[內容提要]:根據相關的資料現將剛玉寶石鈹擴散的一些情況介紹如下: 一、關於剛玉寶石鈹改善的工藝 在剛玉寶石高溫鈹擴散工藝中,鈹離子(Be2+)的引入是通過綠柱石(B.
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根據相關的資料現將剛玉寶石鈹擴散的一些情況介紹如下:
一、關於剛玉寶石鈹改善的工藝
在剛玉寶石高溫鈹擴散工藝中,鈹離子(Be2+)的引入是通過綠柱石(BeAl2O2)粉末實現的,其工藝方法基本有兩種。
1、助熔劑法
在含有硼、磷的助熔劑中加入重量百分含量2%-4%的金綠寶石粉末,表面塗上助熔劑的寶石在1800。C的氧化氣氛中加熱25小時。
2、粉末法
將含2%-4%金綠寶石粉末與高純度氧化鋁粉末混合,然後將寶石埋入其中在1780。C的氧化氣氛中加熱60-100小時。將0.8%的氧化鈹加入氧化鋁粉末,效果相同。
在鈹的高溫擴散過程中,鈹元素可以擴散到整個寶石中。各種顏色的藍寶石和紅寶石的顏色都可通過鈹擴散得到非常好的改善。助熔劑法處理的寶石顯示出極好的表面顏色一致性,而粉末法處理的寶石顏色幾乎擴散到整個寶石。
二、致色機理
1、鈹離子的作用——鈹離子不是產生黃色的直接原因,其主要作用是作為高溫下產生的鐵氧捕穴缺陷色心的穩定劑,使得它們在降低到室溫時,仍能穩定存在。鈹改善藍寶石主要是對光譜中的藍區普遍強吸引,從而產生了強烈的黃色調。
2、鐵離子的作用——寶石中鐵離子的含量對於鈹改善的工藝過程起著重要的作用,與藍寶石的黃色有著直接的關係,鐵離子是形成橙黃色的主要離子,其呈色機理是形成鐵氧捕穴缺陷色心。鐵含量低的樣品處理後呈棕色,而鐵含量中等及高的樣品經處理後則呈現出黃色。
3、氧分壓作用——與其他寶石相似,藍寶石晶體內存在一定的氧分壓,使得晶體內Fe2+Fe3+比值保持恒定。在高溫氧化條件下,當環境中的氧分壓大於晶體中的氧分壓時,外來的氧原子沿空位向晶體擴散,導致晶格中雜質鐵離子價態及能級發生改變,原有點缺陷的平衡態被破壞。當陽離子空位捕獲一個電子時容易導致鄰近空位的氧離子失去一個電子並與Fe3+結合而形成Fe-O捕穴缺陷色心。捕穴缺陷色心的吸收強度對溫度和氧分壓的吸收強度越大。
4、高溫的作用——Be2+的離子半徑(r=0.034mm)遠小於Al3+,正常情況下難以置換Al3+離子,高溫環境有助於外來的Be2+離子遵循對角線法則不等價取代Al3+,在置換過程中易產生大量的陽離子空位。
綜上所述,高溫、氧化氣氛及鈹穩定劑是使橙色藍寶石致色的主要外因條件,Fe-O捕穴缺陷色心、寶石中的Cr3+和Fe3離子組合是導致橙色藍寶石致色的主要內因條件。
三、鈹改善寶石的特徵及鑒定
1、顏色——顏色不同的寶石經鈹改善後可以會產生不同的顏色,一些樣品鈹改善後得到的顏色見下表,樣品改善後其顏色不同程度地呈現黃—橙黃色調。
鈹改善剛玉寶石的顏色
改善前 改善後
無色 黃色橙黃色
粉紅色 橙黃色—粉紅色—橙黃色
暗紅色 鮮紅色—橙黃色—紅色
黃色綠色 黃色
藍色 黃色或沒有明顯效果
紫色 橙黃色—紅色
2、物理性質——表面特徵:在許多情況下,熱處理過程會使藍寶石表面熔融或再結晶,在改善寶石未被拋光前可看到,重新拋光後剛玉寶石表面也留有小麻點。
包裹體特徵:鈹改善方法需要樣品中出現,如針狀礦物晶體的熔化、礦物包體周圍形成的應力圈、氣液包裹體的炸裂現象等。另外也可能出現一些特殊的內外部特徵。如一顆4.75克拉、淺黃色、八角形明亮式的鈹改善藍寶石,在顯微鏡下可看到十分明顯的色域及一個小型部分癒合的裂縫(指紋狀)。將此顆寶石浸入二碘甲烷後,可看到在無色中心區域的週邊有著一圈局限於表層的黃色域。寶石內部有多個外形不尋常的半圓形帶狀的
包裹體,是由許多微小的白色顆料所組成。在天然或合成藍寶石中都未曾發現此類型的包裹體,這些包裹體可能就是鈹改善過程中所留下的。
3、發光性——通過鈹改善的藍寶石在發光性方面與天然藍寶石或傳統熱處理藍寶石並沒有特別的差異,天然、合成或傳統熱處理紅寶石具有或強或弱的紅色螢光,但鈹遷移或擴散的紅寶石不具螢光性,在紫外光照射下往往不發螢光。
4、顏色分佈特徵——鈹改善的剛玉寶石總是帶些黃色或橙黃色調,擴散剛玉寶石的黃色或橙黃色富集于寶石的表面或裂隙中,將寶石浸于高折射率的液體中,現象更為明顯。而內部鈹遷移改善的紅藍寶石顏色非常均勻。
通過對大量的鈹改善的剛玉原石及刻面寶石的研究表明,尤其是由鈹擴散方法產生的顏色均勻紅、藍寶石,目前還沒有十分有效的常規檢測方法。(白汝侖)