第四章 宝石的优化处理 - 图文-

1、第四章宝石的优化处理主讲教师:张玉德材料科学与工程学院目录第一节概述第二节优化处理类别和特征第三节优化处理的分类第一节概述一、优化处理的概念1.优化处理的定义除了切磨抛光以外的任何施加于宝石的加工,这些额外加工的目的通常是为了改善宝石的颜色、净度、亮度、光学效果、耐久性和重量等,使得经过优化处理的宝石的商业价值得到提高。可分成优化和处理两大类型。第一节概述一、优化处理的概念2.优化类型改善了宝石的颜色、净度和亮度,但是没有外来物质加入到宝石中、没有明显地改变宝石的安全性的工艺。例如:纯粹的加热处理、珍珠和其他有机宝石的漂白、玉石的上蜡处理、祖母绿的浸无色油处理和玛瑙的染色处理。第一节概述一、优

2、化处理的概念3.处理类型改善了宝石的颜色、净度、亮度、光学效果、耐久性和增加宝石的重量等,但是宝石经过这些工艺处理后,发生了外来物质的加入、形成的特性不稳定、产生了放射性等。4.优化处理的基本工艺要求(1提高宝石外观的美丽程度。(2提高宝石的耐久性,或者没有影响宝石的耐久性。(4不产生对人体有害的各种作用。第二节宝石优化处理的主要类型和特征一、表面处理二、漂白处理三、热处理四、愈合裂隙热处理五、扩散热处理六、辐射处理七、染色处理八、充填处理九、激光钻孔处理十、拼合处理第二节宝石优化处理的主要类型和特征一、表面处理1.定义利用涂层、镀层、背衬、刻划条纹等方式使宝石改变颜色、增强反光亮度和产生光学

3、效应。由于涂层的厚度有限、硬度较低、化学稳定性较差,容易在使用过程中磨蚀,被视为一种具有欺骗性的处理方法。第二节宝石优化处理的主要类型和特征一、表面处理2.常用类型(1箔衬:在宝石的背面贴上高反光的薄膜、彩色薄膜,改变宝石的亮度和颜色。(2涂色:在宝石的亭部涂上颜色,如把淡黄色钻石涂上淡蓝色,使钻石更加显白色。(3刻划条痕:在弧面型透明宝石的底部划条痕,产生猫眼或者星光效应。第二节宝石优化处理的主要类型和特征一、表面处理2.常用类型(4涂层:在宝石的表面涂上彩色的胶质层增强色彩,例如涂膜翡翠。(5镀层:在宝石的表面用真空镀膜的工艺镀上一层彩色膜增强色彩,或者提高光泽。例如托帕石表面的镀膜。翡翠

4、绿色涂膜表面镀膜的托帕石第二节宝石优化处理的主要类型和特征一、表面处理3.鉴别特征宝石镶嵌的方式:采取封闭式镶嵌。观察宝石亭部刻面:在反射光条件下观察宝石亭部刻面的表面,可见到外来物质、特殊色彩或刻划痕。涂层的性质:涂膜处理的膜层可能具有不同于宝石的物理性质、硬度较低、容易脱落等。镀层的晕彩:用真空镀膜工艺的膜层常常具有干涉形成的晕彩。第二节宝石优化处理的主要类型和特征二、漂白处理1.定义利用化学试剂除去有机宝石和部分无机宝石的杂色色调。2.常见类型(1氧化漂白:主要用双氧水为主的氧化剂,在紫外光的作用下,漂白珍珠、象牙等由于有机质引起的杂色调,使之成为纯白色。(2酸洗漂白:主要用稀盐酸等对硅

5、化木等材料除去表面的杂色。3.鉴定特征:很难发现漂白处理的痕迹。4.类型:属于优化类型,没有特别要求,无需指明。第二节宝石优化处理的主要类型和特征三、热处理1.定义利用加热使宝石的颜色、透明度、光学效应等得以改善,在加热过程中没有外来物质(除氧和氢元素外的加入,也没有宝石物质的流失。第二节宝石优化处理的主要类型和特征三、热处理2.热处理方法低温:100以下,主要用于软化和老化有机宝石。中温:100650,大多数宝石的处理温度。高温:6501200,主要用于锆石等处理。超高温:1200以上,主要用于刚玉宝石的改色。第二节宝石优化处理的主要类型和特征三、热处理3.加热的设备:高温炉和坩埚,也有泰国

