寶石熱處理

1、寶石熱處理 寶石熱處理根據(jù)不同的寶石熱處理需要采用臺(tái)車爐、烘箱、高溫?zé)Y(jié)爐等各種熱處理設(shè)備一、剛玉類寶石（紅、藍(lán)寶石）熱處理法用的最多的是在剛玉中,剛玉也大部分需要熱處理進(jìn)行改善.目前國(guó)際市場(chǎng)上的剛玉紅、藍(lán)寶石有 90-95%是經(jīng)過(guò)不同方法熱處理的.因此在此分類詳細(xì)介紹熱處理法改變剛玉的顏色。（1）熱處理剛玉的改色機(jī)理1. 含鐵離子剛玉從無(wú)色、淺黃綠色到黃色、橙色的互變?cè)谒{(lán)寶石（Al2O3）中的鐵，常以二價(jià)態(tài) Fe2+或三價(jià)態(tài) Fe3+

2、存在。在高溫晶體生長(zhǎng)的條件下，鐵一般以 Fe2+或 FeO 出現(xiàn)。當(dāng)這樣一種 Fe2+在取代剛玉中的 Al3+時(shí)，為保持晶體電中性，每?jī)蓚€(gè) Fe2+的存在就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)氧空位，這樣可以產(chǎn)生幾乎無(wú)色的剛玉晶體、或者略帶一點(diǎn)綠色調(diào)。其組成為： （1-x）Al2O3+2xFeO→Al2-2x Fe2x O3-x在高溫下，氣體中的氧可以通過(guò)擴(kuò)散將 Fe2+氧化成 Fe3+4Fe2+ +O2→4Fe3++2O2-在剛

3、玉藍(lán)寶石中，這時(shí)沒(méi)有氧空位了，相當(dāng)于 Al2O3 中存在著 Fe2O3 雜質(zhì)，電荷是平衡的，依 Fe3+濃度的不同，寶石可以出現(xiàn)淺到中等的黃色。若在還原氣氛中加熱，比如在 H2 或 CO 的條件下，就會(huì)產(chǎn)生相反的作用Fe2O3+ H2→2FeO+ H2O 或 Fe2O3+ CO→2FeO+ CO2如果更強(qiáng)烈的加熱，F(xiàn)e2O3 可能會(huì)聚集形成多分子顆粒，從而產(chǎn)生更深的黃到褐的顏色。也就是說(shuō)，當(dāng)鐵離子以二價(jià)的形式存在于剛玉中時(shí)，寶石是無(wú)色略

4、帶一點(diǎn)綠色調(diào)。在高溫下，通過(guò)氣體擴(kuò)散 Fe2+可以氧化成 Fe3+，隨 Fe3+含量的多少，寶石可以出現(xiàn)不同程度的黃色。相反當(dāng)有還原氣氛存在時(shí) Fe3+又可以轉(zhuǎn)為 Fe2+，寶石又可恢復(fù)原來(lái)的顏色，但較氧化反應(yīng)難進(jìn)行。氧化成 Fe3+的反應(yīng)甚至在有鈦存在時(shí)才可能。當(dāng)寶石中鐵的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鈦的含量時(shí)，鐵離子之間的電荷轉(zhuǎn)移占主導(dǎo)地位，寶石仍可呈現(xiàn)出黃色，但含鈦所形成的黃色比不含鈦所形成的黃色暗得多。當(dāng)鐵離子和鉻離子共存，鐵為二價(jià)時(shí)，寶石為粉

5、色，經(jīng)氧化加熱鐵變?yōu)槿齼r(jià)，寶石成橘紅色。這些熱處理的溫度很高，常接近剛玉熔點(diǎn)（2050℃）的溫度，即 1500℃以上。因此，必須具有良好的控溫系統(tǒng)，否則會(huì)使寶石部分或全部熔化。實(shí)驗(yàn)中，為將 Fe2+氧化為 Fe3+常采用敞開(kāi)坩堝的方法，一般不需要使用可引起化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)藥品。為了防止寶石炸裂，緩慢升降溫和填入緩解溫度的化學(xué)藥品很有必要。這種方法得到的寶石顏色十分穩(wěn)定，對(duì)光和熱均不退色。2.含鐵和鈦離子的無(wú)色或淺藍(lán)色剛玉顏色加深及深藍(lán)色剛

