合成宝石
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人工宝石的类型、识别及特征信息来源:鑫万福喜钻来源地址:/article.php?id=22853人工宝石的类型人工宝石可分为人造宝石和合成宝石两大类型。
(一)、合成宝石合成宝石是指模仿天然宝石或玉石生成的物理化学条件,在实验室或工厂人工合成的宝石。
它完全或部分由人工制造,自然界有与之对应的天然宝石或玉石,其化学成分、物理性质和品体结构与所对应的天然宝石或玉石基本相同。
例如,自然界存在红宝石.人们模仿天然红宝石的化学成分和晶体结构,用人工的方法制造出红宝石。
这样的红宝石称为合成红宝石。
人工合成宝石的方法,主要分为以下两类:熔融物质快速结品这类方法的原理,是使化学成分与某种犬然宝石相同的熔融物质.在一定的物理化学条件下快速结晶而形成合成宝石。
其主要方法有:焰熔法(雏纽尔氏法)、熔融法等。
通常,这类方法用于红宝石、蓝宝石、石榴石等的人工合成。
溶解物质缓慢结晶这类方法的原理,是使化学成分与某种天然宝石相同的溶解物质,在溶液中相对缓慢地结晶而形成合成宝石。
其主要方法有:水热法、助溶剂熔融法等。
通常,这类方法用于祖母绿、红宝石、尖品石、水晶和钻石碎粒等的人工合成。
(二)、人造宝石人造宝石是指在颜色和光泽等物理性质方而与某种天然宝石或玉石相似,而化学成分和内部结构却与这种天然宝石或玉石完全不同的人工宝石。
人造钻石完全由人工制造,在白然界没有与之对应的天然宝石或玉石.例如,人造忆铝榴石。
这是一种只有在实脸室才能制造出来的品体,自然界没有天然的忆铝榴石。
因此,它是一种人造宝石。
再如,用绿色玻璃代替祖母绿和弱翠,用红色或蓝色玻璃代替红宝石和蓝宝石,用人造金红石、钦酸饱、人造立方氧化钻代替钻石等。
此外,在人造宝石中还有一种粘合宝石,又叫做夹宝石。
它是指将两种或三种宝石材料或者其它代用品,粘合在一起而形成的人造宝石。
用于枯合的宝石材料或者其它代用品,可以是相同的,也可以是不相同的。
(三)、人工宝石的命名规则人工宝石国家标准对人工宝石的命名方法有严格的规定,以便将它们与天然宝石区分开来。
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。
人工合成宝石的发展概况人工合成宝石是一种利用人工手段模拟地球自然环境中形成宝石的过程,制造出与自然宝石相似的宝石产品。
人工合成宝石的发展历史可以追溯到19世纪末,随着科技的进步和人们对宝石的需求不断增加,人工合成宝石也得到了迅速发展。
本文将对人工合成宝石的发展历程、技术水平和市场前景进行概述。
一、发展历程1. 19世纪末至20世纪初:最早的人工合成宝石可追溯到19世纪末,美国和法国的科学家们开始通过化学合成的方法尝试制造人工钻石和蓝宝石。
最早的人工合成宝石产量较小,质量也难以与自然宝石相媲美,但这标志着人工宝石合成技术的开端。
2. 20世纪中期:20世纪中叶,人工合成宝石的技术得到了长足的进步,日本首次成功合成了蓝宝石,其外观和物理性能接近天然蓝宝石。
此后,人工合成宝石开始逐渐在珠宝市场上崭露头角,成为自然宝石的替代品。
3. 21世纪至今:随着现代科技的不断发展,人工合成宝石的技术水平得到了巨大提升,各种先进的合成方法被应用于宝石生产中,包括高温高压法、气相沉积法、溶剂法等。
现代人工合成宝石在外观和物理性能上已经可以与自然宝石媲美,成为了一个不可或缺的珠宝原料。
二、技术水平1. 高温高压法:目前最常用的人工合成宝石方法之一。
通过将化学原料置于高温高压环境下,模拟地球深部的高温高压条件,从而使原料晶体化合成宝石。
2. 气相沉积法:利用化学气相沉积技术,在基底上逐层沉积出宝石薄膜,形成人工合成宝石。
3. 溶剂法:将化学原料溶解在溶剂中,随后通过特定条件的化学反应,使原料结晶成为宝石。
以上各种方法都能够制造出高质量的人工合成宝石,甚至在一些性能上超越了自然宝石。
这些技术的突破与发展,不仅为宝石加工行业注入了新的活力,也为人工合成宝石的广泛应用奠定了坚实的基础。
三、市场前景随着人们对珠宝饰品需求的不断增加,以及对环保理念的日益重视,人工合成宝石在市场上的前景非常广阔。
1. 市场需求:人工合成宝石不仅价格低廉,而且数量充足,而自然宝石的价格和数量却受到地质和挖掘难度的限制。
合成宝石的发展趋势合成宝石是通过人工合成的方式生产出来的宝石,具有与天然宝石相似的物理和化学属性。
随着科学技术的不断进步和人们对宝石需求的增加,合成宝石的发展呈现出以下几个趋势:首先,合成宝石的生产技术将更加成熟。