6、、斯里兰卡、山东昌乐等宝石加热作坊使用的煤炉(图。第二节宝石优化处理的主要类型和特征三、热处理促使出溶或溶解作用的发生刚玉产生或消除丝光、星光恢复晶态低型锆石高锆Fe 3+还原为Fe 2+ 黄绿色绿柱石蓝海蓝宝石Fe 2+氧化为Fe 3+红宝石消除紫色调氧化作用2FeOOH Fe 2O 3+H 2O 肉红玉髓消除橙褐色,增进红色改变色心和消除色心烟晶绿黄水晶和水晶,紫晶黄水晶氧化或者还原杂色锆石无色或者浅蓝色锆石氧化琥珀和象牙的老化,颜色变暗机理实例第二节宝石优化处理的主要类型和特征三、热处理4.热处理宝石的主要鉴别特征(1中低温的热处理往往没有明显的鉴别特征,热处理的琥珀常有被称为太阳光芒的

7、圆盘状裂隙。(2高温、超高温处理的鉴别特征有:第二节宝石优化处理的主要类型和特征三、热处理气液包裹体破裂固体包体的熔蚀热处理应力晕:a.雪球;b.穗边裂隙;c.环礁裂隙环礁裂隙穗边裂隙第二节宝石优化处理的主要类型和特征四、愈合裂隙热处理1.定义在宝石的热处理过程中,由于低熔点化学试剂的熔融和沿开放裂隙渗入到宝石中,通过溶解和重结晶作用使裂隙发生愈合作用,提高了宝石的透明度和表观净度。2.用途主要用于红宝石的处理。红宝石埋在硼砂和硼酸等介质加热可使裂隙发生愈合作用。第二节宝石优化处理的主要类型和特征3.愈合裂隙热处理的鉴定特征裂隙多呈不规则的面纱状,其上分布有圆管形的树技状、蝌蚪状残余包裹体。愈

8、合裂隙热处理的蝌蚪状包裹体(亮域愈合裂隙热处理的蝌蚪状包裹体(暗域第二节宝石优化处理的主要类型和特征五、扩散热处理1.定义:在高温的作用下,使某些化学成分经过固态的扩散作用从外部进入到宝石的晶格,以改变宝石的外观。2.用途:(1改善蓝宝石、红宝石的颜色。(2增强蓝宝石的星光效应。第二节宝石优化处理的主要类型和特征五、扩散热处理3. 刚玉宝石扩散热处理的工艺将琢好的蓝宝石包在掺有Ti、Fe、Cr和Be的氧化物的氧化铝粉末中,高温加热,Ti+Fe致蓝色,Cr 致红色,适量Ti产生星光,Be致黄色。第二节宝石优化处理的主要类型和特征五、扩散热处理4.扩散处理宝石的鉴别特征(1颜色分布:颜色仅在宝石的

9、表层,形成与宝石琢形相关的色带。(2表面特征:热处理的表面痕迹,如麻点,再抛光形成多面腰棱等。表面麻点第二节宝石优化处理的主要类型和特征三、热处理4.扩散处理宝石的鉴别特征(3颜色浓集在宝石的裂隙、腰棱和面棱上。用油浸观察最为清楚.中间3粒为扩散处理蓝宝石铍扩散处理的蓝宝石第二节宝石优化处理的主要类型和特征三、热处理4.扩散处理宝石的鉴别特征(4固体包裹体熔蚀等高温热处理的特征。第二节宝石优化处理的主要类型和特征六、辐射处理1.定义利用高能射线和高能粒子辐照宝石,破坏正常的晶格结构,产生色心,使淡色或无色宝石产生较为鲜艳的颜色。2.宝石辐射处理的负面影响(1诱发放射性(2损伤宝石表面(3局部产

10、生的高温可能使宝石碎裂。第二节宝石优化处理的主要类型和特征六、辐射处理3.常见的辐照处理宝石浅色黄褐色,粉红色红色-射线碧玺无色黄色,粉红橙红色(帕德马蓝宝石-射线刚玉无色绿色,但是易褪色-射线锂辉石无色黄色,再经加热天蓝色,但是易褪色-射线、高能电子绿柱石杂色深灰色中子、-射线珍珠无色烟灰色和紫色-射线石英无色到黄褐,在经加热形成天蓝色中子、高能电子黄玉无色、浅色蓝、绿、黑、黄、绢、粉红、红-射线、高能电子、中子钻石处理的效果辐射类型宝石种类第二节宝石优化处理的主要类型和特征六、辐射处理4.鉴定特征(1颜色的不稳定性:经阳光曝晒或加热发生褪色。(2颜色分布的不均匀性:色带分布与宝石形态相关(

