宝石人工合成方法第三部分
人工合成红宝石的配方
人工合成红宝石的配方一、原料选择。
1. 主要原料：氧化铝（Al₂O₃）- 氧化铝是红宝石的主要成分。
在自然界中，红宝石就是刚玉（主要为氧化铝）晶体中含有少量铬（Cr）元素而呈现红色。
对于人工合成，需要高纯度的氧化铝粉末。
一般纯度要求达到99.99%以上。
这是因为杂质过多会影响晶体的生长和颜色的纯正性。
2. 致色剂：铬（Cr）化合物。
- 通常选用铬酸铅（PbCrO₄）或氧化铬（Cr₂O₃）作为致色剂。
添加量一般在0.5% - 2%左右。
铬离子（Cr³⁺）取代晶体结构中的铝离子（Al³⁺），从而使合成的晶体呈现红色。
致色剂的用量需要精确控制，如果添加量过少，颜色会太淡，达不到红宝石应有的颜色深度；如果添加量过多，可能会导致晶体内部结构缺陷或颜色过深而不自然。
二、助熔剂法合成红宝石的配方及原理。
1. 配方。
- 助熔剂通常采用氧化铅（PbO） - 硼砂（Na₂B₄O₇）体系。
一般比例为PbO:Na₂B₄O₇ = 1:1到3:1之间。
再加入氧化铝和致色剂铬化合物。
例如，以100克原料总量计算，氧化铝粉末约80 - 90克，致色剂（如氧化铬）0.5 - 2克，助熔剂（氧化铅 - 硼砂混合）10 - 20克。
2. 原理。
- 助熔剂的作用是降低氧化铝的熔点。
氧化铝的熔点非常高（约2050°C），在加入助熔剂后，体系的熔点可以降低到1200 - 1300°C左右，这样就可以在相对较低的温度下进行晶体生长。
在这个过程中，原料在助熔剂的熔体中溶解，然后通过缓慢降温或其他方式，使溶质（氧化铝和铬离子等）以红宝石晶体的形式结晶出来。
三、焰熔法合成红宝石的配方及原理。
1. 配方。
- 原料主要是高纯度的氧化铝粉末和少量的铬酸铅（PbCrO₄）作为致色剂。
氧化铝粉末的纯度要求在99.9%以上。
致色剂的添加量约为1% - 1.5%。
2. 原理。
- 焰熔法是通过氢氧火焰来熔化原料。
氢氧火焰的温度可以达到2500 - 3000°C。
第3章 水热法合成宝石
5、水热法生长宝石晶体的优缺点
（1）优点 a、能够生长存在相变(如a石英等)和在接 近熔点时蒸汽压高的材料 (如ZnO)或要分解的 材料(如V02)。 b、能够生长出较完美的优质大晶体，并且 能够很好地控制材料的成分。 c、用此法生长晶体时，由于与自然界生长 晶体的条件很相似，因此生长出的宝石晶体与 天然宝石晶体最接近。
一、水热法生长宝石晶体概述
1、定义 水热法也称热液法，是在密封的高压容器 内，从水溶液中生长出晶体的方法，在一定程 度上再现了地下热液矿床矿物结晶的过程。 2、原理 是利用高温高压的水溶液使那些在大气条 件下不溶或难溶的物质溶解，或反应生成该物 质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差 使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体 的方法。
3、水热法合成水晶的工作条件和工艺参数
(1)温度和压力（Tg=330-3500C，Td=360-3800C， Δ≤500C ，P=1.1-1.6*108Pa,） (2)高压釜（43CrNi2MoV钢材） (3)矿化剂（NaCO3，NaOH，NaCO3+NaOH） 填加剂（LiF、LiNO3、Li2CO3） 充填度——80%-86% (4)种晶（⊥Z轴，//Y轴，X+50，VO.A=700,YZ，厚度 1.5~2.0mm) (5)培养料 （熔炼石英，粒度2cm左右，质地均匀） (6)生长速率（//Z轴≈0.6-1.2mm/day,受种晶取向、充填 度、温差、结晶温度、溶液浓度、种晶面积等因素影响)
3、水热法宝石晶体生长的分类
（1）等温法
等温法主要利用物质 的溶解度差异来生产晶体。 所用原料为亚稳定相物质， 籽晶为稳定相物质。高压 釜内上、下无温差，是这 一方法的特色。此法的缺 点是无法生长出晶形完整 的大晶体。
宝石加工工艺流程-图文详解
宝石加工工艺流程1. 刻面型宝石加工工艺流程开料工序主要是对大料而言，对于小料，可以直接进入冲坯工序。
亭部的研磨和抛光方法与冠部相同，因而上述的十道工序可以归纳为六道主要工序，即开料、冲坯、粘胶、圈形、研磨、抛光。
