蓝宝石是如何人工制造的

蓝宝石的英文名称为Sapphire，源于拉丁文Spphins，意思是蓝色。蓝宝石的矿物名称为刚玉，属刚玉族矿物。目前宝石界将除红宝石之外的其余各色宝石级刚玉统称为蓝宝石。

蓝宝石的化学成分为三氧化二铝（Al2O3），因含微量元素钛（Ti4+）或铁（Fe2+）而呈蓝色。属三方晶系。晶体形态常呈筒状、短柱状、板状等，几何体多为粒状或致密块状。透明至半透明，玻璃光泽。折光率176-177，双折射率0008，二色性强。非均质体。有时具有特殊的光学效应-星光效应。硬度为9，密度395-41克/立方厘米。无解理，裂理发育。在一定的条件下，可以产生美丽的六射星光，被称为"星光蓝宝石"。

蓝宝石可以分为蓝色蓝宝石和艳色（非蓝色）蓝宝石。颜色以印度产"矢车菊蓝"为最佳。据说蓝宝石能保护国王和君主免受伤害，有"帝王石"之称。国际宝石界把蓝宝石定为"九月诞生石"，象征慈爱、忠诚和坚贞。蓝宝石是世界五大珍贵高档宝石之一。

蓝宝石与相似蓝色宝石、合成蓝色宝石的区别。与其相似的蓝色宝石有蓝色尖晶石、蓝色碧玺、蓝锆石、蓝锥矿、蓝晶石、堇青石等。与其相似的合成宝石有合成蓝宝石、合成尖晶石、含钴蓝玻璃。蓝色尖晶石：颜色均一，微带灰色，晶体呈八面体，均质体，无二色性。蓝色碧玺：颜色为带绿蓝色，晶体为复三方柱状，硬度、密度、折光率都较蓝宝石低，二色性极明显，双折射率大。蓝锆石：经加热处理的锆石，颜色鲜艳，色散强，双折射率高。合成蓝宝石：颜色均一，洁净，包裹体稀少，有圆气泡，均质体。

蓝宝石的评价与选购。蓝宝石的评价与选购因素是颜色、重量、透明度和净度。蓝宝石的最大特点是颜色不均匀，聚片双晶不发育，二色性强。缅甸地区产的蓝宝石，呈鲜艳的蓝色（含钛致色），因含包裹体，可产生六射或十二射星光。印度克什米尔蓝宝石，呈矢车菊蓝色，是微带紫的靛蓝色，颜色鲜艳，属优质蓝宝石。斯里兰卡、泰国、中国、澳大利亚产的蓝宝石也各具特色。蓝宝石具有脆性，佩带时应避免摔打、磕碰。

蓝宝石最大的特点是颜色不均，可见平行六方柱面排列的，深浅不同的平直色带和生长纹。聚片双晶发育，常见百叶窗式双晶纹。裂理多沿双晶面裂开。二色性强，世界不同产地的蓝宝石除上述共同的特点之外，亦因产地不同各具特色。依据地质成因不同，可分两类：一类是缅甸、斯里兰卡和印度克什米尔产的蓝宝石。另一类是澳大利亚、泰国、中国产的蓝宝石。缅甸等地产的蓝宝石，因含钛致色，故呈鲜艳的蓝色，含绢丝状金红石和指纹状液态包裹体。绢丝状金红石包裹体可产生六射或十二射星光，属优质宝石品种。澳大利亚、泰国、中国产的蓝宝石因其中含有较多的铁，由铁致色，故宝石颜色很暗，刻面宝石反光效果亦不太好，一般均需经过加热改以处理才能使用。不同产地蓝宝石的特征简述如下：

印度克什米尔蓝宝石。颜色呈矢车菊的蓝色，也就是微带紫的靛蓝色。颜色的明度大，色鲜艳。有雾状的包裹体的具乳白色反光效应。属优质的蓝宝石品种。但由于矿区位于喜马拉雅山脉的西北端，海拔5000多米，终年被雾笼罩，近几年没有产出。

缅甸抹谷蓝宝石。和红宝石产在同一矿区，除颜色不同外，其它特点完全相同。它的包体如下：绢丝状金红石包体，平行六方柱面密集排列，成60度、 120度交叉。如果垂直绢丝状包体切割，琢磨成弧面宝石后可呈现六射或十二射星光；指纹状液体包体的包体空隙中的气泡所占面积较小，约30%左右；固态包体，常见有刚玉、尖晶石、铀烧绿石、磷灰石等。

斯里兰卡蓝宝石。和红宝石同属一个矿区，除颜色不同外，其它特点完全相同。其包体如下：绢丝状包体，与缅甸蓝宝石特点相似，区别在于纤维细而长，可呈现六射星光；液体包体，呈不定形层状属布或呈指纹状展布；固态包体，有锆石、磷灰石、黑云母等。

