宝石优化处理技术进展分析.ppt

宝石优化处理技术进展 陈若曦 张翰蕾 杨晓宇 141132 盐浴法红宝石离子扩散 1 高频溅射法镀膜处理 2 离子注入技术 3 目录 part1 1 热扩散处理是一种热化学处理方法，目前主要用于刚玉宝石的增色和减色处理，刚玉宝石经离子扩散也可产生星光效应 盐浴法 盐浴法离子扩散可能是一种比较理想的红宝石优化处理方法。它可有效降低处理温度，增加离子活性，样品表面扩散离子浓度恒定，可有效缩短宝石处理时间。 热扩散处理 热扩散处理是一种热化学处理方法，目前主要用于刚玉宝石的增色和减色处理，刚玉宝石经离子扩散也可产生星光效应宝石离子扩散处理需要在高温下长时间进行加热处理，对设备要求较高，且能耗大，功效低。人们一直在寻找一种降低能耗，缩短时间，提高效率的处理方法。 1 淡红色微透明，经表面打磨半球面状、半椭球面状天然红宝石颗粒，粒径在1.2㎝左右。 （样品经50%盐酸溶液浸泡48小时，清除样品表面和裂隙中的氧化铁等杂质。样品经流动清水冲洗2小时后置于烘干箱中，1 05℃烘干5小时备用。） 实验样品 实验一 将样品置于助熔剂、三氧化二铝粉末、二氧化钦粉末按照2： 2：1：5比例混合的试剂中，用高温烧结炉加热至1600 ℃。恒温170个小时，缓慢降至室温。 实验设备 实验加热设备为KSL1700 X箱式高温炉。炉膛最高温度为1750℃。恒温精度达到士1℃。加热容器为氧化铝陶瓷增锅。 实验二 将样品置于助熔剂、三氧化二铝粉末、二氧化钛粉末与盐类物质按照2： 2： 1： 5的比例混合的试剂中，用高温烧结炉加热至1350℃,恒温120个小时，缓慢降至室温。 1 微镜下观察，样品表面形成密集的三组定向排列的金红石针状晶体。将红宝石样品整形，磨成弧面形，并抛光后，样品表面出现微弱星光效应。 实验二 实验一 助熔剂表面出现透明玻璃状物质，加热温度过高，显微镜下观察，可见样品浅表层有一组平行排列，较细小且稀疏的针状晶体包裹体，结晶不完全。 结论 通过比较，可以看出，与传统热扩散方法比较，盐浴法热扩散实验，效果比较好，加热温度低，加热时间短。 1 实验结果分析 本实验采用的盐类物质，其成分类似于大理岩型红宝石矿床的围岩成分，且盐类物质的熔点低于实验最高温度，因此盐类物质在高温下处于熔融状态，粘度低、挥发性小、流动性良好、与助熔剂无不良反应。 传统热扩散实验，红宝石样品扩散界面上，外部钛离子进入晶格中，浓度减小，而内部钛离子浓度增加，一定时间后，内外部的钛离子浓度达到动态平衡，不利于扩散的继续进行。而使用盐浴法，由于外部钛离子在液态熔融环境中不断对流补充，外部钛离子浓度始终大于样品表层内部的离子浓度，扩散作用持续进行，加快了扩散速度，扩散层厚度也增加。钛离子更容易进入红宝石晶体中，与氧离子结合形成密集的金红石针。 浴盐的高热传导能力，使热量在宝石内部快速传递，有利于宝石受热均匀。 在离子扩散剂中加入助熔剂，有利于降低热扩散处理的有效温度，还可增强宝石表面活性，加强与钛离子的界面反应，加速扩散。 1 扫描电镜与能谱的测试分析 利用Philips公司生产的XL-30 ESEM型扫描电镜，配备EDAX公司生产的phoenix系列能谱仪，对盐浴法扩散处理样品进行了分析测试。 样品表面出现大量针状晶体密集定向排列。并且能谱图所示，针状物钛含量很高，确定为钛离子扩散形成的金红石针状晶体。 实验结果证明，采用盐浴法进行热扩散处理，钛离子的扩散效果好，能够形成较理想的金红石针状晶体。 1 总结 与传统的热扩散法相比，采用盐浴法，以助熔剂、三氧化二铝粉末、二氧化钦粉末与盐类物质，按照2: 2: 1: 5的比例混合作为试剂，在1350℃的温度下恒温120小时，使红宝石在盐相物质的液相熔融环境中，离子的扩散作用持续进行，扩散速度加快，扩散层厚度增加，有利于金红石针的形成。 part2 2 高频溅射法镀膜 高频溅射镀膜的手段对宝石进行表面处理，这一方法在国内外行业内几乎没有任何报道。 目的是为了增强宝石表面光泽，适当修复宝石表面损伤，以此使宝石更具美观的价值。镀膜的靶材选取了二氧化错，而非市场上运用的金属材料和有机膜。通过镀膜后使得宝石光泽均上升至金刚一亚金属光泽，膜的牢度也远胜于其他表面处理方法，硬度可以达到7一8 。而且由于膜层厚度可控，不会在宝石表面产生彩虹效应和其他变彩效果，从而影响宝石自身色彩。 镀膜材料均为高纯度靶材，纯度在99 .99 % 以上，膜层呈透明状，不会引起宝石颜色的改变。此种镀膜手段在宝石外观性能的改善方面较其他处理手段要先进完善，能大幅度提高宝石表面光泽，在一定程度上修复宝石表面损伤。 2 原