开料→冲坯→粘胶→圈形→研磨→抛光1、开料（1）劈裂法锯劈法操作方式将原料放在切割机上，用锯片沿解理或裂隙方向轻轻锯开一个小缺口，这样原料大部分就会自动裂开。
若没有裂开，可把原料再放在工作台（或桌面）边缘轻轻一磕，一般也会裂开。
②楔劈法的操作方式，如下图所示：楔劈法操作方式用高硬度材料如合成刚玉（Hm=9）的尖锐棱角，在需要劈裂的宝石原料表面沿解理或裂隙方向刻划一个槽形缺口，然后用劈楔刀刃放在缺口上，用小锤敲击刀背，使原料裂解开来。
（2）锯切法①大料的切割A B②小料的切割毛坯高度适中毛坯高度过高毛坯高度过低2、冲坯3、粘胶各种形状的粘杆一种常用的粘接架（顶平器）预热宝石粘接宝石顶平校正4、圈形手工圈形示意图5、刻磨用八角手加工刻面宝石的机械装置示意6、抛光抛光顺序：对宝石各部分刻面的抛光顺序与研磨顺序基本一样。
所以，在抛光宝石时，要适当控制抛光剂的供给量，抛光剂过多或过少都对抛光不利。
•（标准圆钻式琢型的加工顺序和方法）刻面型宝石的加工顺序和方法，因琢型的种类及复杂程度不同而有所差别，但加工过程大同小异。
一般而言，刻面数量较少、对称性好的琢型比较容易加工。
由于标准圆钻式琢型具刻面数量适中和对称性好的特点，通常作为学习宝石加工入门的基本琢型。
刻面宝石琢型的加工过程，一般可分为以下十个步骤进行：（1）坯料制备•切割、冲坯。
坯料的比例按成品琢型的比例估计，各部分要留有充足的加工余料。
（2）粘胶上杆•将坯料台面细磨，粘胶上杆，在顶平器上校正宝石。
（3）圈磨腰形•手持宝石粘杆，在细磨盘上将宝石腰部打磨成形。
（4）研磨及抛光台面•若用机械手加工，直接将宝石粘杆装卡在磨头夹具前端，并将指针调整到0°，使粘杆与磨盘面垂直，研磨宝石台面。
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。
宝石合成方法及原理汇总情况
宝石合成方法及原理汇总情况宝石合成原理与方法（汇总）第一章绪论要点人造宝石材料的重要性人造宝石材料的发展基本概念晶体生长基本理论一、人造宝石材料的重要性随着科学技术的发展，人民生活水平不断提高，人类对宝石的需求也逐渐增加。
然而天然宝石材料的资源毕竟是有限的，而人工宝石材料能够大批量生产，且价格低廉，故人工宝石材料在市场上占有较大的份额。
随着科学技术的发展，人工宝石材料的品种日益繁多,合成宝石的特性也越来越接近天然品种。
宝石学家不断面临鉴别新的人造宝石材料的挑战。
某些人工的晶体材料也用于工业产品及设备的制造及生产中。
例如，人造钇铝榴石被广泛用于激光工业，合成水晶是用作控制和稳定无线电频率的振荡片和有线多路通讯滤波元件及雷达、声纳发射元件等最理想的材料。
二、人造宝石材料的发展人工制造宝石的历史可追溯到1500年埃及人用玻璃模仿祖母绿、青金石和绿松石等。
人工合成宝石始于18世纪中期和19世纪，由于矿物学研究的发展以及化学分析方法取得的进展，使人们逐渐掌握了宝石的化学成分及性质，加上化学工业的发展以及对结晶过程的认识，人工合成宝石才变为现实。
1892年出现了闻名的“日瓦红宝石”，这是用氢氧火焰使品质差的红宝石粉末及添加的致色剂铬熔融，再重结晶形成优质红宝石的方法。
随后，这种方法经改进并得以商业化。
1890年，助熔剂法合成红宝石获得成功；1900年助熔剂法合成祖母绿成功。
从此，宝石合成业飞速地发展起来。
合成尖晶石、蓝宝石、金红石、钛酸锶等逐渐面市。
1953年合成工业级钻石、1960年水热法合成祖母绿及1970年宝石级合成钻石也相继获得成功。
我国的人工宝石材料的生产起步较晚。
五十年代末，为了发展我国的精密仪器仪表工业，从原苏联引进了焰熔法合成刚玉的设备和技术，六十年代投产后，主要用于手表轴承材料的生产。
后来发展到有20多家焰熔法合成宝石的工厂，能生长出各种品种的刚玉宝石、尖晶石、金红石和钛酸锶等。
我国进行水热法生长水晶的研究工作，始于1958年。
人造宝石的制作方法
人造宝石的制作方法
人造宝石，是一种通过人工合成的方式制造出来的宝石，它们在外观上和天然宝石非常相似，但是在价格上却要便宜许多。
人造宝石的制作方法主要包括以下几个步骤：
首先，选择原料。
制作人造宝石的原料通常是一些普通的无色玻璃或者塑料颗粒。
