CN110117159A - 一种人造芙蓉晶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种人造芙蓉晶及其制备方法，包括以下质量百分比原料：氧化硅35‑55％，三价铬改性氧化铝30‑40％，氧化硼10‑15％，二氯化锰0.5‑2％，硫酸锰0.5‑2％，硫酸钕0.5‑1％，金红石型氧化钛1‑1.5％，氟化镁1‑1.5％，助熔剂1.5‑2％；其制备方法如下：S1：混合各原料；S2：将混合后原料预先加热至450‑650℃，恒温热解1‑3h，使改性氧化铝处于稳定形态，再加热至1350‑1450℃，恒温熔融18‑20h；S3：待混合水晶熔体降温至1200‑1300℃，保温2‑3h,注入成型模具中，降温至850‑1000℃，恒温晶化3‑6h,退火冷却。本发明人造芙蓉晶透明度高，色泽粉嫩明亮，能持久显色，即使在强光照刺激下，也不会褪色变淡，晶体硬度高，韧性较好，不易脆裂，且制备成本低廉，工艺简单，适合大规模工业生产。

Description

一种人造芙蓉晶及其制备方法
技术领域
本发明属于水晶生产技术领域，具体涉及一种人造芙蓉晶及其制备方法。
背景技术
芙蓉晶是粉晶中的一个种类，晶体通透圆润，色泽粉嫩明亮，呈现如水分饱满甚至油脂般光滑温润的质地。天然芙蓉晶质地易脆，因晶体内含有微量的钛元素而形成粉红色，由于二氧化钛具有强光催化作用，如果在阳光下长时间曝晒，容易褪色变淡，失去原有粉嫩色泽，颜色不稳定，此外，天然芙蓉晶主要产自巴西、美国、马达加斯加等国家，我国主要依赖于进口，天然芙蓉晶的价格较为昂贵，使众多喜爱芙蓉晶的人士望而却步。因此，生产出一种韧性良好、不易碎裂、永久显色、成本低廉的人造芙蓉晶具有广阔的市场前景和经济价值。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种韧性良好、不易碎裂、永久显色、成本低廉的人造芙蓉晶及其制备方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种人造芙蓉晶，包括以下质量百分比原料：
所述三价铬改性氧化铝制备过程如下：将氧化铝粉末加入质量分数为0.2-0.4％硝酸铬溶液中，50℃浸渍2h后，滴加质量分数为5-10％氨水，滴加过程不断搅拌，停止滴加后，继续搅拌0.5h，过滤、烘干后，得到三价铬络合物改性氧化铝；氧化铝粉末、硝酸铬溶液、氨水的质量比为1：1：(0.2-0.5)。
优选的是，所述助熔剂由氧化钠、氧化钾、氧化钙按2：1：1的质量比混合组成。
一种人造芙蓉晶的制备方法，包括以下步骤：
S1：按质量百分比混合各原料，搅拌均匀；
S2：将混合后原料预先加热至450-650℃，恒温热解1-3h，使三价铬改性氧化铝处于稳定形态，再加热至1350-1450℃，恒温熔融18-20h,得到混合水晶熔体；
S3：待混合水晶熔体降温至1200-1300℃，保温2-3h,注入成型模具中，降温至850-1000℃，恒温晶化3-6h,退火冷却后，得到人造芙蓉晶。
优选的是，所述退火冷却工艺：以10-15℃/min降温速率降温至500-600℃，保温1-3h，再以20-30℃/min降温速率快速冷却至室温。本发明的有益效果：
(1)本发明人造芙蓉晶透明度高，色泽粉嫩明亮，能持久显色，呈现如水分饱满甚至油脂般光滑温润的质地，即使在强光照刺激下，也不会褪色变淡，晶体硬度高，韧性较好，不易脆裂，且制备成本低廉，工艺简单，适合大规模工业生产。
(2)本发明人造芙蓉晶一方面利用三价铬改性氧化铝吸收可见光中的蓝绿色光使晶体反射出均一的粉红色，改性氧化铝中的Cr3+取代了Al在O八面体场中的位置，因为Cr3+为d3组态，在八面体场中会发生4A2g→4T1g以及4A2g→4T2g形式的电子跃迁，能够吸收可见光中蓝绿色的光，因而反射出粉红色；另一方面，利用二氯化锰、硫酸锰、硫酸钕中的特殊带色金属离子赋予晶体本身均匀的粉红色，同时，本发明人造芙蓉晶中不含有钛元素，能永久呈现粉红色。
(3)本发明人造芙蓉晶以氧化硅、氧化铝及氧化硼为水晶主要原料，通过三者相互合理调配提高晶体硬度，改善晶体韧性，克服了高氧化硅含量芙蓉晶易脆的缺陷。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
下列实施例1-5中所用助熔剂由氧化钠、氧化钾、氧化钙按2：1：1的质量比混合组成；
下列实施例1-5中所用三价铬改性氧化铝制备过程如下：将氧化铝粉末加入质量分数为0.3％硝酸铬溶液中，50℃浸渍2h后，滴加质量分数为7.5％氨水，滴加过程不断搅拌，停止滴加后，继续搅拌0.5h，过滤、烘干后，得到三价铬络合物改性氧化铝；氧化铝粉末、硝酸铬溶液、氨水的质量比为1：1：0.4；
实施例1-5所得人造芙蓉晶的制备方法，包括以下步骤：
S1：按质量百分比混合各原料，搅拌均匀；
S2：将混合后原料预先加热至500℃，恒温热解3h，使三价铬改性氧化铝处于稳定形态，再加热至1400℃，恒温熔融18h,得到混合水晶熔体；
S3：待混合水晶熔体降温至1250℃，保温3h,注入成型模具中，降温至900℃，恒温晶化6h后,以10℃/min降温速率降温至550℃，保温3h，再以30℃/min降温速率快速冷却至室温，完成退火冷却工序，得到人造芙蓉晶。
实施例1
一种人造芙蓉晶，包括以下质量百分比原料：
实施例2
一种人造芙蓉晶，包括以下质量百分比原料：
实施例3
一种人造芙蓉晶，包括以下质量百分比原料：
实施例4
一种人造芙蓉晶，包括以下质量百分比原料：
实施例5
一种人造芙蓉晶，包括以下质量百分比原料：
对实施例1-5进行性能测试，试验结果如下表所示：
莫氏硬度 比重 折光率 色泽
实施例1 7.5 2.66 1.548 粉红透亮
实施例2 7.5 2.73 1.550 粉红透亮
实施例3 8 2.86 1.551 粉红透亮
实施例4 8 2.94 1.553 粉红透亮
实施例5 8.5 3.08 1.552 粉红透亮
实施例1-5制备出的人造芙蓉晶透明度高，色泽粉嫩明亮，能持久显色，呈现如水分饱满甚至油脂般光滑温润的质地，即使在强光照刺激下，也不会褪色变淡，晶体韧性较好，不易脆裂，且制备成本低廉，工艺简单，适合大规模工业生产。
实施例1-5制备出的人造芙蓉晶一方面利用三价铬改性氧化铝吸收可见光中的蓝绿色光使晶体反射出均一的粉红色，改性氧化铝中的Cr3+取代了Al在O八面体场中的位置，因为Cr3+为d3组态，在八面体场中会发生4A2g→4T1g以及4A2g→4T2g形式的电子跃迁，能够吸收可见光中蓝绿色的光，因而反射出粉红色；另一方面，利用二氯化锰、硫酸锰、硫酸钕中的特殊带色金属离子赋予晶体本身均匀的粉红色，同时，本发明人造芙蓉晶中不含有钛元素，能永久呈现粉红色。
实施例1-5以氧化硅、氧化铝及氧化硼为水晶主要原料生产芙蓉晶，通过三者相互合理调配提高晶体硬度，改善晶体韧性，克服了传统高氧化硅含量芙蓉晶易脆的缺陷。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (4)

