第05章 刚玉.ppt

1、第五章刚玉(Corundum )红宝石，蓝宝石刚玉是矿物名称，达到宝石级的刚玉有红宝石(Ruby )和蓝宝石(Sapphire )两种，它们的英语名称以拉丁语的ruber、sapphins为由来的过去例如英国女王王冠上的红宝石被矿物学家鉴定为红尖晶石，其价值比红宝石低。 现在在宝石学科严格定义的Ruby一词代表宝石级的红刚玉，中文叫红宝石，其他颜色的宝石级刚玉都叫Sapphire，中文译作蓝宝石。 红、蓝宝石的硬度在自然界所有矿物中仅次于金刚石，其价格也基本居第二位。 第一节基本特征1 .化学成分：氧化铝(Al2O3)； 纯粹的情况下为无色，含有0.94%铬元素的情况下为红色，含有铁和钛的情况

2、下为蓝色。 2 .形态：三方晶系自然界的结晶形态多为柱状(两端稍细，中间稍粗)或板状的六边形。 外观大多类似桶状。 3 .颜色：主要有无色、红色及蓝色，另有绿、黄、粉、茶等颜色。 解理：不发育；硬度： 9 5 .相对密度：3.994.0 6 .解理：不发育。 由于常见的原则片的孪晶、接触孪晶，产生裂纹。 7 .光泽：从玻璃光泽到亚金刚光泽8 .透明度：从透明到半透明9 .折射率：1.761.78 10 .双折射率：0.008 11 .分散：0.018 (低) 12 .多色性：红宝石：深紫红/橙宝石：蓝/蓝宝石13 .发光性14 .特殊光性：红、蓝宝石内有取向排列的针状、纤维状内包物时，呈星光效

3、果。 第二节红宝石、蓝宝石的评价原则与金刚石相似，采用“4C”原则，即颜色、纯度、切割和克拉重，但没有比金刚石更统一的详细等级标准。 1 .颜色：这是红、蓝宝石评价时最重要的因素，其价格的确定约占一半的分量。 观察颜色时，首先用柔软的布将宝石弄干净，然后在黑、白等不同的背景下进行观察。 改变光源类型(太阳光、白色光、荧光灯下效果不同)，调整光源的照射方式(直射光和斜射光)，只要从不同角度进行全面观察，就能够得到正确的结论。 在评价色彩水平时，主要看正、浓、阳、均四个方面。 1 .正：指宝石颜色的纯度，其他色调混合时不纯。 红宝石色纯度类型：1)纯红，最高级的“鸽子血红蛋白”只产自缅甸。 2 )

4、红色微紫3 )红色微紫4 )紫红色微紫5 )褐色红色蓝宝石色纯度类型：1)纯蓝色，最高级为“矢车菊蓝”，深蓝中紫色为微紫，产于克什米尔。 2 )蓝色微带紫3 )蓝色微带绿4 )紫蓝色5 )绿蓝色，2 .浓：指宝石颜色的浓淡，即颜色的饱和度。 阳：指宝石颜色的鲜艳。 这与颜色的纯度有关。例如，红色是茶色，蓝色是灰色时，会影响颜色的鲜明度，变成暗色。 红、蓝宝石鲜艳等级：1)鲜艳，2 )鲜艳，3 )还鲜艳，4 )略暗，5 )暗，4 )均匀：宝石颜色分布均匀一个戒指面上颜色浓淡不同，可能呈条纹或斑点状分布。 这会影响红宝石的价值。 红、蓝宝石颜色均匀度等级：1)均匀：各方向颜色的浓淡、色调均匀2 )

5、均匀：各方向颜色稍有不同3 )均匀：各方向颜色的浓淡不同4 )不均匀：可见浓淡不同颜色的色带5 )不均匀：明显不同颜色的颜色不均匀，影响2纯度的原因主要是宝石红、蓝宝石的缺陷有：1)各种崩裂和裂纹；2 )各种矿物包裹体黄铁矿、锆英石、方解石、尖晶石等；3 )负晶体，即宝石中的空洞；4 )细长纤维的纯度等级主要考虑缺陷的大小、多少分布位置、缺陷的颜色和深度。 具体等级如下(以肉眼观察而非放大镜为基础):相同条件下纯度越高宝石的价值越高。 一般来说，天然蓝宝石的纯度比天然红宝石高，也就是说天然蓝宝石没有时间，即使是40倍的显微镜也看不到缺陷。 天然红宝石几乎不完美，多少有些内部包裹体。 宝石的缺陷