这些原料需要经过一系列的处理才能成为看起来像真正宝石的材料。
其次，加入色素。
一旦选定了原料，就需要根据需要的宝石颜色，加入相应的色素。
这个过程需要非常精确的控制，以确保最终的宝石颜色和纯度。
然后，进行加热处理。
将加入色素的原料放入炉子中进行加热处理，这个过程需要非常高的温度和压力。
在这个过程中，原料会逐渐融化并形成类似宝石的结晶。
接着，切割和打磨。
经过加热处理后的原料需要进行切割和打磨，这个过程需要非常精细的技术和工艺。
只有经过精心的切割和打磨，才能使宝石呈现出迷人的光彩。
最后，进行表面处理。
制作出来的人造宝石需要进行表面处理，以增加光泽和抗划伤的能力。
这个过程通常包括抛光和涂层处理。
总的来说，制作人造宝石的过程非常复杂，需要经过多个步骤
和精密的技术。
但是通过这样的方式制作出来的人造宝石，不仅外
观上和天然宝石相似，而且价格也更加亲民，因此在市场上有着广
阔的应用前景。
人造宝石的制作方法不断在技术上进行改进和创新，相信在未来会有更多更好的人造宝石问世。
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。
人工宝石制造方法
人工宝石制造方法人工宝石是指通过人工合成的方式制造出来的具有类似天然宝石外观和性质的人造宝石。
人工宝石制造方法的发展经历了多年的研究和实践，目前已经取得了很大的突破。
下面将详细介绍人工宝石的制造方法。
第一种制造方法是化学合成法。
这种方法是最常见和广泛使用的人工宝石制造方法之一。
通过选择适当的化学原料，将其放入高温高压的反应器中，经过一系列的化学反应，最终形成宝石的晶体结构。
例如，合成蓝宝石的方法是在高温下将铝氧体和氧化铝进行反应，形成具有蓝色的铝氧化物晶体。
第二种制造方法是溶液法。
这种方法是在溶液中加入适当的化学物质，通过调节溶液的温度和浓度来促使晶体的生长。
这种方法适用于某些宝石的制造，如人造钻石。
首先，将碳原子溶解在高温高压的溶液中，然后通过降低温度和增加压力，使碳原子结晶成钻石的晶体。
第三种制造方法是熔融法。
这种方法主要适用于制造某些高熔点的宝石，如红宝石和蓝宝石。
首先，将适当的化学原料放入炉中进行高温熔融，然后通过控制温度和冷却速度，使熔融物体逐渐结晶成宝石的晶体。
这种方法制造出来的人工宝石具有较高的纯度和透明度。
除了上述几种常见的制造方法外，还有一些其他的制造方法。
例如，气相沉积法是通过将气体中的化学物质沉积在基底上形成薄膜，然后通过多次沉积和热处理的过程来制造宝石。
这种方法适用于制造薄膜状的宝石材料。
还有一种叫做生长法的制造方法，它是将化学原料溶解在适当的溶剂中，然后通过控制温度和浓度来促使晶体的生长。
这种方法适用于制造大尺寸的宝石。
人工宝石制造方法的发展使得人们能够制造出与天然宝石相似的材料，这不仅满足了人们对宝石的需求，同时也降低了宝石的价格。
然而，人工宝石制造方法仍然面临一些挑战，如如何制造出更大尺寸和更高质量的宝石等。
人工宝石制造方法是通过化学合成、溶液法、熔融法、气相沉积法和生长法等多种方法来制造人工宝石。
这些方法在实践中不断发展和完善，为人们提供了更多选择和可能性。
随着技术的进步，相信未来人工宝石制造方法将会更加先进和高效。
人造宝石的制作方法
人造宝石的制作方法人造宝石，又称合成宝石，是指通过人工手段制造的具有与天然宝石相似外观和性质的宝石。
人造宝石在如今的珠宝市场上越来越受到重视，因为它们不仅外观美丽，价格相对较低，而且还可以避免使用矿产资源和保护自然环境。
那么，人造宝石是如何制作的呢？接下来，我将为大家介绍一下人造宝石的制作方法。
首先，制作人造宝石的原料主要是氧化铝和其他添加剂。
氧化铝是一种无色无味的物质，是制作合成宝石的主要原料之一。
在制作过程中，可以根据需要添加不同的金属氧化物来制作出不同颜色的宝石，比如红宝石、蓝宝石等。
其次，制作人造宝石的方法主要有熔融法和水热法两种。
熔融法是将原料在高温下熔化，然后逐渐冷却形成晶体，这种方法适用于制作较大颗粒的宝石。
而水热法则是将原料在高温高压的水溶液中反应，形成晶体，这种方法适用于制作较小颗粒的宝石。
这两种方法都需要严格控制温度、压力和化学成分，以确保制作出的宝石具有良好的外观和性能。