目前,合成宝石主要通过高温高压法、溶剂法、熔炼法等多种方法生产,但现有的生产技术仍然存在一些问题,如存在色差、杂质多、生产周期长等。
未来,科学家将进一步改进合成宝石的生产技术,提高其质量和纯度,使其更接近天然宝石的品质。
同时,新的生产技术如化学气相沉积法、水热合成法等也将不断涌现,为合成宝石的生产开辟更多可能性。
其次,合成宝石的种类将更加丰富。
目前已经能够通过人工合成蓝宝石、红宝石、绿色石英等传统宝石,但仍然有很多宝石的合成方法尚未发现。
随着科学技术不断发展,人们对于合成各种稀有宝石的研究也将深入进行,未来可以预见合成黄金刚石、绿松石、翡翠等更多种类的合成宝石将问世。
第三,合成宝石的价格将进一步下降。
传统的天然宝石价格居高不下,使得普通人难以负担。
而合成宝石由于是人工合成的,其生产成本相对较低。
随着生产技术的进步和规模的扩大,合成宝石的价格将会进一步下降,更多的消费者将有机会拥有自己喜爱的宝石饰品。
第四,合成宝石的市场需求会增加。
随着人们对宝石饰品的需求不断增加,天然宝石的供需差距愈发明显。
在日益增长的市场需求下,合成宝石将成为人们购买宝石饰品的主要选择之一。
尤其是那些追求时尚和多样性的年轻一代,更加倾向于选择合成宝石来满足自己的需求。
第五,合成宝石与天然宝石的共存将成为常态。
合成宝石虽然与天然宝石在物理和化学性质上非常相似,但仍然存在差别。
有些宝石饰品收藏者更加青睐天然宝石,因其具有独特性和稀有性。
而另一些消费者则更加看重合成宝石的价格和可控性。
未来,合成宝石与天然宝石将在市场上共存,各自拥有一定的市场份额。
总之,合成宝石的发展趋势是多样化、成熟化、价格下降化、市场需求增加化以及与天然宝石共存化。
合成宝石概念
解析:
合成宝石概念:合成宝石是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、化学成分和晶体结构与所对应的天然宝石基本相同。
合成宝石与天然宝石异同:
1)相同点:合成宝石与天然宝石如果只是从外观或物理性质几乎是完全一样
的,它们可能具有接近或完全一样的比重和相同的硬度,荧光反应、吸收光谱也可能相互重叠。
2)差异: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,两者的不同来自于形成的过程的差异:合成宝石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生产出来的;天然宝石则是在岩石自然形成和变化的过程中,由于化学成分、温度、压力等条件适宜一些晶体的生长而形成的。
合成宝石单晶的合成方法分三大类:
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: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。
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。
宝石的合成说明:“???”表示不能人工合成,只能打怪而得或者用璞石炼出。
2级-4级:(2级宝石装备所需等级3-9级,3级宝石装备所需等级9-15级,4级宝石装备所需等级15-21级)鸡血(+生命值)=翡翠+蜜蜡田黄(+命中率)=翡翠+紫晶蓝金(+气值)=蜜蜡+紫晶蜜蜡(+攻击力、锋利值)=鸡血+田黄翡翠(+怒气值上升率、毒防御)=鸡血+蓝金紫晶(+体力值)=田黄+蓝金火欧泊(+生命值恢复率、冰防御)=???玛瑙(+防御力、气值恢复率)=???珍珠(+火防御)=???5级:(5级宝石装备所需等级21-27级)石榴石(+冰防御)=???变石(+命中率)=???橄榄石(+怒气值上升率、体力值)=???锆石(+防御力、锋利值)=???珍珠(+火防御)=???绿松石(+毒防御)=极品翡翠+玛瑙白欧泊(+生命值、气值、生命值恢复率)=火欧泊+极品蓝金青金石(+攻击力、锋利值)=3个极品蜜蜡海蓝宝石(+气值、防御力、气值恢复率)=极品蓝金+极品紫晶+玛瑙6级:(6级宝石装备所需等级27-33级)黑欧泊(+生命值恢复率、气值恢复率)=???钻石(+气值、攻击力)=???黄玉(+生命值)=???珍珠(+怒气值上升率、火防御)=???碧玺(+体力值、锋利值、毒防御)=绿松石+橄榄石月光(+攻击力、命中率、锋利值)=变石+青金石猫眼(+防御力、命中率、冰防御)=变石+锆石+玛瑙红宝石(+生命值恢复率、命中率、锋利值)=火欧泊+极品蜜蜡+极品鸡血+极品田黄+石榴石7级:(7级宝石装备所需等级33-39级)七杀星(+生命值)=???破军星(+气值、锋利值)=???