
1. 熟悉辐照处理的原理及设备。 2. 熟悉辐照处理宝石应注意的问题。 3. 掌握几种常见辐照处理和表面处理宝石的
鉴别特征。 4. 熟悉涂层法、镀膜法和贴箔法的工艺。
复习思考题
1. 什么是辐照处理？什么是涂层、镀膜和贴箔？ 2. 辐照处理有几种类型？设备有哪些？ 3. 辐照处理钻石有哪些工艺方法？有哪些鉴别特征？ 4. 列举常见辐照处理的宝石及其鉴别？ 5. 表面处理有哪几种方法？有何异同？ 6. 涂层、镀膜和贴箔宝石各有何鉴别特征？
被归为处理一类，在市场上要求公开。
辐照射线的类型和辐照源
辐照，从广义上分为两类： 1. 以波的形式发射的电磁波照射， 2. 指高速或低速粒子束和核辐射。
根据辐照射线
带电粒子 电磁波 中子
1. 带电粒子组成的射线
带电 粒子
α射线（2个质子＋2个中子）
238U92→234Th90＋4He2（α）＋Q
辐照宝石时要解决的技术问题？
（1）为保证颜色均匀，须转动宝石实现均匀辐照。 （2）为避免样品在辐照时温度过高炸裂，应采用相 应冷却措施。如加入循环冷却水等。 （3）控制放射剂量或反复辐照以得到满意的色度。
辐照剂量未饱和前，颜色深度与辐照剂量、时间 成正比。
辐照剂量饱和后，宝石的颜色便稳定不变。 （4）辐照改善有时颜色不稳定，遇光、热易退色。 通常辅助低温去掉不稳定色心，保留稳定色心。
辐照引起宝石颜色的变化
辐照对宝石产生不同的效应，包括： 1. 使宝石形成天然已发现和尚未发现的色心； 2. 使已有的色心强化； 3. 恢复由于加热和光照而退色的色心； 4. 改进与色心无关的色彩等。
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双氧水浓度2-4%，漂白温度300°C左右，荧光灯照射； 隔3-4天更换漂白液； 漂白时间：色浅的2-3天，色深的需几个月。 漂白原则：尽量降低对珍珠损伤。
主要是去除无机材料中由三价铁的氧化物产生 的褐色调，以及有机宝石因含介壳质或其它有机 质而常带的杂色。漂白处理不需公开，属于优化。
主要有珍珠、珊瑚、象牙、玉髓、翡翠等。
漂白处理工艺
1. 珍珠 预处理-漂白
漂白前，首先要进行预处理。即膨化、脱水。 因为珍珠层结构致密，漂白液难以渗入内层。 若漂白前先钻孔、使其结构膨化，有利于渗入。
鄂西北泡松
充填后的绿松石
充填处理的目的
（4）加色：使宝石颜色加深，或改色，加色 如祖母绿注绿色油处理。
充填处理的目的
（5）掩盖各种缺陷：裂隙是隐患，降低宝石的价值。
充填处理的工艺方法
不同的宝石，充填处理的目的不同， 如祖母绿的注油处理是改善颜色的透明度，而钻 石孔洞充填是为了掩盖瑕疵。 不同的处理目的，工艺条件也不同。 （1）宝石空隙的结构 （2）温度条件 （3）时间条件 常用的充填处理方法有：（1）静态充填法
a. 烃基峰：2870，2928和2964cm-¹的吸收峰，其 中2964cm-¹的吸收比2928cm-¹的吸收更为强。
b. 烯基峰：3035和3058cm-¹的吸收峰。 c.指形峰：当B货翡翠中的树脂胶较多时，这种 情况下，由2430、2485、2540和2590cm-¹的4个 吸收峰组成的峰系变得更为明显，象手指形状。
（5）透明度与结构不相配 （6）晶粒界线不清
充填处理翡翠的鉴别
（7）敲击声沉闷
充填处理翡翠的鉴别
（8）紫外荧光 ：一般有弱到强的蓝白色荧光。
充填处理翡翠的鉴别
（9）相对密度 绝大部分B货翡翠在二碘甲烷液中上浮 （10）酸滴试验（汗珠） 天然翡翠微孔隙具毛细作用。
充填处理翡翠的鉴别
（11）红外光谱
注胶充填
充填处理翡翠的鉴别
鉴定特征通常较明显，但切磨抛光工艺的改进，部分B货 翡翠可能在常规手段下很难鉴别。鉴定要多方面观察，应用 先进分析仪器，作准确可靠的鉴定结论。
