12 扩散和染色处理 宝石改善与人工合成 讲座
【doc】珠宝玉石优化处理系列讲座（七）：珠宝玉石的表面处理技术
珠宝玉石优化处理系列讲座（七）：珠宝玉石的表面处理技术一珠宝玉石表面处理的概念用一些无色或有色的薄膜状物质均匀附于珠宝玉石表面.或者在珠宝玉石表面植\离子.生长宝石薄层.以求达到改善珠宝玉i表面颜色和表面光洁度.增强珠宝玉石光}及掩盖表面缺陷(包括坑,裂擦痕等)为j的的技术.称之为珠宝玉石的表面处理技.例如:"穿衣翡翠","虹彩项链""镀膜3瑙"等均是经过表面处理的珠宝玉石产品.}见的表面处理技术有表面涂覆法,表面镀{法,底层贴箔法,表面离子植入法和表面宝生长法(也叫附生法).:,表面涂覆法1.珠宝玉石表面涂覆法的概念将一些涂料类物质均匀地涂在珠宝玉石面.以改变珠宝玉石的表面颜色,增强珠宝石的表面光洁度和光泽,掩盖表面缺陷亢,裂,擦痕等)的技术称为表面涂覆法术.这个方法在行内俗称穿衣"意指仅穿了一件漂亮的衣服.2.表面涂覆常用的原料表面涂覆常用的原料为蜡,油漆,无色清漆及混有染料的各种树脂.3.表面涂覆法的要求涂层尽量厚薄均匀.表面光洁度高.不含明显的杂物.4.表面涂覆法举例1)"穿衣"翡翠的制作与鉴定:"穿衣"翡翠.一般是在已经加工好的翡翠戒面,玉镯或挂件等成品上涂一层带胶的绿色涂料,常用的原料有英国产的"808翠绿胶.加工过程中.一定要让涂层厚薄均匀.不要在涂层内混进杂质.在翡翠成品表面涂上翠绿胶后.使翡翠看上去非常绿,非常漂亮. 如果不知道如何鉴别的话,很容易上当. "穿衣"翡翠的鉴定特征如下(1)在查尔斯滤色镜下不变色.并且颜色特别均匀(2) 在反射光下.用10倍放大镜观察.可见表皮略有细波纹及细擦痕;(3)光泽由翡翠的玻璃光泽改变为塑料的胶状光泽;(4)用细砂纸轻擦或抛光.涂膜部极易脱落;(5)用手摸不是光滑的.而是发涩的感觉;(6)用热针剌,翡翠表面出现"卷边"现象,卷边层发黑.并露出原色.在热针刺的同时.能闻到塑料被烧后的剌鼻气味.2)欧泊的涂覆处理与鉴定:欧泊的涂覆处理一般采用塑料涂很薄的一层膜.以至于可以出现变彩效果.据报导,曾有二颗磨圆抛光欧泊.其特征是基本上无色透明.但呈现变彩.经研究发现,这是用一种半透明,深棕色的塑料质原料在每颗宝石的一侧不均匀地涂了一层膜,当你从未涂膜的一侧观察宝石时.就会发现其体色显得很暗并具有变彩:若从涂膜的一侧观察宝石时,即使放大倍数很低.也可以看到涂膜中的气泡.以此可以确定为表面涂膜处理品.另外.用一根针可以很容易地在涂膜上W囝;压出印迹来可以进一步证明表面是用很软的塑料涂膜的.还有报导说某人送检一颗大欧泊,其特征是,基本上不透明,圆顶卵形素身肉眼看呈现出均匀的黑色体色,并有分布均匀的强烈出火变彩,变彩以绿色为主,稍带黄色和橙色.经检测:折光率在圆顶部位为1.45底部为1.56—1.57;在长波紫外线辐照下圆顶发出很强的黄绿色荧光底部为很强的象白垩似的蓝白色荧光:在短波紫外线下所见情况相似,只是强度稍弱一些但在二种波长下都没有出现磷光.显微硬度测试表明,用一根钢针就可轻易地在宝石上刻痕.静水比重(S.G) 为1.91.经放大观察可见到二个特征,一是可见到澳大利亚用糖处理欧泊中常见的典型的胡椒状"斑点外观;二是整个素身石被覆上了一层无色透明的物质,底部的覆膜明显要比顶部的膜厚,且在底部较厚的覆膜中可见到气泡.从底部涂膜中取下--/J\点碎屑进行热反应试验时,可闻到燃烧塑料时发出的恶臭味.由此可见,这是一颗经糖处理,随后又用塑料类物质覆膜的欧泊.检测中底部出现高折光率是厚厚的塑料质覆膜所致;顶部和底部产生不同的紫外荧光反应可能是涂覆层厚度变化引起的;比重偏低既与塑料成分有关,也与原始材料的结构紧密程度有关.三表面镀膜法1.珠宝玉石表面镀膜法的概念在珠宝玉石表面镀上极薄的一层膜,其厚度通常是分子或原子层次上的,这一层薄膜很容易产生光的干涉作用,从而出现五颜六色漂亮的干涉色,达到优化处理的目的.如虹彩水晶(也有人称之为水辉水晶),就是在无色水晶的表面镀上一层薄膜,产生干涉色引起的.2.表面镀膜的方法和产生虹彩现象的原理一般是在真空镀膜机中进行.