钻石切割是将未加工的钻石变成形状美观的宝石的过程。 该过程必须由具有专业知识、设备和工具的专业人员进行,因为做出的每一个决定都会影响盈利结果,我比较喜欢机械切割。
那么,切割师在计划切割钻石时主要考虑哪些因素? 做出的第一个选择是决定形状本身; 圆形、椭圆形、梨形等。其次,刻面的比例和切割质量(即对称性和抛光)通过计算机模拟进行规划。在本文中,我将向您展示当看似普通的原石变成明亮闪亮的宝石时,幕后真正发生的事情。
由于钻石是由世界上最坚硬的材料制成的,因此只有一颗钻石才能用于机械切割另一颗钻石。 激光是另一种选择,但它们的用途在很大程度上仅限于切割和破碎目的。 通常,车间使用的工具包括镶有金刚石粉的金刚石刃口或圆盘。钻石切割和抛光的实际过程可分为五个步骤:计划、劈裂、粗磨、抛光和检查。
阶段 1:规划钻石原石。计划切割一块粗糙的石头是最重要的事情之一。 虽然这可能是一个耗时的过程,但这也是决定成品最终价值的步骤。在规划阶段,切磨师将找出钻石的最佳可能形状,以最大限度地减少浪费并最大限度地提高原石的产量。通常情况下,原石会用沙林机进行映射,以生成准确的测量值。有了这些数据,然后使用计算机软件来制定 3D 模型,该模型将向刀具展示优化原石的最佳方法。
阶段 2:切割钻石原石。嵌有金刚石粉的铜圆盘锯开毛坯钻石,切割过程是将原石切割成独立碎片的部分。这将允许切磨师单独处理碎片并充分利用原石。在这个阶段也可以进行机械锯切。对于形状奇特的原石,锯切过程也可以使用非接触式切割工具(如激光)进行。
第 3 阶段:机械粗暴以“绕过”粗糙,机械粗磨以形成抛光钻石的轮廓。切割钻石后,再进行粗磨,使分离的原石变圆。这个过程也被称为环切。这里发生的是两颗钻石被放置在一个旋转的轴上,彼此交叉。然后它们将向相反的方向转动并相互研磨以形成粗糙的腰围。
第 4 阶段:抛光钻石刻面。毛坯钻石的刻面工艺,在抛光轮上刻面的毛坯钻石。原石的圆形形成后,下一阶段是创建和形成钻石的刻面。切割师将原石放在旋转臂上,并使用纺车对原石进行抛光。这会在钻石上形成光滑且反光的刻面。
有趣的是,此抛光程序进一步分为 2 个步骤:阻塞和闪亮。在砌块过程中,添加了8个亭部主干、8个冠部、1个底尖和1个台面,以制成单切宝石。这一步的重要性在于为下一阶段创建模板。然后,才华横溢的人将通过添加剩余的方面并使其总共 57 个方面来完成工作。他负有重大责任,因为钻石的火彩和亮度是在这个阶段确定的。
第 5 阶段:检查已抛光的钻石。最后一个阶段是检查过程。这是检查钻石以确保其符合制造商规定的规格的地方。如果需要,如果石头不符合质量控制标准,则会被送回抛光机进行一些修饰。
加工钻石最普通的方法是传统的打圆、锯和抛光。钻石由粘附在转盘片上的其它钻石或钻石粉末进行机械加工—部分钻石在加工过程中变成了钻石粉末。尽管钻石的重量减轻了,但由于经过抛光之后形状有了改变,它的价值反而提高了。当然,钻石的净度也有了提高。
除了傅统的机械加工方法,雷射在今天已经成为一种非常重要的分割方法。与傅统的机械相比,雷射加工的初始投资大,而且材枓的损耗也比较多。但可切成许多新形状的钻石。
然而,雷射也有其很大的优越性,在劈开钻石时无需考虑钻石晶体的生长方向,钻石的机械性能也无关重要。这就使得人们可以分割多晶钻石,先前这几乎是不可能的。由于劈钻石过程中的风险,特别对于大钻石而言,因此傅统劈钻法已很少使用。
打圆也就是使钻石成为圆形,还是按照传统方法来操作:将钻石绕轴快速旋转并与另一颗钻石接触研磨。现在人工粗磨已经越来越多地被自动研磨机所取代。
抛光依然按照传统方法进行:将钻石粉与油混合,粘附在一个铸铁的盘子上。最新的发展是开发了一种”硬盘”,钻石粉可以粘附在盘子上。
