01 绪论 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。
13 辐照和表面处理 宝石改善与人工合成 讲座
黄色绿柱石
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。
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。
11 热处理 宝石改善与人工合成 讲座
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。
宝石优化处理教程(1)-PPT课件
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三、优化处理的意义
• 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。据统计，2019年我国 仅宝石进出口就是840亿美元，加上首饰和珍珠 的金出口额可达3200亿美元，其增长速度远远超 过国际上的平均增长速度。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。 • 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。宝石优化处理教程第章 序论一、优化处理的概念
• 。天然宝石的优化处理(Enhacement and Treatment of Gemstone) 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。 • 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。
一、热处理
一、热处理技术简介 • 将宝石放在可以控制加热的设备中，选择不同的加热温度和不同氧化还原 条件进行加热处理，使宝石的颜色、透明度及净度等外观特征得到长期稳定 的改善，从而提高宝石美学价值和商品价值的技术。这是一种把宝石潜在美 显示出来的方法，也是一种容易操作且优化处理后的珠宝玉石被人们广泛接 受的方法。根据我国2019年月1日实施的国家标准“GB/T16552-2019珠宝玉 石名称”的规定，这一方法属于“优化”的范围。 在古代，宝石的改善主要靠加热的方法实现的。据报道,早在公元前2000年， 在印度已出现加热的红玛瑙和红玉髓。有人曾对古代宝石的改善方法进行推 测：在古代各地区之间，侵略和掠夺战争不断发生，时常会焚烧死者的尸骨， 有时就会发现一些被烧焦的贵重装饰品的残骸(因为贵族们常把珠宝当作护身 符而带在身上)。这样，或许偶然有人发现一颗与其主人一起被烧过的宝石的 颜色得到了改善，变得更漂亮了。这个人就有可能把这种现象告诉其他人， 遇到有心人就可能试着把那些不漂亮的宝石烧一烧，逐渐就摸索出一套方法。 这可能就是最初人类对热处理方法的发现。近代由于冶金技术的提高，宝石 热处理的温度得到提高，使热处理工艺得到了新的发展。现代随着宝石学的 成熟，使天然宝石优化处理的研究成为一门科学。加热处理宝石这一古老方 法，在这个时期又周期性的复苏了，并蓬勃的发展起来，工艺日趋精细与完 善。
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。
宝石优化处理教程(1)
宝石优化处理教程
第一章 序论
可编辑ppt
1
一、优化处理的概念
• 。天然宝石的优化处理(Enhacement and Treatment of Gemstone) 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。
• 例如：对于有机宝石如珍珠、象牙、珊瑚、琥珀等，加热处理会使其中的有机质氧化，温度过高会使颜色慢慢变暗 变黑，若继续加热即出现“碳化”现象。人们经常利用这个特点，掌握好温度实施有机宝石的“仿旧”处理。对于 宝石，加热处理往往将其中的低价态阳离子氧化成高价态，从而使颜色产生变化。最典型的例子就是带绿色调的海 蓝宝石在空气中加热去除绿色，使颜色变成蓝色。
• 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。
可编辑ppt
2
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。
