CN100522884C - 用于改善宝石性状的助剂及其处理工艺和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及宝石制品的热处理领域，具体地说是用于改善宝石性状的助剂及其处理工艺和应用。一种用于改善宝石性状的助剂，该助剂的配方(按重量比)为：氢氧化铝或氧化铝：40%-60%，碳酸钙或氢氧化钙：30%-50%，氯化铝：0%-10%。所述助剂用于宝石的处理时工艺，包括以下步骤：(1)预处理，(2)加热升温，(3)恒温12-96小时，(4)冷却，(5)清洗取样。本发明同现有技术相比，提供了一种用于改善宝石性状的助剂及其处理工艺。使用该助剂进行热处理后，去除了杂质，宝石的色泽及透明度均有了明显的改善。宝石的色泽鲜艳、纯正，透明度大幅提高。同时本发明原料易得，工艺简单，值得推广和利用。

Description

用于改善宝石性状的助剂及其处理工艺和应用
[技术领域]
本发明涉及宝石制品的热处理领域，具体地说是用于改善宝石性状的助剂及其处理工艺和应用。
[背景技术]
现有技术中，对宝石颜色方面的改善一般采取以下方法：(1)辐照改善：主要针对托帕石、水晶、珍珠等，可以明显改变样品的颜色，但具有放射性，对人体健康有一定的影响，很难被检测出来，目前还不被业界所接受。(2)染色：涉及的宝石品种较多，包括翡翠、红宝石、珍珠、石英岩玉等，其对象为玉石或多空隙(裂隙)的材料，该方法主要采用有机染料，不被业界所接受，交易时必须明示，容易被检测出来。(3)热处理：可以改变部分宝石材料的颜色，被业界接受，可视为天热品，可以被检测出来，但单纯热处理对宝石的改变并不十分明显。(4)高温高压处理：主要针对钻石，可以把褐色钻石变为无色(高色)钻石或黄绿色彩钻，极大地提高钻石的价格，比较难以检测，但装置复杂，造价高，需要的条件较为苛刻，不便于普及。
而对宝石净度方面的改善一般采取以下方法：(1)充填：改善净度最主要的方法，不同宝石材料的充填材料也不同，通过充填，可以愈合裂隙，从而降低裂隙的可视程度，提高宝石的透明度。这种方法不被业界所接受，容易被检测出来。(2)浸油：把宝石样品放在油中浸泡，使油渗入宝石的裂隙或多晶质材料的粒间，可以降低裂隙的可视程度，这种方法简单，浸有色油不被业界所接受，可以检测出来。
基于上述的缺点，特完成本发明创造。
[发明内容]
本发明的目的在于提供一种用于改善宝石性状的助剂。
本发明的另一目的在于提供一种改善宝石性状的热处理方法。
为实现上述目的，一种用于改善宝石性状的助剂，包括氢氧化铝、碳酸钙和氯化铝，该助剂的配方(按重量比)为：
氢氧化铝或氧化铝      40％-60％、
碳酸钙或氢氧化钙      30％-50％、
氯化铝                0％-10％。
该助剂优选的配方(按重量比)为：
氢氧化铝         50％、
碳酸钙           50％。
助剂的加入是不同于以往简单的热处理。助剂的作用可以降低热处理温度，同时可以改变环境的氧分压，加快氧扩散速率，明显提高热处理效果。
助剂加入的量为每50毫升的坩埚中加入1-10g。
该助剂，用于处理红宝石、蓝宝石等。
所述助剂用于宝石的处理时工艺，包括以下步骤：
(1)预处理：清洗，去除宝石样品表面所附着的杂质；
(2)加热升温：将宝石样品置于坩埚中，并加入助剂，升温至1500-1700℃；
(3)恒温12-96小时；
(4)冷却：将上述经过热处理的宝石样品冷却至室温；
(5)清洗取样。
该处理工艺中，热处理时的温度控制是一个关键的步骤，在0-800℃升温速率为5-20℃/min，800-1300℃升温速率为2-10℃/min，1300-1700℃升温速率为1℃/min。
而为了达到更好的处理效果，恒温时可进行2-5次降温1300℃，再升温至1500-1700℃的过程。采用此种处理手段有利于改变宝石内外的氧分压，是外界的氧更容易进入宝石内部，使得宝石的色泽及透明度的改善更为明显。
该处理工艺对体系的要求不高，在开放的体系中、还原的条件下或中性的条件下进行。
本发明同现有技术相比，提供了一种用于改善宝石性状的助剂及其处理工艺。使用该助剂进行热处理后，去除了杂质，宝石的色泽及透明度均有了明显的改善。宝石的色泽鲜艳、纯正，透明度大幅提高。同时本发明原料易得，工艺简单，值得推广和利用。
[附图说明]
图1是本发明处理工艺的工艺流程图。
图2是处理前后样品吸收光谱的对比图。
图3是玫瑰红红宝石处理前后样品吸收光谱的对比图。
指定图1为摘要附图。
参见图1，图2，图3。
1为预处理，2为加热升温，3为恒温，4为冷却，5为清洗取样。
[具体实施方式]
以下结合附图对本发明作进一步的说明，这种技术方案对本专业的人员来说还是清楚地。
例1、处理前后宝石样品的色泽及纯净度的对比
通过处理，可以明显改善红宝石的颜色和提高其透明度，其中颜色难以用具体数据来表示，但可用样品中杂质元素的含量和价态的变化来解释和说明，见表1(EPMA测试，单位ppm)，表中数据仅限于试验使用样品，处理后主要产生杂色的元素Fe、Ti的含量减少，红宝石的颜色变得鲜艳、纯正；
 
