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宝石合成方法及原理汇总情况
5页1、宝石合成方法及原理汇总情况宝石合成原理与方法(汇总)第一章绪论要点人造宝石材料的重要性 人造宝石材料的发展 基本概念 晶体生长基本理论一、人造宝石材料的重要性 随着科学技术的发展,人民生活水平不断提高,人类对宝石的需 求也逐渐增加。然而天然宝石材料的资源毕竟是有限的,而人工宝石 材料能够大批量生产,且价格低廉,故人工宝石材料在市场上占有较 大的份额。随着科学技术的发展,人工宝石材料的品种日益繁多 ,合成 宝石的特性也越来越接近天然品种。宝石学家不断面临鉴别新的人造 宝石材料的挑战。某些人工的晶体材料也用于工业产品及设备的制造及生产中。例 如,人造钇铝榴石被广泛用于激光工业,合成水晶是用作控制和稳定 无线电频率的振荡片和有线多路通讯滤波元件及雷达、声纳发射元件 等最理想的材料。二、人造宝石材料的发展 人工制造宝石的历史可追溯到1500年埃及人用玻璃模仿祖母绿、 青金石和绿松石等。人工合成宝石始于 18 世纪中期和 19 世纪,由于 矿物学研究的发展以及化学分析方法取得的进展,使人们逐渐掌握了 宝石的化学成分及性质,加上化学工业的发展以及对结晶过程的认识, 人工合成宝石才变为现实。1892
2、 年出现了闻名的“日瓦红宝石”,这 是用氢氧火焰使品质差的红宝石粉末及添加的致色剂铬熔融,再重结 晶形成优质红宝石的方法。随后,这种方法经改进并得以商业化。 1890 年,助熔剂法合成红宝石获得成功;1900 年助熔剂法合成祖母 绿成功。从此,宝石合成业飞速地发展起来。合成尖晶石、蓝宝石、 金红石、钛酸锶等逐渐面市。1953 年合成工业级钻石、1960 年水热 法合成祖母绿及1970年宝石级合成钻石也相继获得成功。我国的人工 宝石材料的生产起步较晚。五十年代末,为了发展我国的精密仪器仪 表工业,从原苏联引进了焰熔法合成刚玉的设备和技术,六十年代投 产后,主要用于手表轴承材料的生产。后来发展到有20多家焰熔法合 成宝石的工厂,能生长出各种品种的刚玉宝石、尖晶石、金红石和钛 酸锶等。我国进行水热法生长水晶的研究工作,始于1958年。目前几 乎全国各省都建立了合成水晶厂。我国的彩色石英从1992年开始生产, 现在市场上能见到的各种颜色品种的合成石英。七十年代,由于工业和军事的需要,尤其是激光研究的需要,我 国先后用提拉法生产了人造钇铝榴石(YAG)和钆镓榴石(GGG )晶 体,它们曾一度被用
3、于仿钻石。 1982年,我国开始研究合成立方氧化 锆的生产技术,1983 年投产。由于合成立方氧化锆的折射率高、硬度 高、产量大、成本低,很快取代了其它仿钻石的晶体材料。广西宝石 研究所1993年成功生产水热法合成祖母绿,现已能生产水热法合成其 它颜色的绿柱石及红、蓝宝石。合成工业用钻石在我国是1963年投 产的,至八十年代末,我国已有 300 余家合成工业用钻石的厂家。但宝石级合成钻石的生产还在探索之中。 l995 年,我用化学气相沉积 法生长出了多晶金刚石薄膜,已在首饰方面应用。所以我国的人工宝 石制造工业,虽然起步较晚,但发展迅猛。我们与发达国家的差异正 在逐渐缩小。三、基本概念 1合成宝石:指人工或半人工的无机合成材料,其化学成分、原 子结构、物理性质与其天然对应无机宝石基本相同。A.原料:半人工材料;如天然去皮水晶作为合成水晶的原料; 人工分离出的原料AI2O3作为合成红宝石的原料; B .有天然对应物:天然红宝石-合成红宝石 它们的物理性质、化学成分和原子结构都基本相同;C.可以有小的差异:天然尖晶石:MgO : AI2O3 = = 1 :1, RI 1.718 , SG
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