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§5宝石的优化处理§5.1宝石优化处理概述§5.2热处理§5.3扩散处理§5.4染色处理§5.5辐照处理§5.6充填处理§5.7拼合处理§5.8表面处理§5.9化学处理§5.10激光处理§5.1宝石优化处理概述一、优化处理的概念天然宝石的优化处理（EnhancementandTreatmentofGemstone）是指除切磨和抛光以外，用于改善珠宝玉石的外观（颜色、净度或特殊现象）、耐久性或可用性的所有方法。优化(Enhancement)是指传统的、被人们广泛接受的使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化处理方法，如加热处理、漂白、浸无色油以及玉髓玛瑙的染色等。市场上不予声明当作天然宝石出售。处理(Treatment)是指非传统的，尚不被人们接受的优化处理方法，如染色处理、辐照处理、表面扩散处理等。属于处理的宝石在市场出售时，必须声明其经过人工处理的真实性。优化处理可划分为优化和处理两类二、优化处理的历史将绿色的绿柱石改善成为海蓝色的海蓝宝石；无色的黄玉改善成为蓝色的黄玉；无色的金刚石改善为黄色、绿色、蓝色、粉红色等，可以改善成任何需要的颜色；通过热处理使劣质刚玉变成蓝色或橙色宝石。在国际市场上出售的彩色宝石，有80%是经过优化处理的，刚玉类红、蓝宝石的优化处理品超过90%。一些改善后的宝石颜色稳定，经久不变，已被公认价值与天然产出品相当。三、优化处理的意义由于自然界的资源有限，宝石新矿床的发现速度远远低于社会的需求量，完美无瑕的天然产出品极少。由于天然资源的局限，使供需发生矛盾，决定了人们必须要对那些质量不好的天然宝石进行改善，使其达到制作装饰用材料的要求，从而提高宝玉石的价值和产量，以满足社会对天然宝石的需求。§5.2热处理热处理指将宝石放在可以控制加热的设备中，选择不同的加热温度和不同氧化还原条件进行加热处理，使宝石的颜色、透明度及净度等外观特征得到长期稳定的改善，从而提高宝石美学价值和商品价值的技术。是一种把宝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。属于“优化”的范围，不需声明。一、热处理技术简介二、热处理技术的原理根据宝石在热处理过程中内部变化的机理将热处理的原理分几类说明：1.使宝石中致色元素改变而产生颜色的变化对于宝石，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。最典型的例子就是带绿色调的海蓝宝石在空气中加热去除绿色，使颜色变成蓝色。对于有机宝石如珍珠、象牙、珊瑚、琥珀等，加热处理会使其中的有机质氧化，温度过高会使颜色慢慢变暗变黑，若继续加热即出现“碳化”现象。经常利用这个特点，掌握好温度实施有机宝石的“仿旧”处理。2.使宝石原有的色心被破坏而引起颜色的变化色心浓度不一样，显示出来的颜色也不一样，不同色心同时存在，颜色会显示混合色。加热这类宝石，会使色心中的电子可以被激发到更高的能级。若外界给与的能量超过一定能量时，色心中的电子将发生逃逸，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，将能量低的色心颜色消除掉，留下能量高的色心颜色，以达到改善颜色的目的。例：辐照法改色蓝黄玉，无色黄玉利用辐照处理法得到的样品是褐-棕褐色，这是由不同能量的色心产生的不同颜色混在一起造成的，通过热处理消除低能量的色心，就可以得到漂亮的海蓝色。粉红色黄玉变黄色，紫水晶变黄或绿色，烟水晶变黄绿或无色，也是热处理改变色心造成的。3.使宝石中的杂质扩散或改变存在状态而改变颜色有些宝石中存在着致色离子，但由于存在状态不好，使宝石颜色不好或不能致色，加热可以使致色离子在宝石内均匀扩散，进入晶格质点位置或晶格缺陷，从而改变宝石的颜色。如褐色红宝石加热变成红色红宝石，白色蓝宝石加热变成蓝色蓝宝石；有些宝石中的致色离子呈聚合态而使颜色不美，经加热扩散后可形成漂亮的颜色。