浅析宝石充填工艺及充填宝石的鉴定

浅析宝石充填工艺及充填宝石的鉴定

浅析宝石充填工艺及充填宝石的鉴定

摘要：本文笔者主要分析部分红宝石的填充材料及其充填工艺，并针对利用现代测试技术来分析充填红宝石的主要鉴别特征，与广大宝石爱好者作出技术交流。

关键词：宝石充填充填工艺

一、引言

红宝石，英文名称为“Ruby”，意为红色的宝石，其矿物学名称为刚玉，在矿物学上属于刚玉族，只有达到宝石级的含Gr的红色刚玉才叫做红宝石。红宝石因其鲜艳亮丽的颜色、绚丽的光泽而深受各国人民的喜爱，与钻石、蓝宝石、祖母绿、猫眼一起被誉为“五大名贵宝石”。红宝石的原生矿床主要有两种类型：第一是形成于地幔的高温高压条件下，随岩浆喷出地表；第二是区域变质作用下或接触变质作用下由一水硬铝石等变质而来。著名的产地有缅甸、阿富汗、巴基斯坦、坦桑尼亚、澳大利亚、泰国、柬埔寨、越南等。在中国的云南、安徽、青海也有一定质量的红宝石产出.虽然产地较多，但由于天然资源有限，且随着经济的发展人们对红宝石的需求日益增加，天然的红宝石越来越无法满足人们的需求，因此优化处理及合成红宝石应运而生。人工宝石的出现虽然一方面解决了不断扩大的市场供需矛盾，但另一方面却对珠宝市场带来了不小的冲击，影响了红宝石市场正常有序的运行。因此，行之有效的珠宝鉴定工作显得倍加重要.目前已有多种改善处理新技术被应用于提高刚玉宝石的品质和等级.这些处理技术主要包括各种热处理（传统和现代的热处理）、表面扩散及最新的铍改善技术和铅玻璃充填技术等。最新的充填红宝石是铍改善技术之后的又一个热门话题。

红宝石的充填是将充填材料注入或填充到红宝石的裂隙、孔洞和孔隙中，以掩盖其裂隙缺陷，减少内反射，进而达到提高宝石的亮度、透明度和改善红宝石颜色效果。近来一些国际上著名的宝石实验室已经检测出一种经新型铅玻璃充填处理的大颗粒的红宝石，近期日本宝

石协会（GAAJ）首次检测到一颗13.22克拉铅玻璃充填的红宝石，同年美国宝石贸易协会（AGTA）也报道检测了一颗16克拉的经铅玻璃充填处理的刻面型红宝石，最近，GIA实验室也检测到两颗充填处理的紫红色红宝石（3.19克拉和2.76克拉）。尽管这种充填处理红宝石目前还没有在市场上大量出现.但应该引起检测部门和商家的高度关注。

二、宝石充填材料与工艺

较早时期的充填材料硼盐（Na28405（OH）4。’8H20）是无色半透明的晶体或白色结晶粉末，在空气中容易失水风化，当加热到650K 左右时.会失去全部结晶水转变成无水盐，当加热到1150K时熔成玻璃态。熔融状态的硼砂能溶解一些金属氧化物，并据金属种类的不同而显出特征的颜色。最初是作为红宝石热处理的一种熔剂，在热处理时.呈非晶态残留在宝石的裂隙和孔洞内而形成充填的效果，而不是特意作为红宝石的充填物。另一种常用的充填材料铅玻璃则是以氧化铅为助熔剂形成的一种特种玻璃，熔点较低，加热易变形。以高铅玻璃充填裂纹或开放裂隙则是最新的红宝石充填技术。其目的是掩盖裂隙，增加透明度和提高红宝石的净度。