泰国蓝宝石。呈带黑的蓝色、淡灰蓝色。晶体中没有绢丝状包体，但指纹状液态包裹体发育。最特征的是黑色固态包体周围有呈荷叶状展布的裂纹。三组聚片双晶发育，裂理沿双晶面裂开。

中国蓝宝石。80年代在中国东部沿海一带的玄武岩中，相继发现了许多蓝宝石矿床。其中以山东（昌乐）蓝宝石质量最佳。晶体呈六方桶状，粒径较大，一般在1cm以上，最大的可达数千克拉。蓝宝石因含铁量高，多呈近于炭黑色的靛蓝色、蓝色、绿色和**。以靛蓝色为主。宝石级蓝宝石中包裹体极少，除见黑色固态包体之外，尚可见指纹状包体。没有绢丝状金红石及弥漫状液体包体。蓝宝石中平直色带明显，聚片双晶不发育。大的晶体外缘可见平行六方柱面的生长线。山东蓝宝石因内部缺陷少，属优质蓝宝石。

黑龙江省蓝宝石。颜色鲜艳，呈透明的蓝色、淡蓝色、灰蓝色、淡绿色、玫瑰红色等，不含或少含包体，不经改色即可应用。不足之处是颗粒细小。

海南岛和福建产的蓝宝石。特点相似，一般粒径小于5mm的晶体，色美透明，除含极少的气液包体和平直的简单双晶纹之外，很少含其它缺陷。但颗粒大于5mm晶体的外缘，均不同程度的含有一层乳白色、不透明、平行六方柱面的环带。晶体中平行菱面体的三组聚片双晶发育。晶体中还有较多的聚隙和蚕籽状金红石包体。

江苏省蓝宝石。色美透明，多呈蓝色、淡蓝色、绿色。但在喷出地表时，火山的喷发力较强，故蓝宝石晶体常沿轴面裂开，呈薄板状，故取料较难。

澳大利亚蓝宝石。澳大利亚是产量丰富的蓝宝石产地。但由于铁的含量高，宝石颜色暗。多呈近于炭黑的深蓝色、**、绿色或褐色。含尘埃状包体。其宝石特点与泰国、中国相同，均需改色后才能使用。

目前常见的人工宝石制造方法有以下4种：

1、焰熔法。将合成宝石化学组成所需要的固态粉末原料混合在一起，在氢氧高温火焰下熔融，溶液随着温度的降低，而结晶成为合成宝石晶体。

2、熔融法。将合成宝石化学组成所需要的固态物质放在高温下熔融，溶液随着温度的降低，结晶成为合成宝石晶体。

3、水热生长法。将合成宝石化学组成所需要的固态原料，置于高温高压条件下溶解于水中，随后在较冷的部位，以晶种为核心，结晶成为合成宝石晶体。

4、助溶剂熔化生长法。将合唱宝石原料，在高压高温条件下借助熔剂熔解，随后随着温度降低，以晶种为核心，结晶成合成宝石晶体。

自然存在的宝石极为稀少，远远满足不了人们的需要。1891年，法国人维纳尔利用化学方法制取了红宝石，从此以后历经数十年，人造宝石便发展成了一个子孙满堂的大家族。

当时维纳尔用氢氧焰的高温，将氧化铝熔融，并加入少量的铬，然后让其冷却、结晶，便得到了一种颜色非常漂亮的红色晶体，这就是红宝石。令人遗憾的是，这样生产的红宝石内部常有球形或蝌蚪尾形的气泡。后来人们改进了方法，终于生产出以假乱真的红宝石了。

人们仔细地观察研究人工制造的红宝石，发现有的红宝石在磨成半球或椭圆半球形后，受到阳光照耀时，在球形表面会出现6条或4条闪光亮线，耀若星辰，给红宝石又添了一分美丽。原来红宝石的星光是由于宝石的晶体内有极细小的针状杂质，或极细小的裂纹，这些杂质或裂纹会引起光的反射，呈现出星状闪光来，于是人们后来在制造红宝石时，特意加入一些“杂质”——金红石，这样生产出来的红宝石个个星光闪耀，美不可言。

除用作装饰品和艺术品外，红宝石还有更为广泛的用途。它硬度仅次于金刚石，用它制成的精密仪表的轴承非常耐磨，像手表中一颗颗红色闪光的“钻石”轴承，便是由红宝石加工制成的；20世纪60年代初，人们还用人造红宝石射出了世界第一束激光……

先辈们用化学这把钥匙打开了宝的大门，让我们到宝库中去寻找更多更美的“红宝石”吧。

人工合成宝石和培育宝石的区别主要有以下几点：

1 性质不同：人工宝石全部或部分由人工生产或制造，用作首饰和装饰品材料。合成宝石是完全或部分人工制造的结晶或无定形物质，在自然界中有已知的对应物。

2 成分不同：人工宝石基于某些天然宝石的化学成分，模拟其在自然界形成时的物理化学条件，经人工结晶或重结晶生成。

3 种类不同：常见的人工宝石有合成金红石、合成立方氧化锆、合成石英等。而培育宝石是通过对某一种天然宝石采用高科技手段进行人为培育而得到的宝石。如合成祖母绿、合成红宝石、合成蓝宝石、合成水晶等。