将清洗干净而又干燥的欲镀膜珠宝玉石成品放在真空镀膜机的底板上产生薄膜的金属片放在阴极上,先抽真空,然后用触发器触发阴极,引起阳极和阴极问的弧光放电,从而将阴极(金属)材料蒸发到放电室中形成等离子态,被镀覆到珠宝玉石样品表面形成薄膜.由于薄膜层的厚度与光波波长相近,光线射到薄膜表面的反射光与射到宝石表面的反射光(即薄膜底的反射光)会发生光的干涉作用,使人们可以看到鲜亮的彩虹闪光.3.表面镀膜常用的材料常用金属金,镍,铜,铬等其中金的薄膜微带蓝色调,具有极强的虹彩效果.4.表面镀膜产品的特点真空镀膜产品不仅色彩艳丽,而且抗热,抗酸碱,附着牢固性较好,即稳定性较好.5.表面镀膜珠宝玉石举例据报导,1989年秋,市场上发现了六方柱状表面镀膜的虹彩水晶和黄玉(托帕石), 黄玉经镀膜后的外观颜色为中偏淡蓝一中偏深蓝一绿蓝色,所有镀膜黄玉朝上的一面都呈现出十分均匀的色彩,在颗粒较大的宝石上, 还可见到弱至中等强度的彩虹色.经鉴定,这些镀膜处理的黄玉与未处理的黄玉在宝石学性质上基本相同,其折射率,双折射率,光学性质,比重等均与黄玉相一致,在长,短波紫外线辐照下没有反应查尔斯滤色镜下呈棕绿一绿色,它们与黄玉不同的特征仅仅是在二色镜下没有多色性.对于表面镀膜处理的虹彩水晶,其宝石学特征与未镀膜水晶也基本相同,它们的折射率,双折射率,光学性质,比重与文献上报导的水晶的性质相一致,此外,它们对紫外线的反应,查尔斯滤色镜下特征,光谱特征和二色镜下特征与上述镀膜处理黄玉基本相同.但这只是一种表面处理方法,因此在重新琢磨或抛光时会发生脱落:在使用时间稍长后,由于经常磨擦,其棱角处会被磨蚀而失去虹彩特征.6.表面镀膜产品的鉴定特征1)镀膜层虽然附着牢固性较好,但仍然禁不起磨擦,所以,在宝石的翻面接合处与棱角处易磨损或脱落成白色,故用10倍放大镜观察,可以看到刻面棱角处的彩色晕圈,表面擦痕及不规则的凹斑;2)用针轻划镀膜层表面,必然看到划痕.水晶等宝石表面不能被针划出痕来,故划出痕来的是表面被镀膜的;3)水晶等宝石表面一般均无虹彩现象,故虹彩现象本身就说明是表面有一层薄膜. 同时,在表面反射光下用放大镜检查可很容易检测到表面的不规则物.7.容易被混淆的宝石及其鉴定特征1)在用肉眼观察那些主要呈绿蓝色,特别是有明显的虹彩效果的样品时,容易与热处理后的锆石相混淆,这时可利用折射率,双折射率和比重等进行区分;2)镀膜后呈蓝绿色的水晶容易与掺了钴的人工合成水晶相混淆,这在鉴定上比较困难,主要用放大镜,切尔西滤色镜和吸收光谱来区分,例如掺钴的人工合成水晶在滤色镜下呈红色为特征,镀膜产品没有这个特征:3)镀膜处理黄玉与市场上常见的蓝色放射线辐照黄玉相混淆,此时要在反射光下用放大镜检查表面有无虹彩特征来区分.四底层贴箔法1.珠宝玉石底层贴箔法的概念指采用薄膜或一薄片状的金属或有机物粘贴到宝石的底面,以改善珠宝玉石颜色,光泽等的技术.在宝石的底层粘贴金属片后,可以增加宝石底面的反射光强度在宝石底层粘贴有机薄膜后可以改变宝石的颜色和光泽, 类似于照相机镜头上贴一层光学有机膜后, 呈现出一种特殊的色彩及强光泽一样.2.适用范围只适用于透明的宝石.这是一种古老的传统方法,现在已很少应用.但市场上见到的某些玻璃工艺品还用.3.鉴别特征宝石底层贴箔后很容易鉴别.您可以先从宝石表面看其颜色和光泽,再从侧面看其颜色和光泽,若二者相差很大,或完全不一样,就可怀疑有问题.然后看其底部有无粘贴物就能确定.破坏性的方法可以用小刀把粘贴层取下来看个究竟.非破坏性方法可以用10倍放大镜找粘贴缝隙及边沿出现的小汽泡来确定.五.表面离子植入法1.珠宝玉石表面离子植入法的概念利用金属蒸汽真空弧等设备产生的高能高速离子植入到珠宝玉石表面及很浅的表层. 使珠宝玉石表面改变颜色的方法.2.表面离子植入法与高温化学扩散法的区分表面离了植入法是将高速运动的离子植入到珠宝玉石的表面及很浅的表层.使珠宝玉石改变颜色;高温化学扩散法是将样品与致色剂放在一起,用高温加热的方法使珠宝玉石处于软化状态.让致色离子扩散到珠宝玉石表面及表层的方法.3.表面离子植入工艺选好需植入离子的样品作为衬底材料.