【正文】 的一種，由硼酸與碳在電爐中 2022 ℃以上的高溫下合成。 – 具良好導(dǎo)熱性、耐高溫和不受腐蝕等特性。 – 黑碳化硅 Hv=3100~3280kg/mm2,性脆，自銳性好 ， – 綠碳化硅 Hv=3200~3400kg/mm2,性脆，自銳性好。 – 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與酸堿物質(zhì)不起反應(yīng)。 因而，耐磨性強，磨削性能好。 – Hm=10， Hv=1000kg/mm2。 一、磨料的基本特性 （ 1） 硬度較高 ，一般 不應(yīng)低于被加工材料的硬度； （ 2） 韌性較好 ，不能因有研磨壓力而易變形和被磨損； （ 3） 自銳性較好 ，即當(dāng)受研磨壓力而碎裂時，碎后的各部分仍保持尖銳的多棱角狀； （ 4） 熔點或軟化點較高， 在研磨發(fā)熱作用下，磨料尖角不易熔化或變軟； （ 5） 化學(xué)穩(wěn)定性較好， 不與被加工的材料起反應(yīng)； （ 6） 形狀和粒度較均勻， 每號磨料粒度在一定范圍 內(nèi)。 二、拋光加工的常用設(shè)備 由于拋光工序是琢磨工序的繼續(xù)，工作方式基本相同，因此寶石加工中的許多琢磨設(shè)備與拋光是通用的，只須把磨具、磨料更換成拋光工具和拋光劑。通過對若干寶石材料試驗，將拋光機理分為四種情況： ① Beilby層全部保持非結(jié)晶性，這類寶石一般較難拋光，如尖晶石、鋯石等； ② Beilby層開始保持非結(jié)晶性，但在其形成后，在主要結(jié)晶面上有再結(jié)晶，如方解石、縞瑪瑙、海藍寶石等； ③ Beilby層形成后立即按其下面的結(jié)構(gòu)再結(jié)晶，如剛 玉、石英等； ④不形成 Beilby層，這主要指鉆石，其拋光只是一種簡單的精細研磨。 Beilby的觀點可借助 酸蝕實驗 使拋光面下面的原有形狀 擦痕再現(xiàn) 來證實。該表面層稱為 “ Beilby層 ” 。 ④用低于寶石硬度的拋光劑對寶石進行拋光，其效果一般不佳。 實驗依據(jù)： ①已拋光的寶石表面在高倍顯微鏡下可見到明顯的起伏（ 磨痕 ）現(xiàn)象，用多波干涉顯微鏡可測定其起伏深度； ②金剛石微粉幾乎可以對所有的寶石進行拋光，而且效果可達最佳，因為金剛石硬度最大。寶石加工品只有通過徹底拋光，才能使其許多特有的光學(xué)性質(zhì)或潛在美，如光澤、晶瑩、火彩、星光等充分展現(xiàn)出來。 第三節(jié) 拋 光 一、拋光法原理 拋光 是對寶石進行 光整加工 的方法，一般是在寶石加的是后，也是最關(guān)鍵的一道工序。 （ 3）帶磨機 磨具是 砂帶 ，適用于磨削寶石的各種 弧面 ，如凸面型寶石。 二、琢磨加工的常用設(shè)備 （ 1）輪磨機 磨具是 砂輪 ，主要用于磨削寶石毛坯， 沖磨 成所設(shè)計款式之雛形。 （ 2）沖擊壓裂作用 由于磨料顆粒的 各向尺寸不同 ， 粒度大小不均勻 ，被磨削的寶石表面總是支撐在部分少量的磨粒上，使琢磨具有 振動沖擊和壓裂作用性質(zhì)，從而加快磨削剝離速度。 二、鋸切加工的常用設(shè)備 開石機（開料機、下料機） 切片機（切塊機） 修整機（寶石切割機） 第二節(jié) 琢 磨 一、琢磨法原理 琢磨 即 研磨 ，是對寶石材料進行 造型 加工的基本方法，一般在將寶石材料分割及修整成一定規(guī)格大小和形狀的坯料基礎(chǔ)上進行，幾乎所有 加工余料 都 要通過琢磨去掉，直至工件具備成品形態(tài)。 鋸切方式 (1)用固著磨料的鋸片，如金剛石鋸片。 二、本課程教學(xué)內(nèi)容安排 講課內(nèi)容 緒 言 第一章 寶石加工基本方法 的原理和設(shè)備 第二章 寶石加工中常用的磨料、磨具和輔料 第三章 刻面型寶石的加工工藝 第四章 凸面型寶石的加工工藝 第五章 常見寶石的性質(zhì)和加工要領(lǐng) 實習(xí)內(nèi)容 ? 標(biāo)準(zhǔn)圓刻面型款式的設(shè)計和加工 ? 