4 价格不同：人工宝石的价格通常在千位数，而培育宝石的价格在万位数。

5 材质不同：人工合成宝石的材质比较粗糙，而培育宝石的材质比较顺滑。

以上就是人工合成宝石与培育宝石的主要区别，希望可以帮助到您。

人工可以合成的，现在世界上的专业鉴定机构已经不会称呼这种品类的钻石为“合成钻石”了，一般都叫做“培育钻石”，最大的培育钻石商是美国的Diamond Foundry这个品牌，Diamond Foundry是培育钻石，它和传统天然钻石唯一的区别就是，他们是在地上实验室里培育钻石，不是地底挖出来的，除此以外，无论是物理化学性质还是外观4c，和天然钻石都是完全一样的。Diamond Foundry的可持续钻石每一颗都有属于自己的证书，证书上也有相应的4C指标，和真钻相比没有区别，甚至跟天然钻石相比可以说质量更好，克拉数大颜色也好，切工也很优秀，是收购了蒂凡尼的切割工厂，能切出高达40种的钻石切割形状，市面上只有不到1%的钻石能达到Diamond Foundry的标准，当然最最重要的是，这种钻石性价比很高，也就是说，你花一样的钱，在外面可能只能买到1克拉的天然钻石钻戒，但是在他们家能买到2克拉以上，这也是不少普通消费者选中它的原因。

宝石，它质地纯净，光灿灿，亮晶晶，性能优异，价值连城。过去几乎只属贵人、富人所有，而今它越来越多地进入人们的日常生活。在雷达表里，在戒指、耳坠、胸花上，都闪烁着它们的光芒。

宝石之所以珍贵，一是因为它奇——硬度极高、耐磨性极好、光洁晶莹、不怕腐蚀。把它镶嵌在金项链、金戒指等装饰品上面，光彩夺目、熠熠生辉，使人显得格外高贵、华丽。此外，它是支座、轴承、轴垫的最好材料，广泛用在钟表、精密天平、高档测量仪器、立体声收录机等许多方面。二是因为它稀——天然宝石相当稀少，而且分布不均。例如：红宝石和蓝宝石主要产在缅甸、泰国和澳大利亚，金刚石则主要产在刚果。现在，全世界的天然宝石产量远远不能满足人类的需要，于是，促使化学家们向合成宝石进军。

最初探索用人工方法合成宝石的是法国的化学家。1837年，高丁用硫化钾和氧化铝在高温下得到一些很细的透明晶体。1848年，耶贝尔曼用氧化铝和氧化铬一起熔化，首次制得了红宝石。1885年，傅列米来到瑞士日内瓦，同乌泽一道，将天然的红宝石碎屑用氢氧焰熔化后，加入少量铬酸钾，得到一种深红色的宝石，他们取名为“日内瓦宝石”。后来，科学家们把这种方法称“焰熔术”。

1900年，法国著名化学家维纳尔，在傅列米的基础上作了改进，不用天然的红宝石碎屑，而用纯净的氧化铝，结果培育出了红宝石大晶体。从此，合成宝石便开始进入工业生产。他的方法流传至今，因而，维纳尔是合成宝石的奠基人。

现在，在所有的合成宝石中，主要有三大类：刚玉系宝石、尖晶石系宝石和金红石系宝石。上面所说的日内瓦红宝石就是刚玉系宝石中的一种。因为刚玉系宝石主要是由氧化铝制造的，天然的氧化铝在矿物学上叫刚玉，故此而得名。刚玉系宝石的颜色最丰富、最鲜艳，因而也特别受到年轻人的喜爱。

但是，并不是把天然的氧化铝放入由氢气和氧气混合燃烧的熔炉中就能得到红宝石。因为天然的氧化铝有许多种变体，在每一种变体中，原子的排列次序是不同的。因而他们的性质也有差别。现已查明，只有一种变体，其原子排列最紧密，才是真正的红宝石，其余各种变体同它都是貌合神离。化学家们把这种变体命名为a（阿鲁华）变体。因此，用天然的氧化铝作合成红宝石原料时，一定要经过加热处理。有趣的是，当加热到1240℃时，氧化铝中的各种变体都会转变成a型。因而，这一温度又叫氧化铝“统一点”或叫“临界点”。用这种经过加热处理的氧化铝粉末，从顶部均匀地落在焰熔炉中，一般经过25～3小时，就可生长出一个20～30克重的梨形宝石。