6、一般会降低质量，也降低价值。 但是，如果10倍放大镜下面没有发现伤痕，就不会影响质量。 相反，宝石鉴定人利用宝石中细小包裹的特征，可以区分天然宝石和人造物或仿制品，进而确认宝石的产地。 三、红宝石的切工包括刻面和面两种形状有椭圆、圆形、祖母绿形、梨形、橄榄形、混合形等。 其中最受欢迎的是混合形，即宽椭圆形。 邮票的评价没有钻石那么严格，一般来说宝石的价值不占很大的分量。 只要不剪得过多，就会对价值产生很大影响。 评价剪刀的主要原因有：1.剪刀的定位：红、蓝宝石各向异性，因此具有多色性。 切断时使桌面与长轴方向严格垂直，避免多色性的影响，使产品能够从桌面看到最纯粹饱和的颜色，是正确的取向。 颜色

7、变得不正确，受到多色性的影响而产生噪音。 2 .比例与对称性：无论宝石采用何种切割类型，均符合标准规范要求，对称性好，不应扭曲。 长度、宽度、厚度的比例和角度很重要，必须满足标准。 因为这些基准是根据宝石的折射率和光的全反射原理设定修正的，能得到最佳的效果。 切薄则光泄漏，颜色变淡，分散效果也差，业界没有“火头”，称为“鱼眼效应”，不灵活无光。 切得太厚的话颜色会变暗，也会影响“火头”。 3 .研磨程度：研磨的好坏影响宝石的光泽。 高品质的研磨给宝石带来更强的光泽，闪闪发光。 4 .星光宝石：对于含有三组取向排列的纤维状内容物的红、蓝宝石，采用弧形平面切割可产生星光效果。 这种宝石的切割工作不

8、仅要选择对称性和比率，还要选择方向和位置，使成品的星光在中间。 偏斜了，就不会擅长停止工作，价值会下降。 四.粒度(克拉重):红、蓝宝石的价值与其粒子的大小(即重量)密切相关，半克以下的宝石很常见，价格超过便宜的1克拉就相当高，3克拉以上以几何级数上涨。 第三节红、蓝宝石主产地，1 .缅甸：杰沙县莫谷(Mogok )地区是世界上最有名的产地，开采历史已有1000多年。 红宝石的颜色和质量是世界一流的，是优质“鸽子血红蛋白”的唯一产地。 发现的最大的红宝石单晶的重量为3450克拉，而颜色不太好的最大的血红蛋白晶体只有55克拉。 这个地区也生产着蓝宝石。 有各种各样的颜色。 透明度和纯度都很好。

9、还有星光蓝宝石。 二、斯里兰卡：主要产地为莱纳普拉(Ratnapura )，为河流冲积砂矿。 生产质量好的蓝宝石，光泽强，但多数颜色浅的红宝石质量不如缅甸，颜色也浅。 最高品质是星光红、蓝宝石，提供过世界一流的珍品。 三、泰国：重要产地，有好几种优质品，但质量差，颜色深。 红宝石带褐色，蓝宝石带黑色。 其换色技术引领世界，采用高温焙烧优化方法使蓝宝石颜色变浅。 市面上的泰国蓝宝，大部分都经过了优化处理。四.克什米尔：位于喜马拉雅山脉，海拔5000佟米，生产雪线下谷中世界上最美的蓝宝石矢车菊蓝。 这个地区气候严峻，交通非常不便，开采困难，产量低。 因为近年来基本上没有采收，所以是非常珍贵的。 越

10、南： 1983年发现红宝石原生矿，近年来大规模开采，年产量超过1000万克拉。 主要产地是河内西北270公里的陆安。 红宝石的颜色很好，但通常有很多裂缝，透明度差，大部分只能加工成素面，能做刻面宝石的不到10%。 6 .美国： Montana产，也是河流冲积的蓝宝石砂矿。 颜色是浅蓝色多透明性高，光泽的强度世界蓝宝石的首位。 7 .澳大利亚：生产蓝宝石，通常颜色深，具有不受欢迎的绿色调，透明度差。 八、非洲：主产地马达加斯加、坦桑尼亚和肯尼亚、红、蓝宝石，产量不少，但优质品少。 9 .中国：红宝石的主要产地是云南、青海。 云南产的颜色鲜红透明，只能做素面宝石。 青海产的质量更差。 我国蓝宝石最

11、主要的产地是山东昌乐县，有原生矿和砂矿，现以开采砂矿为主。 蓝宝石结晶大，裂缝和内容物少，但颜色过深带有黑色调，影响透明性，必须进行人工优化使颜色变淡。 目前昌乐县是我国唯一大量开采的蓝宝石产区。 海南岛的文昌县也是产地，蓝宝石粒子小，透明度和纯度还很好，但颜色不太纯。 现在几乎不采收了。 此外还有黑龙江穆棱地区、江苏六合县、福建明溪地区，都没有规模。 第四节红、蓝宝石的优化和人工合成一.红、蓝宝石的优化是指改善宝石的颜色和纯度，提高其水平。 现在的主要方法是烧成，在17001800的高温下，同时根据目的添加氧化和还原系的化学药品和催化剂，被称为“热处理”。 实质上宝石内含有的发色元素的离子变