• 在古代，宝石的改善主要靠加热的方法实现的。据报道,早在公元前2000年， 在印度已出现加热的红玛瑙和红玉髓。有人曾对古代宝石的改善方法进行推 测：在古代各地区之间，侵略和掠夺战争不断发生，时常会焚烧死者的尸骨， 有时就会发现一些被烧焦的贵重装饰品的残骸(因为贵族们常把珠宝当作护身 符而带在身上)。这样，或许偶然有人发现一颗与其主人一起被烧过的宝石的 颜色得到了改善，变得更漂亮了。这个人就有可能把这种现象告诉其他人， 遇到有心人就可能试着把那些不漂亮的宝石烧一烧，逐渐就摸索出一套方法。 这可能就是最初人类对热处理方法的发现。近代由于冶金技术的提高，宝石 热处理的温度得到提高，使热处理工艺得到了新的发展。现代随着宝石学的 成熟，使天然宝石优化处理的研究成为一门科学。加热处理宝石这一古老方 法，在这个时期又周期性的复苏了，并蓬勃的发展起来，工艺日趋精细与完 善。
第一章 序论
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一、优化处理的概念
• 。天然宝石的优化处理(Enhacement and Treatment of Gemstone) 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。
• 例如：对于有机宝石如珍珠、象牙、珊瑚、琥珀等，加热处理会使其中的有机质氧化，温度过高会使颜色慢慢变暗 变黑，若继续加热即出现“碳化”现象。人们经常利用这个特点，掌握好温度实施有机宝石的“仿旧”处理。对于 宝石，加热处理往往将其中的低价态阳离子氧化成高价态，从而使颜色产生变化。最典型的例子就是带绿色调的海 蓝宝石在空气中加热去除绿色，使颜色变成蓝色。
• 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。
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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。
• 在古代，宝石的改善主要靠加热的方法实现的。据报道,早在公元前2000年， 在印度已出现加热的红玛瑙和红玉髓。有人曾对古代宝石的改善方法进行推 测：在古代各地区之间，侵略和掠夺战争不断发生，时常会焚烧死者的尸骨， 有时就会发现一些被烧焦的贵重装饰品的残骸(因为贵族们常把珠宝当作护身 符而带在身上)。这样，或许偶然有人发现一颗与其主人一起被烧过的宝石的 颜色得到了改善，变得更漂亮了。这个人就有可能把这种现象告诉其他人， 遇到有心人就可能试着把那些不漂亮的宝石烧一烧，逐渐就摸索出一套方法。 这可能就是最初人类对热处理方法的发现。近代由于冶金技术的提高，宝石 热处理的温度得到提高，使热处理工艺得到了新的发展。现代随着宝石学的 成熟，使天然宝石优化处理的研究成为一门科学。加热处理宝石这一古老方 法，在这个时期又周期性的复苏了，并蓬勃的发展起来，工艺日趋精细与完 善。
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。
宝石改善第一讲
• 可见光：红、橙、黄、
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。
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。
宝石改善与人工合成高温高压法PPT28页
宝石改善与人工合成高温高压法
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
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
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
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
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参考资料
与人工合成、优 化处理有关的书籍、 报刊、中外文献、宣 传资料等
课程安排
人工合成篇 20（6）学时 优化改善篇 12（2）学时
第一章 概论
第一章 热处理
第二章 水热法
第二章 扩散处理