这样得到的宝石是白色的，故名为白宝石。那么，怎样才能得到如云似霞的彩色宝石？这倒不太难。只要在氧化铝中加入着色剂就成了。例如：加入氧化铬时，就是红色宝石；加入氧化钴时，则是绿宝石；而当加入氧化铁时，便是蓝宝石；在每一种颜色的宝石中，因加入该种着色剂的数量不同又有深浅的变化。例如，在红色的宝石中，随着着色剂氧化铬由少到多的变化，则依次可得到橙红、桃红、紫红、鸡血红和深红的宝石。同样的道理，亦可得到金黄、米黄、草绿、墨绿、海蓝、玫瑰紫等等五彩缤纷的各式宝石。更奇妙的是，在氧化铝中若只加入氧化钒时，得到的却是变色宝石，即在太阳光下显蓝紫色，在灯光下却是红紫色。

张道标

作者简介：张道标，中宝协人工宝石专业委员会第一、二届副主任委员，第三届高级顾问，原中国科学院上海硅酸盐研究所晶体研究室主任，研究员。

一、人工宝石研究和发展历程

人工宝石的研究，自15世纪埃及制作含铅玻璃宝石开始，至今已有六七百年的历史了。开始阶段，由于科学技术还没有充分发展（直到19世纪末），它的进展是比较缓慢的，还是以无色的和彩色玻璃制品为主。从1902年法国 Auguste Verneuil首先用焰熔法合成红宝石和蓝宝石起，人工宝石的发展进入了一个新阶段，到1907年焰熔法合成红宝石每年可生产500万克拉，发生了里程碑性的转折，接着研究成功的合成宝石一个接着一个展现出来，人工宝石的研制进入了一个突飞猛进阶段。

1908年首次合成单晶水晶，到1920年已为电子工业大规模生产无双晶的单晶水晶。同时也生长了一些彩色水晶并产业化。

1920年合成了无色、红色和蓝色的尖晶石。

1948年合成了金红石单晶。

1955年合成了钛酸锶单晶。同年美国通用电气公司首次合成了细粒（015mm）状的钻石晶体。往后他们不断致力于研究大颗粒钻石。1970年首次成功合成了宝石级钻石。

1960年研制成功人造无色的和绿色的钇铝榴石（YAG）。随后又研制出人造的钆镓榴石晶体（GGG）和合成金绿宝石。

1960年后的几年里，发展了助熔剂法和水热法，合成了大颗粒的祖母绿晶体和红宝石晶体。

1976年苏联合成了大块立方氧化锆宝石，是一种较好的钻石代用宝石，研制成功之后迅速投产，并飞速发展，已形成一个产业。

20世纪80年代后期，玻璃仿金绿宝石猫眼由美国Calhag公司研发成功。随后在我国快速发展，并形成了玻璃猫眼产业，年产近1200t。

截至20世纪80年代，世界上重要的名贵宝石都可以人工合成。这些人工宝石晶体的原料制造、晶体生长的方法和工艺，都相继建立了配套的生产条件，特别与科技、经济和国防有关的合成宝石都有一定量的生产规模。如合成钻石、合成蓝宝石、合成水晶、合成立方氧化锆、人造仿水晶玻璃及其产品都形成了不同规模的产业化，推动了国家的科技进步和经济的发展。

人造YAG、人造GGG、人造钛酸锶和合成铌酸锂、钽酸锂及金红石等宝石晶体主要用于电子技术和激光技术；在装饰方面，自从合成立方氧化锆大量面市后，它们作为仿钻石的作用逐渐降低，因为这些宝石晶体相对于合成立方氧化锆的性价比低了很多，所以已经淡出宝石市场。但它们在电子技术和光电子技术方面的应用仍在飞速发展，并且人们还在不断探索和合成出许多新的晶体。

虽然许多名贵宝石都已合成出来，但按宝石的质量指标来说还是不尽如人意的，因为它与天然宝石的岩相结构、生长条纹、气泡及包裹体等的差距还比较大，很容易区分出它是人工制品，还不具足够的天然宝石的品味。

二、近十几年来人工宝石研究进展

近十几年来人工宝石的研究工作基本分为两大类：一类是装饰用的；另一类是用于科技工程系列的。装饰用人工宝石方面的研究，基本上是围绕着提高各种合成宝石质量，着重仿真和逼近天然宝石来进行；用于科技工程系列的宝石研究，着重于提高纯度、晶体结构完整性和大尺寸的单晶体，强调宝石的功能特性。这两类研究从研究内容和目标，技术路线和设备方面都有很大的不同。本文主要讨论装饰用人工宝石的研究进展。

1合成钻石取得了很大进展

大颗粒合成钻石在1970年由美国通用电气公司首次成功合成，后来英国、俄罗斯、南非和瑞士等国也相继宣布合成了宝石级大颗粒钻石，但都因生产效率低，成本过高，未能进入市场，仅是实验产品而已。经过了20多年进行设备改进和提高生长技术后，目前美国Gemesis公司已成功研发出能稳定生产出1～2克拉大的**钻石和蓝色钻石（图1）的设备和技术，并以每月生产600克拉的产量投放市场，每颗钻石腰部都用激光刻上Gemesis制造及编号，用以保障消费者权益。南非和俄罗斯等也相继宣布能生产大颗粒1～4克拉**和蓝色钻石（图2），并推向市场。这种稳定量产的宝石级钻石合成工艺的研发成功，标志着合成宝石级钻石有了突破性的进展，打破了过去合成宝石级钻石成本高不能进入市场的老观念。今后人工合成大颗宝石级钻石将会以更大数量面市。