（1）光泽
充填处理翡翠的鉴别
（2）酸蚀网纹
充填处理翡翠的鉴别
（3）充胶的溶蚀坑
充填处理翡翠的鉴别
（4）底色干净，没有杂质
充填处理翡翠的鉴别
充填处理的目的
（1）改善颜色：注无色油→色度和鲜艳度。 用于裂隙丰富的祖母绿，红宝石等有色单晶质宝石。
充填处理的目的
（2）提高透明度：使用与折射率相近的无色或有色透 明物充填，使宝石透射光强度增大，改善透明度。
如B货翡翠。
充填处理的目的
（3）增强稳定性：注入固态物增加其稳定性， 如松散质地的绿松石。
天然翡翠
B货翡翠
胶较多的 B货翡翠
胶很多的 B货翡翠
钻石的充填处理及鉴定
裂隙充填：改善钻石净度为目的，增强钻石稳定性。 对象：具有开放性裂隙的钻石，不论大小均可。
被处理的钻石常是P1以下的级别。 将高折射率材料（如玻璃）充填到有裂隙的钻石中。 效果：裂隙可见度降低，外观净度提高一到三级。
若充填玻璃有时产生黄色调，色级降低。 处理效果不持久，加热、酸或超声波清洗时均可破坏。
常用树脂胶：聚苯乙稀类树脂，邻苯二甲酸类树脂等。 树脂胶要求：无色透明，流动性好，固结后有较大强度。
工艺：酸、碱洗后，烘干，在密封的容器中抽真空； 容器中灌入胶，使翡翠原料完全浸入胶中； 可以增加压力，使胶能充填所有空隙。
效果：增加强度、提高透明度、保留结构特征。
充填处理的工艺
前期处理
酸处理 酸碱处理后
充 填 与 漂 白 处 理
本章要点
1. 熟悉漂白、充填处理原理及目的。 2. 掌握几种常见宝石漂白、充填处理的 工艺及鉴别特征。
复习思考题
1. 什么是漂白、充填处理？ 2. 处理翡翠的鉴别特征？ 3. 常见漂白、充填处理宝石的鉴别特征？
漂白处理的概念
用盐酸、硫酸、双氧水或阳光等对宝石进 行处理以去掉杂色而改善宝石颜色。
膨化 ↓
热处理（70-80℃）包在纱布内放入去离 子水中溶液处理或直接将珍珠浸入配制的 溶液中 ，产生空隙；
脱水 脱水剂常用无水乙醇，纯甘油等
漂白 漂白液配方是各厂家严密封锁的商业机密。
已发表配方：双氧水＋溶剂＋表面活性剂＋ 稳定剂等。 溶剂：有机溶剂（乙醇等）＋蒸馏水→ 稀释双氧水浓度
增强双氧水渗透力 表面活性剂：降低漂白液表面张力，
漂白处理的鉴别
1. 表面结构受破坏、结构疏松，光泽受损 2. 酸蚀结构，干净的底色，表面有酸蚀网纹
酸蚀网纹
充填处理概念
用油、人造树脂、玻璃或其他聚合物等 硬质材料充填和掩盖结构疏松的珠宝玉石 或珠宝玉石表面的缝隙、孔洞，增加其透 明度和耐久性。
用无色油或各种植物油是古老而传统的处理方法。 无色透明塑料等材料取代油是时代发展的结果。 随着科技发展和高分子新材料的推陈出新，充填 材料越来越丰富，充填技术也越来越完善。
由于充填前后的净度差别很大，难以估计原来 的净度等级，因此，国标规1）闪光效应：
暗（亮）域法：稍转
（2）热充填法 （3）高压充填法
翡翠的充填处理及鉴定
质差的天然翡翠饰品，经漂白再进行充填处理， 可以达到增色及改变质地的目的。此类翡翠即称 “B货”（俗称）。
充填处理：颜色鲜艳，纯 洁透明，但对亮度和耐久性 都有影响。
现如今的B货肉眼观察几 乎找不到破绽，放大观察， 也需有经验。
充填处理的工艺
酸洗漂白及碱洗增隙，翡翠的裂隙和孔隙增多 →密度下降，透明度变差 →树脂胶固结，增加强度和透明度。
2. 硅酸盐材料 耐酸性
酸处理（硫酸、盐酸等无机酸） 浸泡或局部酸侵蚀→溶掉杂质（铁染的褐色等） 适用于：玉髓、虎睛石、石英岩及软玉、翡翠等。
（漂白后, 漂白前)
采用草酸或稀释强 酸浸泡，时间短， 对翡翠的结构基本 不破坏 目的: 除去脏杂， 提高净度。
3. 珊瑚
双氧水去除珊瑚表面浑浊色，如黄色。 调制适当比例双氧水将浸泡珊瑚，去浊洗 净即可。 黑珊瑚经漂白可以变成金黄色珊瑚。