橢圓刻面型 款式的設(shè)計和加工 ? 矩形刻面型 款式的設(shè)計和加工 ? 橢圓凸面型 款式的設(shè)計和加工 第第 一一 章章 寶寶 石石 切切 磨磨 加加 工工 的的 基基 本本 方方 法法 及及 其其 原原 理理 和和 設(shè)設(shè) 備備 第一節(jié) 鋸 切 一、鋸切法原理 鋸切 是將寶石材料 分割 及 修整 成適當(dāng)大小和形狀的加工方法，一般為寶石加工中的第一道工序，為后續(xù)的琢磨工序提供 合適的 坯料 。 ?寶石加工的技術(shù)原理、方法和流程。 研究內(nèi)容 ?寶石材料的物理化學(xué)性質(zhì)和工藝性能。 ?寶石的 “ 切磨 ” ，亦稱 “ 琢磨 ” 、 “ 雕琢 ” 等； ?寶石加工工藝主要包括琢型 (造型 )設(shè)計、切磨 (雕琢 )工藝等； ?寶石加工成品大致分三類：首飾成品、裸石成品、擺件飾品。寶石琢型設(shè)計與切磨工藝學(xué) 緒 言 一、寶石加工工藝學(xué)的性質(zhì) 定 義 “ 寶石加工工藝學(xué) ” 或稱 “ 寶石切磨工藝學(xué) ” 。 它主要研究將寶石原料加工成成品的切磨加工方法和過程，是寶石學(xué)的一個重要分支學(xué)科。 研究對象 ?寶石材料：指廣義寶石，括天然寶石、玉石、人造寶石、有機寶石等； ?加工工藝技術(shù)：應(yīng)包括一般寶石加工工藝 、鉆石加工工藝、玉雕工藝等； ?加工設(shè)備及工藝材料：即加工機械、磨料、磨具、輔料等。 所謂 工藝性能 ，指對材料使用某種加工方法或過程以獲得優(yōu)質(zhì)制品的可能性或難易程度，對寶石材料而言指磨削性能、拋光性能等。 相關(guān)學(xué)科 ?結(jié)晶學(xué)、礦物學(xué)、晶體光學(xué)、巖石學(xué)等； ?工藝學(xué)術(shù)學(xué)、審美學(xué)、消費心理學(xué)等； ?光學(xué)、力學(xué)、機械 學(xué)原理等。 鋸切機理 鋸片帶動 磨料 對寶石材料 線性磨削 的結(jié)果。 (2)用鋼鋸片帶動游離磨料，稱 “ 泥砂鋸 ” 。 琢磨方式 按磨料使用方式：①以游離磨料琢磨 ②以固著磨料琢磨 按磨具磨削方式：①輪磨 ②盤磨 ③帶磨 ④滾磨 琢磨機理 （ 1）磨擦切削作用 單個磨料顆粒對寶石材料的磨削作用是 線磨削 ，而磨盤上大量隨機分布的磨料顆粒所產(chǎn)生的許許多多的磨削凹痕相互穿插迭加就形成了 面磨削 作用。 （ 3）水解裂擠作用 冷卻水滲入壓裂 紋中，在摩擦熱作用下發(fā)生膨脹，同時還可能與寶石新生裂 面發(fā)生水解反應(yīng)，如與硅質(zhì)水解反應(yīng)生成硅酸薄膜，體積增大，擠壓裂 縫表面，加速琢磨過程。 （ 2）盤磨機 磨具是 磨盤 ，主要用于磨削寶石 平面 ，如刻面型寶石，也可用于弧面型 寶石的造型。 （ 4）滾磨機 磨具是 滾筒 ，主要用于滾動磨削除去寶石 毛坯 和不規(guī)則小料的棱角，使之變圓滑。其作用是消除寶石被加工表面因前道研磨工序所殘留的破壞層（凹凸層、裂紋層），以獲得光滑明潔的光學(xué)表面。 微粒機械磨削說 拋光過程與研磨類似，都是以硬質(zhì)的磨料磨削軟質(zhì)材料表面的過程，差別在于所用的磨料粒度不同，磨料粒度越細，被磨削寶石表面的磨痕也就越細密、輕微，當(dāng)磨削深度在 100nm左右時，表面就會出現(xiàn)光滑的鏡面效果。 ③當(dāng)用金剛石微粉對刻面寶石某一小面進行拋 光時，隨拋光時間加長，該小面面積增大，表明金剛石微粉有磨削作用。 例外：不能解釋某些 低硬度拋光材料 （如瑪瑙粉、硅藻土）能很好地拋光 高硬度寶石 （如剛玉寶石） 塑性流動說 20世紀(jì)初， Beilby研究發(fā)現(xiàn)，拋光過程是由于拋光面受到摩擦熱作用，而引起在被拋光面微米級 范圍內(nèi)產(chǎn)生 熱塑性 熔化流動 的液狀層重新分布，形成一種光潔平整的表面層過程。