图1 Gemesis公司合成大颗粒**钻石和合成彩色钻石

图2 南非德拜尔公司合成的大钻石

在合成工业级金刚石方面各国都做了很大努力来提高质量和产量，常话说“没有金刚钻，不揽瓷器活。”各种刀具、切割研磨工具和地质钻探工具等都要大量使用工业级金刚石，人工合成工业级金刚石的产量已经成为衡量一个国家工业水平高低的标志之一。现在我国合成的工业级金刚石，虽然其质量还有待提高，但产量居世界第一，年产12亿多克拉。

CVD化学气相沉积法生长钻石和钻石薄膜

近十几年来，CVD化学气相沉积法生长钻石非常活跃，美国Apollo公司用CVD同质外延技术不仅能生长钻石单晶厚膜，也能生长单晶钻石，并已打磨出025克拉的钻石（图3，图4）。随着厚膜的沉积厚度增加，在不久的将来，大单晶钻石块将成为现实，这是很诱人的新技术。

图3 Apollo公司CVD法合成钻石的炉子

图4 Apollo公司CVD法合成的025克拉钻石

2大颗粒合成碳硅石（莫桑石 Moissanite）

十几年来，合成碳化硅大单晶发展很快，它是宽禁带第三代半导体基片的重要材料，是生产耐高电压、耐高温、低功率损耗、大功率器件必备的基片材料，受到国家的重视和支持。目前批量生产出（75～80）mm×50mm的晶锭，主要用于半导体工业，其中有些晶锭不符合IT级要求的，必然流向宝石业中。它可以打磨出很美的合成碳硅石仿钻石，比合成立方氧化锆更接近于钻石，更受人们欢迎。这是1996年以来合成宝石的新成员，是合成宝石的重大新进展，不过由于晶体生长技术要求高和单炉产量小，在仿钻的性价比方面远不如合成立方氧化锆，在近期内不会改变合成立方氧化锆用于仿钻石的主导地位。

3水热法合成红宝石、合成星光宝石和合成祖母绿宝石

十几年来在实验室开展水热法合成红宝石、合成星光宝石和合成祖母绿宝石的工作是很多的，断断续续从未停止过。首先为了更仿真，克服焰熔法和提拉法合成的红宝石有明显的弧状生长条纹，和串状气泡而开展了高温高压水热法的生长研究。水热法主要模拟天然宝石成矿的条件，以天然宝石晶片作为晶种（这点与助熔剂法生长红宝石的自发成核是不同的）。所生长出的红宝石大块晶体，既有六角形的生长条纹，又有天然宝石岩相结构的假象，这些晶体可打磨出5～8克拉，甚至更大的红宝石戒面。许多国家，如俄罗斯、美国、印度、瑞士，都不断有水热法红宝石、**蓝宝石等上市，现在有些公司筹建70～100mm的耐腐蚀高压斧，拟生长50～60mm的红宝石，逐渐开拓出更仿真、更逼近于天然红宝石、蓝色和**蓝宝石，星光宝石等，创造批量生产的能力，前景是乐观的。

同样，用水热法生长合成祖母绿宝石也很成功。在美国、瑞士、俄罗斯和中国都能生长出大块祖母绿宝石，目前只是市场需求不旺，拉动有难度，所以水热法生长祖母绿晶体进展缓慢，没有投入大批量生产。

4用熔体提拉法、熔体泡生法和熔体热交换法研发无色蓝宝石

目前，各国研发无色蓝宝石更是突飞猛进，由于它具有红外透过率高、强度高和耐高温的特性，在国防工业上有很好的应用空间，可用作窗口材料和导弹头罩子等；在光电子技术上作氮化镓（GaN）镀膜基片，是半导体照明工程的重要材料，质量要求达到IT级水平，需求量很大，许多国家有关公司正在努力开发。目前用提拉法可生长直径120～200mm的无色蓝宝石大单晶；用泡生法可生长直径200～250mm重25～30kg的无色蓝宝石（图5）；用热交换法已生长出世界上最大的蓝宝石直径34cm重68kg（图6）。我国虽有多家公司积极研发大直径蓝宝石晶体，也大有进展，但还没有量产的规模，LED用的基片基本上还是靠进口。

