红蓝宝石的人工合成方法.docx

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2900r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主要用于合成祖母绿、各色水晶、 红宝石及海蓝宝石等由于自然界热液成矿是在地下一定的深度形成的，深度越大压力越大、 温度越高，因此，天然宝石是在一定的温度和压力下形成的，并且成矿溶液必须具有相当的 浓度和一定的酸碱度（PH值）宝石生长的原理是：把配好的溶液、宝石生长原料和宝石晶 种等都密封在高压釜中，将密封的高压釜放在温差电炉内加热，当温度超过loo r时，水溶 液就会沸腾，产生水蒸气，但水蒸气被密封在高压釜中出不去，所以产生气压，温度越高， 压力越大。

一般宝石晶种挂在高压釜的中上部、宝石原料在高压釜的底部，温差电炉的温度 底部高于上部，所以，当加热到宝石原料溶解并形成饱和溶液后，温度差使溶液产生对流， 由高温流向低温 此时，高温区的饱和溶液流到低温区时处于过饱和状态，溶液中的过饱 和部份就会在宝石晶种上结晶，使宝石晶体不断长大低温区经过结晶后的相对饱和溶液被 对流到高温区时变成不饱和溶液，经过高温区的宝石原料补充又达到饱和状态，被再次对流 到低温区成过饱和溶液，过饱和部份在宝石晶体上结晶，如此循环往复，就可得到我们所需 的宝石晶体1.2.1 优点 （1）成的晶体具有晶面，热应力较小，内部缺陷少其包裹体与天然宝石的十分相近； （2）粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制,生产成本低；（3）粉体一般无需烧结,可以避 免在烧结过程中晶粒会长大而且杂质容易混入1.2.2 缺点 （1）密闭的容器中进行，无法观察生长过程，不直观；（2）设备要求高（耐高温高压的钢 材，耐腐蚀的内衬）、技术难度大（温压控制严格）、成本高；（3）安全性能差1.3 助熔剂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用此法合成的宝石主要有合 成红宝石、合成祖母绿、合成蓝宝石、合成尖晶石、合成金绿宝石 及人造钇铝榴石、人造 钆镓榴石等。

宝石生长的原理是：在高熔点的宝石原料中加入一定量的低熔点助熔剂，使宝 石原料在较低的温度下被熔融和结晶，这就可以为宝石合成的仪器设备和工艺条件提供方便 用此法合成宝石时若不加宝石晶种，将在很长时间内加热得到大量的小颗粒宝石晶体；若利 用宝石晶种，则可以利用温差电炉法或晶种提拉法等工艺得到较大的宝石晶体要注意的是： 为了不使宝石与助熔剂一起结晶出来，采用降温结晶生长宝石晶体工艺时，在到达低共熔点 温度前就应将所有熔融液倒掉，再将已生长的宝石放回高温炉内冷却到室温最后要把宝石 晶体外边沾的助熔剂溶解掉才能使用1.3.1 优点 （1）基本模拟了红宝石在自然界生长的条件，因此获得的红宝石晶体与天然红宝石晶体基 本一样，很难区分，且质量比天然红宝石高助熔剂法合成红宝石晶体达到天然红宝石的最 高档次，质量也比焰熔法合成红宝石高；（2）合成温度低，适应性强，几乎可以合成所 有 的宝石；（3）设备简单，是一种很方便的晶体生长技术1.3.2 缺点 （1）生长速度慢，生长周期长；（2）晶体尺寸较小，容易夹杂助熔剂阳离子；（3）许多助 熔剂具有不同程度的毒性，其挥发物还常腐蚀或污染炉体设备1.4 高温超高压法在宝石的人工合成中，高温超高压法用来合成金刚石和翡翠。

这里所说的高温指500 °C 以上，所说的超高压指10000 大气压以上（约10 9Pa 以上）,一定程度上模拟了地质上变质 成矿条件下的宝石合成静压触媒法，可以在6万大气压和1360C下获得大颗粒金刚石； 采用静压晶种触媒法可以得到宝石级金刚石其合成条件为5万大气压和1300C合成设 备的超高压是利用“千斤顶”液压原理，采用二面顶、四面顶或六面顶等压机获得，最大可达 3600吨压力；温度采用石墨通电的方法获得，最高可达1900C其原理是在高温超高压 下使矿物发生相变，形成金刚石或翡翠结构除此之外，高温超高压法合成金刚 石还可以 采用爆炸法，把高纯石墨与炸药密封在容器中，埋在地下引爆，产生的高温高压也可以得到 金刚石，但由于作用时间短，形成的金刚石颗粒很小。