贪狼星(+命中率、毒防御)=???珍珠(+怒气值上升率)=???影欧泊(+生命值、气值、生命值恢复率、气值恢复率)=白欧泊+黑欧泊+火欧泊少阳珠(+攻击力、冰防御)=红宝石+黄玉少阴珠(+防御力、火防御)=月光+碧玺8级:(8级宝石装备所需等级39-45级)天罡宝钻(+生命值、生命值恢复率、体力值、毒防御)=???地煞宝钻(+气值、气值恢复率、锋利值、毒防御)=???人王宝钻(+命中率、怒气值上升率)=???两仪(+攻击力、防御力)=少阳珠+少阴珠+珍珠至阴珠(+防御力、火防御)=3个少阴珠纯阳珠(+攻击力、冰防御)=3个少阳珠9级:(9级宝石装备所需等级45-51级)天眼(+生命值恢复率、气值恢复率、锋利值)=???杀破狼(+生命值、攻击力、防御力)=???摩诃(+冰防御、火防御、毒防御)=???天珠(+攻击力、防御力)=纯阳珠+至阴珠恒河沙(+生命值、气值、命中率、怒气值上升率、体力值、锋利值)=天罡宝钻+地煞宝钻+人王宝钻10级:(10级宝石装备所需等级51-57级)无极(+生命值、气值、命中率、怒气值上升率、体力值、锋利值)=恒河沙+摩诃太极(+攻击力、防御力、生命值恢复率、气值恢复率)=天珠+天眼刀剑壁(+生命值、气值、攻击力、防御力、锋利值)=猫眼+红宝石+碧玺+月光+气凝珠(一定机率)封魔壁(+冰防御、火防御、毒防御)=猫眼+红宝石+碧玺+月光+气凝珠(一定机率)11级:(11级宝石装备所需等级57-63级)像素之星(+生命值、气值、攻击力、防御力、生命值恢复率、气值恢复率、命中率、怒气值上升率、体力值、锋利值、冰防御、火防御、毒防御)=刀剑壁+封魔壁+太极+无极其它:五色雨花石(可合成6级以下宝石为护身石)=六种不同颜色的极品宝石(一定机率)七彩雨花石(可合成9级以下宝石为护身石)=3个五色雨花石=七杀星+破军星+贪狼星九彩雨花石(可合成11级以下宝石为护身石)=3个七彩雨花石九转还魂丹(升一级) =六种不同颜色的极品宝石(一定机率)武神丹(怒气上限加1000)=3个极品翡翠+珍珠神秘丹(增加各种属性)=忘情花+绝命草+锦珊木+天仙根或者 =影欧泊+珍珠+少阴珠+少阳珠+七杀星+破军星+贪狼星气凝珠(冰防御+30、命中率+100)=在凝气洞打败{超级雪地巨人}后得到避火珠(火防御+30、怒气值上升率+50%)=在火妖洞穴打败{嗜火小妖头目}后得到狐妖化成的石头(+攻击力)=完成“解决陈瑾的难题”后得到关于璞石的说明:璞石分为凡品,精品,极品三个等级,它们之间没有炼化关系,等级越高,能够炼出来的宝石等级也越高。
宝石合成方法及原理汇总宝石合成是指将多个不同的宝石或宝石碎片组合在一起,形成全新的宝石。
它是一门复杂的工艺和技术,需要经过多道工序和特定的化学反应,才能得到理想的合成宝石。
以下是宝石合成的一般方法和原理的汇总。
一、熔化法熔化法是最古老、最简单的宝石合成方法之一、它的原理是将原材料的宝石或宝石碎片放入高温炉中,加热至宝石熔化的温度,然后冷却凝固形成新的宝石。
这种方法适用于一些非常容易熔化的宝石,如玻璃、石英等,但对于一些高熔点的宝石如金刚石则不适用。
二、化学合成法化学合成法是重要的宝石合成方法之一、它的原理是利用化学反应的原理,将原材料中的元素按特定比例混合,并在高温高压的条件下进行反应。
这样可以使原材料中的元素重新排列组合,形成新的宝石。
化学合成法可以用于合成高质量的宝石,如人造蓝宝石、人造红宝石等。
三、气相沉积法气相沉积法是一种通过化学气相沉积技术合成宝石的方法。
它的原理是将气体中的宝石原子或分子通过化学反应转化成晶体,最终沉积在基底上形成宝石。
这种方法适用于一些高温下不稳定的宝石材料,如碳化硅、氧化铝等。
四、溶液法溶液法是一种通过将溶解液中的宝石元素沉积在基底上形成宝石的方法。
它的原理是将宝石原料的粉末与溶液混合,然后通过控制温度、浓度等条件,使溶液中的宝石元素结晶沉积在基底上形成宝石。
溶液法适用于一些颜色饱和度较低的宝石合成,如钻石、蓝宝石等。
五、高压高温法高压高温法是一种通过在高温高压条件下合成宝石的方法。
它的原理是将宝石原料放入高温高压装置中,利用高温高压条件使原料重新组合并形成新的宝石。
这种方法适用于一些高温高压稳定的宝石原料,如金刚石、红宝石等。
六、合成流体包裹体法合成流体包裹体法是一种通过在流体包裹体中合成宝石的方法。
它的原理是将宝石原料和溶剂放入高压装置中,在高温高压条件下形成流体包裹体,然后通过控制温度、压力等条件使宝石晶体沉积在包裹体中。
最后,将包裹体中的宝石晶体取出,即可得到合成宝石。
宝石合成方法及原理汇总综述宝石是自然界中所形成的罕见、坚硬且美丽的矿物结晶。
