宝石加工学
第一章绪论
1.宝石加工学的概念：宝石加工学是研究如何将玉石原料恰当地加工成成品宝石，并且最大
．．
限度
．．地展示宝石的内在美及工艺美的学科。
恰当——利用率
内在美——颜色、透明度、折射率、特殊光学效应
工艺美——通过加工所创造出来的美
2.宝石加工学的分类：钻石加工
．．．．，玉石加工
．．．．。
．．．．，宝石加工
3.宝石加工学与其他学科的区别：它不同于宝石学，钻石学，宝石改善等学科，是一门相对独立的学科。
特点——实践性强
很多技术——加工技术的改进，加工工艺的提高，加工设备的更新和完善
总之，宝石加工学是集知识性
．．．
．．．和实践性
．．．．．．．．．和在人类的
．．．于一体，是在总结多学科知识的基础上
生产实践中
．．．．．逐步发展起来的一门新兴科学。
4.宝石加工学的重要性a.连接顾客的纽带
b.决定了宝石的价值
c.决定了销售能力
d.它是宝石贸易的基础
5.学习宝石加工学的目的：
（1）掌握宝石加工学的原理：不仅要知道如何加工宝石，而且要知道为什么要这样加工。
（2）掌握常见宝石款式的加工方法：圆钻型，椭圆型，橄榄型，水滴型，祖母绿型，棱株
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
型．，凸面型
．．．．等。
（3）了解宝石加工厂是如何运作的
第二章宝石的款式
1.款式：造型，琢型，切工。
宝石的琢型分四大类：凸面型，刻面型，珠型和异型。
a.凸面型（也称弧面型或素面型）
（1）根据腰型可分为：圆形，椭圆形，心形，矩形，方形，垫形，十字形，垂体形等（2）根据凸面宝石的截面形状可分为：单凸面琢型，扁豆凸面琢型，双凸面琢型，空心凸面琢型，凹面琢型。
b.刻面型：（也称楞面型或翻光面型，其特点是宝石造型有许多小面按一定规律排列组合而成呈规则对称的集合多面体。）
（1）钻石式：是目前运用最多的琢型
（2）玫瑰式：主要用于不完整的钻石晶型
（3）阶梯式：最典型的代表是祖母绿式
（4）混合式：由前三种琢型混合而成
（5）珠型：通常运用于中、低档宝石
（6）异型：分自由型和随型两种
·玫瑰型
始于16世纪，18世纪达到鼎盛
这类的宝石设计是建立在全内反射的基础上的。使进入宝石的光线产生全内反射提高石的亮度。玫瑰型切磨简单，用料经济基本形状是底部为一平面上是对称排列的若干组小面，顶部终止于一个顶点。
双玫瑰型：是玫瑰型的变型，其底部与顶部对称。
2.款式的构成
a.名称
b.比例：以直径作为衡量标准。主要比例有：台宽比，亭深比，全深比，腰厚比.
c.角度：以台面为参照物其余面与之相交的几何角度即为该面的角度。
3.宝石款式的设计
款式设计是必不可少的前期工作，一般包括：宝石的琢型选择，宝石的琢型的定位与定向，加工方法。
宝石的价值是指宝石的美学价值
．．．．的总和。
．．．．和商品价值
美学价值：a外在美：质美；形美
b内在属性：罕见性；耐久性；天然性
商品价值：表现在价格上。
取决于：a美学价值
b市场行情
c人们的消费心理
另一方面：保值性（高档宝石比黄金保值）
4.设计原理：光的全反射原理。
5.宝石琢型的选择
a凸面型：（1）透明宝石包裹体过多时
（2）所有不透明或半透明的宝石
（3）具有特殊光学效应的宝石
b刻面型：用于所有无色和有色的透明
．．宝石
主要突出以下几个光学效应：体色，亮度，火彩，闪耀程度。
6.琢型的定位与定向
a凸面琢型的定位与定向：
（1）猫眼效应：任何原石若包裹体为平行排列的纤维状或管状均可磨制成猫眼效应。（原理：包裹体对可见光的折射和反射做用引起的。）