自动抛光机也已经出现,尽管还处于上升势头,但传统的手工抛光还是主要的加工方法。
对钻石净度影向最深的传统方法是抛光。粗抛光除去明显的杂质,提高了钻石的价值。为了获得最佳的效果,现在需要一种非常专业的技术秘诀,即电脑模拟以及精湛的手工技卫。
雷射打孔不同于另外两项新的技术。这项新技术首先用于加工钻石中明显的深色杂质。雷射可以在钻石上打出通往缺陷的微孔,将黑色的碳通过微孔排除。然后用侵蚀性的化学物质对钻石进行处理,提高压力和升温,使之深度沸腾,侵蚀性的化学物质通过雷射孔使深色的包裹体淡化,使得钻石的净度提高。雷射孔不难发现:用手镜或显微镜就可以很清楚地辨认。
深度沸腾技术也可以用于除去钻石内部的深色包裹体。典型的例子是处理由氧化铁渗入裂纹而引起的着色。深度沸腾可以除去这种颜色。
钻石加工通常包括设计、劈、锯、车、磨五道工序。
放射型的异形钻除了腰棱的加工工艺和小面的摆布稍微不同之外,其工艺流程整体上接近圆钻。阶梯型的异形钻的腰棱不用车钻机加工,一律靠磨,其工艺流程和使用的器具与圆钻差异很大。可见并不是每一颗钻石从原坯到成品都必须经过设计、劈、锯、车、磨五大工序,但无论何种磨工和琢形的钻石,设计和磨钻这两道工序则是必不可少的。
(一)设计标线
设计标线是钻石加工最基础的一道工序。优秀的钻石设计师,至少应该具备以下一些素质和技能:
1)对钻石的主要特性,尤其像晶形、晶体结构、解理、内应力(异常双折射现象)、包体、硬度各向异性等与加工工艺密切相关的那些特性,必须了如指掌。
2)熟悉钻石加工的整个工艺流程、各道具体工序和本厂工人的技术水平,采取合理的设计选择。
3)熟悉市场行情,能在市场需求、出成率、风险程度、卖价、资金周转速度等诸多关系整体效益的因素之间权衡利弊,找出平衡点,做出最佳方案。
设计人员常备的工具有:电子秤、卡尺量规、10倍放大镜(最好能有台式放大镜)、计算器、钻石灯、钻石原石筛、偏光镜、显微镜、纸包、标线笔和油性墨水等。设计的步骤如下。
1原石分选
根据原石的大小、颜色、净度、晶形四个方面进行分选。从设计的角度观察原石,主要考虑晶形和净度两个方面的因素。
1)晶形 CSO习惯上把原石的晶形分为六类,即规则晶形(Stones)、变形晶形(Shapes)、劈理晶形(Cleavages)、双晶(Macles)、薄片(Flats)和六面体形(Cubes)等。规则晶形是指晶形完好、没有或几乎没有形变的八面体和十二面体,加工工艺上就叫可锯钻(Sawable);变形晶体指的是沿二次对称轴方向加长、沿三次对称轴方向加长或变扁,即明显变形的完整晶体,加工工艺上叫颗粒钻(Makeable,Wholoestone);劈理晶形指严重残缺的晶体或残片。客观地说,这几类晶形之间的区分并没有严整划一的尺度,在一定程度上要凭经验来判断。
2)净度 如果说晶形主要影响出成率的话,净度则直接影响到成品钻石的价值。从设计的角度看原石,应先搞清内含物的种类、大小、数目、位置、对比度;其次确认通过加工可以去掉的瑕疵;再次,对于去不掉或去不干净的瑕疵要尽可能把它们安置在不显眼、不反射的位置。碰到表面磨砂发毛和有“壳”的原石可在适当的部位磨一磨,行话叫“开窗”,透过这扇“窗户”再去看个究竟。有时瑕疵的深浅不能一目了然,可以借助显微镜测距。办法是在同一放大倍率下,转动聚焦旋钮,找到纵深两点间的实际距离与旋纽转过的刻度之间的对应关系;然后把钻石固定在载物台上,先把焦点聚在晶体表面上,再逐步地把焦距拉伸到内含物上,记下聚焦旋钮转过的刻度,即可推算出内含物距晶体表面的实际距离,以判断能否在加工过程中把它们去掉。
2设计原则
钻石设计的原则主要有保重原则、求净原则、适销原则和省工原则。
