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合成宝石

admin 人造钻石 2020年11月20日

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  完全或部分由人工制造且自然界有已知对应物的晶质体、非晶质体或集合体,其物理性质、化学成份和晶体结构与所对应的天然珠宝玉石基本相同。

  1.从熔体中结晶:用与晶体化学成份相同的化学试剂,按正确比例混合并熔化然后,在受控条件下,冷却结晶生长宝石。

  2.从熔液中结晶:相应的化学成份溶解于液体中,在受控条件下,在子晶上结晶生长宝石。

  3.在高温高压下结晶(如钻石) :在高温高压反应腔内,碳在高温区溶解,低温区结晶生长晶体。

  跟人工优化红宝石相比,合成红宝石才是最令人头痛的问题。最早的合成红宝石最先由法国化学家威纽易发明的一种叫威纽易炉的装置用氧化铝粉末制成,这种合成红宝石已充斥市场。人们不仅用它来制造一些廉价的装饰性首饰,也有人用其冒充天然红宝石。

  1963年,美国查塔姆公司采用助熔剂法合成了一种新的合成红宝石,称为查塔姆红宝石。这些助熔剂法合成红宝石,在外观特征上更近似于天然红宝石,因而也更具有欺骗性。要指认出仿造红宝石与天然红宝石之间的显微特征,对于大多数普通的投资收藏者来说是十分困难的,因此,最好还是请有关的鉴定机构进行详细的鉴定。

  水热法合成红宝石比助熔剂法合成红宝石更难以识别。其中最重要的鉴别特征,仍然是种晶的存在;另外,有时候可以看到一些“面包屑状”的包裹体;有的则有一些微波纹状的纹理。如果不能发现这些特征,那就嫌屑殃只能依赖更精密的大型仪器,如红外光谱仪、电子探针仪等的详细测定。

  1.焰熔法:洪肯又称维尔纳叶法,1908年创造完成的,主要用来生产合成红蓝宝、金红石、尖晶石、钛酸锶等。

  2. 提拉法:又称丘克拉斯基法,主要用来生产高质量的晶体,生产的宝石有红蓝宝、尖晶石、变石、YAG、GGG等。

  基本原理:所需配料在敞口的坩锅中熔化,在熔融液面上接籽晶提拉熔体,在受控条件下,在提拉旋转过程中生长出圆棒状单晶体。

  基本原理:室温下,氧化锆属单斜晶系,但在2000°C下是立方晶系,加入100%的钙或钇的氧化物作为稳定剂,使氧化锆在室温下仍保持立方晶系的晶体。

  基本原理:每次仅熔化添加材料的一部份或一个区域,添加材料可以是粉末状的,烧结棒或局部熔化的粉末棒。熔化从添加材料的一端开始,移动加热线圈或添加材料,使熔炼区移动,最后达到重结晶的目的。

  基本原理: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溶液,然后通过缓慢降喇炒纸温或在恒定温度下蒸发等方法,使溶融液处于过饱和状态,而使宝石晶体析出的生长方法。

  基本原理:模仿自然界中许多矿物,是根据在矿化水溶液或蒸汽中结晶析出而设计的,包括在高温高压条件下,造晶成份置于封闭高压釜中较热部位,使其溶解于水中,随后将种晶放在较冷部位使其重结晶。

  基本原理:利用高温高压原理,将碳源放在叶蜡石反应腔高温樱厦戒熔解碳,在反应腔中高温熔融金属内输运金属,采用Ni-Fe合金或Fe-Al合金,最后碳在低温区籽晶上结晶。

  合成宝石的历史已有近两百年。 1819年,E.D.克拉克博士用新发明的吹管将两颗红宝石放在木炭上,使其熔化成一个小球,竟意外地得到了一种新产物——红宝石玻璃。

  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,将残留物熔融得到了氧化铝的结晶体,开始了正式腊探拘厚以化学方法合成宝石的历史。

  1877年,弗雷米等用不同的方法合成了首批可以琢磨加工的合成红宝石,生产出重约1/3克拉的菱面体红宝石晶体。

  1900年前后,维尔纳叶利用自己发明的熔融晶体生长法合成出许多美丽完善的合成红宝石。这一方法的发明使大批量商业性生产合成宝石成为现实。

  1918年,丘克拉斯基发展了熔融晶体生长法中的拉章晶技术(提拉法),市场上出现了更多粒大质美的合成宝石。

  1950年前后,意大利人Spezia发明了水热法合成石英的技术,市场上开始出现合成水晶的商业性生产。1957年,美国贝尔实验室宣布用水热法合成红宝石获得成功。

  15年后的1970年又合成了宝石级的钻石。用高压法结合化学蒸汽沉积(CVD)技术已可合成重量超过11克拉的首饰钻石。

  1976年,苏联科学家杜科卡改进了水热法合成红宝石的技术,使与天然红宝石极为相似的水热法红宝石获得商业性生产。

  时至今日,宝石合成技术仍在不断改进和发展。可以说,今天已基本上能够合成出我们想要的任何宝石品种。

  合成宝石与天然宝石如果只是从外观或物理性质上说,几乎是完全一样的。它们可具有接近或完全一样的比重,相同的硬度,有些甚至连荧光反应、吸收光谱都相互重叠,真是难以区分。 如果只从美观的角度,那么许多合成宝石都较一般的天然宝石漂亮。两者的不同实际上只是形成的过程不一样。事成宝石和人造宝石都是采用一些人工技术,如高温高压、化学反应等在实验室或工厂里模拟天然的某些条件生产出来的。合成宝石的生长时间可能是几周,或者是几个月。一般而言,其生长周期较短,短时间内即可进行批量生长。 天然宝石则是在大自然岩石形成和变化的过程中,由于某些条件(如化学成分、温度、压力等)特别适宜一些晶体的生长而形成的。

  自然界的变化非常漫长,短到几万年,长到几百万年甚至几亿年。而这个过程中的变化又很复杂。原先形成的宝石晶体可能被地震等地质作用全部或部分破坏了,也有可能与后来的化学溶液发生反应形成了新的矿物(不一定是宝石),因而保留到今天并能被发现可作为宝石的矿物真是少之又少。

  而要在地球上发现和发掘到这些宝石,除了运气(偶然机遇)外,还要花费大量的劳动力和进行艰苦的劳作。事实上,这种形成过程及数量的不同,就是天然宝石与合成人造宝石在价值上的区别,所在。天然宝石更为稀有和珍贵,因为人们认为拥有它们是富有的身份的象征,肯出更高的价格购买。


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