助熔剂法生长宝石晶体与鉴别助熔剂法生长宝石晶体与鉴别为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益本章要点l掌握助熔剂法生长宝石晶体的掌握助熔剂法生长宝石晶体的基本原理基本原理l了了解解助助熔熔剂剂法法生生长长宝宝石石晶晶体体的的各各种种方方法法及及工艺过程工艺过程l熟悉助熔剂法生长宝石晶体的优缺点熟悉助熔剂法生长宝石晶体的优缺点l鉴别助熔剂法生长的祖母绿和红宝石晶体鉴别助熔剂法生长的祖母绿和红宝石晶体为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益复习思考题复习思考题1. 助熔剂法生长宝石晶体的概念？助熔剂法生长宝石晶体的概念？2. 助熔剂法生长宝石晶体的基本原理？助熔剂法生长宝石晶体的基本原理？3. 合合成成祖祖母母绿绿和和合合成成红红宝宝石石晶晶体体可可用用哪哪几几种种助助熔熔剂剂法进行生长？法进行生长？4. 助熔剂法生长宝石晶体有何优缺点助熔剂法生长宝石晶体有何优缺点5. 助熔剂法生长的宝石晶体有哪些特征？助熔剂法生长的宝石晶体有哪些特征？6. 如何鉴别助熔剂法合成的祖母绿和红宝石？如何鉴别助熔剂法合成的祖母绿和红宝石？为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益助熔剂法生长宝石的基本原理助熔剂法生长宝石的基本原理 助助熔熔剂剂法法: :将将组组成成宝宝石石的的原原料料在在高高温温下下溶溶解解于于低低熔熔点点的的助助熔熔剂剂中中，使使之之形形成成饱饱和和熔熔融融液液，然然后后通通过过缓缓慢慢降降温温或或在在恒恒定定温温度度下下蒸蒸发发熔熔剂剂等等方方法法，使使熔熔融融液液处处于于过过饱饱和和状状态态，从而使宝石晶体析出生长的方法。
从而使宝石晶体析出生长的方法 此法在一定程度上模拟了自然界的岩岩浆浆分分异异结结晶成矿过程晶成矿过程 “KashanKashan”合合 成成 红红 宝宝 石石 、 合合 成成 蓝蓝 宝宝 石石 、“ChathamChatham”合合成成祖祖母母绿绿、YAGYAG、GGGGGG、合合成成金金绿绿宝宝石、合成尖晶石石、合成尖晶石等为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益基基本本原原理理为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益助熔剂法的分类助熔剂法的分类 根据晶体成核及晶体生长的方式分为两大类：根据晶体成核及晶体生长的方式分为两大类： 自发成核法自发成核法和和和和籽晶生长法籽晶生长法l自发成核法：自发成核法：根据获得过饱和度的方法 缓冷法缓冷法合成红宝石、无色蓝宝石、祖母绿、合成红宝石、无色蓝宝石、祖母绿、合成红宝石、无色蓝宝石、祖母绿、合成红宝石、无色蓝宝石、祖母绿、YAGYAGYAGYAG 蒸发法蒸发法合成尖晶石合成尖晶石合成尖晶石合成尖晶石 反应法反应法反应法反应法钡铁氧钡铁氧钡铁氧钡铁氧l籽晶生长法：籽晶生长法：根据生长工艺生长工艺 籽晶旋转法籽晶旋转法“卡善卡善卡善卡善” ”合成红宝石合成红宝石合成红宝石合成红宝石 顶部籽晶旋转提拉法顶部籽晶旋转提拉法YIGYIG（钇铁榴石）钇铁榴石）钇铁榴石）钇铁榴石） 底部籽晶水冷法底部籽晶水冷法YAGYAG（钇铝榴石）钇铝榴石）钇铝榴石）钇铝榴石）为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益自发成核法自发成核法和和籽晶生长法籽晶生长法为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益籽籽晶晶旋旋转转提提拉拉法法为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益助熔剂法生长宝石的关键因素助熔剂法生长宝石的关键因素助熔剂的选择助熔剂的选择 助熔剂助熔剂性质：性质：1 1溶解能力强；溶解能力强； 2 2低熔点、高沸点；低熔点、高沸点； 3 3粘滞性小；粘滞性小； 4 4挥发性、毒性和腐蚀性小；挥发性、毒性和腐蚀性小； 5 5易与晶体分离；易与晶体分离； 6 6不易污染晶体不易污染晶体。