1)保重原则 目的在于提高原石的利用率,既要保证本道工序的原料损耗最少,又要使下一道工序不受影响,所有工序都要最大限度地保留成品钻石的重量,即争取最好的出成率,这就是保重原则。但同时要注意净度和切工,片面保重忽视净度和切工反而往往使其总体价值降低。
2)求净原则 钻石是天然矿物,真正纯净无瑕的极少。设计人员应拿出一个切实可行的方案,将瑕疵在加工过程中去掉。比如把石墨包体设计在贴近锯切面、劈理面的位置,以利于在磨制过程中把它们去掉。确实难以去除,也要将瑕疵设计放在不太显眼、不发生镜像反射的地方,将瑕疵对净度等级的影响降低到最小。保重和求净往往不能同时兼顾,这时设计人员就必须反复权衡,以经济效益为尺度,做出有利的选择。
3)适销原则 钻石设计成什么磨工和琢型,在保重和求净两者之间如何取舍,都必须从本身的客观实际出发,使产品适销对路,加快资金的周转。
4)省工原则 钻石加工历来就有劳动密集型产业之说。从原石到成品,劳动消耗量非同寻常。在保重、求净、适销的大前提下,在选择台面、编排加工工艺的时候,适当兼顾一下省工的原则也不失为提高经济效益的一个方面。比如在一块钻石原石用锯和劈两种加工工艺都可以达到预期效果时,应首先考虑用劈的加工工艺,因为劈钻的工效比锯钻高,这样可以节省工时。钻石的硬度有各向异性的特点,不同的晶面做台面,磨的时候会有难易程度的差异。因此如果几种方案都能取得同样的结果,那么应首先用立方体晶面做台面(四向纹),十二面体晶面(两向纹)次之,不得已才考虑八面体晶面(三向纹)。
本着以上原则,从每一颗原石的具体情形出发,确定对每一颗原石应采用的磨工、琢型。
3设计标线
1)劈钻标线 劈钻的方向一定要沿解理面方向,即平行于八面体晶面的方向。接触双晶原则上要求从双晶结合缝处下刀。标线时可标出劈开面的一边或两边,开口点用墨团标明,点在晶棱上(见图5-1-18)。
2)锯钻标线 锯钻时有两种选择,一是沿立方体晶面方向锯,二是沿十二面体晶面方向锯(见图5-1-19)。最常用的是沿立方体晶面方向锯,因为沿十二面体晶面锯的出成率往往不理想。锯切面必须与四次对称轴垂直,倾斜度以15°为极限。大于15。基本上锯不开。线标定之后,也用墨团点出开口点。
图5-1-18 劈钻标线
图5-1-19 钻石锯开方向
3)成形钻标线 成形钻不用劈和锯,一颗就做一颗,故又叫颗粒钻。一般只用墨团标出底尖的位置,也有用圆圈中间再加打叉(×)同时标出台面位置的。碰到要“开窗”进行观察的原石,设计人员也是用墨团点出开窗的部位。
4分包
一般每个包有1粒、3粒、5粒直到10粒不等,视钻石大小而定。分包的原则可以是下述各项中的一项或几项。
1)大小 按大小相等或相近的原则分包。
2)后续工序种类 不属同一个后续工序的石头不能放在一包。
3)形状 按预计的出成率来分包。
4)纹向 按研磨方向(四向纹、三向纹和两向纹)来分包。
5)工艺要求 相同相近的分成一包。
6)荧光特征 荧光色及其强度相同相近的分成一包。
7)净度 净度相近的分成一包。
8)颜色 颜色相近的分成一包。
一般来说,采用的项数越多就越便于监控和管理。而这主要取决于生产的规模和批量的大小。
(二)劈钻
劈钻是一门古老的钻石加工工艺,起源于几个世纪之前的印度。当时流行一种叫尖顶工(Point cut)的钻石磨工,几乎就是八面体原石。当时锯钻工艺尚未问世,印度人采用劈的方法把不规则的原石从四面八方剥“皮”,留下一个规规矩矩的八面体的“核”。而劈下来足够大的石块,还可以做成五花八门的玫瑰工钻,因此劈钻曾经盛极一时。随着放射型圆钻的流行,劈钻工艺丧失了普遍性和通用性,到20世纪70年代利用薄片加工的“锯齿工”出现时又稍微挽回了一些颓势。如今,人们只是在对付晶形极不规则、解理上有严重瑕疵的原石或者接触双晶的时候才用到它。