在制作过程中，还需要进行切割和抛光等工艺。
切割是指将制作好的宝石原料切割成所需的形状和尺寸，这需要经验丰富的工匠和精密的设备来完成。
抛光则是指对切割好的宝石进行表面处理，使其具有闪闪发光的效果，增加其美观度和卖相。
最后，制作好的人造宝石需要经过严格的质量检验，确保其外观和性能达到标准要求。
只有通过了质量检验的宝石才能进入市场销售。
总的来说，制作人造宝石是一个复杂而精密的过程，需要经验丰富的工匠和先进的设备来完成。
通过不断的技术创新和工艺提升，人造宝石的质量和品种也在不断提高，相信在不久的将来，人造宝石将会成为珠宝市场上一种重要的宝石选择。
红蓝宝石的人工合成方法
红蓝宝石的人工合成方法摘要：主要为了大家了解宝石合成的常用方法关键词：宝石人工合成。
人工合成宝石是相对于天然宝石而言的，是为缓解天然宝石供需矛盾而产生和发展的产物，是人工制作而非天然产出的宝石。
人工合成宝石，可简称为人工宝石，是指人们运用现代科学技术的基本原理和方法，选用适宜的原材料，通过合理的工艺、技术流程，在实验室或工厂里制造出来的用作首饰及装饰品的材料1．1 焰熔法这个方法是1902年由法国的维尔纳叶发明的，所以也称“维尔纳叶法”。
它主要用于合成熔点很高的宝石，如合成红宝石、蓝宝石、各种颜色的尖晶石、金红石、星光红宝石、星光蓝宝石及人造钛酸锶等，也是目前合成宝石的主要方法之一。
此法合成宝石的原理是利用氢气与氧气燃烧的温度可以高达2900℃的特点，在火焰的上方放宝石原料的粉末，火焰的下方放生长晶体的晶种，宝石粉末通过氢氧火焰时被熔化成熔融液掉落在下面的宝石晶种上，晶体即可不断往上生长。
为了保证晶体能够不断往上生长，宝石晶种要安放在一个可以下降的装置上，并且要使下降装置的下降速度与晶体生长速度相同。
其次，还要使生长的宝石晶体下降入一个保温良好的容器里，否则宝石晶体在空气中会因急剧冷却而产生内应力，对宝石晶体产生破坏作用，轻则形成裂纹，重则使宝石破裂。
1.1.1 优点（1）焰熔法合成红宝石时不用坩埚，可以节省制作坩埚的耐高温材料，又可以避免坩埚成分的污染；（2）晶体生长速度较快，短时间内可以得到较大尺寸的晶体；（3）生长设备比较简单，劳动生产率高，适用于工业化生产；（4）三氧化二铝晶体本身是没有颜色的，为无色蓝宝石，只要在三氧化二铝的粉末原料中加入致色剂后就能出现颜色1.1.2 缺点（1）由于氢氧火焰的温度梯度较大，造成晶体结晶层的纵向温度梯度和横向温度梯度均较大，故生长出来的红宝石晶体质量欠佳，不能用于激光等要求质量很高的高科技方面；（2）火焰气体的温度不可能控制得很稳定，由此造成的温度变化使晶体产生较大的内应力，导致晶体的位错密度较高；（3）原材料在火焰中熔化时不可能完全被熔化结晶成晶体，大约有30％的粉料损失；1.2 水热法这是模拟自然界热液成矿条件创造的一种宝石合成方法。
人造宝石的制作方法
人造宝石的制作方法人造宝石是一种通过人工合成的方式制作出来的宝石，它具有与天然宝石相似甚至更加优越的外观和性能。
在现代珠宝工艺中，人造宝石已经成为一种重要的替代品，它不仅可以满足人们对美丽宝石的需求，还可以减少对自然资源的开采压力。
下面将介绍一种常见的人造宝石制作方法。
首先，人造宝石的制作需要选择合适的原材料。
常用的原材料包括氧化锆、合成蓝宝石、合成红宝石等。
这些原材料具有良好的化学稳定性和优异的光学性能，适合用来制作人造宝石。
接着，原材料需要经过精细的加工和处理。
首先，将原材料进行粉碎，然后经过高温熔炼，使其形成均匀的玻璃状物质。
接下来，将这些玻璃状物质放入模具中，经过高温高压的处理，使其形成晶体结构，这一步骤被称为熔融法。
随后，对晶体进行切割和打磨。
经过熔融法制成的晶体块需要经过精密的切割和打磨，才能形成漂亮的宝石形状。
这一步骤需要经验丰富的工匠和精密的加工设备，以确保人造宝石的外观和光学性能达到最佳状态。
最后，进行宝石的后处理和修饰。
制成的人造宝石需要进行抛光、上色等处理，以增强其光泽和色彩，使其更加接近天然宝石的外观。
同时，还可以根据需要进行各种形状的切割，如椭圆形、心形、方形等，以满足不同的珠宝设计需求。
总的来说，人造宝石的制作方法包括原材料选择、熔融法制晶、切割打磨和后处理修饰等步骤。