具体植入离子的金属材料作为离子植入设备的阴极,用触发器触发阴极引起阳极和阴极问产生弧光放电.从而将阴极的金属材料蒸发到放电室中,被蒸发的原子在等离子放电过程中被电离而形成正离子.这些离子通过阳极和多L的引出极形成宽的金属离子束. 再经加速电压加速而打入底衬材料(即靶材料)表面.一般经此工艺处理后样品的颜色不好看.大都呈灰白色或灰褐色,需经过一次或几次热处理才能使颜色好看.4.表面离子植入法举例采用人工合成的无色蓝宝石作为衬底材料,分别植入铁(Fe),钴(c0),铬(cr)和钛(Ti)离子.加速电压45KV,离子的平均能量为8O—OOKev.离子植入量为1X1Ocm或3×1Ocm～.在前一个植入条件下.样品呈灰白色,在后一个剂量加大的条件下,样品颜色加深呈灰褐色.剂量为1×1Ocm.条件下实验样品经热处理后,分别出现下列情况:(1)在650.C退火后发现,植入Fe的蓝宝石样品变成了浅黄色. 其它离子植入的蓝宝石样品颜色没有变化;(2)退火温度升到850.C时,植入Fe的蓝宝石样品颜色加深为桔黄色,植入c0离子的蓝宝石样品呈浅蓝色,植入其它二种离子的蓝宝石样品颜色从灰白色开始变浅.(3)退火温度上升到1000.C时,植入Fe的蓝宝石样品桔黄色更深;植入co的蓝宝石样品蓝色继续加深;植入cr和Ti的蓝宝石样品继续退色变浅.(4J退火温度继续上升到1150.C时,植入Fe的蓝宝石样品深桔黄色颜色开始变浅;植入c0的蓝宝石样品从深蓝色也开始变浅:植入Cr和丁j 的蓝宝石样品变成无色透明.剂量为3x1Ocm植入离子的蓝宝石样品,经不同温度退火后,颜色变化规律与1x1Ocm剂量植入离子后的变化相同,仅仅是同样退火温度下剂量大的蓝宝石样品颜色更深. 由此可见.利用表面离子植入法可以改变宝石的颜色.但所用设备比较贵重.成本比较高.植入的颜色层很薄,若植入处理后再抛光.可能会把颜色破坏.六,表面宝石生长法(附生法)1.珠宝玉石表面宝石生长法的概念指在珠宝玉石表面用人工合成宝石的方法生长一层很薄的宝石,通常,这层人工生长的宝石与原天然宝石的化学成分,物理学特征及晶体结构均相同.但颜色和其它性质基本达到原天然宝石的最高档次的品质.从而使原天然宝石颜色更漂亮,质量更好.达到优化处理的目的.2.表面宝石生长法的常用方法通常采用人工合成宝石的设备和方法.其中最常用的方法为水热法宝石生长方法" 和"助熔剂法宝石生长方法".3.表面宝石生长法与高温化学扩散法及器悬表面离子植入法的区别高温化学元素扩散法属化学处理法的一种,是将样品与致色元素混合在一起.用高温将样品加热至软体状态,使致色离子扩散到样品表面以改变颜色;表面离子植入法是用特殊设备将致色离子加速.在具有很大能量的状况下打入样品表面以改变颜色;表面宝石生长法是采用宝石人工合成的设备和原理. 在天然宝石样品表面生长一薄层宝石以改变样品的颜色和质量.4.表面宝石生长法的主要鉴定特征1)切开样品看切面,可见漂亮的颜色仅仅在宝石表面很薄的一层,其余部分为颜色不好,质量也不好的天然宝石原石.不过这是破坏性检测,一般不要用.2)进行宝石学各项指标检测时.完全反映出是人工合成宝石的特征.3)放大镜检查:在样品和生长宝石相接触的位置,可见到水热法合成宝石或助熔剂法合成宝石时籽晶表面出现的特征:如水热法生长祖母绿时籽晶表面常见到的麦苗状排列"钉状包裹体和平行水波纹状包裹体;又如助熔剂法生长红宝石时籽晶表面有云雾状和没有具体特征的包裹体.4)对于助熔剂法生长宝石的表面,通过电子探针检测.均可发现天然宝石中不存在的助熔剂阳离子如Pb,Mo等,可确定宝石表面是助熔剂法生长的人工宝石.5.表面宝石生长法的应用表面宝石生长法由奥地利的Lechetzer于1959年发明.他是用水热法在祖母绿样品上生长一层人工合成祖母绿.也用同样的方法在刚玉类宝石上生长红宝石和蓝宝石.后来也曾采用助熔剂法在刚玉类无色蓝宝石表面生长红宝石.人工合成方法在天然宝石样品表面生长的宝石层厚度一般为O.1-0.3mm. 由于人工合成宝石的设备比较特殊,方法工艺比较难.所以,市场上用天然宝石表面宝石生长法进行优化处理的宝石并不多.冒39。