1.一种人造芙蓉晶，其特征在于，包括以下质量百分比原料：
氧化硅35-55％
三价铬改性氧化铝30-40％
氧化硼10-15％
二氯化锰1-3％
硫酸锰1-2.5％
硫酸钕0.5-1％
氟化镁1-1.5％
助熔剂1.5-2％；
所述三价铬改性氧化铝制备过程如下：将氧化铝粉末加入质量分数为0.2-0.4％硝酸铬溶液中，50℃浸渍2h后，滴加质量分数为5-10％氨水，滴加过程不断搅拌，停止滴加后，继续搅拌0.5h，过滤、烘干后，得到三价铬络合物改性氧化铝；氧化铝粉末、硝酸铬溶液、氨水的质量比为1：1：(0.2-0.5)。
2.根据权利要求1所述一种人造芙蓉晶，其特征在于，所述助熔剂由氧化钠、氧化钾、氧化钙按2：1：1的质量比混合组成。
3.一种人造芙蓉晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按质量百分比混合各原料，搅拌均匀；
S2：将混合后原料预先加热至450-650℃，恒温热解1-3h，使三价铬改性氧化铝处于稳定形态，再加热至1350-1450℃，恒温熔融18-20h,得到混合水晶熔体；
S3：待混合水晶熔体降温至1200-1300℃，保温2-3h,注入成型模具中，降温至850-1000℃，恒温晶化3-6h,退火冷却后，得到人造芙蓉晶。
4.根据权利要求3所述一种人造芙蓉晶的制备方法，其特征在于，所述退火冷却工艺：以10-15℃/min降温速率降温至500-600℃，保温1-3h，再以20-30℃/min降温速率快速冷却至室温。
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