通过精密的工艺和技术，人造宝石可以制成各种形状和颜色的宝石，满足人们对美丽宝石的追求，同时也减少了对自然资源的消耗。
在未来，随着科学技术的不断发展，人造宝石的制作方法也将不断完善，为人类带来更多美丽的宝石产品。
宝石的四种制作
宝石的四种制作
人造宝石的四种制作方法
时间：2012-09-15 来源：好乐美饰
人造宝石已经历了近百年的研究和发展。
目前，工艺日趋完善，产品十分精美，尤其是合成的宝石，已经达到了与天然宝石真假难分的境地。
为了准确地鉴别人造宝石，掌握因生产环境的局限性，而出现的与天然宝石不同的微小差别，就必须了解人造宝石的制造方法。
目前常见的人造宝石制造方法有以下4种：
（1）焰熔法：将合成宝石化学组成所需要的固态粉末原料混合在一起，在氢氧高温火焰下熔融，溶液随着温度的降低，而结晶成为合成宝石晶体。
具体方法如维纽耳氏法。
（2）熔融法：将合成宝石化学组成所需要的固态物质放在高温下熔融，溶液随着温度的降低，结晶成为合成宝石晶体。
具体方法如提拉法。
（3）水热生长法：将合成宝石化学组成所需要的固态原料，置于高温高压条件下溶解于水中，随后在较冷的部位，以晶种为核心，结晶成为合成宝石晶体，具体方法如高压釜法。
（4）助溶剂熔化生长法：将合唱宝石原料，在高压高温条件下借助熔剂熔解，随后随着温度降低，以晶种为核心，结晶成合成宝石晶体。
当今，绝大多数高贵宝石都有与其相似的人造宝石或仿制品，常见的人造宝石有：祖母绿、金刚石、红宝石、蓝宝石、变石、水晶、蛋白石、碧玺、绿松石等。
宝石改善与人工合成-助熔剂法
助熔剂包裹体
助熔剂法生长祖母绿晶体的鉴别
红外光谱鉴定：不存在任何水的吸收峰 包裹体特征
未熔化的固体包裹体呈羽毛状、纱状或束状，看 上去象飘动的窗纱；
阶梯状粗粒助熔剂包体； 铂或硅铍石的固相包裹体。 天然籽晶片痕迹 颜色较浅，生长的祖母绿颜色较深，环绕着种晶
的深色祖母绿部分显示出相同包裹体类型； 成分分析
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。
添加原料，一次可生长多粒祖母绿晶体。
助熔剂法生长宝石晶体与鉴别
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
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？
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。
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。
生长速度约0.33mm/月。12个月内可长出2cm的晶体。
【宝石学】宝石的合成方法
提拉、转动机：一组精密机械装置。
提拉法生产晶体设备
钇铝榴石YAG
3、优缺点
优点： ⑴在生长过程中可以方便地观察晶体的生长状况； (2)晶体生长的完整性好，生长时间短，尺寸大，
应力小； (3)定向杆晶和“缩颈”工艺，保证了晶体位错密
度明显降低，提高了晶体的光学均匀性。
缺点：对于那些化学活性较强或熔点极高的材料， 很难找到不污染熔体的坩埚，这就限制了提拉法使 用的范围。
三、冷坩埚法生长CZ
CZ以其高硬度、高折射率、高色散、“火彩”好、耐酸碱的 特点，备受人们喜爱，畅销世界，成为目前产量最大的人工宝 石。冷坩埚法也因此而名声大噪。
冷坩埚法的晶体生长装置采用“引燃”技 术，将金属的锆片放在“坩埚”内的氧化锆材 料中，高频电磁场加热时，金属锆片升温熔融 为一个高温小熔池，形成大于1200℃的高温区， 氧化锆在1200℃以上时便有良好的导电性能， 在高频电磁场下导电和熔融，并不断扩大熔融 区，直至氧化锆粉料除熔壳外全部熔融。
3.生产过程
焰熔法合成晶体生产过程中
燃烧温度 2050-2150℃
生产过程结束
3、焰熔法生长晶体的优缺点 优点：
(1)采用无坩埚生长晶体，既节省坩埚材料又避免 了坩埚对晶体的污染。
(2)燃烧温度可达2500℃以上，对难熔氧化物晶体 生长十分有利。
(3)成本低、生长速度快，利于大规模生产。 (4)生产设备装置较简单，可生长出大尺寸的晶体。 例如，刚玉梨晶可达直径10～30mm，长500～1000mm 。 缺点：
二、晶体提拉法