优化处理
优化处理笔记：一、优化处理的概念•定义：优化处理(Enhancement and Treatment of Gemstone)是指除切磨和抛光以外，用于改善珠宝玉石的外观(颜色、净度或特殊现象)、耐久性或可用性的所有方法。
•优化处理可进一步划分为优化(Enhancement)和处理(Treatment)两类。
•优化是指“传统的、被人们广泛接受的使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化处理方法”。
市场上不予声明当做天然宝石出售。
•常见：热处理、漂白、浸蜡（除绿松石）、浸无色油、染色（玉髓玛瑙）•处理是指“非传统的，尚不被人们接受的优化处理方法”，如染色处理、辐照处理、表面扩散处理等。
属于处理的宝石在市场出售时，必须声明其经过人工处理的真实性。
•常见：染色、漂白（翡翠）、浸有色油、浸蜡（绿松石）、充填（玻璃、塑料或其它聚合物等硬质材料充填）、辐照、扩散、覆膜、高温高压处理等一、热处理• 1.原理：•热处理是通过高温条件下改变色素离子的含量和价态，调整晶体内部结构，消除部分内含物等内部缺陷，来改变宝石的颜色和透明度。
•经常通过产生氧化或还原环境以增强稳定效果。
• 2.作用：①改色②产生星光③去除丝光，提高宝石的透明度和净度④诱发裂隙，产生晕彩⑤对辐照处理所产生的不必要色心加以去除⑥净化鉴别：①放大观察：内部包体熔化、晶体圆化，周围裂隙发育②颜色出现不均匀的扩散晕或色块。
③光谱：热处理的蓝色蓝宝石在台式分光镜下观察，缺失450nm吸收带，④荧光：某些热处理的蓝色蓝宝石在短波紫外光下显示弱的淡绿色或淡蓝色荧光。
⑤已切磨好的样品表面会产生一些凹凸不平的麻坑。
为了消除麻坑而进行的第二次抛光时，常出现双腰棱、多面腰棱现象。
二、表面扩散处理方法：在一定的温度下，将磨好的刻面或弧面宝石放入同种物质的粉末中，并加入致色元素，这些元素可向宝石内扩散，以改进宝石的颜色或增加光学效应。
•用Cr做致色剂时可产生红色扩散层；•用Fe、Ti做致色剂时可产生蓝色扩散层；用Cr、Ni做致色剂可产生橙黄色扩散层。
常见宝石的优化处理
宝石的优化处理宝石的优化处理是通过改变宝石的颜色、光学效应或韧度改善宝石外观的过程,它不包括宝石的切磨和抛光对于优化处理的宝石些已经被市场所接受,可以当作天然宝石出售。
例如,斯里兰卡灰白色蓝宝石经加热处理变为蓝宝,坦桑尼亚褐色黝帘石经热处理变为蓝色黝帘石无色黄玉经辐射处理变为蓝色黄玉,以及玛瑙经过染色和熔烧呈现出各种颜色等些处理宝石需注明出售也能被市场接受。
如,辐射处理的蓝色钻石,注油的红宝石和祖母绿,染色的翡翠和石英岩等。
而一些经处理后带有有害物质的宝石,则不能被公众接受。
如带有放射性残余的黄玉等近年来,随着优质珍贵宝石资源的枯竭,随着新技术新材料的发展,改善宝石品级、丰富宝石市场越来越重要,宝石优化处理工作成为宝石科研的重要课题常用的宝石优化处理方法有表面处理、染色处理、热处理、辐射处理等一、表面处理在透明宝石底部涂上一层颜色或贴上一小块彩色箔,然后采用封闭式背面镶嵌以改善宝石的颜色。
在不透明或半透明宝石表面涂上一层蜡,以增加宝石的光泽和色彩这是一些古老的改色方法,现在有时仍在使用,将浅黄色钻石亭部涂以一弹层蓝色以消色彩:在玻璃仿制品背部涂以不透明涂料增加亮度,将绿松石表面进行蜡处理以改鉴定时用放大镜仔细观察不难发理各种处理的痕迹,这些处理一旦被去除,将会使宝善光和颜色石的外观发生变化二、染色处理这种处理方法常用于多孔的材料或含相当多裂纹和裂隙的宝石,染料可以渗透进宝石被孔隙和裂缝中。
染料可以是有机染料或无机的化合物,前者通过溶剂的挥发而致色,后者经过化学反的孔或裂中应而沉淀,无机染色通常着色耐久,面有机染色颜色鲜艳但会退色市场上大多数祖母绿都经过油浸染处理,有时是有色油注入其裂隙之中,改善了祖母绿的清晰度和颜色。
石英岩、大理岩,玛瑙玉等常染成各种鲜艳的颜色,染色大量出现常常以假乱真,灰玉翻和一些多孔的蛋白石在糖溶液中煮过,经浓硫酸处理后,除去糖中的氢和氧,所剩下的是均匀的黑色的碳,使宝石变为黑玉和黑蛋白石。