l实际中因难于同时满足上述条件，多采用复合助熔剂复合助熔剂 l目前使用最广泛的助熔剂是目前使用最广泛的助熔剂是铅、铋极性化合物类，如铅、铋极性化合物类，如PbO、PbF2、PbCl2、PbO-PbF2、 Bi2O3、BiF3、Bi2O3B2O3等硼化合物类如硼化合物类如B2O3、NaBO2、Na2B4O7、KBO2、BaB2O4等等为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益助熔剂法生长宝石的优缺点助熔剂法生长宝石的优缺点l优点优点l适用性强；适用性强；l生长温度低；生长温度低；l可生长有挥发组份并在熔点附近会发生分解的晶体；可生长有挥发组份并在熔点附近会发生分解的晶体； l可在相变温度以下生长晶体；可在相变温度以下生长晶体；l比焰熔法生长出的晶体质量好；比焰熔法生长出的晶体质量好；l热量输送对晶体生长的影响可以忽略；热量输送对晶体生长的影响可以忽略；l设备简单设备简单l缺点缺点l生长速度慢，生长周期长；生长速度慢，生长周期长；l晶体尺寸较小；晶体尺寸较小；l容易夹杂助熔剂阳离子；容易夹杂助熔剂阳离子；l许许多多助助熔熔剂剂具具有有不不同同程程度度的的毒毒性性，其其挥挥发发物物还还常常腐腐蚀蚀或污染炉体。
或污染炉体为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益助熔剂法生长宝石的实例助熔剂法生长宝石的实例l l助熔剂法生长助熔剂法生长祖母绿祖母绿晶体晶体注意两种生长工艺的差异注意两种生长工艺的差异l l助熔剂法生长助熔剂法生长红宝石红宝石晶体晶体l l助熔剂法生长助熔剂法生长YAG晶体晶体为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益埃斯皮克埃斯皮克(Espig)缓冷法生长祖母绿晶体缓冷法生长祖母绿晶体 1888年和1900年，使用自发成核法自发成核法中的缓冷法生长出祖母绿晶体的技术1924-1942年，德国人埃斯皮克(H.Espig)等进行深入研究，并对助熔剂缓冷法做了改进，生长出长达2cm的祖母绿祖母绿晶体 主要设备主要设备高温马弗炉高温马弗炉和铂坩埚铂坩埚合成祖母绿晶体常采用1650的硅钼棒电炉炉子一般呈长方体或圆柱体，要求炉的保温性能好，良好的控温系统 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益首先首先在铂坩埚中放入晶体原料和助熔剂，将坩埚放入高温电阻炉中加热，待原料和助熔剂开始熔化后，在略高于熔点的温度下恒温一段时间，使所有原料完全熔化。
然后然后以0.2-0.5/h缓慢降温，形成过饱和溶液电炉顶部温度稍高于底部，晶体便以约每秒6.010-6cm生长生长结束生长结束，倒出熔融液，所得晶体与坩埚一起重新放回炉中，随炉温一起降至室温 出炉出炉，将晶体与坩埚一起放在能溶解助熔剂的溶液中，溶去剩余的助熔剂，即得到生长晶体生长过程生长过程为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益工艺条件工艺条件 原料：原料：纯净的绿柱石粉纯净的绿柱石粉 纯氧化物：纯氧化物：BeO、SiO2、Al2O3及微量及微量Cr2O3 助熔剂：助熔剂：常用氧化钒、硼砂、钼酸盐、锂钼酸盐、钨酸盐及碳酸盐等目前多采用锂钼酸盐和五氧化二钒混合助熔剂锂钼酸盐和五氧化二钒混合助熔剂为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益工艺流程：工艺流程：a.用铂栅隔开坩埚，放置补充料的铂金属管b.按比例投料（氧化物、助熔剂和着色剂）c.原料入坩锅，加SiO2玻璃、浮于熔剂表面，其它反应物通过导管加到坩埚底部，将坩埚置于高温炉中d.升温至I400，恒温数小时，再缓慢降温至1000保温。
