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助熔剂法合成宝石助熔剂法，顾名思义，它是在高温下，矿质借助助熔剂的作用在较低温度下熔融，从熔融体中生长出宝石晶体的方法。
助熔剂法晶体生长过程，类似于岩浆结晶分异过程中矿物的形成，与水热法生长晶体相类似，只不过助熔剂代替了水溶剂。
因此，助熔剂法也可称为高温熔体溶液法、熔剂法或熔盐法。
该法在晶体合成中占有重要地位，早在十九世纪中叶曾有人用此法合成金红石，但由于焰熔法兴起而被忽视，直到近些年来才得以大量应用。
1．助熔剂法分类根据晶体成核及晶体生长方式，助熔剂法可分为两大类：（1）自发成核法该法生长晶体过程的第一步，就是形成晶核。
成核是一个相变过程，即在母液相中形成固相小晶芽。
这一相变过程中体系自由能的变化为：△G=△Gu+△Gs。
公式中：△Gu 为新相形成时体系自由能的变化，且△Gu﹤0；△Gs为新相形成时新相与旧相界的表面能，且△Gs﹥0。
这就是说，晶核的形成，一方面由于体系从液相转变为内能更小的晶相而使体系自由能下降，另一方面又由于增加了液-固界面而使体系自由能升高。
实验表明，影响成核的外因主要是过冷却与过饱和度。
成核的相变有滞后现象，就是说，当温度降至相变点时，或当浓度刚达到饱和度时，并不能看到成核相变。
成核总需要一定的过冷或过饱和。
另外成核可分为均匀成核与非均匀成核两种。
均匀成核是在体系内任何部位成核率是相等的，非均匀成核则是在体系的某些部位的成何率高于另一些部位。
均匀成核是在非常理想的情况下才能发生，实际成核过程都是非均匀成核，即在体系里总是存在杂质、热流不均、容器壁不平等不均匀的情况，这些不均匀性有效地降低了成核时的表面能位垒，核就先在这些部位形成。
所以人工合成宝石总是人为地制造不均匀性，使成核容易发生，如放入籽晶、成核剂等。
该法按照获取过饱和溶液的方式不同，又可分为缓冷法、反应法和蒸发法三种，其中以缓冷法设备简单而被广泛使用（图2-3）。
a．缓冷法是晶体材料全部熔于助熔剂之后，在高温炉中缓慢降温冷却，使晶体自发成核并逐渐成长的方法。
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。
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。
合成蓝宝石助熔剂法一、啥是合成蓝宝石呢？咱先来说说合成蓝宝石这个事儿。
你知道吗，蓝宝石可不仅仅是天然开采出来的那种哦。
合成蓝宝石呢，就是人们通过一些特殊的方法制造出来的蓝宝石。
它的外观呀，和天然蓝宝石可像了，不仔细看还真不容易分辨呢。
不过呢，可别以为合成的就不好，它在很多方面都有自己独特的用途哦。
二、助熔剂法闪亮登场。
现在就该讲讲助熔剂法啦。
这助熔剂法呀，就像是一场奇妙的魔法。
简单来说呢，就是在制造合成蓝宝石的时候，会用到一种叫做助熔剂的东西。
这个助熔剂就像是一个超级助手，它能够让那些制造蓝宝石的原料在比较低的温度下就开始熔化融合。
你想啊，要是没有这个助熔剂，可能得需要超级高的温度才能让原料融合在一起，那得多费事儿啊。
三、助熔剂法的原料选择。
那在助熔剂法里，原料的选择也是很有讲究的呢。
就好像做菜一样，不同的菜得选不同的食材。
制造合成蓝宝石的时候，会选择一些特定的金属氧化物之类的原料。
这些原料就像是一块块小积木，通过助熔剂这个神奇的胶水，慢慢组合成我们想要的蓝宝石的样子。
而且啊，这些原料的纯度也很重要，如果原料不纯，就像搭积木的时候有一些坏的积木块，最后搭出来的蓝宝石可能就不是那么完美啦。
四、助熔剂法的过程。
这个助熔剂法的过程也特别有趣呢。
首先把选好的原料和助熔剂放到一个特殊的容器里，这个容器就像是一个小魔法盒。
然后慢慢地升高温度，这个时候，助熔剂就开始发挥它的魔力啦。
它让原料慢慢熔化，各种原料的原子啊、离子啊就在这个熔化的状态下开始自由地跑来跑去，就像一群调皮的小虫子。
慢慢地，它们就会按照一定的规律组合在一起，形成蓝宝石的晶体结构。
这个过程就像是看着一群小虫子慢慢排好队，变成一个漂亮的图案一样神奇。
助熔剂法制造合成蓝宝石有不少优点呢。
其一呀，就是它能够制造出比较大的晶体。
你想啊，大的蓝宝石晶体在制作一些珠宝首饰的时候就特别方便，可以有更多的设计空间。
其二呢，用这种方法制造出来的合成蓝宝石，它的晶体质量还不错。
蓝宝石的改善工艺离子扩散处理可分为表面扩散处理和体扩散处理两种，表面扩散是引入致色离子使其进入刚玉的表面晶格，从而表面颜色得到改善，但扩散层很薄，二次抛光后颜色容易变浅或被去掉；体扩散处理要加入催化剂，使得加热的过程中致色离子能够进入刚玉内部晶格，内部颜色也发生改变。
本文根据所选样品的特征加入不同的致色离子。
标签：蓝宝石；改善工艺；红外光谱；紫外光谱1材料与方法1.1样品经过统计，蓝宝石以深蓝色为主，斯里兰卡的蓝宝石一般颜色较浅，缅甸的蓝宝石较透明。
实验选取以上3个产地的特征蓝宝石进行分析实验，使用样品见表1。
1.2试剂本实验中所用助熔剂为硼砂、Na2CO3，催化剂为MgSO4·7H2O，辅助剂为Al2O3，着色剂为Co2O3、TiO2。
根据蓝宝石样品特征分别设计了下列实验配方方案，具体的添加剂种类分别为：S1：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O、柠檬酸；S2：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O、Co2O3；S3：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O、TiO2；S4和S7：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O；S5和S6：Al2O3。
1.3气氛颜色较深的蓝宝石一般在氧化的气氛中进行反应，减少Fe2+与Ti4+的质量比（mFe2+/mTi4+），从而提高透明度；颜色较浅的蓝宝石则采用还原的方法，使部分Fe3+还原成Fe2+，提高mFe2+/mTi4+或采用加入致色离子进行离子扩散的方法进行增色。
S1～S6是在开放的条件下进行的实验，炉体和坩埚都不密封，保持的是弱的氧化气氛。
S7在还原的气氛下进行热处理。
样品S1～S4、S7中所用的催化剂为MgSO4·7H2O，加热后自身会发生化学反应：在200℃时，MgSO4·7H2O失去结晶水，加热到1124℃时，MgSO4·7H2O分解出SO2，SO2与坩埚中的H2O反应生成硫酸，这样，样品的热处理反应初期是在酸性熔剂中进行的，直至SO2完全挥发。