宝石优化处理及改善品的特征
宝石优化处理及改善品的特征一、判断题1．按国标规定，所有染色宝玉石均须在鉴定报告中注明属“处理”2．高温下使蓝宝石色斑或色带扩散的改色手段称为“扩散热处理”3．红外光谱仪只能分清一部分A货或B货翡翠4．按国标规定，出售任何品种的浸蜡玉雕件均可在宝玉石名称后不注明（处理）5．任何染色宝玉石的鉴定证书上，按国标规定：必须在名称后加上（处理）6．染色玛瑙效果稳定，上市时无需标明为处理的7．辐射改色的托帕石上市时须声明为“处理”的8．再造绿松石属于处理宝石9．托帕石经辐照改色并加热固色后即可上市10．扩散处理蓝宝石中固态包裹体的变化特征与热处理蓝宝石中的相似二、选择题1．优质仿珍珠是在圆核上面涂上多层的：（）。
a．鱼鳞漆b．银粉c．白瓷漆后制成的2．目前对辐照处理黄玉（Topaz）的放射性残留允许量（出厂—上市）为：（）。
a．70～15贝克b．70～15伦琴c．70～15γ3．区分翡翠与无机玻璃充填的B货翡翠应选用：（）。
a．滤色镜b．显微镜c．红外光谱仪4．用气相沉淀法改善的镀膜钻石，翻面的外观特征是：（）。
a．无纹平滑b．有平行线纹c．有云雾状纹5．为查明红宝石中有无玻璃填充，宜选用：（）。
a．亮域照明和斜照明b．暗域照明c．反射照明6．判别钻石与激光穿孔钻石或充填处理的钻石时，最好选用：（）。
a．亮域照明b．暗域照明和斜照明c．反射照明7．判别扩散蓝宝石与蓝色蓝宝石时，要侧重观察：（）。
a．生长线或固态包裹体有无变化b．对比棱、尖与面之间颜色的差异c．棱线有无毛茬8．红宝石与染色红宝石的判别宜使用：（）。
a．滤色镜b．显微镜c．分光镜9．在合法贸易中，下列哪种优化祖母绿无须声明：（）。
a．注无色油的b．注有色油的c．注塑料的10．区分翡翠和C货翡翠时必须用的仪器是：（）。
a．放大镜或显微镜b．查尔斯滤色镜c．比重天平11．目前我国对辐照处理黄玉的携带放射性残留，参照日用工业品的辐射防护规定，放射性允许标准为：（）。
02 水热法 宝石改善与人工合成 讲座
水热法
水热法是利用高温高压的水溶液溶解矿物质， 控制高压釜内溶液的温差产生对流和形成过 饱和状态，使溶解在溶液中的矿物质在种晶 上析出，生长成较大的晶体。 自然界热液成矿就是在一定的温度和压力下， 成矿热液中成矿物质从溶液中析出的过程。 水热法合成宝石就是模拟自然界热液成矿过 程中晶体的生长。
③ 生长阶段 ④ 开釜阶段
升温调节、控温和温差， 停炉、打开保险、冷却降温、高压釜出膛
降至室温、开釜、取晶体、 倒余渣、清洗晶体和高压釜、检查
合成彩色水晶添加的致色元素及随后的处理
颜色
蓝色 褐色 深褐色 绿色 紫色 黄色 黄-绿色
添加剂及随后的处理
加Co，然后在还原环境加热 加Fe 加Al，然后辐照 加Fe，然后在还原环境中加热 加Fe，然后辐照 加Fe g射线辐照，然后加热
水热法生长宝石晶体与鉴别
本章要点
理解水热法生长宝石晶体的有关概念和原理 了解影响水热法宝石晶体生长的因素及其
合成各种宝石晶体的工艺过程和生长条件 掌握水热法生长各种宝石的鉴定特征
思考题
1. 水热法生长宝石晶体的方法有几类？ 2. 水热法生长的宝石晶体有几种？ 3. 水热法生长的各洁干净、一定的表面积比
§3 水热法生长水晶晶体与鉴别
水热法合成水晶的历史 始于19世纪初 1928年德国科学家理查德.纳肯首次使用高压釜 1950年美国、英国进行商业性生产 我国50年代开始研究，1998年产量可达1400吨
已投放市场的合成水晶品种 无色、紫色、黄色、绿色、蓝色、玫瑰粉红色、
等温法高压釜
溶液 培养体 高压釜 籽晶
温差法高压釜
宝石的优化处理
一、宝石的优化处理1、优化处理解释：除切磨合抛光以外用于改善珠宝玉石的外观（颜色、净度或特殊光学效应），耐久性或可用性的所有方法，它是宝石学研究的一个重要内容。
