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　　1、第五节其他合成宝石及其方法简介一、合成碳硅石（合成莫依桑石）二、合成欧泊-合成非晶质材料三、合成多晶质材料一、合成碳硅石（合成莫依桑石）1.概况天然的碳硅石是1904年最先由莫依桑发现于亚利桑那的陨石中，自然界极为稀少。早在1955年Lely就利用气相升华法生长出大颗粒的合成碳硅石，这种技术被称为Lely技术，但获得的是有六方的、三方的和立方晶系的多型的混合物，主要用作工业磨料和半导体材料。大约于二十世纪九十年代晚期，通过利用选定多型的定向种晶，生长出只由一种多型，即6H-SiC，4H-SiC，构成的大的单晶体。90年代末由北美的C3 Inc.公司作为首饰用投放于市场，并主要作为钻石的仿制品。

　　2、这种材料的合成方法的详情尚不清楚，不过可以肯定应用了在高温常压下气相迁移的化学机制。近无色的大颗粒六方-碳化硅，即碳硅石，因为具有与钻石相近的导热性、硬度和光学性质，被广泛的用作钻石的仿制品。目前合成碳硅石年产量达7万克拉。2.合成碳硅石的宝石学性质：成分：SiC晶系：六方晶系，一轴晶，正光性。折射率：2.649-2.691，双折射率：0.042；台面通常都垂直C轴，刻面棱重影明显。图7-51。色散：0.104j9集团，大于钻石；相对密度：3.22，在二碘钾烷中钻石下沉，莫依桑石上浮，图7-52；光泽：金刚光泽；颜色：近无色，通常带黄绿调；包裹体：常含平行的针状包体，图7-53；导热性：很好，与钻

　　3、石相近。图7-51 双折射导致的刻面棱重影图7-52 在二碘钾烷中钻石下沉图7-53 定向的针状包体3.与钻石的鉴别特征合成碳硅石具有明显的刻面棱重影、大量的定向的针状包体和极高的色散使它十分容易在10倍放大镜下就可以与钻石区分开。此外，利用其较低的相对密度也可以将它与钻石区分开。合成碳硅石在二碘甲烷中浮起，而钻石沉下。其导热性较高，与钻石接近，用热导仪也难以区分。现在已研制出一种小仪器（DiamondTester Model 590，图7-54） ，利用两者对紫外光吸收特征能够的不同，来方便、快捷地区分。 图7-54 仪器Diamond Tester Model 590可以区分钻石与莫依桑石

　　4、 合成碳硅石上浮二、合成欧泊-合成非晶质材料1.概况电子显微镜的出现，发现了欧泊内部结构的奥秘，也为欧泊的合成提供了理论依据。1972年合成欧泊由吉尔森（Pierre Gilson）首次合成成功，它是用化学沉淀固结的方法合成的。1974年才开始投入市场。目前，合成欧泊已的品种有包括白欧泊、黑欧泊和火欧泊。主要产自法国、日本、俄罗斯和中国。日本和中国生产的相对密度较低的欧泊，是灌注了塑料成分的合成欧泊。2.合成的方法虽然合成方法是严格保守的工业秘密，但一般认为合成欧泊的生产过程可分为三步：首先形成细粒的二氧化硅化合物，并在水和酒精的溶液中均匀地分布；然后加入碱（如氨），使它们发生反应生成二氧化硅

　　5、球粒；最后设法让这些球粒紧密堆积、脱水、固结。(1) 形成二氧化硅胶体球：一般是用某些高纯度的有机硅化物（可用蒸馏法制取），如四乙基正硅酸酯（C2H5O）4Si），通过有控制的水解作用生成单色二氧化硅球体。通常使（C2H5O）4Si以小滴形式分散在乙醇的水溶液中，加入氨或其他弱碱并搅拌，使其转化为含水的二氧化硅球体，反应式为：（C2H5O）4Si+2H2OSiO2+4C2H5OH反应过程中必须小心控制搅拌速度和反应物浓度，以使制备的二氧化硅球体具有相同的尺寸。按所要求得到的欧泊的种类不同，球体直径200nm-300nm不等。(2) 二氧化硅球体的沉淀使分散的二氧化硅球体在控制酸碱度的溶液中沉淀

　　6、。这一过程可能要超过一年的时间。一旦沉淀，这些球体便会自动呈现最紧密排列的形式。(3) 球体压实这一步是使产品达到宝石级要求的关键，也最为困难。可对其施加静水压力，将其压实。加压时将其放入钢制活塞内，加入传压液体，当加入的液体量增多时，静水压力沿各个方向施加在沉淀的球体上，而不致于使其畸变。3.合成欧泊的鉴定(1) 颜色特征：许多合成欧泊显示显然不同于天然欧泊的十分明亮而鲜艳的颜色。(2) 特殊的色斑结构：合成欧泊的色斑明显不同于天然欧泊，其色斑边界呈镶嵌状，显示蜥蜴皮结构(图7-55)，转动时可见柱状升起的立体感。天然欧泊的色斑为二维的、丝绢状， 色斑边界为过渡渐变特征(图7-56)。(3)