在人类历史上,宝石一直被视为珍贵的物品,不仅用于装饰,还被赋予了多种神秘和象征意义。
不过,人们对宝石的欣赏和需求常常超过了其供给能力,这就促使着人们发展出宝石合成技术,通过人为的手段来制造宝石。
物理合成方法物理合成方法是通过模拟自然界形成宝石的过程来合成宝石。
以下是一些常见的物理合成方法:1.补充合成:在地壳中存在着大量的宝石的主要成分,因此在一些地质特殊的地区,岩浆中的宝石成分可以通过熔化岩石再结晶的方式来合成宝石。
2.熔融合成:该方法通常使用静电和氧气刺激来加热材料,并通过高温高压下的结晶来合成宝石。
这种方法可以合成较大的单晶宝石,在实验室条件下可以达到很高的质量。
3.溶液合成:在特定温度和压力条件下,将含有宝石元素的溶液加热,并让其冷却结晶,从而合成宝石。
这种方法通常用于合成较小的宝石,如红宝石和蓝宝石。
化学合成方法化学合成方法是通过在实验室中使用化学反应来合成宝石。
以下是一些常见的化学合成方法:1.溶剂热合成:该方法使用一种溶剂来溶解宝石的主要元素,并在高温高压下反应形成宝石。
这种方法通常用于合成较小和较简单的宝石。
2.水热合成:在特定温度和压力条件下,将宝石原料与水混合,并加热反应以合成宝石。
这种方法可以合成较大和复杂的宝石。
3.气相合成:使用化学反应来产生宝石元素的气体,并让其在高温高压下沉积成宝石。
这种方法通常用于合成较小和较纯的宝石。
无论是物理合成方法还是化学合成方法,宝石合成的原理在于模拟自然界中形成宝石的过程。
它们都需要模拟高温高压条件下的结晶过程,使宝石原料中的元素重新排列并形成宝石结构。
值得注意的是,尽管合成宝石的技术已经非常成熟并广泛应用,但合成宝石与自然形成的宝石之间仍存在一些微小的差别。
自然形成的宝石经历了几百万年的漫长过程,因此具有更高的纯度和完美的结晶。
合成宝石则是在实验室控制下合成的,虽然质量也很高,但通常会有一些微小的差异。
合成红宝石的八大害处合成红宝石,听起来是不是很炫酷?不过,别被表面的光鲜亮丽给迷了眼,背后其实有不少隐患哦。
今天咱们就来聊聊合成红宝石的八大害处,让你在选购时可得擦亮眼睛,不要被这些“人造珠宝”的光芒晃了神。
1. 价值缩水1.1 市场波动大首先,合成红宝石在市场上的价值可真是不靠谱。
要知道,真正的天然红宝石就像是稀世珍宝,供不应求。
而合成的就像是廉价的速食面,随便一推就满大街都是。
价格一旦低迷,连个像样的买家都难找。
1.2 投资风险高而且,投资合成红宝石就像是在沙滩上建沙堡,随时都有可能被海浪冲毁。
你辛辛苦苦买来的宝石,过不了多久就可能变成一堆无用的“玻璃”,让你心疼不已。
2. 缺乏独特性2.1 千篇一律再说说独特性,合成红宝石就像快餐店里的汉堡,做出来的都是一样的。
天然红宝石每一颗都有自己的故事和特征,而合成的就只能是复制品,缺乏灵魂。
2.2 失去纪念意义想想看,送给爱人的红宝石本该是爱情的象征,可合成的就是流水线上的产品,哪来的那份情感呢?这就像是一个用电动玩具送给女友的浪漫,真是让人哭笑不得。
3. 环境影响3.1 生产过程污染大合成红宝石的生产过程中,环境可是遭了殃。
制造这些“人造宝石”需要大量的化学物质,这些东西一旦泄漏,后果可就严重了。
小小的红宝石,背后可能隐藏着大大的污染问题,真是得不偿失。
3.2 资源浪费严重更别提那些消耗的电力和水资源了,合成红宝石的工厂可是一年到头都在轰鸣。
为了几颗看似光鲜亮丽的宝石,咱们付出的可不仅仅是金钱,还有地球的资源。
4. 健康隐患4.1 化学物质风险听说,合成红宝石在制作过程中用到的化学物质对人体也是有害的。
谁知道那些奇奇怪怪的化合物到底会对我们的身体造成怎样的影响?真是让人不寒而栗。
4.2 假冒伪劣产品再说假冒伪劣,市场上那些不法商贩可不讲究,他们可能会把劣质的合成红宝石当成宝贝卖给你。
这样的风险就像是在走钢丝,稍不留神就可能摔得很惨。
5. 容易受损5.1 耐久性差合成红宝石的耐久性和天然的根本不能比。
人工合成宝石方法1、焰熔法使原料粉末在氢氧焰中,边投入边熔融而结晶生成宝石晶体的方法。
由于此法是法国的维尔纳叶在1902年发明的,所以又称“维尔纳叶法”。
这是目前合成宝石的主要方法之一。
现今的合成红宝石、蓝宝石、彩色尖晶石、金红石、星光红蓝宝石及人造钛酸锶等宝石大多用此法制得。
2、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物结晶的过程。
用此法合成的宝石有水晶、祖母绿、红宝石、海蓝宝石等。
3、助熔剂法这是在常压高温下,借助助熔剂的作用在较低温度下加速原料的熔融,从熔融体中生长出宝石晶体的方法。