目的：就是使宝石又更高的商业价值优化：传统的被人们广泛接受的，使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化方法处理：非传统，尚不被人们接受的优化处理方法常见方法优化方法：热处理、漂白、浸蜡、浸无色油、染色（玉髓、玛瑙）处理方法：浸有色油、充填（玻璃充填、塑料充填或其他聚合物等硬质材料充填），浸蜡（绿松石），染色，辐照、激光、钻孔、覆膜、扩散、高温高压处理。
二、优化处理的方法优化处理方法多种，按照处理特点分为：1、加热处理2、辐照处理3、染色处理（给宝石加入外来染色剂，必要时辅助以淬火或酸蚀提高孔隙度4、充填处理5、表面处理6、其他：难以归纳如激光、剥皮（珍珠）1、热处理方法主要机理⑴改变致色杂质离子的价态⑵消除不稳定的色心色心事一种能产生颜色的晶格缺陷，能选择性吸收可见光的能量而产生的颜色。
无色托帕→辐照→黄褐色→加热→蓝色⑶脱水作用⑷蜕晶质结构的逆转⑸净化或老化→有机宝石⑹消除色带、诱生裂隙→焰溶合成红蓝宝石常有弯曲生长纹→高温处理可消除或减弱弯曲生长纹，有时与红宝石不易区分⑺消除丝状色和暗色核心2、加热的温度变化3、加热设备（1）烧杯、坩埚（2）烘箱（3）马弗炉、井式与管式（4）加热釜4、热处理的主要鉴别特征（1）宝石具有天然罕见的颜色，应引起怀疑（2）热处理的表面痕迹，在抛光引起多面腰棱（3）包体溶蚀、诱发的裂隙、色带模糊（4）吸收光谱变化（5）荧光液可能变化二、表面和体扩散处理Ti+Fe→蓝Gr→红Ni→黄适量Ti→星光Fe+Gr→橙→粉红2、体扩散处理也称铍扩散（Be）3、扩散处理的鉴别特征（1）颜色分布：仅在表面，形成与琢形相关的色带（2）表面特征：再次抛光形成的多面腰棱（3）颜色浓集在裂隙、腰棱（4）固体包体溶蚀等高温热处理的特征三、高温高压处理1.高温高压处理钻石的工艺HPHT处理目前主要有两种类型，一种为处理IIa型，一种处理Ia型，但都选择褐色钻石为处理对象褐色钻石Ia→绿色IIa→无色2．HPHT处理钻石特征（1）表面和裂隙中的烧痕（2）环绕包体的裂隙（3）一些处理的无色钻石在正交偏光镜下显示强的异常消光四、辐照处理（1）镭辐照处理特点：a.颜色无法进入钻石内部，钻石的绿色仅在表层b．绿色是永久性的、不会褪色c.被处理的钻石在较长时间内有放射性，会对人体造成伤害（2）回旋加速器处理（质子、a粒子、？核）特点：a.粒子带电(+)，不能穿入钻石深部，颜色仅在钻石表面b.辐照产生的颜色为暗绿色，处理时间较长则为黑色c.经处理的钻石开始有放射性，但时间较短暂d.颜色是稳定的，长久不会褪色e.在500—900C加热，可以使绿色转变成黄色、橙色、或褐色（3）线性加速器（高能电子）特点：a.电子带电（—），但质量较a粒子小很多，因而处理钻石虽然不能穿透整个钻石，但深度可达2mm。
【宝石学】宝石优化处理
⑵缝合法（裂隙连接技术）：采用新的激光孔可将钻石 内部的天然裂纹与表面的裂隙连接起来，在钻石表面产生平行 的外部孔，看起来像天然裂纹。然后通过裂隙处理内部包体。
⑸净化或老化
对象牙、琥珀等有机宝石热处理，会使其中的有机 质氧化，使外观颜色变深，达到“仿古或做旧”效果。 含大量微小气泡的不透明琥珀，热处理后可净化为透明 琥珀。琥珀热处理后诱发盘状张裂隙，俗称“太阳光 芒”。
⑹消除色带、诱生淬火裂隙
焰熔法合成的刚玉宝石常有弧形生长纹，高温 热处理/淬火处理可消除或减弱弯曲生长纹，若淬火 裂隙再经熔合处理，常诱发指纹状包体，有时与热 处理红宝石不易区分。
左图：露出红宝石裂隙表面的玻璃体光泽较弱 右图：显微镜下，裂隙中的玻璃沿裂隙分布
6、激光处理（改善钻石净度）
激光打孔：用激光束钻一个直径小于0.02mm的细小空洞直达 深色包体处，激光束可烧蚀包体，再用氢氟酸腐蚀并除去包体， 激光孔道可用铅玻璃或人造树脂充填。
新的“KM”内部激光打孔法：2000年引入，KM（Kiduah Meyuhad）是西伯来语“特别打孔”的意思。可有两种方法：
⑶无害：优化处理后的宝石对人体不产生任何伤害。
例如：明显带放射性残余的辐照处理宝石可能导致皮肤癌、 人体造血功能障碍等。
目前国内尚未对宝石放射性标准做出统一规定，一般参照 1988年发布的“辐射防护规定”（GB8703－88），“日用工业 品和玩具的放射性允许标准为70贝克”（欧洲为70贝克，美国 为30贝克）。