定位：琢型的底面平行于纤维状或管状包裹体（若轮廓为椭圆则纤维方向垂直宝石长轴）
（2）星光效应：指一组放射状闪动的亮线，像夜空中闪烁的星星。由两个或三个方向排列的针状管状包裹体组成的四射、六射星光。
定位：弧面宝石的底部与包裹体所在的平面平行。
（3）月光效应，拉长石效应，金星效应：
·月光效应
．．．．：随着样品的转动，在某一角度见到白至蓝色的发光效应，看似朦胧的月光。
·拉长石晕彩
．．．．．：由聚片双晶层与层之间的光互相干涉形成。
·金星效应
．．．．：有微小片状包裹体成层分布而产生的反射光。
定位：三种特殊的光学效应原理稍有不同，但都具有层状结构。将琢型的底面平行于层状结构。
b刻面宝石琢型的定位和定向
（1）多色性明显的宝石定位
常见有红宝石，蓝宝石，碧玺，坦桑石等。对于不同宝石定向定位应视情况而定（2）无多色性或多色性不明显的宝石
应该考虑最大限度利用宝石，保证成品的出成率，方法是：台面平行对角线平面。
主要宝石：石榴石，尖晶石，水晶等。
（3）具有色带，色区，色团和色斑现象的宝石
在设计时如果台面方向确定不对，会造成成品从台面观察时颜色分布不均匀的现象，影响其价格。例如：
·对蓝宝石色带的处理
·对紫晶色团、色斑的处理
·碧玺应视情况处理
方法：色带平行台面。
（4）具有解理宝石的定位定向
宝石易裂开故应避免台面平行解理面，是台面与解理面成5～10度角
7.
设计方法（琢型）
一个宝石的加工水平主要从四个方面来衡量：颜色
．．。设计是加工的前
．．、重量
．．和比例
．．、瑕疵
提，没有好的设计就不会有好的加工。
a颜色的设计：
颜色与厚度
．．有关（使用改进型的款式可改善宝石的颜色）。对于浅色折射率低的黄．．和粒度
玉、水晶等选用垂直平分或者水平平分台面的方法。
主要方法：色深的宝石减少亭部厚度（漏光）降低颜色浓度。
b重量设计：
重量包括两个方面的含义：单粒宝石的成品重量；一块宝石原料经加工后成品总质量。
增加重量的方法：增加腰部的直径；增加腰部的厚度；增加亭部深度；改变宝石台面为
弧面。
c瑕疵和包裹体的设计：
瑕疵，包裹体都是影响宝石的因素，加工过程要考虑下面几点：瑕疵和包裹体的大小
．．、
数量
．．、轮廓
．．．。
．．和透明度
．．、位置
．．、颜色
不同情况分别采取以下措施：
（1）对有颜色的包裹体和大的裂隙应在原石切割时就去掉。
（2）在设计原石时，尽量了解包裹体的位置，并做上标记。
（3）先大后小的原则，对有隐患的裂隙宁可减少款式尺寸，也要去掉。
（4）对于实在无法去除的包裹体应尽量把它设计到不影响宝石美观的位置上，如腰部。（5）对于颜色鲜艳，形体规整，轮廓清晰易于观察的包裹体可充分利用。如琥珀中的昆虫包裹体，发晶，水胆玛瑙。
d比例的设计：
主要考虑台面大小（60%），冠部角度，腰部厚度（1～3%）和亭部深度。
7.设计步骤
拿到一块原石进行审查：外皮的颜色，透明度及特殊的光学效应。
a原始的定名：确定切磨角度
b了解外部特征：形态
．．，包裹体
．．，裂隙
．．．等
．．，颜色
．．，重量
c分析原石：通过了解已知情况，推断未知情况。如颜色是否均匀，裂隙的深度及数目，特殊光学
d设计方案：小块原石——直接参照款式设计
大块原石——应选择设计方案
第三章宝石的原料
1.宝石的基本概念及分类
a宝石的基本概念：由天然产出，具有美观，耐久，稀少性，具有工艺价值，可加工成装饰品的天然物质称为天然珠宝玉石，简称宝石。
b特性：美、久、少
c分类：珠宝玉石：（1）天然珠宝玉石：天然宝石，天然玉石，天然有机宝石。
（2）人工宝石：合成宝石，人造宝石，拼合宝石，再造宝石。