此法在一定程度上模拟了自然界的岩浆分异结晶成矿过程。
通常所说的“卡善(KASHAN)”合成红宝石、“查截姆(CHATHAM)”合成祖母绿以及人造钇铝榴石(YAG)、人造钆镓榴石(GGG)、合成蓝宝石、合成金绿宝石、合成尖晶石等均可用此方法制成。
4、熔体法直接熔化宝石原料,然后逐渐降低温度,从而生长出宝石晶体的方法。
根据实际工艺过程的不同又可进一步分为以下两种方法:(1)提拉法:也称丘克拉斯法,适用于红宝石、蓝宝石、星光红宝石、星光蓝宝石、变石、钇铝榴石、钆镓榴石等宝石晶体的生长。
(2)导模法:也称斯切帕诺夫法,是提拉法的变种。
用于生长合成红宝石、金绿猫眼等。
5、区域熔炼法(也称浮区法)将原料逐区熔融并重结晶而生长出宝石晶体的方法。
用此法可生长出合成刚玉类宝石、合成变石和人造钇铝榴石晶体等。
6、冷坩埚熔壳法简称熔壳法,主要用于生产合成立方氧化锆(CZ)晶体。
其原理与熔体法相近,但具体方法及工艺过程较复杂。
7、高温超高压法是在高温超高压条件下,模拟变质成矿过程合成宝石的方法。
常用于合成金刚石、翡翠等。
8、化学沉淀法是一种经化学反应和沉淀,进而加热加压合成非单晶质宝石的方法,如合成欧泊、合成绿松石等。
另外,用于生产合成金刚石薄膜的化学气相沉淀(CVD)法以及最新资料报道的合成碳化硅单晶生产技术,也暂且归属于此类。
宝石人工合成技术宝石是人类历史上一直以来所追求的珍贵宝物,然而,天然宝石的稀缺性和高昂的价格使得它们成为富有的人们的专属奢侈品。
为了满足广大人民群众对宝石的需求,人工合成宝石技术应运而生。
人工合成宝石是通过模拟天然宝石的形成过程,利用人工方法在实验室中合成具有相同物理化学性质的宝石。
这种技术不仅可以大幅降低宝石的价格,使更多人有机会拥有宝石,同时也可以减少对自然资源的依赖,保护环境。
人工合成宝石的技术主要分为两种:高温高压法和溶液法。
高温高压法是最早被应用于人工宝石合成的方法之一。
这种方法通过在实验室中模拟地壳中的高温高压环境,使用高温高压设备将矿物原料加热并施加高压,使其在短时间内快速结晶形成宝石。
高温高压法主要适用于合成钻石、蓝宝石、红宝石等贵重宝石。
溶液法是另一种常用的宝石合成方法。
这种方法是将矿物原料溶解在高温高压下的溶液中,然后通过控制温度和压力的变化,使溶液中的成分逐渐结晶沉淀形成宝石。
溶液法主要适用于合成石英、蓝宝石、绿柱石等宝石。
无论是高温高压法还是溶液法,都需要精确控制合成条件,包括温度、压力、溶液成分等,以确保合成出的宝石具有良好的品质。
同时,还需要采用适当的添加剂来调控宝石的颜色、杂质含量等特征,使合成的宝石更接近天然宝石。
人工合成宝石在外观、物理性质上与天然宝石非常相似,很难通过肉眼或常规手段来区分。
因此,为了保护消费者的权益,许多国家都要求人工合成宝石必须在宝石上刻上标识,以示其为人工合成。
尽管人工合成宝石技术已经非常成熟,但人工宝石与天然宝石之间仍存在一些差异。
首先,人工宝石的产量可以控制,而天然宝石的产量则受限于天然资源的稀缺性。
其次,由于人工宝石的成分和结晶过程是可控的,因此它们在颜色、纯度等方面往往更加均匀一致。
然而,这也意味着人工宝石缺乏天然宝石所具有的独特性和稀有性。
总的来说,人工合成宝石技术的出现为广大消费者提供了更多选择,使更多人有机会拥有心仪已久的宝石。
人工宝石鉴定知识点总结一、人工宝石的分类1. 人工宝石的材料分类:人工宝石包括合成宝石和模拟宝石两大类。
合成宝石是人工合成的具有天然宝石相同或类似化学成分和结构的宝石,而模拟宝石是利用化学合成或其他工艺仿制出来的类似于天然宝石的材料。
2. 人工宝石的种类:人工宝石的种类非常多,常见的有合成蓝宝石、合成红宝石、合成翡翠、合成钻石、合成红玛瑙等。
二、人工宝石的鉴定方法1. 观察鉴定:通过肉眼和放大镜观察宝石的外部形态、内部结构、色泽、透明度等特征,以判断宝石的真伪和品质。
2. 物理性质鉴定:包括硬度、比重、折射率、双折射等物理性质的测试。
硬度测试可以用硬度计,比重测试可以用比重计,折射率测试可以用折射仪。
3. 光学性质鉴定:包括颜色渗透、干扰图案、红外光谱等光学测试。
颜色渗透测试可以用透射光谱仪,干扰图案测试可以用共聚焦显微镜,红外光谱测试可以用红外光谱仪。
4. 化学性质鉴定:通过化学试剂进行鉴定,如熔融测试、酸碱浸泡等。
熔融测试可以用熔石器,酸碱浸泡可以用化学试剂。
三、人工宝石鉴定的注意事项1. 手持放大镜:在进行宝石鉴定时,应该使用手持放大镜进行观察,以便更加清晰地观察宝石的细节。
2. 沉浸法鉴定:使用密度液对宝石进行沉浸测定,以判断宝石的真伪和品质。
