9第九章--合成宝石.ppt

教学目的： 1、掌握合成宝石、人造宝石、人工宝石的概念 2、理解合成宝石方法及其原理； 3、了解各种合成方法的工艺特征 4、掌握各种合成宝石的鉴定特征 教学重点、难点： 1、人工生产宝石的方法及其原理； 2、各种方法合成的不同宝石的鉴别方法。 焰熔法的基本原理是从熔体中生长单晶体的方法。 其原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在种晶上固结逐渐生长形成晶体。 合成的刚玉族宝石有多种的颜色，致色剂和天然的可以不同：????合成红宝石：加入1-3% 的Cr2O3；????合成蓝宝石：加入TiO2和FeO，但Ti和Fe的逸散作用，使合成蓝宝石常常有无色核心和蓝色表皮；????粉红色和紫红色：加入Cr、Ti、Fe等致色元素；????黄色：加入Ni和Cr致色元素；????变色：加入V（和Cr）；显紫红色到蓝紫色的变色效应；????星光：加入0.l一0.3%的TiO2，然后通过在l300度下恒温24小时，使TiO2成针状的金红石析出，产生星光效应。 （3）吸收光谱: ???合成蓝宝石见不到天然蓝宝石中通常可以见到的蓝区的吸收带； 蓝宝石：450、460、470吸收线 （4）焰熔法合成红宝石在X射线下，发出明显的红色荧光。合成蓝宝石显示蓝白色或绿白色荧光。 3）合成尖晶石 原料： 三氧化二铝与氧化镁之比常为3.5：1。 尖晶石的颜色是通过原料中加入不同金属元素获得的。 红色：原料为MgO ：Al2O3=1：1， 致色元素为Cr2O3 蓝色：MgO ：Al2O3=1：1.5-3.5， 致色元素为Co 绿色：MgO ：Al2O3=1：3 八面体状的晶体包裹体； 红色尖晶石（天然） 4）合成金红石 晶体： 天然呈暗红色或褐色，或黑色极少能作宝石。 合成金红石经过热处理可以改变宝石颜色。 仿钻石。 合成金红石的分子式为二氧化钛。 相对密度（4.25）较钻石大； 硬度（6）； 色散很强（0.33）。 鉴别的主要特征： 极高的色散值使其泛出五颜六色的火彩。 极高的双折射率使其刻面棱重影异常清晰。 5）合成钛酸锶 是单折射的晶体，无色； 钻石的仿制品； 原料：SrO:TiO2=1:1 玻璃光泽； 硬度：5.5-6 相对密度：5.13。 色散：0.19。 常含有气泡，具显著的抛光痕迹和差的耐磨性。以这些特征与钻石相区别。 1、提拉法 将原料放在坩埚内加热熔化，在熔体表面接 籽晶提拉熔体，随着温度的降低逐渐在籽晶上 冷凝生长出圆柱状梨形。 3、合成装置 1）加热系统： 2）坩埚 3）传动系统 4）气氛控制系统 5）后加热器 提拉法合成红宝石的弯曲生长纹 2、合成立方氧化锆的性质 晶体结构：等轴晶系 硬度：8-8.5 相对密度：5.6-6.0 断口：贝壳状断口 折射率：2.15-2.18 色散：0.060-0.065，火彩较强 光泽：亚金刚-金刚光泽 3）荧光： 多数在长波紫外线照射下发出黄橙色荧光，在短波下发出黄色荧光。 3、水热法合成宝石的鉴别特征 1）水热法合成祖母绿的鉴别特征 （1）内含物： 来自高压釜的贵金属的包体； 由气液包裹体和硅铍石构成的钉状包裹体和硅铍石晶体包体； 水热法合成宝石中的铂金片 2）水热法合成水晶的鉴别特征 （1）合成石英常有艳蓝色、绿色、褐红色透明品种，而这样的石英在自然界几乎见不到。 （2）内含物：面包渣状包裹体。 （3）吸收光谱： 蓝色合成石英显典型的钴谱，为540nm、580nm、635nm三条吸收带，其中540nm吸收带较弱。 （4）由钴致色的合成蓝色石英在滤色镜下变红，有强红色荧光。 （5）干涉图： 在正交偏光下显示“牛眼干涉图”。 3）合成刚玉鉴别特征 （1）合成刚玉晶体的菱体面发育，而平行双面不发育 （2）含有来自坩埚的铂晶片或絮状黄金微晶集合体，也可保留有籽晶片。 籽晶常有微小的气泡群。 （3）合成刚玉常常显示水波状纹理——水热法合成刚玉的典型特征。 4）黄色蓝宝石常有橙色与棕黄色呈楔状或条带状相同分布的现象。 ?5）可含有灰白色的面包屑状未溶解粉末。 助溶剂 是具有帮助原料降低熔点的熔剂。 通常为无机盐类: 一类为金属、主要用于半导体单体的生长；另一类为氧化物和卤化物，主要用于氧化物和离子材料的生长。 2、助熔剂法祖母绿的生长工艺 （1）主要设备? （2）工艺条件： 原料： BeO、SiO2、Al2O3及微量的Cr2O3。 助熔剂： 五氧化二钒、 锂钼酸盐。 3）工艺流程： 将铂坩埚用铂栅隔开，另有一根铂金属管通到坩埚底部，以便不断向坩埚中加料。 按比例称取天