人造宝石特征

1、人造宝石特征一、人造钛酸锶（Strontium Titanate）人造钛酸锶晶体是由美国的迈克在1951年用焰熔法研制出来的，但生长出的晶体易裂，不能形成大块，直到1955年获得成功，可商业化生产钛酸锶大晶体。（一）生产工艺人造钛酸锶（SrTiO3）主要用来仿钻石，其原材料为草酸锶和草酸钛的复盐。它由氯化锶、四氯化三铁和草酸发生反应而制得的SrTiO（C2O4）2·4H2O在750温度下焙烧成SrTiO3深蓝到黑色的缺氧晶体，再经12001600退火（氧化气氛中）24小时后，即可获得无色透明晶体；若在还原气氛中退火，可得到蓝色晶体。也可经二次退火，即先在1700下退火，再在800下退

2、火，以改善晶体颜色。彩色人造钛酸锶晶体，是在其生长过程中加入着色剂获得。如在粉末中加入钒、铬或锰，在退火后呈红色；加入铁或镍可获得黄色或棕色（表3-1）。表3-1 人造钛酸锶颜色与着色剂关系颜色着色剂颜色着色剂Fe黄色-黄褐色Cr黄色-暗红褐色V黄色-暗红褐色Ni淡黄色-黄色Mn淡黄色-黄色Co淡黄色-黄色（二）特征1结晶状态：等轴晶系，块状体。2常见颜色：无色、绿色。3光泽与解理：玻璃光泽至亚金刚光泽。无解理。4硬度与密度：摩氏硬度56，密度5.13（±0.02）/cm3。5光学性质：多色性：无，折射率：2.409，双折射率：无。6紫外荧光：一般无。7吸收光谱：不特征。8色散：强（

3、0.190），十分醒目。9放大检查：偶见气泡，抛光性差，在刻面的腰围处可见擦痕，台面可见细痕。焰熔法生产的人造钛酸锶，还可见到弧形生长环带或色带，未熔化的粉料固态包裹体呈面包渣状分布。10火彩：在其台面上可见极高的色散，使得在每一个小刻面上均能反射出五光十色的火彩。可用来仿明亮型钻石。二、人造钇铝榴石（Yttrium Aluminium Garnet 缩写YAG）（一）生产工艺1助熔剂法：（1）底部籽晶水冷法：原料为Y2O3和Al2O3，助熔剂为PbO-PbF2-B2O3（少量）。配料比为：Y2O3（5.75）、Al2O3（5.53）、Nd2O3 (1.16、)、PbO(38.34)、PbF2

4、 (46.68)、B2O3 (2.5)。籽晶：YAG，底面为（110）晶面，高8mm，底面积为16mm×16mm。粉料在pt坩埚里于炉中加热至1300，恒温25h，以3h的速度降至1260。底部冷却，将籽晶浸入坩埚底部中心冷区，按20h速度降至1240，后以0.32h速度降至950,生长结束。（2）自发成核缓冷法：有两种，一种是以PbO-PbF2为助熔剂，按比例称取Y2O3（3.4%）、Al2O3（7.0）、PbO（41.5%）、PbF2（48.1%），混合于pt坩埚,入炉加热至1150，恒温624h，后以4.3/h速度降温至950。取出，倒出熔融液，晶体再入炉，冷却至室温，开炉取出

5、晶体。另一种方法是以PbO-B2O3为助熔剂：按配比称取PbO(185 g)、B2O3 (15g)、Al2O3 (6g)、Y2O3 (8g)。混匀入pt坩埚，置炉中加热至1250，恒温4h；后以1/h速率降温至950（亦可在1250时恒温5h，后以5/h速率降温至1000）。将坩埚中熔融液倒掉，再将晶体入炉，继续冷却至室温。用硝酸溶去助熔剂。2提拉法将原料Y2O3和助熔剂Al2O3混合（若用来仿祖母绿可加入着色剂Cr2O3），在带盖的刚玉坩埚中加热至1300，恒温510h，然后取出混合物，粉碎、混匀，在20T压力下压成片；再在1300下烧结，再粉碎、压片，形成多晶片。最后，用高频炉加热至195

6、0(YAG熔点)，并用氩气（Ar）进行保护。待籽晶与熔体充分沾润后，缓慢向上提拉和转动晶杆，控制好提速（生长速率1、22/h）和转速(10r/mim)。3浮区法分别称取55.35的Y2O3和44.64的化学纯Al203置于500温度下加热一昼夜，除去水分，冷却至室温后称重。将Al2O3和Y2O3粉末混匀，用静压法压成细棒，在1350下烧结12小时，然后将其磨碎，再压制烧结，如此往返三次。最后，将烧结棒用卡盘固定后置于保温管内，开始加热，从一端熔融后转动加热器或烧结棒，使其熔区向另一端推进，让晶体从熔区中结晶出来。浮区法生长人造钇铝榴石时，Al2O3用量比理论配量多。这是因为按理论配比应为：Y2

7、O3占57.05、Al2O3为42.95，若以此配比制棒，晶体在生长过程中会从透明状态转变为不透明状态，达不到宝石级，这是由于生成了YAlO3所致。（二）特征无色人造钇铝榴石多用来仿钻石，绿色人造钇铝榴石多用来仿祖母绿。但它与钻石和祖母绿具有不同的特征。1结晶状态：等轴晶系，块状体。2颜色：无色、绿色（可具变色）、蓝色、粉红色、红色、橙色、黄色、紫红色等。3光泽与解理：玻璃光泽与亚金刚光泽，无解理。4硬度与密度：摩氏硬度8，密度4.504.60g/cm3。5光学性质：均质体，无多色性，折射率1.833(±0.010)，无双折射率。6紫外荧光：无色YAG，无至中等橙色（长波），无至红橙

8、色（短波）；粉红色、蓝色YAG：无；黄绿色YAG：强黄色，可具磷光；绿色YAG：强，红色（长波）；弱，红色（短波）。7吸收光谱：浅粉色及浅蓝色YAG在600700nm有多条吸收线。8放大检查：洁净，偶见气泡。因生产工艺不同，可具有不同生产方法的固有瑕疵。三、人造钆镓榴石（Gadolinium Gallium Garnet 缩写GGG）人造钆镓榴石是与人造钇铝榴石、人造钇铁榴石等一个系列，具石榴石结构的人造宝石。由于人造钆镓榴石可以掺入铬、稀土钕和过渡族元素，所以可有多种色泽艳丽的颜色。它可用来作人造宝石，特别是绿色和蓝色晶体，但更重要的是用作工业上需要的磁泡材料和激光基质材料。（一）生产工艺人造钆镓榴石（Gd3Ga5O12）的生产方法有冷坩埚熔壳法、导模法、晶体提拉法等。用晶体提拉法生长人造钆镓榴石的典型工艺，是用中频感应加热，铱坩埚，充N2+O2气体，提拉速度为6mm/h，籽晶杆转速为30r/mim。种晶定向，（111）方向生长，长成晶体长20-25mm，宽60mm。（二）晶体特征不同生产方法制造的钆镓榴石除具有各自工艺特征外，还具有如下共同特征：1结晶状态：等轴晶系，块状晶质体。2颜色：通常为无色至浅褐色或黄色。3光泽与解理：玻璃光泽至亚金刚光泽；无解理。