第三章 焰熔法
第三章 染色处理
第四章 助熔剂法
第四章 辐照处理
第五章 熔体法
第五章 充填处理
第六章 冷坩锅熔壳法
人工宝石的价值
天然宝石 美丽、耐久、稀少 装饰、保值、货币、收藏、鉴赏、药用价值 高档、中档、低档首饰
人工宝石 美丽、耐久、稀少？ 装饰、（收藏、鉴赏）价值 低档、时装首饰
人工宝石的价格——灵活性
天然宝石 质量
大小
切工
社会因素（时尚、国家、地区、职业、民族、文 化层次、个人爱好……）
人工宝石 质量
课程讲授内容 • 制造方法——生产工艺
• 鉴别手段——辨别真伪
课程的学习方法和要求
课程的学习方法
• 理论联系实际
课程要求
• 概念清晰
• 了解制造工艺 • 掌握鉴别方法 • 思路开阔
教材和参考资料
教材
《宝石的人工合成与鉴定》 何雪梅等，1998，2005 《天然宝石的改善与鉴定方法》 吴瑞华等，2003
人工合成宝石的主要方法
•水热法：合成水晶、合成祖母绿、合成红宝石等 •助熔剂法：查塔姆合成祖母绿、合成蓝宝石及GGG等 •焰熔法：合成红宝石、合成蓝宝石及人造钛酸锶等 •熔体法：提拉法-合成红、蓝宝石、合成变石及YAG等
导模法•区域熔炼法：合成刚玉类宝石、合成变石和YAG •冷坩埚熔壳法：合成立方氧化锆(CZ) •高温超高压法： •化学沉淀法：合成欧泊、合成碳化硅、合成金刚石薄膜等 •其它：利用玻璃、陶瓷、塑料工艺制作玻璃猫眼等仿制品Βιβλιοθήκη 宝石改善与人工合成
第一章 概论
本课要点
掌握 人工宝石、优化处理
理解人工宝石的价值、价格及其确定因素 了解人工宝石的发展史
课程的地位、讲授内容
课程地位 • 宝石学的一个重要分支
适应市场需求—即为了解决优质宝玉石资源匮乏的现状 和满足人们对不同层次和不同种类宝玉石大量需求；
• 宝石学专业的一门重要专业课
第六章 拼合处理
第七章 高温超高压法
第七章 表面处理
第八章 区域熔炼法
第八章 漂白处理
第九章 化学沉淀法
第九章 激光处理
第十章 玻璃等宝石仿制品的制作 第十章 高温高压处理
人工宝石篇
概念
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
大小
切工
社会因素（时尚、国家、地区、职业、民族、 文化层次、个人爱好……）
取决于生产能力（生产过程、生产率……）
•二、晶体生长理论
晶体生长最早是一门工艺，由于热力学、 统计物理学及其它学科在晶体生长中的应用， 使晶体生长理论逐步发展完善起来。
晶体生长的发生最初是从溶液或熔体中形 成固相的小晶芽，即成核。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。
• 1902年，法国化学家维尔纳叶在弗雷米等 人的基础之上改进了焰熔技术!
• 助溶剂合成红宝石在1890年 • 助溶剂合成祖母绿在1900年 • 水热法出现于1905年； • 提拉法出现于1917年； • 1953年和1970年合成了工业级和宝石级金刚石 • 上世纪70年代出现合成立方氧化锆
• 我国对人工晶体材料的真正研究，始于上个世 纪50年代。
插入晶核，就形成了晶－液界面，在界面上就要进 行生长，即组成晶体的原子、离子要按照晶体结构的排 列方式堆积起来形成晶体。
1．层生长理论模型（科塞尔理论模型）
这一模型要讨论的关键问题是：在一个正在生长的 晶面上寻找出最佳生长位置，有平坦面、两面凹角位、 三面凹角位。其中平坦面只有一个方向成键，两面凹角 有两个方向成键，三面凹角有三个方向成键，见图：
根据“GB/T16552-2003珠宝玉石名称”，人 工宝石的定义是：完全或部分由人工生产或制造， 用作首饰及装饰品的材料统称为人工宝石。包括 合成宝石、人造宝石、拼合宝石和再造宝石。
人工晶体与人工宝石的关系
人工晶体人工宝石 条件:颜色漂亮、透明度好、硬度高、晶体大小 符合宝石加工工艺条件等 人工宝石天然宝石的代用品 评价:尽可能与天然宝石接近，越逼真越好。
人工合成宝石的历史
天然晶体材料的缺陷及供需矛盾，导致了人 类合成晶体的开始，并经历了一个从简单到 复杂、由低级到高级的发展过程。 早在5000多年前，古埃及人就开始用上釉陶 瓷来模拟、仿制绿松石或其他不透明宝石。 随着社会生产力的发展，人们便开始用更为 先进的方法制造装饰品和合成宝石。
人工合成宝石的蓬勃兴起要追溯到18 世纪中下叶至19世纪。
• 50年代末研究焰熔法合成刚玉类宝石和水热法 合成水晶技术开始；