　　7、 相对密度：比天然的略低，合成黑欧泊和白欧泊为2.06，有塑料灌注的合成欧泊更低一些，为1.968，天然的为2.10。(4) 紫外荧光：大多数天然欧泊在长波紫外光下发强的淡白色荧光，并可有持续的磷光；而合成白色欧泊在长波下几乎没有磷光且荧光很弱，甚至为惰性。(5) 吸收光谱：合成蓝色欧泊由钴致色，有典型钴谱，在查尔斯滤色镜下变红。天然蓝色欧泊由铜致色。E.折射率：合成火欧泊，有苔藓状包体，折射率为1.46，天然火欧泊折射率为1.40。(6) 紫外透过率：合成欧泊比天然欧泊更易透紫外线) 化学成分：X射线荧光光谱分析结果合成欧泊有的含有明显高于天然欧泊的Zr、Cl、Ga等化学成分。(8)

　　8、红外光谱：天然欧泊（包括贵欧泊与火欧泊）的红外光谱从4000cm以下全吸收，在50005300cm区间有极强的吸收，在4400和4500cm附近常出现较弱的吸收。天然火欧泊基本不出现4400和4500cm处的较弱吸收峰(图7-57)。合成贵欧泊的图谱有两类。一类从2000cm以下全吸收，36703685cm间有强吸收峰，2665和2265cm处附近有两个次级峰（图7-58） 。-1-1-1-1-1-1-1 图7-55 合成欧泊的蜥蜴皮状结构 图7-56 天然欧泊的 色斑结构特征另一类合成欧泊，还有5806，5734cm的双峰，4697cm的低宽峰和4398，4343，4255，4166，407

　　9、8cm其相对密度值通常偏低（图7-59） 。-1-1-1等吸收峰。这些吸收峰与塑料中的聚丙烯和聚苯乙烯谱峰相似，因此此类合成品为塑料灌注充填的合成欧泊，图7-57 天然欧泊红外吸收光谱图（透射法）图7-58 合成白色欧泊红外吸收光谱图（透射法）图7-59 合成黑欧泊红外吸收光谱图（透射法）三、合成多晶质材料多晶质材料的合成大多采用的是粉末原料在高温高压下发生结晶或重结晶的方法。多晶质材料合成的工艺技术一致严守的机密，目前尚无这方面有关的详细资料。1.合成孔雀石1987年由俄罗斯合成成功，采用的是从水溶液中生长晶体的方法。俄罗斯合成的孔雀石可显示三种特征的构造，即条带状、丝绢状及蓓蕾状构造。已经

　　10、投入商业化生产，最大的块体可达8kg。合成孔雀石与天然孔雀石性质极其相似，只可用一种破坏性测试，即差热分析将它们区分。2.合成绿松石1977年由Williams 和Nassau发表了关于合成绿松石的报道。通过对诸多公司生产的绿松石产品分析，发现只有吉尔森公司的一种产品在成分、原子结构、外观特征及显微镜下结构特征上都与天然绿松石基本相同，只是铁含量较低。所以人们的确已获得了合成绿松石。但市场上的合成绿松石非常少，只吉尔森公司1979年还生产过，其余大多是绿松石的人工仿制品。目前，市场上主要的人工仿制品有如下两种类型。一种是利用陶瓷工艺将绿松石或其它成分的粉末与色素原料烧结而成，并非线、。另一种是将劣质绿松石或其它成分的粉末与色素原料经过树脂或塑料在一定温度和压力下粘结而成，称为胶结绿松石（bonded turquoise）。3.合成翡翠翡翠1987年美国通用电器公司宣布成功合成出各种颜色的翡翠，但至今尚未投放市场。它的合成大致是首先制得翡翠成分的玻璃，然后在中压下使之结晶。这种合成品颜色比天然品更浓。我国的沈才卿在八十年代也进行了合成翡翠的研究实验，并成功获得了合成翡翠，但因为透明度太差，颜色不正，也未进行商业化生产。他采用的也是二步法，先将Na2O、Al2O3、SiO2及色致色元素Cr2O3的粉末在1100下恒温2小时以上。待起熔融后断电，让它冷却，形成具有翡翠成分的玻璃。然后，将此玻璃碾成粉末，再放入用来合成工业钻石的六面体压机中加压十五分钟即可获得合成翡翠。上一页 下一章 返回首页

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