5合成长余辉人造夜光宝石

长余辉人造夜光宝石是我国北京华隆亚阳公司在1996年研发成功的，命名为“庆隆夜光宝石”，已获得中国、美国、韩国等国的发明专利。它的性能优异，无放射性，余辉亮度高，时效长，优于天然“夜明珠”。已研制出颜色有绿色、蓝绿色、乳白色、红色和紫色等人造夜光玉，大块人造夜光玉可供雕刻大型工艺品。目前已大量生产，供不应求，有望形成产业化。

图5 熔体泡生法生长蓝宝石大晶体

直径95mm和110mm，高150mm

图6 热交换法生长直径34cm的蓝宝石

6合成绿松石和孔雀石

美国和俄罗斯对合成绿松石和孔雀石的研发工作，一直没有间断过。目前合成的大块孔雀石可达8～10kg，做雕刻摆设件，有一定市场。

7玻璃仿宝石

玻璃仿宝石虽然很古老，但它也是不断与时俱进、不断发展的一类仿宝石。虽然它是中低档的仿宝石，但今天的玻璃饰品和工艺品比十多年前的产品要优美得多。玻璃仿钻石的“水钻”，其质量品味有较大的提高，它的市场占有率也不小。特别是在人们的装饰理念发生改变的今天，要求时尚，物美价廉，对饰品更换频繁，新颖的玻璃制品便成为首选了，例如奥地利施华洛世奇（Swarovski）铅玻璃仿水晶和仿钻石装饰系列产品，彩色玻璃和稀土玻璃的仿宝石饰品，仿猫眼石饰品，铅玻璃工艺品、奖品、纪念品和摆设件都很时尚，很受欢迎。玻璃仿宝石已经取得了人们的认可，几年来发展得很快。

近几年研发玻璃仿钻石的“水钻”自动化生产线取得了突破性进展，它不但推进了铅玻璃仿钻石的工业化生产，还将对其他人工宝石的加工业发生重大推动作用。

由于重金属铅对人体有毒害，高铅玻璃饰品将会受到严格限制，人们正在开展研究廉价的无铅高折射率的仿水晶玻璃和降低稀土玻璃的成本，都是取代含铅玻璃的重大举措，应予重视。

三、产业化人工宝石的深化研发问题

合成钻石、合成水晶、合成碳硅石和合成大尺寸无色蓝宝石，主要用于科技工程技术上，与宝石行业的要求不同，在这里不予讨论。

1焰熔法合成红宝石、蓝宝石

当前焰熔法生长红宝石、蓝宝石已经达到相当大的规模，世界年产量达1000多吨，中国的产量为300多吨，占世界产量的1/3左右。但是晶体质量有待提高，而且生产成本仍然很高，要想把产业再向前推进，必须解决充分利用有关化工厂富余的氢、氧气体能源和努力提高单炉的日产量。

利用化工厂富余氢气，是直接改变高电耗的问题；按过去电解水获取氢，生产1kg红宝石要用1100kW·h电，由于电价的提高，使生产成本很高。改用化工厂富余的氢，节电很可观。但氢气的纯化必须提高，否则影响宝石的质量和成品率。

提高单炉日产量的研发内容是指，改变设备结构和生产工艺。在目前单炉日产6个70～80g的红宝石产量的基础上把晶体的直径稍为加大，晶体的长度加长，如炉膛加大，提高炉子的保温能力，适当扩大气体喷嘴口径和供气的稳定性，改善火焰温度分布，提高原料纯度和细度等措施，这是研发工作的重要内容，是一个系统工程的研发，创新有空间，有望提高晶体质量和提高单炉日产量2倍左右，可见潜力很大，值得重视，特别是产品要与市场要求密切结合。

2合成立方氧化锆的深化研发

合成立方氧化锆在我国已形成一个产业，当前产量居世界首位。由于市场价格比较低，厂家承受压力较大。

当前应该重视研发附加值大的新品种，减少一些低值产品的生产。产品的颜色很重要，祖母绿色的、伦敦蓝色的、海蓝色的和胭脂红色的合成立方氧化锆都是很受欢迎的，而且它们的价格也高些，所以研发人们喜爱的新色调的立方氧化锆是引导合成立方氧化锆生产不断发展的课题，因为立方氧化锆的折射率高、色散大、硬度高，且易于规模生产，特别是性价比高，远非其他人工宝石所能比拟的，在这个基础上引入人们喜爱的颜色，必然会长盛不衰。

图7 祖母绿色的YZrO2

合成立方氧化锆生产是用电大户，用电问题一直困扰着生产厂家，把生产厂搬到有低价电的偏远山区，是暂时可行的办法，但终不是长久之计。研究降低单产电耗是不容忽视的问题，早期生产的电耗约200kW·h/kg晶体，近期电耗降至约80kW·h/kg晶体。现在有望降到低于60 kW·h/kg晶体，降低电耗是许多因素的综合结果，设备的改革，特别是采用晶体管高频发生器有重要作用。

参考文献

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http://wwwbwsmigelinfo/Lesson 9/DE SyntheticsSimu-lantshtml