• 60年代和70年代研制成功合成金刚石、人造钇 铝榴石(YAG)、人造钆镓榴石(GGG)和变色猫 眼等宝石晶体；
• 80－90年代，在研制冷坩埚熔壳法合成立方氧 化锆晶体，水热法合成祖母绿和红宝石晶体， 以及制作玻璃猫眼、金星玻璃系列品种等方面 获得成功；
1837年，法国化学家马克·高丁正式从化学 的角度对宝石进行研究。他使用含有重铬酸 钾的明矾和硫酸钾饱和溶液进行反应，将残 留物熔融得到氧化铝结晶体，开始了正式以 化学方法合成宝石的历史；
• 1877年，法国的弗雷米和费尔又用焰熔法 将Al2O3熔于PbO中，在20天内长出小片状 红宝石晶体；
• 1885年，二人与瑞士的乌泽在红色Al2O3粉 末中加入少量重铬酸钾，用氢氧火焰熔化生 长出合成红宝石，并开始大量投放欧洲市场 ，这种合成红宝石被称为“再造红宝石”或 称“日内瓦红宝石”；
• 21世纪初又成功研发了人造夜光宝石等新型的 人工宝石品种。
另外还有一些功能材料，已进入国际市场的 竞争行列或已经达到了国际先进水平，无论 是在学术界还是在国际市场上都形成了一定 的影响。
我国已有400多家单位在进行人工宝石的研究与生产， 分布于北京、天津、上海、江苏、福建、吉林、河南、 江西、辽宁、广东、广西、浙江、陕西、安徽、四川等 地，生产技术不断更新，产品种类繁多，极大地丰富了 我国宝玉石市场，且物美价廉，深受广大消费者的喜爱。
与人工合成、优 化处理有关的书籍、 报刊、中外文献、宣 传资料等
课程安排
人工合成篇 20（6）学时 优化改善篇 12（2）学时
第一章 概论
第一章 热处理
第二章 水热法
第二章 扩散处理
第三章 焰熔法
第三章 染色处理
第四章 助熔剂法
第四章 辐照处理
第五章 熔体法
第五章 充填处理
第六章 冷坩锅熔壳法
人工宝石的价值
天然宝石 美丽、耐久、稀少 装饰、保值、货币、收藏、鉴赏、药用价值 高档、中档、低档首饰
人工宝石 美丽、耐久、稀少？ 装饰、（收藏、鉴赏）价值 低档、时装首饰
人工宝石的价格——灵活性
天然宝石 质量
大小
切工
社会因素（时尚、国家、地区、职业、民族、文 化层次、个人爱好……）
人工宝石 质量
课程讲授内容 • 制造方法——生产工艺
• 鉴别手段——辨别真伪
课程的学习方法和要求
课程的学习方法
• 理论联系实际
课程要求
• 概念清晰
• 了解制造工艺 • 掌握鉴别方法 • 思路开阔
教材和参考资料
教材
《宝石的人工合成与鉴定》 何雪梅等，1998，2005 《天然宝石的改善与鉴定方法》 吴瑞华等，2003
人工合成宝石的主要方法
•水热法：合成水晶、合成祖母绿、合成红宝石等 •助熔剂法：查塔姆合成祖母绿、合成蓝宝石及GGG等 •焰熔法：合成红宝石、合成蓝宝石及人造钛酸锶等 •熔体法：提拉法-合成红、蓝宝石、合成变石及YAG等
导模法•区域熔炼法：合成刚玉类宝石、合成变石和YAG •冷坩埚熔壳法：合成立方氧化锆(CZ) •高温超高压法： •化学沉淀法：合成欧泊、合成碳化硅、合成金刚石薄膜等 •其它：利用玻璃、陶瓷、塑料工艺制作玻璃猫眼等仿制品Βιβλιοθήκη 宝石改善与人工合成
第一章 概论
本课要点
掌握 人工宝石、优化处理
理解人工宝石的价值、价格及其确定因素 了解人工宝石的发展史
课程的地位、讲授内容
课程地位 • 宝石学的一个重要分支
适应市场需求—即为了解决优质宝玉石资源匮乏的现状 和满足人们对不同层次和不同种类宝玉石大量需求；
• 宝石学专业的一门重要专业课
第六章 拼合处理
第七章 高温超高压法
第七章 表面处理
第八章 区域熔炼法
第八章 漂白处理
第九章 化学沉淀法
第九章 激光处理
第十章 玻璃等宝石仿制品的制作 第十章 高温高压处理
人工宝石篇
概念
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
大小
切工
社会因素（时尚、国家、地区、职业、民族、 文化层次、个人爱好……）
取决于生产能力（生产过程、生产率……）
•二、晶体生长理论
晶体生长最早是一门工艺，由于热力学、 统计物理学及其它学科在晶体生长中的应用， 使晶体生长理论逐步发展完善起来。
晶体生长的发生最初是从溶液或熔体中形 成固相的小晶芽，即成核。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。
• 1902年，法国化学家维尔纳叶在弗雷米等 人的基础之上改进了焰熔技术!