斯里兰卡产出的一种原石叫“究打”（Geuda）刚玉，没有处理前是一种半透明、乳白色、有丝绢光泽的刚玉，称不上宝石，这种刚玉中钛元素以金红石矿物形式存在，若进行高温加热，可以使金红石矿物熔化（此时刚玉矿物不熔化）掌握好操作工艺，使钛元素均匀扩散，就能变成透明、颜色漂亮的蓝色蓝宝石。4.使一些含水的宝石发生脱水作用而引起颜色的变化有些宝石中不仅存在吸附水，而且还含有结构水，在热处理优化过程中，若温度不破坏结构水，则能完成改色任务；若加热温度过高会将结构水驱赶出来，使宝石发生脱水作用，从而破坏宝石的结构稳定。当然，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。如欧泊若加热到300℃左右就会失水，从而破坏它的变彩效应。粉红色玉髓变橙、红或褐色与脱水作用有关。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。5.使某些宝石发生结晶构型的变化有些宝石随着温度的升高，晶格结构类型会发生变化，从而发生颜色变化。例如加热可使低型锆石转化成高型锆石（宝石学中依据锆石中放射性元素影响折光率、硬度、密度的程度将它分为“高型”、“中间型”、“低型”三种），颜色由褐-褐红色变成无色透明，人们常用此法获得折光率高的无色锆石作为钻石仿制品；若在还原环境下加热，还可以得到迷人的浅蓝色-蓝色锆石。6.使某些宝石发生重组、再生和净化而达到优化的目的对于有机宝石如琥珀，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、质地较纯的琥珀，若在软化时加压，还会出现美丽的爆裂花形图案，通常称之为“琥珀花”或“太阳光芒”。7.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，有时会影响宝石净度和透明度。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，以达到提高提宝石的透明度和净度的目的，如红宝石的热处理可去除丝光。市场上销售的高档红宝石和蓝色蓝宝石，许多都是经过高温处理的。8.温度骤变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，有些玉石中含有较多的气-液包裹体，在高温下可能是这些包裹体发生爆裂，从而产生裂纹或指纹状包裹体。例如蓝宝石中包裹体周围的“晕”。我们还经常利用宝石的这一特性制造许多效果，例如晕彩石英。工艺条件在热处理过程中要掌握最佳的处理条件。一般考虑以下五个影响因素：（1）热处理的温度范围和最高温度（2）热处理时升温和降温的速度（3）热处理达到最高温度时的恒温时间（4）热处理需要的气氛（5）热处理过程与其它处理条件结合——预处理三、热处理宝石及其鉴别热处理刚玉的鉴别特征经热处理后的红宝石、蓝宝石表现的鉴定特征大致相同1.颜色热处理后的红、蓝宝石可有颜色不均匀的现象，如出现特征的格子状色块、不均匀的扩散晕等。另外热处理前后色带的颜色、清晰度也会发生不同程度的变化。斯里兰卡Geuda刚玉经热处理后呈现美丽的蓝色，其蓝色常集中在一些不规则的色带和色斑里，放大检查可看到这些色带或色斑的颜色是由一些边缘模糊的蓝色质点聚集而成的雾状包裹体。我国山东蓝宝石在热处理后原本的蓝色的色带可转变成无色透明的色带。棕褐色色带可转变成蓝色色带，原本不显示色带的样品热处理后可显示出黄色色带。2.固态包裹体经热处理后的红、蓝宝石其固态包裹体将发生不同程度的变化。红、蓝宝石内部的低熔点包裹体，如长石、方解石、磷灰石等，在长时间的高温作用下发生部分熔解，原柱状晶体边缘将变得圆滑。一些针状、丝状固态包裹体如金红石则随着熔解程度的不断加强转变成断续的丝状、微小的点状等形态。3.表面特征由于高温熔解作用，成品红、蓝宝石的表面会发生局部熔融，因而产生一些凸凹不平的麻坑。为了消除这些麻坑，样品需要二次抛光，二次抛光作用不能保证一次抛光中刻面棱角的完整性，常使原本平直的刻面棱角出现双角棱现象。4.流体包裹体红、蓝宝石内的原生流体包裹体在高温作用下会发生胀裂，流体侵入新胀裂的裂隙中。5.