2.宝石的物理性质
a光学性质
（1）颜色：色相、明度、饱和度。
（2）透明度：宝石透过可见光的能力。
（3）光泽：宝石及表面反射光的能力。
（4）多色性：是由宝石双折射产生的。
（5）色散：白光通过透明物质的倾斜平面时，分解成它的组成波长。
b力学性质
（1）硬度:宝石抵抗外力机械作用的强度。分摩氏硬度（刻磨硬度）和维氏硬度（压入硬度）。
摩氏硬度：钻刚黄水正磷萤方石滑
．．．．．．．．．．
（2）脆性和韧性：脆性是指宝石在外力作用下容易破碎的性质。韧性与脆性反消长关系。 10黑金刚石
9软玉
8翡翠、红宝石、蓝宝石
7—7.5钻石、水晶、海蓝宝石
6橄榄石
5.5祖母绿
5黄宝石
3猫眼石
2萤石
（3）解理、裂理和断口
解理：晶体受力后，沿某一结晶方向裂开成光滑平面的性质。
裂理：晶体受力后沿双晶结合而裂开产生的平面为裂理。
断口：晶体受力后产生的无定向非平面的破裂为断口。
c加热影响
在对宝石进行加热时要注意防止宝石破裂，破坏结构，变色等情况发生。（绿松石，珊瑚）
3.宝石的化学性质
大多数宝石的化学性质都较稳定，但一些磷酸盐（绿松石）碳酸盐（孔雀石、珊瑚、珍珠等）在强酸中易腐蚀。
4.宝石原料的选购
·确定是否为宝石级原料（透明，有色包裹少）
·确定颜色的好坏
·确定原料的洁净度
·粒度与料形
5.出成率：
出成率=加工后成品重量/宝石原石重×100%
一般<25%
6.价格：
利润=料重×上机率×出成率×成品价格-料重×料价格-其他成本
利润率=利润/投入成本×100%
第四章宝石的锯割
适用于锯割方法割宝石的情况：块大；形状不规整；有明显裂纹；存在明显影响美观的包裹体
锯机：
1.泥沙锯（各种大小）
2.大料切割机
开石机（15cm以上）：动力及传动装置，进料装置，材料固定装置，冷却装置及控制装置。切片机（10—15cm）
冷却方式：将冷却液喷洒在锯片上
．．．．．．．．．
．．．．．．．．．．；将锯片浸在冷却液中
冷却液：水冷
．．和油冷
．．
3.宝石切割机：锯片直径150mm、110mm、100mm三种
锯片：传统的锯片仅为圆形钢片切割效率低，当今钻粉锯片已成为主要工具。其内径，外径，厚度，钻粉粒度都已成系列。
从制作工艺上看可分为热铸锯片和滚压—电镀锯片两种
第五章宝石的琢磨
1.琢磨机理：
a松散的颗粒磨料琢磨
b固着的磨料琢磨（现代加工的主要方式）：磨料借助其他物质固着在基体上可制成磨具，称为固着磨料琢磨。
冷却液：不仅起到冷却作用，也对琢磨起促进作用。
2.磨料
a磨料的特性：硬度高，韧性好，有适当的自锐性，熔点高，化学稳定性好。
b磨料的粒度：磨料的粒度号越大，粒度越细。
c磨料的种类：
·碳化硅（SiC）：“人造金刚砂”，硬度：9.25。
·碳化硼（B4C）：硬度最高仅次于金刚石，韧性比碳化硅好，价格比之贵。
·天然及人造金刚石粉：最硬，黑色的韧性较大。
d磨料的选择原则：琢磨效率，琢磨工艺和节约成本。
3.磨具
宝石加工磨具的磨料通常用碳化硅及金刚石粉这两种。
a碳化硅磨具：又称人造金刚砂磨具，硬度高、价格低、种类全
．．．．．．．．．．．。
结合剂的种类：陶瓷，树脂，橡胶
．．．．．．．．。
砂轮的速度：陶瓷<35m/s；树脂<40m/s
b金刚石磨具：砂轮，磨盘及各种特殊用途的异形磨具。
（1）金刚石砂轮：直径一般在25～200mm之间；钻粉粒度在70#～320#之间。
（2）金刚石磨盘：直径主要有150mm和200mm两种；钻粉粒度120#～1200#，广泛应用于小面型宝石的造型、粗磨和精磨等各工序中。
（3）异形磨具
第六章宝石的抛光
1.抛光机理