Synthetic and Simulant,http://wwwgemscapecom/html/simulantshtm

在人们的珠宝奢侈品中，钻石是指抛光钻石，也是爱情和忠诚的象征。人们对钻石形成的原因很好奇。我来给你详细解释一下钻石是怎么形成的。钻石形成的原因钻石的结构特征:钻石由碳元素组成，是碳元素的一种晶体，硬度为10。它是自然界中最坚硬的天然矿物，密度为3。53(001)克/立方厘米，折射率为2。417，离散度为0。044它是钻石经过切割、研磨后的产物，在钻石矿物中约有五分之一可以达到宝石级，被称为宝石级钻石，在国外被称为“毛坯钻石”或“钻坯”。毛坯切割打磨成切割形状后，称为裸钻，国外称为成品钻或抛光钻。英文名Diamond来源于希腊语amount，意思是“坚硬、不可侵犯、不可战胜”。金刚石和石墨都是由碳组成的。金刚石和石墨是在不同的温度和压力条件下形成的，它们在温度和压力条件的变化下可以相互转化。钻石属于立方晶体，硬度为10，石墨属于六方晶体，硬度为1。它们具有不同的晶体结构，并且是结晶碳的两种同质多晶型物。只有在一定的压力和温度下，碳才能结晶成金刚石。钻石的形成:最早的天然钻石形成于地球内部，温度为900-1600℃，压力为(45-6)×109Pa，相当于地下130-200km的深度。理论上，只要满足条件，钻石随时都可以形成。目前开采的钻石大多形成于33亿年前和12-17亿年前。形成钻石的碳来自地幔中熔化的岩浆，或者是因为地壳的运动。地壳中的碳带聚集在地球深处，在合适的条件下结晶成钻石。还有一种外在的方式产生钻石。陨石撞击大陆时，瞬间产生的高温高压也可能产生钻石。但这种方式生产的钻石往往比较小，质量差，一般没有经济价值，不能作为珠宝加工的钻石。钻石的发现:钻石首先在印度被发现。随着人们对钻石的渴望，钻石的勘探和开采越来越受欢迎。金刚石矿床分为原生矿和次生矿。原生矿石是由地球的地质运动产生的。地震和火山活动将富含金刚石的矿物带到地表或地表附近的区域，其中大部分是富含金刚石的金伯利岩和煌斑岩，以及火山口附近的填充物和岩壁和基岩中的根部沉积物。在自然的作用下，次生矿石由原生矿石搬运沉积而成。大部分经风化和雨水冲刷，残留在山坡、河流和海岸形成矿床，多为砂矿。钻石的形成和发现过程大致是这样的，不像黄金等贵金属。21世纪以来，钻石价格一直保持稳定增长的趋势，逐渐成为投资者的首选。钻石的鉴定方法简单识别钻石的简单鉴别方法:需要10-20倍的放大镜辅助，做几个简单的观察。观察钻石的腰部。腰部用沙子磨的话最好用这个方法。因为钻石比任何仿制品都硬，不会有仿制品那样的细线。钻石的腰部是颗粒状的。钻石比仿制品坚硬，仿制品的刻面往往比钻石钝，但钻石的刻面一定要锋利。因为钻石比仿制品坚硬，仿制品的刻面边缘经常磨损。如果钻石有自然表面，就有机会在自然表面找到钻石独特的“三角形生长线”。如果一颗钻石破碎，它的外观通常是阶梯状的，而仿制品是弯曲的或贝壳状的。硬度检查钻石是已知最坚硬的天然物质，没有任何东西可以标记它们。如果可以，那就不是钻石了。热传导试验呼吸的同时对钻石和其他类似的项目进行辩论。如果是钻石，其表面凝结的水雾应该比其他物品上的水雾蒸发得快。这是因为钻石的导热性很高。观察法反射光用放大镜可以观察到钻石的腰部呈现非常精细的磨砂状，反射光闪闪发光。钻石的这一特性是独一无二的。看生长点在放大镜下观察，真钻的晶面上往往有凹槽和三角形生长点，而假货有三种:①普通玻璃加氧化铝，因折射率和色散增加，容易误入，但硬度较低。②由化学合成的蓝宝石和无色尖晶石仿制，硬度相近，但折射率低且有双折射现象，放大镜下可见重影。铅笔标识铅笔的化学成分是碳，就像钻石一样，只是物理结构不同，所以很多人用一支铅笔来检测钻石的真伪，这是比较实用有效的方法。鉴定时，他们要先用水打湿钻石，然后用铅笔轻轻划线。在真钻石的晶面上，铅笔划到的地方是没有痕迹的，而如果不是钻石，而是玻璃、水晶等材料，就会在表面留下痕迹。一般会用铅笔标注，以鉴别钻石的真伪。这个它硬度高，折射性好，但是旋转时会反射更多的彩色光，和正品旋转时只反射微弱的**和蓝色光有明显区别。钻石切割程序一颗钻石毛坯看起来不起眼，必须经过精心的切割、打磨、加工，才能成为我们习以为常的闪亮钻石。所以钻石的车削直接影响钻石的价值，下面详细介绍。