e.补充料，底部2天一次，顶部2-4周一次f.温度至800时，坩埚上下组份扩散、反应形成祖母绿分子g.当溶液浓度达到过饱和时，便在祖母绿晶种上生长h.生长结束后，将助熔剂倒出，坩埚加热硝酸进行溶解处理50小时，待温度缓慢降至室温后，即得到干净的祖母绿单晶生长速度约0.33mm/月月12个月内可长出2cm的晶体为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益b.在祖母绿晶体生长过程中必须按时供应按时供应生长所需的原料，使原料始终均匀地分布在熔体中 工艺要点工艺要点:a.严格控制原料的熔化温度熔化温度和降温速降温速度度，以便祖母绿单晶稳定生长，并抑制金绿宝石和硅铍石晶核的大量形成c.坩埚顶部和底部要保持较高的温度，中部温度较低，存在一定的温差防止其它晶核的大量出现 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益吉尔森籽晶法生长祖母绿晶体吉尔森籽晶法生长祖母绿晶体 法国陶瓷学家吉尔森（PGilson）采用籽晶法生长祖母绿晶体，能生长出1420mm的单晶体，曾琢磨出l8ct大刻面的祖母绿宝石，于1964年开始商业性生产。
装置装置铂坩埚中央加竖铂栅栏网，分隔为两个区，一个为熔化区，另一个为生长区为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益升温至原料熔融，热区熔融后祖母绿分子扩散到温度稍低的冷区当祖母绿熔融液浓度过饱和时，祖母绿便在籽晶上结晶生长热区和冷区的温差很小，保持低的过饱和度以阻止硅铍石和祖母绿的自发成核作用添加原料，一次可生长多粒祖母绿晶体 热区热区：添加原料、助熔剂和致色剂；冷区冷区：吊挂籽晶，视坩埚大小排列祖母绿籽晶片生长工艺生长工艺助熔剂助熔剂：钼酸锂；生长速度大约为1mm/月月，晶体个大质匀个大质匀为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益自发成核缓冷法生长红宝石自发成核缓冷法生长红宝石 助熔剂法合成红宝石是采用自发成核缓冷法生长的，在生长过程中采用坩埚变速旋转技变速旋转技术术使熔体不断处于搅拌中：1、对晶面可产生冲刷效果，冲刷效果，从而使包体大大减少从而使包体大大减少，2、使浓度分布均匀、减少浓度分布均匀、减少局部过冷形成的小晶核局部过冷形成的小晶核，抑制局部地段其它相的析出。
为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益生长工艺生长工艺：原料原料：Al2O3和少量的Cr2O3；助熔剂助熔剂：PbO-B2O3或PbF2-PbO铂坩埚置于装有旋转支持底座的电炉内加热加热加热：加热至1300，旋转坩埚，使坩埚内助熔剂和原料完全熔融生长生长：停止加热，以2/h的速度缓慢冷却至915，约需8天晶体缓慢生长晶体生长结束生长结束，倒出助熔剂用稀硝酸将残存的助熔剂溶解，即可获得干净的红宝石晶体此法长成的红宝石晶体成本高，难以大量生产此法长成的红宝石晶体成本高，难以大量生产为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益助熔剂法生长钇铝榴石晶体助熔剂法生长钇铝榴石晶体（YAG） 底部籽晶水冷法生长的晶体几乎没有热应力，质量较高底部籽晶水冷。