Nova钻石（高温高压增强型）：1999年，美国诺瓦 公司（NovaDiamond）采用HTHP法将常见的Ⅰa型褐色 钻石处理成鲜艳的黄色～绿色钻石。
宝玉石鉴赏之优化处理的种类
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。
2.常用类型（1）箔衬: 在宝石的背面贴上高反光的薄膜、彩色薄膜以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以产生猫眼或者星光效应。
（4）涂层和镀层: 在宝石的表面涂上彩色的胶质层增强色彩，例如涂膜翡翠。
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。
3.鉴别特征① 宝石镶嵌的方式：采取封闭式镶嵌。
② 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。
③ 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。
④ 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。
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。
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。
2.热处理的工艺为了达到改善的目的，宝石的加热方法常与其他的一些方法配合使用，最常用到的方法有：（1）气氛条件：例如用还原气氛加深浅色蓝宝石的颜色，用氧化气氛消除红宝石的蓝色色斑。
有些处理还需要使用惰性气或者真空，保护宝石不受氧化。
（2）介质环境：在高温热处理时，由于填充料熔融还会产生熔体介质，熔体介质流入宝石的裂隙起到愈合裂隙的作用，提高了宝石的透明度和表观净度，这也被称为裂隙愈合热处理。
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扩 散 处 理 蓝 宝 石
本章要点
1. 熟悉扩散处理技术的原理及工艺条件。 2. 掌握红篮宝石扩散处理的鉴别特征。
复习思考题
1. 什么是扩散处理？简述扩散处理的原理？ 2. 什么是Ⅰ型、 Ⅱ型扩散处理蓝宝石？ 3. 鉴定扩散处理蓝宝石有效的方法是什么？有何典型特 征？ 4. 扩散处理红宝石、星光宝石有何鉴别特征? 5. 当你接触扩散处理的宝石时，如何最有效鉴别？
扩散蓝宝石的类型
根据扩散层厚度 根据致色离子
Ⅰ型： 0.004~0.1mm Ⅱ型（“深”扩散处理）达
0.4mm
Cr、Ni：橙黄色扩散层 Co： 蓝色扩散层 Fe、Ti：扩散蓝宝石（主要）
扩散处理刚玉还可有铬扩散（粉红色），钴扩散， 只是其他颜色的扩散刚玉宝石方法目前还不成熟。
扩散理工艺
原料：无色或淡色透明的天然刚玉， 工艺：
1. 打磨成刻面等各种形状、尺寸的毛坯，细磨不抛光； 2. 埋在氧化铝为主和含致色离子的化学药品中； 3. 高温炉中加热2～200小时， 4. 升温范围1600～1850℃，以1700～1800℃最好。 一般温度高，维持时间长，颜色渗入的深度也较大。
“深”扩散法：采用对宝石进行多重加热的方法， 即在宝石冷却后，再重新加热。这种反复多次，多 重扩散，处理时间要两个月以上。
鉴定扩散处理蓝宝石有效的方法：
油浸和放大观察。
肉眼或显微镜下观察
扩散处理的线索： 1.Ⅰ型扩散为灰蓝色、蓝 色，表面似水淋淋、灰蒙 蒙的雾状外观,；
Ⅱ型扩散为清澈的蓝蓝紫色，似天然优质蓝宝 石。
2. 坯料表面呈现出部分 反射光和表面烧结物，经 抛光可部分或全部去除；
表面烧结
双层带状物
色料沉积
3. 抛光轻时，抛光面常上产生一种双层带状物，放大镜 下观察可见一个扩散层。
2. 斑状刻面，颜色深浅不一的现象，使整个宝石颜色不
均匀，或处理、抛光不均匀，由扩散层厚度不同引起。
3. 腰围边效应，即腰围常完