6、玉顏色變淺這是兩個(gè)相反的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)過(guò)程的理論基礎(chǔ)是：鐵和鈦的的電荷轉(zhuǎn)移是引起藍(lán)寶石顏色的主要原因。這種電荷轉(zhuǎn)移，涉及到如下作用：Fe2+→Fe3++e- Ti4++e-→Ti3+ 得： Fe2++Ti4+→Fe3++Ti3+方程右邊的兩項(xiàng)比左邊的兩項(xiàng)具有更高的能量狀態(tài)。當(dāng)光照射到寶石上時(shí)，單電子吸收光能從鐵轉(zhuǎn)移心。（2）熱處理剛玉的鑒別特征經(jīng)熱處理后的紅寶石、藍(lán)寶石表現(xiàn)的鑒定特征大致相同1.顏色熱處理后的紅、藍(lán)寶石可有顏色不均勻的

7、現(xiàn)象，如出現(xiàn)特征的格子狀色塊、不均勻的擴(kuò)散暈等。另外熱處理前后原色帶的顏色、清晰度也會(huì)發(fā)生不同程度的變化。斯里蘭卡乳白色的 Geudas 剛玉經(jīng)熱處理后呈現(xiàn)美麗的藍(lán)色，其藍(lán)色常集中在一些不規(guī)則的色帶和色斑里，放大檢查可看到這些色帶或色斑的顏色是由一些邊緣模糊的藍(lán)色質(zhì)點(diǎn)聚集而成的霧狀包裹體。而我國(guó)山東藍(lán)寶石在熱處理后原本的藍(lán)色的色帶可轉(zhuǎn)變成無(wú)色透明的色帶。棕褐色色帶可轉(zhuǎn)變成藍(lán)色色帶，原本不顯示色帶的樣品熱處理后可顯示出黃色色帶。2.固態(tài)包

8、裹體經(jīng)熱處理后的紅、藍(lán)寶石其固態(tài)包裹體將發(fā)生不同程度的變化。紅、藍(lán)寶石內(nèi)部的低熔點(diǎn)包裹體，如長(zhǎng)石、方解石、磷灰石等，在長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用下發(fā)生部分熔解，原柱狀晶體邊緣將變得圓滑。一些針狀、絲狀固態(tài)包裹體如金紅石則隨著熔解程度的不斷加強(qiáng)轉(zhuǎn)變成斷續(xù)的絲狀、微小的點(diǎn)狀等形態(tài)，有時(shí)高溫處理的紅、藍(lán)寶石表面可見(jiàn)到一種白色絲斑，是金紅石高溫破壞后的產(chǎn)物。3.流體包裹體紅、藍(lán)寶石內(nèi)的原生流體包裹體在高溫作用下會(huì)發(fā)生脹裂，流體侵入新脹裂的裂隙中。4.表面

9、特征由于高溫熔解作用，成品紅、藍(lán)寶石的表面會(huì)發(fā)生局部熔融，因而產(chǎn)生一些凸凹不平的麻坑。為了消除這些麻坑，樣品需要二次拋光，二次拋光作用不能保證一次拋光中刻面棱角的完整性，常使原本平直的刻面棱角出現(xiàn)雙角棱、多面角棱現(xiàn)象。5.吸收光譜和熒光特征據(jù)報(bào)道經(jīng)熱處理的黃色和藍(lán)色藍(lán)寶石在臺(tái)式分光鏡下觀察，缺失 450nm 吸收帶，某些熱處理的藍(lán)色藍(lán)寶石在短波紫外光下顯示弱的淡綠色或淡藍(lán)色熒光。二、石英類寶石（1）熱處理石英類寶石簡(jiǎn)介1.黃水晶紫水晶加

10、熱(350℃以上)可以改變成黃水晶，經(jīng)輻照變成煙水晶的晶體，再經(jīng)熱處理可改成黃水晶，淺綠色水晶經(jīng)熱處理后也可改色成黃水晶。黃色水晶呈現(xiàn)淺黃色，一般深黃色水晶較少。雖然也有鮮艷的黃水晶，但是數(shù)量是極少的，一般由煙、茶色水晶處理而成，黃色中帶有邪色(褐色、茶色等)，并有褪色現(xiàn)象，對(duì)光和熱是不穩(wěn)定的，有些隨時(shí)間流逝會(huì)恢復(fù)到煙、茶色。褐色水晶幾乎很少，因此可以說(shuō)市場(chǎng)上所見(jiàn)到的黃褐色水晶，一般都是由煙晶熱處理而來(lái)的。2.綠水晶某些紫水晶進(jìn)行熱處理