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浅析红蓝宝石的特性和特殊加工方法

[日期:2018-07-10] 来源:本站 作者:王月春 [字体: ]


【内容提要】本篇文章主要从红蓝宝石的物理和化学特性方面论述红蓝宝石的特殊加工方法以及如何区分天然和人造红蓝宝石。


      关键词:特性   特殊加工


      红宝石(Ruby)一词源出拉丁语"Ruber"其意是红色,在梵语中称红宝石是"Ratnarag"-宝石之王;蓝宝石(Spphire)一词源出拉丁语"Spphirus",梵语"Sanipriga"意思是对土星的珍爱。早在15世纪以前,人们还没有办法切磨钻石的时候,红蓝宝石远比钻石珍贵。

      一、刚玉的基本特性

      红蓝宝石是刚玉家族的主要成员,刚玉的化学成分是三氧化二铝(AL2O3),属三方晶系。作为宝石级的刚玉必须呈现出透明至半透明的结晶体。纯的刚玉晶体是无色的,如果在其结晶过程中掺入了不同微量的致色元素,就使该晶体出现不同的颜色。红宝石的致色元素是铬Cr,蓝宝石的致色元素是钛和铁(Ti,Fe)。刚玉除了红宝石、蓝色蓝宝石和无色蓝宝石外,其他颜色都称作彩色蓝宝石。

      红蓝宝石的硬度为9,它无法割磨钻石,但可以割花其他各类宝石。红蓝宝石具有裂理的特性,当受外力撞击的时候,宝石容易沿着一定的方向裂开,最常见的一组是垂直沿长轴的面,次之的二组是斜交长轴的面,裂理是对天然刚玉鉴定的重要标准。天然刚玉在结晶过程中,其周围必定有一些天然的矿物晶体微粒,例如金红石、尖晶石、云母、锆石、赤铁矿或微粒的刚玉等。少量的这些矿物微粒常被包在天然刚玉的晶体中成为内含物。这些内含物的外观具有两大特点:第一其晶型呈现棱角;第二常按一定的方向排列。例如缅甸和斯里兰卡的天然刚玉常有大量极细小的针状金红石内含物,它们按一定方向排列,彼此以60度角相交。用肉眼观察时好像宝石表面有许多丝状物。这些现象就是天然宝石的标志。这些内含物用10倍或20倍放大镜一般可以观察到。

      天然刚玉在结晶长大的过程中,要不断地吸收外来的物质原料,它们是大量的氧化铝和微量的致色化学元素。由于宝石晶体每长大一圈,所吸收原料的浓度比例、所含化学杂质等都有微小的变化,这就会在宝石晶体上留下一圈一圈颜色或杂质略有差别的痕迹,于是出现了结晶生长线,即互相平行的六边生长线,也有人称作六边形长环带。这种生长线宽窄不等(宽时达几毫米,窄时细如发细),由颜色深浅不同的条带或细线组成。如果一块晶体呈现出如上所述的生长线,则证明它是天然的刚玉

      二、红蓝宝石的特殊加工方法

      自然界中蕴藏的宝石经过多年的开采,到令天已经所不多了。而现在开采出的宝石,绝大多数色泽等不尽理想,例如颜色过浅或过深。透明度差、内含物过多等,特别是那些棕褐色和乳白色的晶体,看起来既不抢眼又没有收藏价值,只能以低价出售或用作工业用途。

      实际上,“宝石改色”这种活动,在远古时期就已经存在了,从20世纪开始,由于经济的飞速发展,宝石开始变得供不应求。于是人们开始留意次级宝石的再生利用,改变宝石颜色的技术逐渐发展起来。

      天然的宝石级刚玉,其颜色和透明度完美者极少见,而宝石颜色和透明度少许之变化会令其本身的价格相差巨大。20世纪的泰国,是亚洲有色珠宝的交易中心,该国珠宝界商人投入了大量的财力和时间,培养了许多人才,在对刚玉的高温改色和热扩散改色方面取得了巨大的骄人业绩。