它就象一層清漆涂在表面的擦痕上，給被拋光面蒙上光澤 。 1937年， Finch利用電子繞射技術(shù)，揭示了拋光固體的表面層結(jié)構(gòu)，證實和擴展了 Beilby理論。 流布說可以解釋軟質(zhì)拋光劑拋光高硬度寶石的現(xiàn)象。 專用拋光設(shè)備：振動拋光機 滾動拋光機 第二章 寶石加工中常用的磨料、磨具和輔料 第一節(jié) 磨 料 磨料 指可用于是研磨或拋光的材料，它們是一些具有棱角和一定硬度及韌性的粉狀物質(zhì)，可直接研磨工件和制成磨具用。 二、磨料 的粒度及適用范圍 磨料的粒度等級 磨料粒度表示法：粒度號 “ ＃ ” 、 “ w” 粒徑尺寸 “ μ m” ? 磨料粒度分類： 磨粒 ?????????m (17種 ) 微粉 ????????m (12種 ) 磨粒 ： 1 1 1 2 3 4 60、 70、 80、 100、 1 150、 180、 240 、 280 磨粒的粒度號用 篩號 表示： 例 : 12 表示 12篩以下 ~14篩以上的顆粒級 微粉 ： W40 W28 W20 W14 W10 W7 W5 W1 微粉的粒度號以 微米值 表示： 例 W40 表示粒徑 40~28 級（上限） 磨料的粒度號與粒徑尺寸的對應(yīng)關(guān)系表 不同磨料粒度的適用范圍 三、磨料的種類和性能 天然磨料：金剛石、剛玉、石榴石、石英，等 人造磨料：金剛石系、碳化物系、剛玉系 ? 金剛石 – 包括天然和人造金剛石。 – 有一定韌性，但脆性相對較大，因易沿八面體完全解理方向破裂，自銳性較高。 – 耐熱性良好，在無氧 化條件下加熱 1000℃無變化。 ? 碳化硅 （ SiC） – 以石英、石油焦碳為主要原料在 1800℃以上高溫下煉成的結(jié)晶化合物，是一種常用人造成磨料。 但綠碳化硅含雜質(zhì)少，硬度和脆性比黑碳化硅高，自銳性更好，磨削能力更強。 – 常用來制造砂輪、砂帶、砂布等磨具，或供自由研磨用。 – 暗灰至黑色，硬度很高，耐磨性好， Hv=4000~5000kg/mm2 – 屬高級磨料，常代替金剛石用作研磨和拋光中、高檔寶石。 – 硬度高， Hm=9， Hv=1800~2400kg/mm2 – 韌性較大，切削力強，但自銳性相對較低。 四、拋光劑的種類和性能 拋光劑是磨料中的一些可用于拋光的微粉狀特殊材料。 – 用法： 干鉆石粉 與縫紉機油調(diào)成糊狀； 鉆粉研磨膏 可加適量縫紉機油稀釋。 ? 氧化鋁（ Al2O3） – 鋁氧化粉： 純度低，拋光性能差，但價格低廉，適合大量用于珠型和隨型 寶石的拋光。 – 紅寶粉： 人造剛玉粉，紅色，拋光性能好，主要用于刻面型和部分弧面型寶石的拋光。 ? 氧化鈰（ Ce2O3） – 呈微黃粉紅色，粉狀。 – 適用于拋光脆性的中硬度寶石，如水晶、橄欖石、鋯石、綠柱石、電氣石等，效果可達極佳。 – 可用于各種中硬寶石的拋光，但效果一般。 – 可用于中硬以下寶石的拋光，但效果不及紅寶粉。 – 硬度中等 （ Hm=5~7)。 – 適于中硬 ~中軟（ Hm=6~3） 寶石的拋光，如翡翠、綠松石、孔雀石等，效果好。 ? 氧化鐵（ Fe2O3） – 呈深棕 紅色，俗稱紅粉、鐵丹。 – 粉狀粒度一般在 ， 細膩均勻。 – 缺點：易污染寶石材料，難清除。 – 呈灰白 ~微黃色粉狀，質(zhì)地細膩。 – 可用于瑪瑙、翡翠等韌性較大或其它中硬寶石的拋光，對部分高硬度寶石如藍寶石、海藍寶石的拋光也可這到很好效果。 ? 磨具按功能分為三類：切割磨具 —— 鋸片 研磨磨具 —— 砂輪、磨盤、磨頭、砂帶、砂布 拋光磨具 —— 拋光輪、拋光盤 一、鋸 片 ? 金剛石鋸片的結(jié)構(gòu) 1）刀基：承載并支撐金剛石粉的金屬薄片。 大型鋸片 46~80 中型鋸片 100~180 小型鋸片 240~W40 3） 結(jié)合劑：把金剛石粘附在刀基上的材料。 金剛石鋸片的種類 ? 1）粉未冶金法（熱鑄法）鋸片 ? 制作方法： – ①將 金剛石粉 與 黃銅（或其它金屬）粉 相混合，壓特制薄環(huán)模具