提拉法又称丘克拉斯基法，是J.Czochralski在 1917年发明的。
大多数氧化物类晶体如蓝宝石、红宝石、钇铝榴 石（YAG，Y3Al5O12）、钆镓榴石（GGG， Gd3Ga5O12）、变石、尖晶石等都能用提拉法生长晶 体。
宝石的制造过程是什么样的？
宝石的制造过程是什么样的？
宝石制作是一门精密的匠人技艺，从炼金术、冶炼金属到现代宝石表
面处理，都要求高精度的工作。
宝石的制作，其实也包括多个步骤，
以下是制作宝石的大致过程：
一、勘探宝石原料
第一步就是勘探宝石原料，我们需要找到合适的宝石原料，只有
合适的宝石原料才能够制作出高质量的宝石来。
因此，宝石原料的勘
探有关系到宝石的质量，同时关系到后续的制作工作的效率。
二、宝石加工
第二步是宝石加工，宝石加工是宝石制作的一个重要环节，一般
分为裸石切割、上背设计、钻石表面处理以及镶嵌等步骤，这些工作
要求严格的考究，而所有宝石加工要符合精密度，不能超出公差范围。
同时要根据客户要求进行不同的宝石加工，这要求匠人们在宝石加工
方面有很高的技巧和熟练程度。
三、宝石成色测试
第三步是宝石成色测试，宝石成色测试通常是指宝石色级测试，
其实也就是在加工宝石时通过观察，然后通过给宝石评定一个具体的
色级，这样就不会影响宝石的安装和使用。
四、宝石镶嵌
最后一步是宝石镶嵌，宝石镶嵌是宝石制作的最后一步，也是最
为精致的一步。
宝石镶嵌的主要工作有：选择饰品的款式，宝石的类别，确定宝石的间距，安装宝石，校正宝石的方向，检查，清洁等多
项工序，这些工作要求颇具艺术感，匠人们要抓紧工序，使宝石有较
好的安装效果。
以上就是宝石的制作过程，宝石制作虽然繁琐，但是只有精细的制作，才能让宝石显示出完美的光芒。
通过不断的技术改造和发展，宝石制
作不断改进，以出示最完美的宝石。
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。
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一、原理：在高压釜内，从过饱和溶液中生长宝石晶体二、分类（按晶体生长的运输方式不同）1、等温法：在高压釜内无温差的条件下，采用矿化剂，加热溶液温度接近水的临界温度时，使不稳定相/亚稳定相的原料不断溶解，直至溶液达到过饱和状态时，即在稳定的籽晶上生长，这是利用物质的溶解度差异生产晶体的方法。
2、温差法：在封闭的高压釜中，高温高压条件下，原料在釜内下部温度较高部位溶解达饱和状态，并逐渐向上部温度较低部位流动，形成过饱和溶液后即以籽晶为核心生长晶体的方法。
采用温差法使晶体生长的条件是：（1）原料在高温高压的矿化剂水溶液中，具有一定的溶解度且为稳定的单一相。
（2）原料的溶解度温度系数大，高温溶解，低温则形成足够的过饱和度。
（3）籽晶的切型易于晶体的生长。
（4）溶液密度的温度系数要足够大，能起到溶液的对流及溶质传输作用。
（5）备有耐高温高压抗腐蚀的容器。
三、设备1.高压釜:具有耐热耐压抗腐蚀性好抗蠕变性强的特种合金钢圆形钢筒.2.加热炉:提供加热温度和温度梯度.加热的方式有两种(1)加热板结合不同厚度的保温层调节温度梯度(2)位置分布不同的可控制的电阻绕组管式加热炉.3.密封系统:压缩式、拉封式.密封材料有银、纯铁、石墨、铜等各种软金属.六、水热法合成宝石的优缺点：1、适宜高温下存在相变和在接近熔点时近乎分解的材料。
2、合成晶体完整、粒大、质优，能很好地控制材料成分。
3、生长的条件与自然界相似,合成晶体与天然宝石最接近。
4、设备贵，内压大，安全性差.5、生产过程均在釜内进行不直观。
6、晶体生长的速度慢、周期长，产量受高压釜空间限制。
7、需要适当大小的优质籽晶。
一、影响因素(一)矿化剂（溶剂）的性质和浓度矿化剂的作用使结晶物质具有比较大的溶解度。
使结晶物质具有足够大的溶解度温度系数。
不同宝石需用不同的矿化剂；同一宝石采用不同矿化剂，合成晶体质量和生长速度亦不相同。
矿化剂溶液的浓度影响晶体生长速度，浓度过大过小都可大大地降低宝石晶体的生长速度。
(二)温度与温差晶体生长受各种物理、化学条件影响。
在高压釜内：若温差一定时,T U(生长）；若温度一定时，T(温差）U(生长）不良反应：若生长速度过大，原料供应不足，晶体易出现裂隙。