• 助溶剂合成红宝石在1890年 • 助溶剂合成祖母绿在1900年 • 水热法出现于1905年； • 提拉法出现于1917年； • 1953年和1970年合成了工业级和宝石级金刚石 • 上世纪70年代出现合成立方氧化锆
• 我国对人工晶体材料的真正研究，始于上个世 纪50年代。
插入晶核，就形成了晶－液界面，在界面上就要进 行生长，即组成晶体的原子、离子要按照晶体结构的排 列方式堆积起来形成晶体。
1．层生长理论模型（科塞尔理论模型）
这一模型要讨论的关键问题是：在一个正在生长的 晶面上寻找出最佳生长位置，有平坦面、两面凹角位、 三面凹角位。其中平坦面只有一个方向成键，两面凹角 有两个方向成键，三面凹角有三个方向成键，见图：
根据“GB/T16552-2003珠宝玉石名称”，人 工宝石的定义是：完全或部分由人工生产或制造， 用作首饰及装饰品的材料统称为人工宝石。包括 合成宝石、人造宝石、拼合宝石和再造宝石。
人工晶体与人工宝石的关系
人工晶体人工宝石 条件:颜色漂亮、透明度好、硬度高、晶体大小 符合宝石加工工艺条件等 人工宝石天然宝石的代用品 评价:尽可能与天然宝石接近，越逼真越好。
人工合成宝石的历史
天然晶体材料的缺陷及供需矛盾，导致了人 类合成晶体的开始，并经历了一个从简单到 复杂、由低级到高级的发展过程。 早在5000多年前，古埃及人就开始用上釉陶 瓷来模拟、仿制绿松石或其他不透明宝石。 随着社会生产力的发展，人们便开始用更为 先进的方法制造装饰品和合成宝石。
人工合成宝石的蓬勃兴起要追溯到18 世纪中下叶至19世纪。
• 50年代末研究焰熔法合成刚玉类宝石和水热法 合成水晶技术开始；
• 60年代和70年代研制成功合成金刚石、人造钇 铝榴石(YAG)、人造钆镓榴石(GGG)和变色猫 眼等宝石晶体；
• 80－90年代，在研制冷坩埚熔壳法合成立方氧 化锆晶体，水热法合成祖母绿和红宝石晶体， 以及制作玻璃猫眼、金星玻璃系列品种等方面 获得成功；
1837年，法国化学家马克·高丁正式从化学 的角度对宝石进行研究。他使用含有重铬酸 钾的明矾和硫酸钾饱和溶液进行反应，将残 留物熔融得到氧化铝结晶体，开始了正式以 化学方法合成宝石的历史；
• 1877年，法国的弗雷米和费尔又用焰熔法 将Al2O3熔于PbO中，在20天内长出小片状 红宝石晶体；
• 1885年，二人与瑞士的乌泽在红色Al2O3粉 末中加入少量重铬酸钾，用氢氧火焰熔化生 长出合成红宝石，并开始大量投放欧洲市场 ，这种合成红宝石被称为“再造红宝石”或 称“日内瓦红宝石”；
• 21世纪初又成功研发了人造夜光宝石等新型的 人工宝石品种。
另外还有一些功能材料，已进入国际市场的 竞争行列或已经达到了国际先进水平，无论 是在学术界还是在国际市场上都形成了一定 的影响。
我国已有400多家单位在进行人工宝石的研究与生产， 分布于北京、天津、上海、江苏、福建、吉林、河南、 江西、辽宁、广东、广西、浙江、陕西、安徽、四川等 地，生产技术不断更新，产品种类繁多，极大地丰富了 我国宝玉石市场，且物美价廉，深受广大消费者的喜爱。