3. 毛巾背光法鉴定:将宝石放在毛巾上,背光观察宝石的内部结构和杂质情况,以判断宝石的真伪和纯净度。
四、人工宝石的鉴定器材1. 手持放大镜:用于观察宝石的外部形态、内部结构、色泽、透明度等特征。
2. 硬度计:用于测定宝石的硬度。
3. 比重计:用于测定宝石的比重。
4. 折射仪:用于测定宝石的折射率。
5. 透射光谱仪:用于测定宝石的颜色渗透。
五、人工宝石鉴定技巧1. 对比鉴定:将待鉴定的宝石与已知真品进行对比,以判断宝石的真伪和品质。
2. 经验鉴定:借助经验鉴定师的经验和技巧,对宝石进行全方位的细致观察和测试。
3. 多种方法鉴定:采用多种方法进行鉴定,如物理性质鉴定、光学性质鉴定、化学性质鉴定等,综合判断宝石的真伪和品质。
合成宝石的原理合成宝石是指通过人工合成方法制造出具有类似或相同物理和化学性质的宝石。
合成宝石技术在科学和工程领域有着广泛的应用,可用于制造首饰、光学器件和半导体等。
要了解合成宝石的原理,我们需要从原材料选择、制备方法和合成过程等方面加以说明。
首先,选择合适的原材料是合成宝石的重要一步。
合成宝石的原材料通常是含有相应矿石成分的人造组合物。
以合成蓝宝石为例,需要选择适当的氧化铝(Al2O3)和添加剂,如Cr(铬)或Fe(铁)等。
这些原材料的质量和纯度对合成宝石的质量和性质起着决定性作用。
其次,制备方法是合成宝石的关键环节之一。
常见的合成宝石制备方法主要包括高温高压法、溶剂法和化学气相沉积法等。
高温高压法是最早被使用并且最成熟的一种合成宝石的方法。
这一方法通过在高温高压环境下模拟自然界中的地壳条件,使原料中的矿物在晶体结构上重组,从而形成宝石。
在高温高压设备中,原料会被放入一个密封胶囊内,经过相应的温度和压力处理,由于高温和高压的作用,原料内部的分子和原子重新排列,并逐渐形成结晶体。
经过一段时间的处理后,胶囊内的宝石晶体经过降温等处理,最终形成宝石。
溶剂法是一种较新的制备方法,该方法使用了一种携带着合成所需物质的溶剂。
通过调控溶剂中的温度和压力条件,使原料逐渐溶解在溶剂中,从而生成宝石。
然后,通过降温和加压等处理,可以促使溶解的物质在溶剂中沉积结晶,最终形成宝石。
化学气相沉积法是另一种常见的制备方法,特别适用于合成薄膜宝石。
该方法通过将精细气相化合物喷雾到基底材料上,然后经过热处理使得气相中的化合物分解并形成宝石。
除了制备方法外,合成宝石的过程中还可能添加一些杂质元素以调制宝石的颜色和其他特性。
例如,添加Cr元素可以使蓝宝石呈现出蓝色,添加Fe元素可以使宝石呈现出粉红色。
这种人为合成宝石的过程不仅可以使宝石颜色多样化,还可以满足市场需求。
总结起来,合成宝石的原理主要包括选择合适的原材料、采用适当的制备方法以及添加调节元素等。
宝石的合成、仿制品及优化处理要求:1.合成品、仿制品的有关概念2.★合成宝石的方法:合成方法和原理,合成材料名称、性质及特征3.★优化处理:各种优化处理方法、原理和名称一、基本概念⏹人工宝石artificial products⏹定义: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。
⏹合成宝石synthetic stones⏹定义:完全或部分由人工制造且自然界有已知对应物的晶质或非晶质体,其物理性质,化学成分和晶体结构与所对应的天然珠宝玉石基本相同。
⏹例如,合成红宝石具有与天然红宝石基本相似的物理性质(颜色、RI、DR等)、化学成分(Al2O3)及晶体结构。
二、发展简史⏹1902 维尔纳叶法合成红宝石的商业生产⏹1920 维尔纳叶法合成尖晶石⏹1928 助熔剂法合成祖母绿⏹1943 水热法合成水晶⏹1955 合成工业级钻石出现⏹1960 水热法合成祖母绿⏹1970 合成宝石级钻石⏹1976 合成立方氧化锆⏹1995 合成SiC(莫伊桑石)(一)、焰熔法合成宝石及鉴定⏹焰熔法(flame fusion technique)——19世纪(1877)由E.弗雷米发明,19世纪末(1890)由其助手维尔纳叶推向市场,故又称维尔纳叶法(V erneuil furnace)。
⏹该方法可以生产各种品种的刚玉、尖晶石、金红石、钛酸锶、白钨矿等宝石晶体。
⏹基本原理:从熔体中生长单晶体的方法。
原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化,熔滴在下落的过程中冷却并在籽晶上固结逐渐生长形成晶体。
