珠宝玉石的热处理优化技术

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1、珠宝玉石的热处理优化技术沈才卿 珠宝玉石的热处理优化技术是指把珠宝玉石放在可以控制加热的设备中，选择不同的加热温度和其它不同条件进行热处理，使珠宝玉石的颜色、透明度及净度等外观特征得到改善，从而提高珠宝玉石美学价值和商业价值的技术。这是一种把珠宝玉石潜在美显示出来的方法，也是一种容易操作且优化处理后的珠宝玉石被人们广泛接受的方法。根据我国1997年5月1日实施的国家标准GBT16552-1996珠宝玉石名称“的规定这一方法属于“优化“的范围 一、珠宝玉石热处理过程中出现的变化 珠宝玉石在热处理过程中内部会发生很多利变化有些变化有利于显示珠宝玉石的潜在美丧些变化会出现适得其反的结果。综合起来热处

2、理会使珠宝玉石内部出现如下一些变化。1.热处理使珠宝玉石被氧化而产生颜色的变化 对于有机宝石如珍珠、象牙、珊瑚、玻泊等加热处理会使其中的有机质氧化温度过高会仗颜色慢慢变暗变黑，若继续加热即出现“碳化“现象。人们经常利用这个特点，掌握好温度实施有机宝石的“仿旧处理。对于宝玉石加热处理往往将其中的低价态阳离子氧化成高价态从而使颜色产生变化。例如带绿色调的海蓝宝石在空气中加热将二价铁氧化成三价铁.使颜色变成蓝色。2.热处理使珠宝玉石原有色心被破坏而引起颜色的变化 有些宝石的颜色主要由色心引起的色心可以理解为掉到空穴陷阱中的电子吸收可见光中某一颜色所带的能量r产生电子跃迁而显示颜色“的中心。空穴陷阱的

3、深度不一样显示出来的颜色也不一样如果不同深度的空穴陷阱同时存在颜色会不鲜艳显示混合色。加热这类宝石，相当于给落入陷阱里的电子增加一定能量使色心中的电子可以被激发到更高的能级。若外界给予的能量超过陷阱能时r陷阱中的电子将跳出陷阱而逃逸，该陷阱能的色心即被破坏颜色消除。人们利用这个原理掌握好加热温度和时间，把陷阱能小的色心颜色清除掉，留下陷阱能高的色心颜色r以达到改善颜色的目的。例如辐照法改色蓝黄玉，当无色黄玉利用辐照处理法得到的样品是褐一棕褐色这是因为不同陷阱能的色心产生的不同颜色混在一起造成的，通过热处理消 除低陷阱能的色心就可得到漂亮的海蓝色。 3.热处理使宝石的杂质扩散或改变存在状态而改

4、变颜色 有些宝石中存在致色离子但由于存在状态 不好.使颜色不好或不能致色，加热可以使致色 离子向宝石内均匀扩散进入晶格质点位置或晶格缺陷，从而改变颜色。如褐色红宝石加热变成 红色宝石白色蓝宝石加热变成蓝色蓝宝石:有些宝石中的致色离子成聚合态而使颜色不漂亮经加热扩散后可形成漂亮的颜色如斯里兰卡的 卡蓝“其原石叫“究打(Geuda)刚玉没有热处理前是一种半透明、乳白色、有丝娟光泽的刚玉，称不上宝石，常被用来铺垫花园小径、装点花床等原因是能产生蓝色的钦元素以金红石矿物形式存在r若进行高温加热使金红石矿物熔化(此时刚玉矿物不熔化)掌握好操作工艺，使钦元素均匀扩散就能变成透明的、颜色漂亮的蓝色蓝宝石(即

5、市场上常见的卡蓝“)。4.热处理可以消除宝石中的包裹体，提高宝石的透明度和净度 宝石中经常存在包裹体不仅影响宝石的净度r有时还影响宝石的透明度。高温热处理(常接近宝石的熔点)能把宝石中的不纯包裹体杂质熔解或消除，以达到提高宝石透明度和净度的目的。据资料说，市场上销售的高档红宝石和蓝色蓝宝石，基本上都是经过高温热处理的5.热处理会使一些含水的珠宝玉石发生脱水作用 有些珠宝玉石中不仅含有吸附水，而且还含有结构水在热处理优化过程中若水温不破坏结构水则能完成改色任务若加热温度过高将结构水驱赶出来，使宝石发生脱水作用，从而破坏宝石的结构稳定。当然r有些宝石在此时也会变色，但这种变色往往是人们不希望的。如

6、漂亮的欧泊若被加热到300C左右就会失水从而破坏它的变彩效应。所以在采用热处理优化珠宝玉石颜色时必须掌握好加热温度。6.热处理可能引起珠宝玉石内部产生裂纹 由于绝大部分珠宝玉石是热的不良导体，热膨胀系数比较小在加热速度太快或冷却过程太快时产生内应力，容易产生裂纹另外，有些宝石中含有较多的气一液包裹体，在高温下可能使这些包裹体发生爆裂从而产生裂纹或指纹状包裹体。产生裂纹是我们不希望的所以在操作上应当小心 7.热处理可使某些宝石发生结晶构型的变化 有些宝石随温度的升高，晶体结构类 型会产生变化从而颜色发生变化。例如 加热可使低型错石转化成高型错石颜色 由褐一褐红色变成无色透明人们常用此 法获得折光

