合成宝石的品种

合成宝石的品种

二、合成宝石的品种

1.合成刚玉

(1)合成红宝石:在Al₂O₃粉末原料中加入1%～3%的致色元素Cr₂O₃。

(2)合成蓝宝石:加入致色元素TiO₂和FeO，但Ti和Fe的逸散作用，使合成蓝宝石常常有无色核心和蓝色表皮，颜色分布不均匀。

粉红色和紫红色:加入致色元素Cr、Ti、Fe。

黄色:加入致色元素Ni和Cr。

变色:加入V和Cr;显紫红色至蓝紫色的变色效应。

各种合成刚玉的致色元素如表10-2-1所示。

(3)星光刚玉:如需要合成星光刚玉，则需要在上述原料中再添加0.1%～0.3%的TiO₂，这样长成的梨晶中，TiO₂呈固熔体分布于刚玉晶格中，并没有以金红石的针状矿物相析出。必须在1 300℃恒温24h，才能让金红石针沿六方柱柱面方向出溶，以产生星光效应。

表10-2-1　各种合成刚玉的致色元素

2.合成尖晶石

市场上所见到的合成尖晶石几乎全是由焰熔法生产。

(1)红色尖晶石:原料为MgO∶Al₂O₃=1∶1，致色元素Cr₂O₃;其他颜色的尖晶石如采用MgO与Al₂O₃的比例为1∶1则难以合成，但红色尖晶石只有以1∶1的比例才能合成。由此合成的红色尖晶石性脆，所以市场上少见。

(2)蓝色尖晶石:蓝色尖晶石的合成是人们在合成蓝宝石的实验中偶然获得的。当时人们还不了解蓝宝石的致色元素是Ti和Fe，人们曾经尝试过加入致色元素V、Co、Fe、Mg等，当终于获得蓝色合成品时，人们发现它并不是蓝宝石，而是合成蓝色尖晶石。

蓝色:MgO∶Al₂O₃=1∶1.5～3.5，致色元素Co。

绿色:MgO∶Al₂O₃=1∶3。

褐色:MgO∶Al₂O₃=1∶5。

粉红色:MgO∶Al₂O₃=1∶1.5～3.5，致色元素Cu。

有月光效应的无色品种:MgO∶Al₂O₃=1∶5，过多的氧化铝未熔，形成无数细小针状包裹体导致月光效应，有时甚至形成星光。

烧结蓝色尖晶石:由钴致色，并加入金粉，用来仿青金岩。

3.合成金红石

图10-2-2　合成金红石的装置(马福炉)局部图

天然的金红石常呈细小针状，以大晶体产出的多为褐红色而且多裂，很少有宝石级的材料。合成金红石的目的不是为了替代天然金红石，而是为了模仿钻石。在合成立方氧化锆出现后，合成金红石很少生产了。因为TiO₂在燃烧时易脱氧，所以需要充足的氧，在合成刚玉的装置上多加了一个氧管(图10-2-2)。TiO₂的熔点为1 840℃，粉末熔化，再在支座的籽晶上结晶。获得的梨晶为蓝黑色。通过在高温氧化环境中退火处理，退火温度为800～1 000℃，即可去除蓝黑色，变为淡黄色至近无色的透明晶体。如果在原料中掺入Sc₂O₃，则可直接获得近无色的晶体。

4.合成钛酸锶

早在1955年人们就利用焰熔法生产出钛酸锶，当时在自然界还没有发现天然的对应物。尽管1987年在俄罗斯发现了其天然对应物，矿物名为Tausonite，人们仍习惯把它归为人造宝石材料。最初人们生产钛酸锶主要用于模仿钻石。但自从立方氧化锆合成成功后，这种仿钻材料在宝石市场上很少见了。但它透红外线的能力强，仍有生产用作红外光学透镜等。

所采用的原料为:SrO∶TiO₂=1∶1。与合成金红石一样，其合成装置也必须多加一根氧管，长出的晶体也是乌黑的，需要在氧化条件下退火(温度1 600℃)，才能变成近无色的透明晶体。