助熔劑法和合成寶石的鑒定(編輯修改稿)
2025-07-20 15:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 綠寶石和硅鈹石晶核的大量形成。，使形成祖母綠的原料自始至終都均勻地分布在熔體中。法國陶瓷學(xué)家吉爾森(PGilson)采用籽晶法生長祖母綠晶體，能生長出142Omm的單晶體，曾琢磨出l8Ct大刻面的祖母綠寶石，于1964年開始商業(yè)性生產(chǎn)。 如圖63所示，在鉑坩堝的中央加豎鉑柵欄網(wǎng)，將坩堝分隔為兩個區(qū)，一個區(qū)的溫度稍高為熔化區(qū)，另一個區(qū)的溫度稍低為生長區(qū)。 助熔劑：酸性鉬酸鋰；熱區(qū)：添加原料、助熔劑和致色劑；冷區(qū)：吊掛籽晶，視坩堝大小可以排布多個祖母綠籽晶片。升溫至原料熔融，熱區(qū)熔融后祖母綠分子擴散到溫度稍低的冷區(qū)。當(dāng)祖母綠熔融液濃度過飽和時，祖母綠便在籽晶上結(jié)晶生長。熱區(qū)和冷區(qū)的溫差很小，保持低的過飽和度以阻止硅鈹石和祖母綠的自發(fā)成核作用。不斷添加原料，一次可以生長出多粒祖母綠晶體。其生長速度大約為每月lmm。圖63 吉爾森助熔劑法合成祖母綠的裝置助熔劑法合成紅寶石是自發(fā)成核緩冷法生長的，在生長過程中采用了坩堝變速旋轉(zhuǎn)技術(shù)。使熔體不斷處于攪拌之中，對晶面可產(chǎn)生沖刷效果，從而使包體大大減少。攪拌熔體還可使溶質(zhì)濃度分布均勻、減少局部過冷，從而減少小晶核的數(shù)目，抑制局部地段有其它相的析出。 圖64 助熔劑法合成紅寶石晶體（多羅斯）具體工藝：原料：AL2O3和少量的Cr2O3；助熔劑：PbOB2O3或PbF2PbO。鉑坩堝置于裝有旋轉(zhuǎn)支持底座的電爐內(nèi)加熱。加熱：加熱至1300℃，并旋轉(zhuǎn)坩堝，使坩堝內(nèi)的助熔劑和原料完全熔融。生長：停止加熱，以每小時2℃的速度緩慢冷卻至915℃，大致需8天。晶體緩慢生長。晶體生長結(jié)束，倒出助熔劑。用稀硝酸將殘存的助熔劑溶解，即可獲得干凈的紅寶石晶體。圖65 助熔劑法合成紅寶石（Ramaura)用此法長成的紅寶石晶體成本高，難以大量生產(chǎn)。 (YAG) 釔鋁榴石可采用底部籽晶水冷法或自發(fā)成核緩冷法生長晶體。這里主要介紹底部籽晶水冷法。采用底部籽晶水冷法生長的晶體幾乎沒有熱應(yīng)力，質(zhì)量較高。具體工藝條件如下：原料：Y2O3和AL2O3，加入少量Nd2O3作穩(wěn)定劑；助熔劑：采用PbOPbF2B203，另將原料及助熔劑混合后放入鉑坩堝內(nèi)，置于爐中加熱。加熱：升溫至1300℃時恒溫25小時，將原料熔化；生長：以每小時3℃的速度降至NUS1260℃，此時，在底部加水冷卻，將籽晶浸入坩堝底部中心水冷區(qū)。再按2O℃/h的速度降至1240℃，℃/h的速度降至950℃，至生長結(jié)束。俄羅斯還用溶劑法生產(chǎn)出了透明的硅鈹石，可切磨成6克拉的刻面寶石。晶體內(nèi)部常含有棕黃色的溶劑殘余。四、助熔劑法生長寶石的鑒別助熔劑法生長寶石的基本特征助熔劑法生長寶石晶體的特征與天然寶石非常相似，特別是寶石晶體生長過程中或多或少存在著包裹體、生長條紋、位錯和替代性雜質(zhì)等缺陷，有效的模仿了天然寶石中各種寶石的內(nèi)含物，晶體的包裹體對晶體的質(zhì)量也有很大的影響。晶體的主要特征如下。圖66 合成紅寶石中的助熔劑殘余（1）助熔劑殘余包體：助熔劑包體的形成與晶體的非穩(wěn)定生長有關(guān)。最嚴(yán)重的包體發(fā)生在自發(fā)成核過程中枝蔓狀生長階段，快速生長使枝蔓間的助熔劑在隨后的穩(wěn)定生長中被包裹起來。（2）結(jié)晶物質(zhì)包體：晶體在生長過程中，溫度降到其它晶相可以存在的范圍，或者由于組份過冷，成分分布時高時低，其它晶相在局部區(qū)域形成較高的過飽和度，新相便可以在晶體界面上發(fā)生非均勻成核，晶芽牢固地附著于晶體表面上，并隨著晶體的生長，被包裹在晶體內(nèi)部，如祖母綠晶體內(nèi)的硅鈹石包體。（3）坩堝金屬材料包體：助熔劑生長的晶體或多或少要受到坩堝材料的污染。圖67 助熔劑法合成藍寶石中的鉑金片及鉑金針（4）未熔化熔質(zhì)包體：原料熔化不完全，有時會存在未熔化的溶質(zhì)原料包體。 圖68 查塔姆合成紅寶石中的種晶（5）種晶包體：助熔劑法加種晶生長時，晶體有時還可見種晶包體。 助熔劑具揮發(fā)性，熔體粘滯性較大，由于熔體攪拌不均勻，有時助熔劑未蒸發(fā)完全以氣相包裹在晶體中。由于助熔劑冷凝收縮也會產(chǎn)生收縮泡。圖69 合成紅寶石中的收縮泡 當(dāng)氣相收縮泡和固相助熔劑殘余包體同時存在時，還可構(gòu)成氣固兩相包體。圖610 合成紅寶石中的六方色帶圖611 拉姆拉合成紅寶石中特殊色帶和紋理 助熔劑法生長的晶體有時可觀察到平直的生長條紋（圖
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