      1、高温加热改色法

      在古埃及,已对宝石进行加热来改善其颜色和透明度,具体的例子是将玛瑙和玉髓加热令其改变颜色。可以做一个实验。将一颗紫水晶放在玻璃试管中,用乙醇灯加热,将温度上升到500℃以上时,可以发现这颗水晶已转变为橙黄色,同日时其透明度也增大了在实际的操作中,通过高温加热来改变宝石的颜色是件不容易的事。首先不是每件刚玉都可加热变色,这很大程度上和晶体中的内含物有关,同时加热时升温要缓慢和小心,防止宝石在高温时之氧化,要加保护层,同时要具备高温时之自动控制系统设备。加热时是保持真空还是还原的气氛?加温和降温的速率是多少?其加工临界温度多少和保持时间多久?这一系列的条件,要花许多时间来试验才可摸索到。20世纪90年代泰国技师对笔者透露:不是所有无色刚玉都可以用来加温变色,只有内部有某种内含物者才可变色,故他们加工的对象只限产于斯里兰卡之奶白色刚玉究打石( Genda)。笔者猜想其内含物是金红石(含氧化钛),因为含有金红石的内含物之奶白色刚玉中的氧化钛在高温下被分解,钛是蓝色的致色元素,只有这类奶白色的刚玉才会变蓝色。换言之,只有斯里兰卡产的无色刚玉才可加热变为蓝色。

      再者,在澳大利亚和我国山东出产的蓝宝石,因为色调蓝中带黑,不受消费者欢迎,泰国的技师也利用高温加热法将其色调化淡,因此受到买家的欢迎。与此同时,在缅甸发现的红宝石新矿区孟苏,20世纪末出产许多艳色的红宝石晶体,不幸的是晶体中多数含有蓝色内含物,因而在世人眼中不受重视。幸好20世纪末也是泰国专家利用高温加热法将蓝色内含物清除。这一技术成就使缅甸的孟苏矿产品名声大噪。刚玉的高温加热处理要冒许多风险和反效果,但经过数十年反复的试验研究,今天已取得了极大的成就。根据国际珠宝界的统计,今天市面上的红宝石,90%经过高温热处理,而蓝宝石有98%经过高温热处理,因而色调和透明度都得到改善。

      这里再次强调,高温热处理法,因没有向刚玉中加入任何外来的物质,因此,这种改色后的刚玉还算是天然的真货。至于对刚玉的其他改色法,如高温扩散法、铍深层次扩散法和镀膜法等,因为在处理过程中向刚玉内部加入了外来的物质,故珠宝界将此产品称为非天然刚玉,其价值要比天然者低。

      2、加热扩散处理法

      此法称渗色法,是20世纪70年代在秦国首先开发研究的新技术,90年代,以加热扩散法处理后的刚玉已在市面出现,首先是曼谷宝石行业的商人,自斯里兰卡进口大量淡色或无色的蓝宝石晶体,将它们先球磨为刻面石,然后将它们埋在盛有A12O,(纯氧化留)粉末的坩埚中,并在粉末中混合了微量的扩散致色元素,例如钛或铁的氧化物,然后将坩埚放入电炉中,线慢加热至1700-1800C,保温时间约为数百小时,具体时间由试验而定,通常一个周期须时1-2个月刚玉长时间在高温状态下,其晶格扩大,有利于致色金属离子进入刚玉宝石的表面层,使之出现一层薄而鲜艳的蓝色,使整粒宝石看起来十分悦日。

       必须强调的是,用于加热扩数的无色或淡色刚玉,不可用加热法所使用的那种刚玉,因后者内部含有金红石内物。而加热扩散法使用的无色刚玉,必须除了氧化铝外而无其他杂质内含物20世纪末,利用加热扩散法处理的红宝石相继在泰国曼谷出现,那是利用无色或淡红色的刻面刚玉,置于氧化铝粉末中,在其表面利用扩散法形成一层红色的薄膜,而且还可以将已扩散加色后的刚玉再扩散加色一次,以使红色既深浓又鲜艳。当然,在处理的粉末中还是要加铬的致色元素20世纪末,美国有一家著名公司,成功地将铬致色元素渗入到无色刻面刚玉的表面上,形成厚约0.5毫米悦目的红色层。他们也是利用斯里兰卡不含内含物的无色刚玉,再以扩散处理法制成红、粉红色的刚玉。

