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寶石熱處理技術(shù)的原理

作者:鄭州科佳來源：原創(chuàng) 發(fā)表時(shí)間：2015-03-06 10:03:23

寶石在熱處理過程中內(nèi)部會(huì)發(fā)生很多變化，熱處理的基本原理就是通過反復(fù)試驗(yàn)、反復(fù)修正尋找和利用那些有利于顯示珠寶玉石潛在美的變化。寶石熱處理設(shè)備：箱式爐，真空爐
根據(jù)寶石在熱處理過程中內(nèi)部變化的機(jī)理將熱處理的原理分成以下幾類詳加說明：
（1）使寶石中致色元素改變而產(chǎn)生顏色的變化。
這些化學(xué)成分可以是寶石的主要成分，也可以是寶石的微量致色元素。
例如：對(duì)于有機(jī)寶石如珍珠、象牙、珊瑚、琥珀等，加熱處理會(huì)使其中的有機(jī)質(zhì)氧化，溫度過高會(huì)使顏色慢慢變暗變黑，若繼續(xù)加熱即出現(xiàn)“碳化”現(xiàn)象。人們經(jīng)常利用這個(gè)特點(diǎn)，掌握好溫度實(shí)施有機(jī)寶石的“仿舊”處理。對(duì)于寶石，加熱處理往往將其中的低價(jià)態(tài)陽離子氧化成高價(jià)態(tài)，從而使顏色產(chǎn)生變化。最典型的例子就是帶綠色調(diào)的海藍(lán)寶石在空氣中加熱去除綠色，使顏色變成藍(lán)色。

（2）使寶石原有的色心被破壞而引起顏色的變化。
有些寶石的顏色主要是由色心引起的，色心是能夠產(chǎn)生顏色的結(jié)構(gòu)缺陷，可以理解為“掉到空穴陷阱中的電子，吸收可見光中某一能量，產(chǎn)生電子躍遷而顯示顏色”的中心?？昭ㄏ葳宓臐舛炔灰粯?，顯示出來的顏色也不一樣，如果不同深度的空穴陷阱同時(shí)存在，顏色會(huì)顯示混合色。加熱這類寶石，相當(dāng)于給落入陷阱的電子增加一定能量，使色心中的電子可以被激發(fā)到更高的能級(jí)。若外界給與的能量超過陷阱能時(shí)，陷阱中的電子將跳出陷阱而發(fā)生逃逸，該陷阱能的色心即被破壞，顏色消除。人們利用這個(gè)原理，掌握好加熱溫度和時(shí)間，將陷阱能的色心顏色消除掉，留下陷阱能高的色心顏色，以達(dá)到改善顏色的目的。
例如輻照法改色藍(lán)黃玉，當(dāng)無色黃玉利用輻照處理法得到的樣品是褐-棕褐色，這是因?yàn)椴煌葳迥艿纳漠a(chǎn)生的不同顏色混在一起造成的，通過熱處理消除低陷阱能的色心，就可以得到漂亮的海藍(lán)色。粉紅色黃玉變黃色，紫水晶變黃或綠色，煙水晶變黃綠或無色，也是熱處理改變色心造成的。

（3）使寶石中的雜質(zhì)擴(kuò)散或改變存在狀態(tài)而改變顏色。
有些寶石中存在著致色離子，但由于存在狀態(tài)不好，使寶石顏色不好或不能致色，加熱可以使致色離子在寶石內(nèi)均勻擴(kuò)散，進(jìn)入晶格質(zhì)點(diǎn)位置或晶格缺陷，從而改變寶石的顏色。如褐色紅寶石加熱變成紅色紅寶石，白色藍(lán)寶石加熱變成藍(lán)色藍(lán)寶石；有些寶石中的致色離子呈聚合態(tài)而使顏色不漂亮，經(jīng)加熱擴(kuò)散后可形成漂亮的顏色。
如斯里蘭卡產(chǎn)出的一種原石叫“究打”（Geuda）剛玉，沒有處理前是一種半透明、乳白色、有絲絹光澤的剛玉，稱不上寶石，常被用來鋪墊花園小徑、裝點(diǎn)花床等，這種剛玉中鈦元素以金紅石礦物形式存在，若進(jìn)行高溫加熱，可以使金紅石礦物熔化（此時(shí)剛玉礦物不熔化）掌握好操作工藝，使鈦元素均勻擴(kuò)散，就能變成透明、顏色漂亮的藍(lán)色藍(lán)寶石。

（4）使一些含水的寶石發(fā)生脫水作用而引起顏色的變化。
有些寶石中不僅存在吸附水，而且還含有結(jié)構(gòu)水，在熱處理優(yōu)化過程中，若溫度不破壞結(jié)構(gòu)水，則能完成改色任務(wù)；若加熱溫度過高會(huì)將結(jié)構(gòu)水驅(qū)趕出來，使寶石發(fā)生脫水作用，從而破壞寶石的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。當(dāng)然，有些寶石在此時(shí)也會(huì)變色，但這種變色往往是人們不希望的。如漂亮的歐泊若加熱到300℃左右就會(huì)失水，從而破壞它的變彩效應(yīng)。所以，在采用熱處理優(yōu)化珠寶玉石顏色時(shí)必須掌握好加熱溫度。粉紅色玉髓變橙，紅或褐色；虎睛石加熱產(chǎn)生深褐至紅褐色與脫水作用有關(guān)。
（5）使某些寶石發(fā)生結(jié)晶構(gòu)型的變化。
有些寶石隨著溫度的升高，晶格結(jié)構(gòu)類型會(huì)發(fā)生變化，從而發(fā)生顏色變化。例如加熱可使低型鋯石轉(zhuǎn)化成高型鋯石，顏色由褐-褐紅色變成無色透明，人們常用此法獲得折光率高的無色鋯石作為鉆石仿制品；若在還原環(huán)境下加熱，還可以得到迷人的淺藍(lán)色-藍(lán)色鋯石。

（6）使某些寶石發(fā)生重組、再生和凈化而達(dá)到優(yōu)化的目的。
對(duì)于有機(jī)寶石如琥珀，在較低的溫度下熱處理就可以使它軟化或熔融，冷卻后成透明度高、質(zhì)地較純的琥珀，若在軟化時(shí)加壓，還會(huì)出現(xiàn)美麗的爆裂花形圖案，通常稱之為“太陽光芒”。

（7）消除寶石中的包裹體，提高寶石的透明度和凈度。
寶石中經(jīng)常存在包裹體，不僅影響寶石凈度，有時(shí)還影響寶石的透明度。高溫?zé)崽幚恚ǔ＝咏鼘毷娜埸c(diǎn)）能把寶石中的不純包裹體雜質(zhì)熔解或消除，以達(dá)到提高提寶石的透明度和凈度的目的，如紅寶石的熱處理可去除絲光。據(jù)資料表明，市場(chǎng)上銷售的高檔紅寶石和藍(lán)色藍(lán)寶石，許多都是經(jīng)過高溫處理的。

（8）溫度驟變可能引起珠寶玉石內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。
由于絕大部分珠寶玉石是熱的不良導(dǎo)體，熱膨脹系數(shù)比較小在加熱速度太快或冷卻過程太快時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生裂紋；另外，有些玉石中含有較多的氣-液包裹體，在高溫下可能是這些包裹體發(fā)生爆裂，從而產(chǎn)生裂紋或指紋狀包裹體。例如藍(lán)寶石中包裹體周圍的“暈”。我們還經(jīng)常利用寶石的這一特性制造許多效果，例如暈彩石英。

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