合成装置由供料系统、燃烧系统和生长系统组成,合成过程是在维尔纳叶炉中进行的3. 生长过程(以红宝石为例)①供料:Al2O3+Cr2O3(2-3%)②籽晶的选取:与C轴夹角成60o切出3-4cm的圆柱或四方柱③燃料、温度:H2+O2燃烧产生的25000C的高温(Al2O3的熔点是20500C)④过程:Al2O3的粉末经振荡均匀洒落,通过一个向下变尖的内管下落,并与氧气混合到达n处,和氢气混合燃烧产生高温,将粉末熔化落到籽晶棒上经降温而结晶,籽晶棒一边旋转一边下落,经过接晶、扩肩、等径生长最后形成梨晶。
籽晶棒下落速度为1cm/h。
⑤应力释放(退火处理):劈开或者恒温退火4.特点:a.生长原理设备简单,能生长尺寸大的晶体,适合大规模生产;b.不需要坩埚,节约了坩埚材料,又避免坩埚的污染问题,成本低,速度快(6小时长一炉);c.适合合成难熔的氧化物晶体,合成品种多(红宝石、蓝宝石、金红石、尖晶石、钛酸锶);d.温度梯度大,内应力大,晶体韧性差,缺陷多,容易识别5、焰熔法合成宝石的鉴定1).颜色、原始晶形⏹焰熔法合成的宝石原始晶形都是梨形、个体大,颜色均匀而鲜艳。
而天然宝石的晶体形态为一定的几何多面体。
2).包裹体:⏹合成红、蓝宝石中常可见气泡和未熔粉末出现,一般气泡小而圆,或似蝌蚪状;可单独或成群出现;⏹合成尖晶石中气泡和未熔粉末较少出现,偶尔出现的气泡多为异形。
3)色带:合成红宝石中常常为细密的弧形生长纹,类似唱片纹;合成蓝宝石中色带较粗而不连续;合成黄色蓝宝石很少含有气泡,也难见色带。
天然红宝石和蓝宝石都显示直或角状或六方色带。
合成尖晶石很少显示色带。
4).吸收光谱:⏹合成蓝宝石的光谱见不到天然蓝宝石通常可以见到的蓝区的吸收,或450nm的吸收带十分模糊。
⏹合成蓝色尖晶石显示典型的钴谱(分别位于540、580、635nm的三条吸收带),天然蓝色尖晶石显示的是蓝区的吸收带,为铁谱。
5).荧光⏹合成蓝宝石有时显示蓝白色或绿白色荧光,天然的为惰性;⏹合成蓝色尖晶石为强的红色荧光,而天然的也为惰性。
⏹合成红宝石通常比天然红宝石的红色荧光明显强。
6).帕拉图法⏹将刚玉浸于盛有二碘甲烷的玻璃器皿中,在显微镜下沿光轴方向,加上正交偏光片下,合成刚玉可以观察到两组夹角为120°的结构线7).焰熔法合成星光刚玉:8).合成红、蓝宝石的加工质量⏹合成红、蓝宝石加工质量通常较差,常见火痕。
在台面通常都可见多色性,而天然的则不然。
5.合成品种:1).合成刚玉:⏹合成红宝石:加入致色元素Cr2 O31-3%⏹合成蓝宝石:加入致色元素TiO2和Fe2O3,但Ti和Fe的逸散作用,使合成蓝宝石常常有无色核心和蓝色表皮, 颜色分布不均匀;⏹粉红色和紫红色:加入致色元素Cr、Ti、Fe;⏹黄色:加入致色元素Ni和Cr;⏹绿色:Co、Ni、V⏹变色刚玉:加入V和Cr;显紫红色到蓝紫色的变色效应。
※除祖母绿色外,任何颜色的刚玉都可以合成。
⏹星光刚玉:合成星光刚玉需要在上述原料中再添加0.l一0.3%的TiO2,这样长成的梨晶中,TiO2 呈固熔体分布于刚玉晶格中,并没有以金红石的针状矿物相析出。
必须在1300℃恒温24小时,让金红石针沿六方柱柱面方向出溶,才能产生星光效应。
2).合成尖晶石⏹市场上所见到的合成尖晶石几乎全是由焰熔法生产,MgO:Al2O3可以在1:1~2:7范围内变化,但也可用助熔剂法生产。
原料:⏹红色:MgO:Al2O3==1:1,致色元素Cr2 O3;⏹其它颜色的用1:1的比例难以合成,但红色尖晶石只有以1:1的比例才能合成。
由此合成的红色尖晶石性脆,所以市场上少见。
⏹蓝色:MgO:Al2O3 ===1:1.5-3.5,致色元素Co;⏹绿色:MgO:A Al2O3 ==1:3⏹褐色:MgO:Al2O3 ==1:5⏹粉红色:MgO:Al2O3 ===1:1.5-3.5 致色元素Cu;⏹有月光效应的无色品种:1:5,过多的氧化铝未熔形成无数细小针状包体导致月光效应,有时甚至形成星光。
⏹烧结蓝色尖晶石:由钴致色,并加入金粉,用来仿青金岩。
尖晶石和合成品的鉴别天然合成成分MgO:Al2O3==1:1 MgO:Al2O3=1:1~2:7RI 1.71-1.73 1.727包体八面体尖晶石的负晶气泡、未熔粉末吸收光谱天然蓝色的显铁谱(蓝区有吸收线) Co谱(橙、黄、绿区有三条吸收带)偏光仪一般为全暗常见栅格状、斑状异常消光SG 3.6 3.64荧光多数无多数有3)合成金红石⏹天然的金红石为细小针状,大晶体多为褐红色而且多裂,很少有宝石级材料。
⏹合成金红石的目的:仿钻石,但是CZ出现以后,就很少生产。
⏹因为TiO2在燃烧时易脱氧,所以需要充足的氧,在合成刚玉的装置上多加了一个氧管。
TiO2的熔点为1840℃,粉末熔化,再在支座的种晶上结晶。
⏹获得的梨晶为蓝黑色,这是因为高温下形成了Ti33+ 和相应的氧空位。