温差愈大，溶液的对流速度和溶质的转移量越大，质量交换越快，晶体的包裹体越多。
(三)压力和充填度（装满度）在一定的温度和溶液浓度条件下，高压釜内的压力是由反应腔内溶液的充填度所决定的。
充填度：加入溶液的体积占反应腔自由体积的百分比。
同一温度下，充填度越高，P U (生长）充填度可调整釜内压力。
不良反应：充填度过大，釜内压力过大，给材料的选择带来困难，并易造成安全隐患。
充填度一般不应超过86%。
(四)对流挡板高压釜中生长区和溶解区之间装有挡板，挡板上打有圆孔。
对流挡板作用调整生长系统的质量交换开孔率越大，上下区温差越小，晶体的生长速度越小不同口径的高压釜，其开孔率不同，小口径以10%—20%为好；大口径以5%—7%为宜；大于200mm的高压釜以3%—5%为好。
(五)籽晶取向因为晶体具各向异性，不同的晶面，生长速度不同。
所以合成宝石时必须对籽晶进行定向及切型，以利于晶体的生长。
例：水晶的定向有：垂直于Z 轴；平行于Y 轴。
刚玉的定向有：垂直于Z 轴。
(六)、培养体多为合成宝石化学成分的氧化物材料。
要求其量足、质地均匀无杂质，表面洁净且具有一定的表面积比。
增大生长区和溶解区温差二水热法生长宝石晶体的工艺条件三(一)水晶彩色水晶的颜色与掺入杂质种类、含量和辐照剂有关(二)祖母绿1.设备高压釜:(尺寸比水晶小)并使用黄金/铂作内衬.加热系统和控温系统等.2.培养料:二氧化硅(64-67%) 氧化铝(17-19%)氧化铍(14-15.5%)及少量氧化铬.3.矿化剂: 酸性溶液4-2molHCl.4.籽晶:天然海蓝宝石(1010),(0001)或与柱面35°切片.5.工艺流程:把培养料装入釜内,用螺母封闭.加热高压釜,SiO2在顶部分解,其他在底部溶解,上下釜存在温度差,溶液对流,分解的培养料在中部相遇,在适当的温度梯度和过饱和度下,围绕籽晶结晶.(三)梯形水热法合成红宝石(桂林)1.设备；高压釜:38mm*700mm,及与高压釜配套的温差井式电阻炉(三段控温方式)组成,黄金作内衬.用双锥封闭环等封闭.2.生长条件:溶解区550-580℃,生长区505-515,温差=45-65℃. 1.5-2*108Pa .充填度:55-65%.生长速度U=6.5-7.5 ct/d.2.培养料:一定数量,粒径=5-7mm焰熔法合成无色刚玉碎块和少量的氢氧化铝粉末及少量致色离子氧化物.3.矿化剂: 碱金属碳酸盐复杂溶液.总浓度2-3mol/L ,液固体比1.8-2ml/g.常用CcO-Cu2O或PbO-PbO为氧化-还原缓冲剂.是着色剂5-10倍.4.籽晶切片:平行(2243).六方双锥5.工艺流程: 把培养料装入釜内,用螺母封闭.加热高压釜,SiO2在顶部分解,其他在底部溶解,上下釜存在温度差,溶液对流,分解的培养料在中部相遇,在适当的温度梯度和过饱和度下,围绕籽晶结晶. 6.特点:黄金丝作为梯形籽晶架,一次可放6-10个籽晶.彩色刚玉的生长周期7-10d;单炉生长晶体350-450ct;单个晶体重60-90ct;晶体成板状大小多为30mm*25mm*10mm.无色合成刚玉的单晶生长速度是彩色的2-3倍.一、水热法合成水晶与天然水晶的区别1．颜色：合成水晶是在相对稳定的条件下人工生产而成。
批量样品过多表现出颜色的统一性。
（1）无色水晶有统一的高透明度。
（2）彩色水晶具有均匀、统一的颜色。
（3）颜色呆板，不自然。
天然彩色水晶一般都有颜色深浅不均现象，且颜色柔和、自然。
2.种晶：（1）可见种晶板，种晶板有白色、彩色。
它与晶体之间有清楚的界限及颜色差异。
（2）少量杂质自发成核形成了微小双晶分布在种晶板或有缺陷的部位，即花絮状双晶。
显微镜下呈白色雾状。
（3）种晶板附近常出现应力裂隙。
裂细小呈弯折状，与种晶有夹角，在切磨好的宝石顶部，有时可见这种雁行排列的裂纹。
3、包裹体天然水晶固态包体品种繁多(金红石、电气石、FeS、水晶)。
而合成水晶的固态包裹体主要是未溶解的原料或石英微晶核。
这种包裹体都表现为面包渣状。
（生长条件稳定时少，不稳定时多，特别是生长中断时，平行于种晶板的大量“面包渣”沿生长面平行出现——桌面灰尘)桌面灰尘一层甚至2—3层贯穿于整个晶体。
它与天然水晶中的气液包裹体相似，但有区别：4.色带：天然水晶色带、色斑发育，可有角状色带。