7、率高的无色错石作仿钻石用: 若在还原环境下加热r还可以得到迷人的 浅蓝色一蓝色错石。 8.热处理使某些珠宝玉石发生重组而达到 优化的目的 对于有机宝石如唬拍在较低的温度 下热处理就可以使它软化或熔融冷却后 成透明度高、质地较纯的唬泊若在软化 时加压还会出现美丽的爆裂花形图案 (市场上常见);对于熔点很高的宝石如刚 玉也可以加高温使其软化和熔融重组如 斯里兰卡”究打“刚玉r热处理可使杂质 成分金红石熔化重组而产生漂亮的蓝色 同时提高透明度。 综上所述同一种珠宝玉石在不同的 热处理条件下所发生的变化是不相同的。 如果您对珠宝玉石的基本性质有充分了解， 实验方案正确则控制加热条件就可能让 珠宝玉石向

8、我们期望的方向变化反之 就有可能出现不良的后果轻则达不到优 化珠宝玉石的目的，重则毁坏珠宝玉石。 二.热处理工艺中的 主要影响因素 在制定珠宝玉石的热处理工艺方案 时通常要考虑下面一些要素。 1.热处理的温度范围和最高温度 不同类型的珠宝玉石，用热处理优化 技术改善其颜色或其它外表特征时使用 的最高温度和温度范围是不同的要根据 珠宝玉石本身的性质而定即使是同一种 宝石.在不同的温度范围内它的颜色变 化也会不相同如有些紫水晶在4200C时 会退成无色继续升温至500时可变成 浅黄色在560时会变成酒黄色加热 到600以上时变成无色或乳白色。对于 不同产地的同一种宝石由于它们内部致卜色离子的种类和

9、含量的差异热处理时应先进行试验选用不同的温度范围和最高温度值。 对于有机宝石的热处理一般采用低温(200C以内)。大多数宝玉石的热处理用中温(200-8000C)如红玛瑙热处理温度为280-300 C;将绿色绿柱石热处理为蓝色海蓝宝石的温度为4200C:碧玺类宝石热处理改色温度为550-650等高温和超高温热处理(8000C以上)主要用于刚玉类宝石和尖晶石、金红石、天然错石等的改善。近几年来，此方法还与化学处理相结合，产生了“扩散处理“技术可以给一些质地优良、透明度高的无色宝石加色如扩散蓝宝石、扩散托帕石以及扩散加色C货翡翠等。2.热处理升温和降温的速率 把珠宝玉石放入加热炉内加热都是从室温开

10、始升到设计的最高温度由于珠宝玉石的导热性比较差r所以升温速度快了不行会因宝石内外温差太大产生内应力而出现裂纹也会因为宝石各部位受热不均衡而产生色带或色斑等:降温时速度太快时也会使宝石内外温差太大而使宝石破裂。因此操作时应在不损坏珠宝玉石的前提下选择升温或冷却的速率。实际操作时常把宝石埋在砂子或氧化铝粉末中加热使传热速度有一个缓冲效果较好。3.在最高温度保持恒温的时间 在热处理过程中为了使宝石内部温度达到一致是需要一定时间的同时为了让宝石的变化充分还往往要适当延长一些时间.这就是亘温时间的来由。对不同的珠宝玉石，在最高温度所需的恒温时间是不同的如刚玉类宝石的恒温时间需 24小时以上;绿柱石类宝石

11、只要3-5小时;碧玺类宝石要5-10小时;黄玉类宝石要3-5iJ、时水晶类宝石要3-5小时(氧化条件时)或5-10小时(还原条件时)。4.热处理需要的气氛氧化或还原条件 珠宝玉石的热处理优化技术要考虑是在氧化条件下进行:还是在还原条件下进行:通常氧化条件是为了使低价态致色离子变成高价态最简单的办法是在空气中加热特殊需要时可以把宝石和氧化剂(化学试剂)一起密封在柑祸或其它容器中加热。还原条件是为了使高价态致色离子变成低价态产生还原环境最简单的办法是将木炭和宝石一起密封在容器中加热加热时碳和氧反应生成一氧化碳继续反应形成二氧化碳这些反应把容器中的氧消耗尽，产生还原环境;特殊需要时可以向密闭的容器中

12、通入还原性气体达到。5.热处理过程中适当通入气体加压 实践证明在热处理过程中向反应容器中充入气体适当加压会提高宝石热处理的效果。6.热处理过程中的前处理和添加剂 对珠宝玉石用酸或碱清洗(前处理)后再热处理，往往会收到更好的效果:有时候将含致色离子的化学试剂作为添加剂放在宝石周围一起加热使致色离子扩散到宝石内去这就是扩散处理“技术。 三.热处理优化实施中的 注意事项 1.进行热处理优化的珠宝王石样品最好是成品或半成品并且应尽可能不带裂纹因为裂纹在热处理过程中会膨胀、扩展到珠宝玉石内部，导致宝石毁坏另夕卜毛料(原石)的粒度一般比较大表面凹凸不平，受热不易均匀不利于宝石内部的变化。 2.进行热处理优化的珠宝玉石预先若没有查到热处理参数的参考资料，不知道具体实验参数此时可作试探性实验。用边角料在化学实验室投入试管或增塌中.移至酒精灯火焰上加热看宝石的外观变化情况如果有预料中的变化再决定如何进行;若酒精灯温度不够高也可以在天然气灶具上试验，用钳子夹住边角料或将边角料放在石棉垫上后再打开火加热看试验用边角料的变化是否有戏“，再决定下一步实验。 3.注意用电安全，尤其是热处理时间较长.恒温时间也较长的情况下不要随便离开。 4热处理温度的升温和降温速率一定不要太快尽量考虑慢一些。