通过在高温氧化环境中退火处理,退火温度为800-10000C,即可去除蓝黑色,变为淡黄色到近无色的透明晶体。
如果在原料中掺入Sc2O3 ,则可直接获得近无色的晶体。
这是因为掺入的Sc2O3在晶体中形成的氧空位会提高晶体中的氧的扩散系数,使晶体在降温过程中就完成氧的扩散和退色。
⏹合成金红石具有极高的色散值使其泛出五颜六色的火彩。
这种特征使之不易与其他任何材料相混淆。
⏹此外,其极高的双折射率使其刻面棱重影异常清晰。
⏹4).钛酸锶⏹钛酸锶早在1955年人们就利用焰熔法生产出来,当时在自然界还没有发现天然的对应物。
尽管,1987年在俄罗斯发现了其天然对应物,矿物名为Tausonite,人们仍习惯把它归为人造宝石材料。
⏹最初人们生产钛酸锶主要用于模仿钻石。
但自从立方氧化锆合成成功后,这种仿钻材料在宝石市场上很少见得到了。
但它透红外线的能力强,仍有生产用作红外光学透镜等。
⏹必须在还原环境下(过量的H2)生长,长出的晶体是乌黑的,需要在氧化条件下退火(温度16000C),才能变成近无色的透明晶体。
⏹所采用的原料为:SrO :TiO2 =1:1钛酸锶的宝石学性质⏹等轴晶系⏹光泽:亚金刚-金刚光泽;⏹透明度:透明;⏹颜色:无色为主,偶见红、黄、蓝、褐色材料;⏹硬度:5.5-6;⏹比重:5.13;⏹断口:贝壳状;⏹折射率:2.41,单折射;⏹色散:0.19,极强;⏹内含物:气泡;(二)、提拉法⏹提拉法(pulling technique)——此法是Czochralski于1918年发明的,故又称为“丘克拉斯基法”(Czochralski technique)。
1.基本原理提拉法是将构成晶体的原料放在坩埚中加热熔化,在熔体表面接籽晶提拉熔体,在受控条件下,使籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子的重新排列,随降温逐渐凝固而生长出单晶体。
2.装置、条件、过程及特点1.装置:坩锅、原料、高频线圈、种晶、屏蔽装置2.要求:坩锅内温度比熔点略高一些3.过程:首先将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化,调整炉内温度场,使熔体上部处于过冷状态;然后在籽晶杆上安放一粒籽晶,让籽晶接触熔体表面,待籽晶表面稍熔后,提拉并转动籽晶杆,使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上,经过调节功率,实现接种-缩颈-放肩-等径生长-收尾的全部过程。
4.生长速度:一般提拉速率为6-15mm/h。
3、特点1.晶体生长过程直观,便于观察2.短时间内可长出高质量的大晶体3.可以定向等径生长,但是受坩埚材料污染4、合成品种⏹ 1.合成刚玉晶体⏹ 2.合成金绿宝石(变石)晶体AL2O3和BeO的粉末按l:1混合,加入致色剂Cr2O3和V2O5。
⏹ 3.人造钇铝榴石Y AG(Y 2O3:AL2O3=3:5 )⏹ 4.GGG(原料贵)YAG⏹钇铝榴石是人造宝石,可根据其物理性质和光学性质将其与相似宝石区分开:⏹成分:Y 3AL5O12⏹晶系:等轴晶系⏹ SG:4.57⏹摩氏硬度:8-8.5⏹折射率:1.83⏹色散:0.028⏹致色元素:紫-Nd;蓝-Co³;绿-Ti³(+Fe);红-Mn³;⏹其他:某些绿色、蓝色钇铝榴石在强光照射下显强红色,即显示红光效应。
GGG⏹RI:1.97⏹色散:0.045⏹H:6⏹在太阳暴晒时易变成黄棕色5、鉴定特征1.包体:内含物很少,偶见拉长状、哑铃状、不规则状气泡2.弯曲生长纹3.贵金属包体(铱、钼等)4.未熔粉末、不规则熔滴5.合成变石中有定向的针状包体6.籽晶的痕迹7.电子探针或x-荧光能检测出金属包体(三)、冷坩锅法⏹冷坩埚法(skull melting process)——又称“壳熔法”。
此法最初由法国科学家Roulin发明,后由前苏联的列别捷夫物理研究所完善于1972年获得美国专利。
1、原理⏹是用拟生长的晶体材料本身作坩埚,高频加热使其内部熔化,外部则装有冷却装置,从而使表层形成一层未熔壳,起到坩埚的作用,内部已经熔化的晶体材料依靠坩埚下降,温度下降,晶体自发成核结晶并长大。
⏹适用:合成立方氧化锆(CZ)晶体。
(ZrO2 的熔点为2750℃)2.装置1.熔壳盖2.石英管3.水冷用铜管4.高频线圈(RF)5.熔体6.晶体7.未熔料8.水冷座3.原料、生产方法1.原料:ZrO2;稳定剂:Y2O3或CaO2.生产方法:首先将ZrO2 与稳定剂Y2O3按摩尔比9:1的比例,加入一定量杂质元素,混合均匀,装入冷坩埚中,投入4-6g锆片用于“引燃”,高频加热,原料熔化。