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MnO Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TiO<sub>2</sub> SiO<sub>2</sub> NiO
处理前 0.06-3.20 0.00-0.04 0.03-1.89 0.01-0.10 0.25-0.69 0.00-0.04
热处理后 0.04-0.12 0.00-0.03 0.03-1.78 0.01-0.05 0.20-0.50 0.00-0.02
表1
而透明度可以用紫外-可见光吸收光谱来表示，参见图2。位于上方的是处理前样品的吸收曲线，下方的是处理后的吸收曲线。处理后在可见光波段对光的吸收明显减少，透明度增加。
例2 在处理玫瑰红红宝石上的应用
首先，选取暗红色的红宝石样品，清洗并烘干。将样品置于刚玉坩埚中，加入5g的氢氧化铝和5g的碳酸钙，然后用耐高温材料密封。然后，放入高温炉中加热，先以10℃/min的速率升温至800℃，再以5℃/min速率升温至1380℃，最后以1℃/min速率缓慢升温至1680℃，保温24小时。然后关掉电源，坩埚随炉自然冷却。冷却至室温后取出，清洗样品，即可得到颜色鲜艳、透明度高的红宝石。
色泽方面：表2(EPMA测试，单位ppm)为玫瑰红红宝石热处理前后微量元素含量的变化表，其中产生杂色的元素Fe、Ti的含量减少。
 
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MnO Cr2O<sub>3</sub> TiO<sub>2</sub> SiO<sub>2</sub> NiO
处理前 0.16 0.04 0.42 0.10 0.53 0.04
处理后 0.04 0.02 0.40 0.03 0.15 0.02
表2
纯净度方面：参见图3。图3为玫瑰红红宝石处理前后样品吸收光谱的对比图。位于上方的是处理前样品的吸收曲线，下方的是处理后的吸收曲线。可见，处理后在可见光波段对光的吸收明显减少，透明度增加。
例3 在处理桃红红宝石上的应用
首先，选取桃红红宝石样品，清洗并烘干。将样品置于刚玉坩埚中，加入4g的氢氧化铝、5g的碳酸钙及1g氯化铝，然后用耐高温材料密封。然后，放入高温炉中加热，先以10℃/min的速率升800℃，再以5℃/min速率升至1380℃，最后以1℃/min速率缓慢升温至1680℃，保温36小时，然后关掉电源，坩埚随炉自然冷却。冷却至室温后取出，清洗样品，即可得到颜色鲜艳、透明度高的红宝石。
例4在处理深色蓝宝石上的应用
首先，选取深色蓝宝石样品，清洗并烘干。将样品置于刚玉坩埚中，加入6g的氢氧化铝和4g的碳酸钙，然后用耐高温材料密封。然后，放入高温炉中加热，先以5℃/min的速率升温800℃，再以4℃/min速率升温至1380℃，最后以1℃/min速率缓慢升温1700℃，保温12小时，然后关掉电源，坩埚随炉自然冷却。冷却至室温后取出，清洗样品，即可得到颜色鲜艳、透明度高的深色蓝石。上述处理工艺在氧化气氛中进行。
例5 在处理浅色蓝宝石上的应用
首先，选取浅色蓝宝石样品，清洗并烘干。将样品置于刚玉坩埚中，加入6g的氧化铝和4g的氢氧化钙，然后用耐高温材料密封。然后，放入高温炉中加热，先以15℃/min的速率升温800℃，再以8℃/min速率升至温1300℃，最后以1℃/min速率缓慢升温1500℃，保温72小时。保温过程中，3次将温度降至1300℃，再升温1500℃。然后关掉电源，坩埚随炉自然冷却。冷却至室温后取出，清洗样品，即可得到颜色鲜艳、透明度高的浅蓝宝石。上述处理工艺在还原气氛中进行。

Claims (7)

1、一种用于改善宝石性状的助剂，其特征在于该助剂的配方(按重量比)为：
氢氧化铝或氧化铝   40％-60％、
碳酸钙或氢氧化钙   30％-50％、
氯化铝             0％-10％。
2、根据权利要求1所述的一种用于改善宝石性状的助剂，包括氢氧化铝和碳酸钙，其特征在于该助剂的配方(按重量比)为：
氢氧化铝           50％、
碳酸钙             50％。
3、权利要求1或2所述助剂的改善宝石性状的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)预处理：清洗，去除宝石样品表面所附着的杂质；
(2)加热升温：将宝石样品置于坩埚中，并加入助剂，升温至1500-1700℃；热处理时在0-800℃升温速率为5-20℃/min，800-1300℃升温速率为2-10℃/min，1300-1700℃升温速率为1℃/min；
(3)恒温12-96小时；
(4)冷却：将上述经过热处理的宝石样品冷却至室温；
(5)清洗取样。
4、根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于助剂加入的量为每50毫升的坩埚中加入1-10g。
5、根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于在恒温时进行2-5次降温至1300℃，再升温至1500-1700℃的过程。
6、根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于该处理方法在开放的体系中、还原的条件下或中性的条件下进行。
7、根据权利要求1或2所述的助剂在处理红宝石、蓝宝石中的应用。
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