4宝石改善扩散和染色处理.ppt

扩 散 处 理 本章要点 扩散处理就是在高温或超高温条件下，通过某种元素在宝石中以扩散的方式来改变宝石内致色元素的种类、含量和元素间的比例，从而达到改变宝石外观特征（如颜色、透明度）的一种化学处理方法。 通常把热扩散处理方法在宝石表层所形成的颜色层称为扩散渗层（简称渗层）。 扩散处理的原理 1、渗入元素与宝石中主要成分元素的类质同象置换条件 1）原子或离子的半径 大小相近 2）相同的化学键性 3）电价的总和平衡 2、渗剂及其作用 渗剂可以是各种相态，一般固态和液态常用。 渗剂主要组成： 欲渗入元素的氧化物 活化剂（一般卤化物或氟化物） 填充剂（氧化铝粉或高岭土粉） 在选择渗剂时，一方面要考虑宝石的种类、成分、致色机理，另一方面还要考虑处理的温度范围、活化剂的熔点及渗剂与宝石作用的氧化还原条件。 3、扩散处理的一般过程： 1）渗剂介质中发生各种化学反应 2）宝石界面附近的外扩散作用 3）界面吸附和界面反应 （渗入元素在宝石界面附近与宝石的某种原子或离子所发生的交换反应为界面反应） 4）内扩散过程 （置换式扩散、空位式扩散） 4、影响扩散处理的主要因素 1）温度因素 （温度越高，产生的活性渗入元素离子就越多； 宝石的扩散系数增大） 2）扩散时间 （渗层厚度的平方与扩散时间成正比，两者呈抛物线关系，渗层厚度总体上随扩散时间延长而增加，但出现明显的递减规律） 3）宝石晶体结构和缺陷 （晶体缺陷如位错、空位是渗入元素的扩散通道； 扩散处理与辐照处理结合使用） 5、扩散处理的方法 1）粉末包渗法 把宝石成品或半成品埋入盛有渗剂粉末的耐高温容器中，加热密封容器。 优点：设备简单，易操作，适用于各种款式宝石。缺点：容器体积小，处理宝石量有限，渗剂对容器有腐蚀性。 2）盐浴法 把宝石浸入到渗剂的熔融体中进行扩散处理。 优点：设备简单易操作，扩散速度快、效率高。缺点：不同部位形成的渗层厚度不均，熔盐腐蚀性强、产生有害气体。 3）熔烧法 把渗剂制成料浆，涂覆于宝石表面，干燥后放在热处理炉中，在惰性气体或真空气氛中以稍高于料浆熔点的温度加热烧结，通过液固相扩散的方式形成渗层。所产生的渗层均匀、扩散速度快。 刚玉宝石扩散处理 扩散处理工艺 扩散处理蓝宝石的鉴定 新型铍扩散处理红、蓝宝石 Be扩散处理刚玉宝石可产生黄色、橙色或者棕色色调，主要是把无色或近无色的刚玉处理成各种黄色和橙色。处理后的颜色很像天然的帕德玛(Padparadscha)蓝宝石。 在高温氧化条件下进行Be扩散的，与早期的Ti扩散处理不同(在宝石表面产生很薄的蓝色层)，Be元素可以进入到宝石内部较深的地方，有时整个宝石都可产生颜色。随着Be扩散深度的不断增加，宝石颜色也会发生变化，从黄—橙黄—粉橙—橙粉—橙色—橙红—红色 。 颜色的改变并不是处理后的唯一结果，在很多Be扩散处理刚玉表面还发现典型的刚玉外生长层，它们在重切后仍旧保留下来。另外，裂隙和水铝矿管道在处理过程中会发生愈合。 诊断性证据 1）大型仪器来测定刚玉中铍的含量 使用次离子质谱仪(Secondary lon Mass Spectrometry，简称SIMS)对刚玉表面进行分析发现，天然刚玉宝石表面铍的浓度为1．5—5ppma，而经铍扩散处理的刚玉表面铍的浓度为10—35ppma。 等离子质谱仪(LA-ICP-MS)和X射线荧光能谱仪(EDXRF)检测也是进行化学成分分析的有效手段，分析数据表明经铍扩散处理的刚玉中铍呈有规律的分布，近表面浓度大，往中心浓度逐渐降低。 2） 色域 在二碘甲烷浸液中观察铍扩散处理的刚玉宝石可以发现，扩散的颜色可以从宝石表层达到内部的任何深度，有时甚至穿透整颗宝石，这主要决定于处理时间的长短。处理后的颜色区域可以是黄色、橘红色，偶尔也会有无色；被色域包裹的中心一般是粉红和红色，也可能是无色、蓝色或是其他色。铍扩散的颜色有时会叠加在天然色带上。 扩散处理红宝石的鉴定特征 扩散处理星光刚玉宝石的鉴定 染色处理 本章要点 染色处理的概念 染色处理的原理 工艺条件 影响染色的因素 染色处理的宝石及鉴别 翡翠染色处理的工艺 染色处理翡翠的鉴别特征 玛瑙染色处理及鉴别