12、化含量或价数状态，使颜色变化。 最典型的技术是美国70年代实验成功的“热扩散法”，将无色或乳白色的蓝宝石首先刻面宝石，然后放入混有铬元素的氧化铝烘烤材中高温加热，使铬元素扩散到宝石表层，显示红色。 加入钛、铁氧化物，烧成在表面扩展变成蓝色。 现在最好的技术可以制作0.5mm左右的表层，然后再次研磨就会变漂亮。 高温烧制使宝石中的微细矿物包裹体和气液包裹体消失或不明，改善宝石的纯度。 对于颜色过深的宝石，需要加入其他药剂使宝石中的色素分离，将子体从结晶中置换，即“向外扩散”，或者改变色素离子的价态。 但是，为了使这些离子从内侧向外侧释放，不破坏晶体结构，晶体非常致密且稳定，因此很难。 所以深宝石

13、很难变浅。 我国山东青宝可以再浅一些，但是消除不了黑调。 另一种优化方法是改善宝石产品的表面缺陷和内部裂纹。 目前常用的手段有玻璃填充(主要处理表面)、蜡和填充剂。 充胶是目前使用非常广泛的方法，用胶填充各种中高级宝石的内部裂缝，改善纯度。 具体的程序是，将设计好的宝石放入装有环氧树脂膏的容器中，密封后抽真空加压，使膏体浸透宝石的裂缝，提高透明性。 但是，这种糨糊是有机高分子物质，随着时间的延长，老化，透明度变差，放入糨糊中的颜色也退色，在宝石中出现了隐藏的裂缝。 在销售这样的宝石时如果不明确记载“人工最优化处理”，是次要充实的假行为。 二、红宝石、蓝宝石的合成目前常用的方法是火焰熔融法和水热

14、法，现简要介绍如下：1.火焰熔融法：又称维纽法，是法国科学家维纽的发明。这是用氢氧火焰熔化粉体使之结晶的方法。 上面有装粉体的气缸，振子使粉体通过筛子落下。从上风口吹入氧气，将粉体送下，从下风口吹入氢气，氢气和氧气在喷口混合燃烧，粉体熔化，落在结晶棒上，结晶棒旋转，落在棒前端的熔融层逐渐为了使结晶生长具有一定的长度，可以使结晶棒逐渐向下移动。 用这种方法可以合成红、蓝宝石、尖晶石、金红石、钇铝石榴石等多种宝石。 制造刚玉系宝石的原料是纯粹的Al2O3粉末，添加8%的Cr2O3就能制造红宝石加入Fe和Ti的氧化物就会变成蓝宝石加入氧化镍就能制造黄色的蓝宝石。 人工制品能够控制原料和火焰的温度，使

15、其成分极为纯粹，因此能够生成非常纯粹的刚玉晶体，颜色和透明度比天然品好。 2 .水热法：这是在高温高压下从过饱和热水溶液中培养结晶的方法。 晶体的培养在高压釜内进行。 上部是结晶区域，悬挂种晶的下部是溶解区，放置培养结晶的原料，在锅内填充溶剂介质。 由于晶体区域与溶解区域之间存在温度差(例如，培养水晶，晶体区域为330350，溶解区域为360380 )，产生对流，将高温饱和溶液带入低温晶体区域，过饱和析出溶质，使晶种生长。 温度下降，溶质的一部分析出的溶液再次流向下部，溶解培养材料。 这样循环往复，使晶种连续生长。 用这种方法可以合成水晶、刚玉、绿柱石和石榴石等宝石和数百种晶体。 合成红宝石的

16、工艺条件为：压力8.08.5107Pa、结晶区域温度420450、溶解区域温度460490，溶剂介质为Na2Cr2O4和Na2CO3、KHCO3及KClO3等的混合液，种晶片为通过火焰熔接法合成的红宝石。 整个增长周期约为34周。 水热法合成红宝石晶体生长过程中的温度和压力条件与天然红宝石的生长环境十分相似，因此其表现的外观和内部特征(内容物、颜色和发光性)更接近天然。 第五节红、蓝宝石鉴定1 .天然品和合成品的差异1 .观察宝石内的生长纹：合成多为弧形，天然的为笔直的折线，这是由天然结晶制成的。 现在有几种先进的焊剂法合成装置可以直线化。 观察宝石内的包裹体：合成宝石中始终含有无法熔融的熔质小点和显色助熔剂的残留物，有时在20倍放大镜下为“蠕虫状”的圆形气泡和微小的气泡组，有时也可以看到从坩埚中脱落的六边形或三角形的铂金片天然宝石中的包