      这种热扩散加工的刚玉,有如在无血色的粉脸上涂上层红色的厚粉,但是只要经受碰撞或擦伤,就会使颜色不均匀。它的外貌,只是一种化妆的结果。

      宝石界认为:对宝石加入外来的物质(致色剂)是种“造假”的处理产品,不是天然不渗入外物的“正当加工”。商家在销售时必须公开说明,并且其价格一定要低于天然者。宝石界于是发出如下声明:扩散加色的红、蓝宝石的价格仅为外观相同的天然红、蓝宝石价格的六分之一至五分之一。

      3、铍深层次扩散法

      铍深层次扩散法( Beryllium Diffusion Treatment)有人亦译作“深渗透扩散法”。这种方法在2001年首先在泰国面世。当时曼谷称它是一种新的“热处理”技术,称不加外来物纯粹是一种尖端的优化处理,并进而取得一种奇货可居的面呈粉红橙色( pinkish orange)又透明的刚玉,一开始其价格就挑战产自斯里兰卡的莲花刚玉的地位。曼谷这一新产品出现,立即成为抢手货,它使刚玉市场动荡又震惊,因其光泽和颜色万分诱人,尤其是日本和欧美的买家更为疯狂。

      2002年,这种莲花刚玉的模仿品已充斥市场,价格飞涨,珠宝商不想失去时机而大量进货,其交易金额竟达到数千万美元之巨。2002年末,美国宝石交易协会(AGTA)的实验室测试中心发出警告,指出在泰国获得的莲花刚玉技术,并非是一种单纯的加热处理,而在宝石外部加入了致色元素,是一种非天然的产品。接着,美国宝石学院经过测试,认为“铍”是外来渗透入宝石中的元素。紧接着,美国物理学博土约翰·埃米特,同宝石热处理专家和特洛伊·杜西特(TroyDouthit)一起,经过一年多的试验,证实这一粉红橙色刚玉的新产品,是一些大量产出阴暗色或无色刚玉的国家,例如斯里兰卡或非洲地区,其阴暗色或无色刚玉,被泰国以平价大量购买后,再在其表面包上一层含有“铍”元素的糊状粉末层(此粉末为金绿石粉末,含有铵成分),之后在电炉中升温至1800℃,处理约33小时之久。对于小件品体而言,粉红橙色会贯穿晶体内部;对于大件晶体而言,着色厚度比普通热扩散法更深入。约翰博士的结论是:铍是粉红橙色的来源。这一声明直接证实这类新产品是“非天然”的。

      21世纪初,利用色差又阴暗的低廉刚玉,以新的处理方法而形成的粉红橙色刚玉,对红宝石和蓝宝石市场造成一次灾难性冲击,使其价格下降约40%。

       4、镀膜法

      采用白色或浅红色刚玉的刻面石,放在类似水热法的装置中,镀上一层鲜艳的红色膜,用以冒充高档浓红的天然红宝石,并将此产品命名为莱奇利特纳(Lechleiner)红宝石。由此可认为不仅可以镀红色,还可以镀出任何颜色的膜。镀膜前必先把红色的刚玉切磨成刻面石,然后才镀膜。由于膜层薄,不宜抛光,磨花后极难补救。

      5、注油·蜡·塑料或玻璃法

      在宝石的裂隙空洞中注入充填物,其光泽·透明度,与原宝石总会有一些差异。再者,充填物中常带一些气泡,用放大镜可以清楚看到。此外,宝石裂隙通常极窄,充填物成为一薄层,它像 水上油膜一样,会产生五颜六色的干涉色,这种现象也有利于鉴别。最后,可在黑暗中用紫外光照射宝石,来观察它的荧光,可以判断宝石中是否有人工充填物的存在。


参考文献:

【1】上海科学技术出版社 2014年9月,红蓝宝石选购与鉴赏


作者简介:

      王月春,女,江苏省工艺美术有限公司副总经理,江苏工美珠宝饰品有限公司总经理。泰国南方珠业两合公司江苏总代理,香港安达行特约顾问。从事宝石经营、鉴定工作20余年。