当然，理想的切割效果是保持钻石的最大重量，最大限度减少瑕疵，充分展示钻石的美，使其熠熠生辉。一般切割过程包括以下步骤:1划线(Marking):这是钻石切工的第一步。首先，检查钻坯，在钻石表面做标记。做这项工作的人经验丰富，精通加工技术。最终目标是生产出最大、最干净、最完美的钻石，从而尽可能高的体现钻石的价值。抄写员必须注意两点:保持最大重量，尽量减少夹杂物。划线员用放大镜研究钻坯的结构。如果是大钻石，这个工作可能需要几个月，而对于普通钻坯，则需要几分钟。但是，再小的钻石毛坯，每颗钻石都必须经过详细的检验，才能做出正确的判断。抄写员用印度墨水在钻坯上做了记号，表示钻坯要沿着这条线分。通常情况下，线尽可能沿着钻石的自然纹理方向画。裂开切割者将画好线的钻坯放在夹持器上，然后用另一颗钻石沿分割线切割出一个凹痕，再在凹痕上放一把方形刀，用手适当用力敲击。钻石会沿着纹理方向分裂成两块或更多块。锯切大部分钻石不适合劈开，需要用锯子切割。由于只有钻石才能切割钻石，所以锯片是磷青铜圆片，边缘涂有金刚石粉和润滑剂。钻石固定在夹具上，锯盘高速旋转切割钻石。将现代激光技术引入金刚石切割，大大提高了钻坯的加工效率。采取想要的形状锯好或劈好的钻石送到磨圆部进行磨圆整形，即根据设计要求，将钻石做成圆形、心形、椭圆形、尖形、祖母绿形等常见的切花形状，或其他特殊形状。由于钻石是迄今为止人类公认的最坚硬的天然物质，只有钻石才能打磨钻石，钻石的硬度在各个方向都略有不同。所以打磨的时候要靠经验来把握钻石的基本形态:三面体、八面体、十二面体和晶体特征。一般方法是在车床上高速转动钻坯，然后用另一只手臂上的金刚石把转动的钻坯磨圆。擦亮在涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上，所有的刻面(刻面)都被转动，使钻石闪闪发光。打磨工艺通常是，先在底层做8个大面，再做16个小面。有尖底，有25个刻面，从这些刻面延伸出三角刻面、风筝刻面、腰刻面，共33个刻面。这样的圆形钻石一共有58个刻面，如果没有尖底刻面，则有57个刻面。并不是每个钻坯都要经历以上所有的工序，这取决于钻坯的特性和要达到的目标。例如，上述“扁平”钻坯可能不需要分割，或者祖母绿钻石可能不需要倒圆。然而，对于任何一颗毛坯钻石来说，都有两个必不可少的过程，即“划线”、“削片”和抛光。一颗精雕细琢的钻石所产生的花瓣表面的位置和角度都是经过精确计算的，这使得钻石最闪耀。随着科技的进步，激光技术和计算机技术的引入，可以使钻坯的设计和切割更加精确。钻石的化学成分钻石的化学成分是碳，碳是宝石中唯一的单一元素，属于等轴晶系。它往往含有005%-02%的杂质元素，其中最重要的是N和B，它们的存在与钻石的种类和性质有关。大多数晶体是八面体、菱形十二面体、四面体及其集合体。纯钻无色透明，因微量元素的混合而呈现不同的颜色。强烈的钻石光泽。折射率为2417，色散适中，为0044。各向同性物体。热导率为035卡/厘米/秒/度。用热导仪测试，反应最灵敏。硬度为10，是目前已知最硬的矿物。其绝对硬度是应时的1000倍，刚玉的150倍。它害怕重重的一击，重重的一击之后就会被劈碎。一组完全裂开。密度为352克/立方厘米。钻石是会发光的，当暴露在阳光下时，它们在夜间会发出淡淡的青色磷光。x射线照射会发出天蓝色的荧光。钻石的化学性质非常稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱也不会对其产生作用。钻石与同类宝石和人造钻石的区别。宝石市场常见的替代品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝石榴石、钇镓石榴石、人造金红石等。人造钻石最早由日本在1955年研制成功，但没有批量生产。因为合成钻石比天然钻石贵，所以合成钻石在市场上很少见。钻石可以通过其独特的硬度、密度、色散和折射率来区别于类似的宝石。如类金刚石立方氧化锆无色，分散性强(0060)，光泽强，密度高，为58g/cm3，手感厚重。钇石榴石的分散性较软，肉眼很难与钻石区分。看看钻石是如何形成的，看看:1金矿是怎么形成的？2月光石是如何形成的？3雷电是如何形成的？4泻湖是如何形成的？5贝壳的珍珠是如何形成的？