迄今世上最大的原石、3106ct的库利南钻石和后来的琼克钻石(726ct)的加工,都是先行靠劈钻工艺进行磨制的。此项工序要求劈钻师对钻石的特性,尤其对诸多异常情况要准确判断并谨慎行事。
1适宜用劈钻工艺的原石
1)接触双晶,尤其是接合面破损或有隙可乘者。
2)解理面上有明显瑕疵者(大的羽裂或者羽裂连带深色后生包体等)。
3)晶形极不规则,不先劈就无从着手者。
4)劈开后的形状同锯钻相比,出成率更高、效益更好者。
5)劈钻后的非主体部分尚有其他利用价值者。
2劈钻的主要设备
劈钻的主要设备:劈钻工作台,上面有劈钻盒;工作台内缘用木隔板固定一块插劈钻杆的铅砧;劈钻杆一套,规格从直径10mm~40mm,每杆递增5mm;劈钻钢刀一组,大中小俱全;木柄圆锤一个;煤气(丁烷或天然气)喷灯一盏;劈钻胶若干。
3劈钻的操作程序
1)确定劈开面之后,把钻坯粘牢在劈钻杆头上,开槽的面向上,并使劈线与劈钻杆中轴18°~20°倾角,同时把开槽的钻石刻刀粘牢。
2)左手执钻坯夹杆,右手执刻刀夹杆,用手指钩住钻盒两边的立销,让刻刀在钻坯开槽标线上来回蹭,刻出一条槽。目前这道工序在有的工厂已用激光来完成。
3)选择厚度适宜的劈刀,使其刃口没入刻槽之中。注意:刻刀刃口直钝不宜尖,不能让它接触槽底,让刻刀两侧抵在刻槽两壁上。
4)扶正劈刀,用木柄圆锤轻击刀臂,劈开钻石。
5)用喷灯加热劈钻胶使之软化,取出钻坯,清洗干净,检查工作质量。
一颗钻石可能不止劈一次,可按照上述程序反复操作进行。
(三)锯钻
锯钻的实际运用,可追溯到17世纪。当时锯钻的工具是一根绷紧拉直的细铁丝,抹上钻石微粉,与现今掏空用的木工钢丝锯相似。410ct的“摄政王”钻石,足足用了一年时间才锯开。由此可知其劳动效率非常低。
目前锯钻的方法主要是机械锯钻,最近兴起的还有激光切割。
现代的机械锯钻机一般是十台一组,安装在铸铁机架或实心水泥机座上。通常一个工人可以照看20台锯机。
单台锯机主要零部件有:铸铁机座、心轴、锯石夹嘴、夹臂、重力臂、进给配重球、调节螺杆、橡皮垫块及微型电机。常备的低质易耗品有:磷铜锯片、锯石胶、钻石微粉、石墨轴垫等。
磷铜锯片的直径、厚度可视心轴法兰盘的直径和钻石制品的大小而选定。各国的习惯不尽一致。
钻石设计标好锯切线之后,便可发送到锯钻工序,进行粘钻、装机、开口、锯切、清洗、质检等程序。
1粘钻
把锯钻胶填进锯钻夹嘴,注意适量,把钻石摁入其中,注意使锯切线与夹嘴唇口平行(或者说是与夹嘴中轴垂直)且伸出唇口一点,清除多余的粘胶,勿使粘胶妨碍锯片的旋进。把粘好的钻石插进蜂窝状夹嘴盒,移入干燥箱干燥后,再仔细检查钻石与夹嘴的相对位置是否改变。
2装钻
把检查好的钻石夹嘴装入夹臂,使锯片对准锯切线,从正面看呈一条直线,从上朝下看,锯切线必须同锯片正好在同一平面,不允许错位。总之,从锯片上方压在锯片上的钻石必须精确定位,并且必须随时检查锯路正不正,防止锯偏。国外给钻坯定位时有采用X射线法、测角器观测法、平行光管观测法等,但大多数工厂还是采用目测法,靠操作工人的责任感、眼力和经验来确保精确定位。
3开口
开口用的锯片一般比正式锯钻的锯片厚005~010mm。开口深度以1~15mm为宜。
开口位置的选定和开口的质量直接关系到整个锯钻工序的质量和成败。所谓开口位置的选定,实质上就是如何处置钻石各种内含物和结构特征的问题。
如果原石有一条蚀沟,那么就从离蚀沟最近的那个晶顶开口;如果两个相邻的晶顶附近各有一条蚀沟,则从靠近深蚀沟的晶顶开口;如果两条蚀沟分别靠近相对的两个晶顶,则从靠近深蚀沟的晶顶开口;蚀沟在晶棱中段者可从它连接的两个晶顶中任意选定一个开口。