合成彩色水晶亦可出现色带，但仅出现一组。
色带往往平行于种晶板。
合成紫色带平行于菱面体(正r负z)方向且伴随色带出现平行的密集的生长纹。
合成黄水晶色带垂直光轴方向且伴随色带出现密集生长纹。
5.双晶天然：巴西律、道芬双晶，双晶可贯穿晶体，也可发育在局部。
非双晶区：牛眼;双晶区：“螺旋桨”状干涉图合成：双晶存在于种晶板附近，呈细小的凹面多面体,鼓包状和花絮状双晶。
只见牛眼干涉图。
6.红外光谱对于那些非常纯净、生长痕迹均不明显的水晶饰品用常规仪测试天然与合成较困难，需借红外光谱仪。
红外光谱主要测试：水晶中的（OH）-1、H2O ，它们表现为3200cm-1—3600 cm-1区间的伸缩振动带1500cm-1—1700 cm-1区间的弯曲振动带5200cm-1伸缩振动与弯曲振动的合频谱带天然无色水晶；3595cm-1 、3484cm-1 为特征。
合成无色水晶：缺失3595cm-l、3484cm-1，而以3585cm-1或5200cm-1为特征。
合成水晶仿发晶1.成因:种晶板两侧出现……麦苗”状的空管,在空管中染色用来仿市场上的发晶.2.鉴定:天然:几何形态/规则断面/粗细一致/颜色均一/定向分布合成:发丝一头大,一头小/断面不规则空管二、水热法合成红宝石的鉴别/颜色不均1、颜色目前面市的水热法合成红尘石可有浅红到深红的各种颜色，往往透明度很高，内部很纯净。
2、发光特点在紫外荧光灯下水热法合成红宝石可以没有荧光，或具弱一强的荧光。
荧光的强弱与体色有密切的关系，体色浓者荧光强，而一些浅粉红色品种几乎没有荧光。
3、晶体特征水热法合成红宝石多为板状晶体。
4.内部特征(1)种晶片种晶片与其两侧的红宝石有着明显的界线，且两侧可有一些发育不规则的晶芽或雾状气泡。
种晶片可以是合成/天然红宝石，因此其两侧的包裹体不同或者包裹体在种晶部位有截断的现象。
(2)生长纹水热法红宝石普遍具有明显的生长纹。
生长纹往往颜色深浅不一，生长纹的形态可呈锯齿状波纹状，沿光轴方向观察可以发现两个方面的生长纹，交织成网状。
(3)金属包裹体水热法合成红宝石中有可能发现金属包裹体，它们呈分散状或局部聚集分布。
据资料表明，这些金属片为一些合金，可具三角形、四边形等多边形的形状，在透射光下不透明，反射光下可具金属光泽。
(4)钉状包裹体由于生长过程中有水的参与，水热法合成红宝石内常有一种特征的“钉状”流体包裹体。
较大的钉状包裹体中心存在着深色的液态充填物。
有时钉状包裹体变得十分细小，表现为一根根细针密集而定向排列。
5.桂林水热法合成刚玉宝石的鉴定特征1)颜色:红、橙红、桃红、浅黄2)荧光:红(LW-中鲜红;SW中-弱暗红)桃红(LW-强鲜红;SW中-弱暗红)浅黄(LW-中/弱杏红;SW-弱杏红) 3)吸收光谱:红色-只见红区吸收线,蓝绿区吸收.浅黄色-缺失450nm吸收线. 4)红外光谱:无水的吸收特征.(流体内含物少,或流体的充填度低,以气相为主或生产条件不适合含水铝化物的形成,很少有H+ OH-进入晶格)5)内含物:种晶片残余是最常见的特征.较大的成品中种晶残余常分布在亭部/冠部/中间.SW下蓝色荧光为证.可见初期的细小渣状包体,分布在种晶板附近,总体呈面状分布,也可独立或与断续尘埃状包体构成网状.二、水热法合成祖母绿的鉴别具阶梯状生长纹和色带，具角状图案。
含I、II型水1993年新型的俄罗斯水热法合成祖母绿，无明显的生长纹和角状图案。
内部含有无数细小的红棕色微粒，密集呈雾状，不规则分布。
内部特征可见硅铍石晶体、大的两相包体、两相钉状包裹体、彗星状白点、针状平行结构和暗色金属包裹体等出现有平行于台面的层状或次层状现象，红外光谱籽晶及其附近的交叉裂隙天然:Ⅱ型水5278cm-1非常强Ⅰ型水5590cm-1很弱.合成: 5278cm-1弱于天然,但在其两侧各出现一个Ⅰ型水51095454cm-1的强吸收.一、合成钻石的原理:1.石墨与钻石的转变(1)石墨在超高压高温下熔化,石墨晶体解体断键,然后在钻石稳定去冷凝析出钻石(2)超高压高温下,石墨无需断键,只在Z轴方向层中碳原子向上和向下移动,转变成钻石结构.2.合成钻石的生长机制: 钻石、石墨是碳的两种同质多像变体.低压高温区:石墨是稳定相，钻石为亚稳定相; 高温高压区:钻石是稳定相。