11、图。辐照处理的碧玺左边淡色样品辐照后变成右边艳色样品辐照处理钻石围绕底尖的伞状色带第二节宝石优化处理的主要类型和特征六、辐射处理4.鉴定特征(3残余放射性:利用高灵敏的闪烁计数器可测得。(4碎裂:局部产生的高温可能使宝石碎裂,例如辐照处理的珍珠常有表层的小裂隙。(5宝石的吸收光谱:辐照处理的钻石常有741nm、595nm等天然彩色钻石没有的吸收峰。第二节宝石优化处理的主要类型和特征七、染色处理1.定义利用宝石存在的孔隙或裂隙,使染料渗入宝石,达到改善宝石颜色的目的。2.用途适用于多孔的材料或含有相当多裂纹或裂隙的材料。染成不同颜色的玛瑙片第二节宝石优化处理的主要类型和特征3.染色处理的鉴别特征

12、(1颜色的分布特征:颜色沿裂隙分布、呈网状、丝状。(2吸收光谱:有染料的吸收峰,或者与天然宝石不同。(3荧光:出现不同于天然宝石的荧光。(4查尔斯滤色镜反应:有些染蓝、绿色的宝石变红。(5有机试剂测试:遇有机试剂(如丙酮褪色。第二节宝石优化处理的主要类型和特征3.染色处理的鉴别特征第二节宝石优化处理的主要类型和特征八、充填处理1.定义利用宝石存在的孔隙或裂隙,填充无色的物质,以达到增加宝石的稳定性、隐去裂隙、提高透明度、提高机械强度和增加光泽等目的。2.充填处理的类型(1稳定化处理上蜡和浸蜡处理注塑处理第二节宝石优化处理的主要类型和特征塑料充填处理的合成欧泊第二节宝石优化处理的主要类型和特征2

13、.充填处理的类型(2隐蔽裂隙浸泡无色油:如祖母绿注入树脂:用树脂处理的有祖母绿、翡翠等,属于处理的类型。充填无色玻璃:提高宝石的透明度和表观净度。如:钻石和红宝石的玻璃填充。第二节宝石优化处理的主要类型和特征3.充填处理的鉴别特征(1热针测试:热针下充油和蜡的宝石会出汗,充树脂的有异味。(2裂隙的闪光:各种裂隙充填处理的宝石常有闪光效应。玻璃填充钻石的闪光效应第二节宝石优化处理的主要类型和特征3.充填处理的鉴别特征(3光泽差异:玻璃充填红宝石的表面常常能看到光泽较低的玻璃充填区域。(4外来成分:红宝石中的硅酸盐成分、祖母绿中的有机成分和钻石中的铅元素都指示经过了充填处理。玻璃填充红宝石的差异光

14、泽第二节宝石优化处理的主要类型和特征九、激光钻孔处理1.定义:用激光烧蚀钻石,形成达到黑色包裹体的开放性通道,再用强酸溶蚀黑色的包裹体,提高钻石的表观净度。第二节宝石优化处理的主要类型和特征九、激光钻孔处理2.激光钻孔处理的类型(1管状通道式(2应力裂隙式用激光加热黑色的包裹体,使包裹体的体积膨胀,诱发出达到钻石表面的开放裂隙,再用强酸溶蚀黑色的包裹体(图。直孔式激光孔道应力裂隙法(KM的虫孔式激光孔道第二节宝石优化处理的主要类型和特征3.鉴别特征(1激光孔和通道:钻石中可以看到激光通道,在表面上能够看到黑点状的激光通道入口。(2溶蚀的空洞:激光通道连接的空洞。(3诱发裂隙造成的虫孔式通道。第

15、二节宝石优化处理的主要类型和特征十、拼合处理1.定义:常为了利用宝石原料,宝石由由两个或更多地部分组成,使宝石的体积和重量增大、增强光泽、甚至改变宝石的颜色。三层拼合石和拼合珍珠第二节宝石优化处理的主要类型和特征2.鉴别特征(1层状构造:在白背景下从侧面观察,用油浸法效果最好。(2胶结面:明显的接合面,以及面状分布的气泡。(3冠部和亭部的差异:各部分的包体、颜色、光泽、折射率等均可能不相同。(4用红色石榴石为顶的拼合石常有红环效应。(5宝石腰围封闭式的镶嵌也是值得警惕的特征。第二节宝石优化处理的主要类型和特征一、表面处理二、漂白处理三、热处理四、愈合裂隙热处理五、扩散热处理六、辐射处理七、染色处理八、充填处理九、激光钻孔处理十、拼合处理第三节优化处理的分类处理扩散处理充填处理染色处理浸有色油优化热处理红宝石处理高温高压处理处理辐照(附热处理处理充填处理覆膜处理激光钻孔钻石优化处理类别优化处理方法基本名称第三节优化处理的分类处理扩散处理辐照优化热处理托帕石处理聚合物充填处理浸有色油优化浸无色油祖母绿处理辐照处理扩散优化热处理蓝宝石优化处理类别优化处理方法基本名称第三节优化处理的分类优化染色优化热处理玉髓(玛瑙处理染色处理覆膜优化热处理处理漂白、充填处理漂