蓝宝石的改善工艺

离子扩散处理可分为表面扩散处理和体扩散处理两种，表面扩散是引入致色离子使其进入刚玉的表面晶格，从而表面颜色得到改善，但扩散层很薄，二次抛光后颜色容易变浅或被去掉；体扩散处理要加入催化剂，使得加热的过程中致色离子能够进入刚玉内部晶格，内部颜色也发生改变。本文根据所选样品的特征加入不同的致色离子。

标签：蓝宝石；改善工艺；红外光谱；紫外光谱

1材料与方法

1.1样品

经过统计，蓝宝石以深蓝色为主，斯里兰卡的蓝宝石一般颜色较浅，缅甸的蓝宝石较透明。实验选取以上3个产地的特征蓝宝石进行分析实验，使用样品见表1。

1.2试剂

本实验中所用助熔剂为硼砂、Na2CO3，催化剂为MgSO4·7H2O，辅助剂为Al2O3，着色剂为Co2O3、TiO2。根据蓝宝石样品特征分别设计了下列实验配方方案，具体的添加剂种类分别为：S1：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O、柠檬酸；S2：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O、Co2O3；S3：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O、TiO2；S4和S7：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O；S5和S6：Al2O3。

1.3气氛

颜色较深的蓝宝石一般在氧化的气氛中进行反应，减少Fe2+与Ti4+的质量比（mFe2+/mTi4+），从而提高透明度；颜色较浅的蓝宝石则采用还原的方法，使部分Fe3+还原成Fe2+，提高mFe2+/mTi4+或采用加入致色离子进行离子扩散的方法进行增色。S1～S6是在开放的条件下进行的实验，炉体和坩埚都不密封，保持的是弱的氧化气氛。S7在还原的气氛下进行热处理。样品S1～S4、S7中所用的催化剂为MgSO4·7H2O，加热后自身会发生化学反应：在200℃时，MgSO4·7H2O失去结晶水，加热到1124℃时，MgSO4·7H2O分解出SO2，SO2与坩埚中的H2O反应生成硫酸，这样，样品的热处理反应初期是在酸性熔剂中进行的，直至SO2完全挥发。

1.4温度

实验温度是通过高温炉自带的温度控制系统调节升降温的，控制升温速率为3℃/min，升温至1500℃，S1～S4、S7恒温时间为24h，S5、6恒温时间为36h，