抛光工艺主要是除去被加工宝石因前道工序留在表面的痕迹以获得光滑明洁的光学表面，同时精确的修正宝石的几何形状，使其造型更加完美，更加符合设计的要求。也是体现宝石内在美的重要因素。
2.抛光剂
a钻石粉：灰白色，一般只用来抛光硬度7以上的宝石。
b氧化铝：用于除钻石外的各种宝石抛光。
c氧化铈：粉红微带黄色，易溶于浓硫酸或浓硝酸，不溶于稀酸或水。可用于抛光硬度的脆性宝石，如水晶、橄榄石等。
d氧化铬：绿粉
e氧化铁：俗称铁丹
f二氧化硅：俗称硅藻土，极均匀、细腻。灰白微带黄色，广泛用于玛瑙或其他低硬度宝石的抛光。
3.抛光工具：
a软质抛光工具：毛毡、皮革、毛呢等材料制作的软质抛光盘成为软盘。
b中硬抛光工具：由沥青、木头、塑料制成。
第七章刻面宝石的加工工艺流程
1.加工原理：在选择一个基准面后，在空间确定一个或多个面的位置，可依靠角度及分度二个参数唯一确定。
·角度：选择台面为基准面（零度）其余面与之夹角称该面的角度。角度决定层次。·分度：（以64分度八角手为例说明）将360度分为64份，每份为5.625度，每一份称之为一分度。分度决定同一层可以磨多少个面。
2.刻面宝石的加工设备
a八角手宝石切磨机
结构：主要有动力传动，升降架和八角手三部分组成。
（1）动力传动：电机，轴承，底盘，磨盘
（2）升降台（架）：丝杠式和提升式
（3）八角手：手柄，八角形模块
b刻面宝石的加工工艺流程
（1）出坯
（2）粘胶
（3）将粘有毛坯的粘杆装上八角手，并使之与量针的高度一致
（4）冠部的研磨
（5）冠部的抛光
（6）倒头念粘杆
（7）亭部的研磨和抛光
（8）清洗
注：小面型宝石粘胶的精度要求比较严格，即要求粘杆与宝石的轴线在同一条直线上，又要求宝石的顶部与杆垂直。
粘胶过程中应注意：
（1）粘胶前坯料和粘杆都应彻底清洗干净
（2）粘杆一定要经过预热
（3）宝石预热要恰如其分
（4）粘接后的坯料其底部一定要顶在粘杆上
（5）粘胶完成以后，要是粘杆处于直立状态，自然冷却
第八章凸面宝石的加工工艺流程
1.工艺流程：开料—出坯—粘胶—造型—研磨—抛光—上蜡。
2.加工工艺：
a开料：按设计要求，将材料分割开。
（1）切割较大的块料时，一定要按设计要求在较大型切割机上进行，切割的片料平行度要好，每片厚度均匀一致。
（2）对有可能出现特殊光学效应的宝石材料，在切割前应检查并做好标记。
b出坯：出坯工序是将切割的片料或小块料加工成凸面型宝石断面形状即底面形状，它一般要经过三道子工序：画线，修整，圈形。
c粘杆
d造型：将坯料底部打磨成弧面的大致外形。
方法：
（1）用左手顶着宝石，一方面控制磨削的力度和速度。另一方面，防止因用力过大或砂轮震动而导致宝石脱胶。
（2）用右手把持粘杆末端，控制打磨角度并不断转动粘杆以防止局部消磨过量而损伤宝石的外观。造型一般按如下步骤：呈10—15度打磨一斜面，使坯料程桶形。
（3）以与毛坯边缘呈45度左右的角度再次打磨一斜面，此次打磨的角度应视坯料的比例而变，厚者打磨角度应小一些。
（4）以更大一些的角度在近顶部周围打磨一斜面，使顶面趋于弧面。
（5）轻轻磨削各层斜面的边棱，使顶部近于一弧面。
注意：
（1）砂轮的粒度及转速的影响：粒度太粗消磨较快，但削磨的表面粗糙。
（2）第一次打磨斜面就角度极为重要，角度太小会造成一个厚的边棱和陡的坡面，不好镶嵌。
（3）磨斜面时宝石要均匀的转动。
（4）打磨斜面的次数视宝石坯料的大小及厚度而定。
（5）每打磨完完一次斜面都要从不同方向检查其对称性及其深度，保证弧面曲线美。
（6）削磨斜面之间的边棱，能简化研磨的工作。
（7）必须保持水冷。