吸收光谱和荧光特征据报道经热处理的黄色和蓝色蓝宝石在台式分光镜下观察，缺失450nm吸收带，某些热处理的蓝色蓝宝石在短波紫外光下显示弱的淡绿色或淡蓝色荧光。石英类宝石1.黄水晶紫水晶加热(350℃以上)可以改变成黄水晶。黄色水晶呈现浅黄色，一般深黄色水晶较少。虽然也有鲜艳的黄水晶，但是数量是极少的，一般由烟、茶色水晶处理而成，黄色中带有邪色(褐色、茶色等)，并有褪色现象，对光和热是不稳定的，有些随时间流逝会恢复到烟、茶色。褐色水晶几乎很少，因此可以说市场上所见到的黄褐色水晶，一般都是由烟晶热处理而来的。茶晶烟水晶与石榴石共生紫水晶和黄水晶2.绿水晶某些紫水晶进行热处理可得到绿色水晶；含Al、Fe的石英或无色石英进行辐照后再热处理可变成浅绿黄色水晶。绿色水晶自然界几乎没有。市场上所见都是由处理产生的。3.无色水晶某些烟、茶水晶进行热处理，可变成无色水晶；紫色水晶经热处理可以改色成无色水晶(温高于600℃以上)。4.红色玉髓、玛瑙、东陵石对含氧化铁的石英、玉髓经加热处理可变成红色石英、玉髓；含氧化铁的玛瑙和东陵石，经加热处理后也可变成红色。红玉髓5.紫水晶、紫－黄双色水晶对某些含氧化铁的烟、茶色水晶进行热处理，可改变成紫水晶。（2）热处理石英类宝石鉴定特征对于任何颜色的热处理水晶，其色泽淡而不浓，色调不正，色泽不鲜而发暗。绝大部分热处理水晶无色带，若有则为平行条纹。热处理水晶的颜色对光和热较稳定，个别有褪色现象。热处理的水晶一般由天然水晶(紫晶、烟晶等)改色而成的，处理水晶与天然水晶在包裹体上的区别是在包裹体的四周是否存在因热应力造成的裂隙的光环。有时在紫晶、黄晶中可看到类似肥皂沫状包裹体(或波纹状)。§5.3扩散处理一、宝石扩散处理法的简介表面扩散处理法主要应用于刚玉族宝石和黄玉。这种扩散法处理的刚玉，在国际市场上出现的多为蓝色刚玉，与纯正的蓝宝石的颜色相当。二、扩散处理法原理（刚玉宝石）扩散处理的刚玉宝石以蓝宝石的扩散处理法最成熟。蓝宝石的颜色成因，是由Fe2+-O-Ti4+之间电荷转移而形成的。扩散处理法原理的核心就是在晶体中引入必要含量的铁和钛离子，以代替刚玉(Al2O3)分子中的铝。这种扩散处理需伴随高温热处理，热处理通常采用刚好低于宝石熔点的温度，在这个温度可以使晶体格架扩大，便于半径较大的致色离子的迁移。致色离子铁和钛在高温热处理下，部分进入到刚玉宝石的表层，使宝石呈现出蓝色。三、刚玉宝石扩散处理的工艺扩散处理的原料常是无色或淡色透明的天然刚玉，首先要将这些刚玉原料打磨成刻面或圆顶的各种形状、尺寸的毛坯，细磨后不抛光，埋在以氧化铝为主，含有一些致色离子成分的化学药品中，在高温炉中持续加热。加热时间可从2小时到200小时，升温的范围大约从1600℃到1850℃，以1700—1800℃为最好。在低于1600℃时宝石不变化，在更高的温度下宝石要融化。在加热时，在较高的温度下维持较长的时间，颜色渗入的深度也较大。有一种“深”扩散法，与在高温下长时间的扩散不同，是采用对宝石进行多重加热的方法，即在宝石冷却后，再重新加热。这种反复多次，多重扩散，处理时间要两个月以上。四、对扩散处理刚玉宝石的评价在贸易中对于扩散处理宝石必须声明。扩散处理法得到的蓝宝石的颜色，是人工加入了天然成分以外的化学物质，并且颜色只存在于宝石的表层，宝石整体的颜色是不均匀的，内部与外部完全不一致。在销售时必须明确标出它是扩散的宝石。扩散蓝宝石的价格：由于扩散方法与天然宝石的致色离子相同，并且这些致色离子已部分进入了晶体的晶格，产生的颜色等物理化学性质稳定，制备成本也不低，价格就不宜定得太低。1991年美国珠宝商杂志的报价是纯正蓝色热处理蓝宝石每克拉2100美元，同样颜色大小的扩散处理蓝宝石每克拉295美元。五、扩散处理的宝石及鉴别1、颜色不均匀，集中于腰、棱及裂隙处；2、由于后抛光，出现多面腰棱；3、由于高温焙烧引起的局部熔融，表面可见到麻坑；4、可能出现异常的吸收光谱、二色性或荧光色；5、对于扩散的星光，其星线过于均匀、完美，且观察不到产生星光的针状包体。（1）蓝宝石国内市场上见到的主要是用Fe、Ti作致色剂的扩散蓝宝石。扩散处理只能在样品表面形成一层很薄的颜色层，根据这一颜