红宝石的充填一般是在真空条件下通过加热来完成.一般分为以下几个步骤，图1是红宝石充填工艺的示意图。

处理前的准备：挑选待处理的样品，用酸清洗.去除红宝石裂隙中的各种金属离子和其他杂质并烘干。

充填处理：将充填物质与待充填的红宝石置于充填装置，加热使充填物质熔化成玻璃态或液态在真空环境下渗入红宝石的裂隙中，充填物质既作为填充剂，也起助溶剂作用。

冷却和再充填：充填结束后，慢慢降温至室温。在冷却过程中充填物质变为固态物质并可能出现部分结晶物和流动特征。由于充填物质冷却收缩可能需要再次充填。

表面处理充填过程完成后往往要对红宝石进行表面处理包括酸洗和重新打磨和抛光。在红宝石的充填过程中可加入些着色剂（般为Cr2O3）以改善无色或浅色刚玉宝石的颜色使之更为鲜艳。除了真空充填工艺外溶胶一凝膝工艺也被应用到红宝石充填中来采用二元或

三元组份配置溶胶并充填到红宝石裂隙或孔洞中冷却后溶胶转变为凝胶而填补了红宝石的裂隙和孔洞掩盖了红宝石的瑕疵。

三、充填红宝石的鉴定方式

由于充填材料与红宝石的化学成分物化性质一般存在定的差异可通过显微镜和实验室相关仪器来检测充填材料分布形态内部结构比较特征。

1.放大检查

内部特征裂隙面上会出现流动纹和气泡充填物在高温下可以不均匀地愈合部分裂隙而形成指纹状包裹体由充填物熔剂残余和愈台区域组成与天然红宝石的指纹状包裹体特征明显不同（如图2）。

反光下观察裂隙充填物呈现明亮的光泽与红宝石主体明显不同透光下则为暗色部分不透明久置后的充填红宝石中的充填物更为易见（如图3）

另外充填红宝石般都有热处理的热效应典型特性。

2.阴极发光仪和钻石观察仪

从阴极射线管发出具有较高能量的电子束激发宝石矿物的表面，使电能转化为光辐射而产生的现象，称之为阴极发光.矿物阴极发光的起因是晶体的分子畸变.当晶体受到电子束轰击时，晶体内部将产生电子空穴，晶体局部能级变化并呈激发态，这些激发中心易处于能量的亚稳定状态，它们可捕获电子成为发光中心。阴极发光技术是通过电子束轰击样品使之发光，以研究其成分、晶体形态及二者相互关系等特征的新技术方法由于不同种类的宝石矿物或相同种类、不同成因的宝石矿物在电子轰击下会发出不同颜色或不同强度的光，同时一些与晶体生长环境有关的晶体结构或生长纹也可得到显示.因此，根据宝石受电子轰击发光的原理和影响因素。可以把阴极发光技术作为研究宝石的微探针，用以区分天然宝石和合成宝石，研究宝石矿物内部结构.分析生长过程及形成环境，研究宝石的缺陷中心，确定宝石中微量杂质离子的种类、价态等，尤其在区分天然与合成宝石矿物方面能够提供有效帮助.（Diamondview）观察使用阴极发光仪和钻石观察仪观察充填红宝石在高能短波紫外光辐射下的反应充填物具有强蓝色荧光与周围刚玉的红色荧光（铬元素造成）对比明显。红宝石中

传统充填的玻璃一般呈惰性或具弱的灰色荧光。

3.拉曼光谱仪检测

GIA使用拉曼光谱仪将充填红宝石中的充填物与5种不同铅玻璃样品进行了比较发现这种充填物的光谱与一种含铅硼酸盐玻璃很相似.经过对红宝石充填物充填工艺及主要鉴定特征的研究可得出以下几点结论。

3.1经充填处理后红宝石的净度和透明度可以得到改善品质和价格得以提高。

3.2充填红宝石的主要检测特征是内外部特征包括充填材料及其特征和变化充填过程中产生的气泡和流纹包裹体的变化闪光效应等。

3.3X射线荧光能谱仪和拉曼光谱仪可以有效地鉴别充填红宝石尤其是高铅玻璃充填红宝石。

3.4红宝石的充填工艺是一种处理过程在检测报告中必须注明在交易中必须明示。

参考文献

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[3]杨坤彬，彭金辉，张世敏，等.2005.红、蓝宝石热处理现状及前景[J].贵州大学学报（自然科学版），22（2）：215～220.

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