全无色，整个腰围清晰可见。 是热处理过程中，边缘过度熔 融、烧结，抛光时不得已加重 抛光而出现的现象。
腰围边效应
4. 蓝色轮廓，扩散处理宝石的边缘都很清楚，显示渗色
层的特征。
3.处理的方法 （1）表面扩散热处理； （2）体扩散热处理。
扩散处理原理
蓝宝石的颜色成因，目前公认是由Fe2+-O-Ti4+间 电荷转移而形成的。
扩散处理原理：在晶体中引入一定含量的铁和钛 离子，以代替刚玉（AI2O3）分子中的铝。
扩散处理需高温条件，略低于宝石熔点的温度， 使晶体格架扩大，便于半径较大的着色离子迁移， 部分进入到刚玉宝石的表层，使宝石呈现出蓝色。
扩散处理红宝石的鉴定特征
因Cr离子进入浅红色刚玉样品表面，形成薄的红色扩散层。
（1）雾状外观： 扩散处理红宝石透明度稍差，呈灰蒙蒙的雾 状外观。 （2）网状微细裂纹 : 表面着色层分布有网状裂纹和密集的微 小气泡，当用强光从侧面照明时，可出现乳光效应. （3）红色色斑 :在样品的某些局部和裂隙中可观察到红色色 斑。 （4）蛛网状图案: 颜色浓集于面棱及腰棱和裂隙中。 （5）异常的Cr含量和折射率:表面Cr含量可高达 4wt%,并造成 异常高的折光率，1.81以上。 （6）荧光:在SW下，部分样品
表面扩散处理法主要应用于刚玉族宝石，从1990年 开始有成品进入市场，在国际市场上多为蓝色刚玉， 与纯正的蓝宝石的颜色相当，透明度好。
扩散处理
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。
4. 表面裂纹或周围孔隙中，常有色料沉积。
5. 宝石中的包裹体周围常有高压碎片，部分包裹体熔融 ，如金红石的丝状部分熔融成点状，或被吸收。
斑 状 刻 面
高凸起
油浸观察：最实用的鉴定方法，浸入浸液后典型特征： 1. 高凸起，沿刻面接合处和腰围见较深的色线或高凸起
注意色线与宝石色带、包体区别：后者常常不规则。
扩散处理蓝宝石的鉴定
鉴定依据：人工扩散的颜色仅限于宝石表层，而宝石 的核心部分是原天然刚玉宝石，宝石的颜色层可通过切 磨或抛光部分或全部去除。
为此，标准宝石学测试（折射率、比重、多色性、双 折率和硬度等）与天然刚玉没有差别，只能测定出它是 刚玉宝石，甚至可找到天然刚玉的特征。甚至吸收光谱 和紫外线荧光也很难提供经过人工扩散处理的证据。
3. 放大检查：星光仅局限于表面。弧表面有 极薄层细小点状聚集的絮状物，非针状金红石定向排列。
4. 荧光：长短波紫外光下无反应。 部分有红色斑样品发红色荧光。
5. 化学成分：样品表面Cr2O3含量 异常。表面铬含量高，油浸中呈 轮廓清晰的高突起红色圈。
染色处理
染色绿柱石
本章要点
1. 熟悉染色处理技术的工艺条件。 2. 掌握常见染色处理宝石的处理工艺及鉴别特征。
与天然宝石对比，用透射光 照射：天然宝石看不到刻面 界限，边缘不清楚。而扩散 宝石，刻面接合处清楚，整 体呈现清楚的蓝色轮廓。
天然
扩散
5 . Co2+扩散的蓝宝石，
在查尔斯镜下呈现红色。
在二碘甲烷中
A
B
C
D
其它鉴别特征 1. 荧光特征：短波紫外光下有白垩状蓝色或绿色荧光；
长波紫外光下有蓝、绿色甚至橙色荧光。
出现白垩色荧光。 （7）吸收光谱特征:较难观察
到696nm附近的荧光发射线。
白垩色的短波紫外荧光
扩散处理红宝石的鉴定特征
因Cr离子进入浅红色刚玉样品表面，形成薄的红色扩散层。
星光特点
扩散处理星光刚玉宝石的鉴定
1. 颜色：整体为黑灰色调的深蓝色，弧面型 的底部、裂隙内有红色斑块物质。
2. 星光特点：完美、均匀，批量样品中过于 完美与天然星光不符。
2. 紫外-可见光光谱特征：
天然蓝宝石以565nm为中心吸收而呈现蓝色，Fe2+、Ti4+离 子浓度决定色调深浅。
此外Fe3+离子而出现327nm、388nm、450nm的吸收。 扩散处理的蓝宝石含少量Fe3+离子，缺失Fe2+离子和Ti4+离 子，当深层扩散处理中，原有Fe3+→Fe2+离子，并形成Fe2+ Ti4+离子对→蓝色。 因此，Ⅱ型扩散缺失Fe3+而由其引起的吸收线消失，只存 在565nm为中心的吸收。