有一个负晶顶的原石就从负晶顶开口;如果有几个负晶顶就从发育最充分、最深的那个开口。
开口时勿使锯片通过玫瑰花瓣形的石墨包体。含橄榄石包体的钻石应从包体长度方向一致的地方开口。
有裂纹的原石应从裂纹最多或裂纹发育最深的那个晶顶开口。
4锯钻
口子开好之后,更换薄1~2号的锯片正式开始锯钻。锯片直径的选择,以伸距稍大于钻石直径为准,伸距太长锯片受压弯曲,锯切面将呈凹凸状;伸距太短则锯不开。锯片最佳转速为2800r/min。锯钻的工效主要取决于钻石微粉的粒度、浓度及施压的大小。为此,在整个锯钻过程中,每间隔2~3min就得用小滚轮把用橄榄油调和的钻粉往锯片上抹。同时旋出调节螺杆,尽可能保证钻坯对锯片的施压为最大。但到锯钻接近尾声时,必须适当减少施压,避免钻石在锯开之前就崩开而留下未锯完的墩子,影响锯钻质量和后续工序的出成率。
锯钻和单人单班工效因石头大小和锯片厚度不同而不同。
5清洗
锯钻清洗一般用洗发香波兑水摇洗,再用清水冲洗、干燥。
6质检
其实锯钻的检验在清洗之前就应该进行一次,目的主要是检查锯路是否遵从了设计标线。清洗以后,主要是检查锯切面的质量。以下几种情形为不合格:
1)深锯齿痕 若不太深、对后续工序的出成率影响不大,可勉强通过(图5-1-20(a)。
2)锯切面凸凹不平 主要是锯片伸距太大,被钻石压弯而又未及时纠正所致(图5-1-24(b))。
3)锯切面倾斜 因锯片走偏而未及时纠正所致,但设计斜锯者除外(图5-1-20(c)。
4)锯切面梯坎 一般是一刀切不开、迎面又锯时锯路对不准造成的,梯坎越高情况越糟,因为磨台面的损耗越大(图5-1-20(d)。
5)墩子 是锯钻进程接近尾声时未及时减少锯片施压钻石崩裂造成的,弄不好锯掉的一半还会“飞”掉(图5-1-20(e)。
图5-1-20 质检的各种情况
(a)深锯齿痕;(b)凹锯面和凸锯面;(c)斜锯面;(d)锯面有梯坎;(e)墩子
(四)车钻
车钻的工作对象是钻石腰棱,目的是赋予它以未来成品钻琢型的优美曲线(圆形、双弧形、弯弓形等)。阶梯型的磨工腰棱呈直线,一部分混合型的磨工(如拜丽恩磨工等)的腰棱也是直线,打磨它们的时候用不着车钻这道工序。
1车钻的设备
最早打磨腰棱全靠手工,如今电动车钻机已经非常普遍。在此简单介绍几种最新的加工设备。
1)全自动车钻机 这种机器除了装石之外,其余的事都由车钻机完成。与通常的车钻机不同的是:双头车钻机两根心轴的转向完全相反,两颗钻石同样既为工具(车刀),又为工件(被加工件)。两颗钻石互相刮擦的情况由摄像头放大再现在观监屏幕上,便于操作工掌握进度。
2)激光车钻设备 其原理同激光打孔、激光切割相似。激光加工造成的表面微裂和较高的成本费用,是其不足之处。
3)车钻机 这种机器在国内普遍使用,有单头和双头两种:单头机用胶粘在制品(工件)上,双头机则靠左边的夹嘴和右边的顶针配合来夹持钻石。
以双头机为例介绍一下车钻机的结构:一个整体浇铸的机座,左边装有制动轮和浮游卡盘,右边是顶针座和弹力顶针,中间是车刀架和残渣收集盒,有的还配备有吸尘器。安装在机台底下的电动机通过分配轴和两条同步皮带带动双轴同步旋转。
与车钻机配套使用的主要工具是车钻棒。主要辅助工具有各种规格的车钻夹嘴,一个木榔头,若干作为车刀用的有棱有角的钻坯或人造聚晶颗粒。像牙医工具那样靠转轴驱动的旋转车钻棒被越来越多地采用。除了工效提高以外,它加工出来的腰棱质量也好。
2车钻的步骤
1)仔细观察钻坯 主要看尖正不正、高度够不够,有无瑕疵和瑕疵的确切方位,以决定部分或全部去掉的方案,决定是粘还是夹。
2)固定钻坯 办法有两种,一种是粘,一种是夹(见图5-1-21)。
图5-1-21 固定钻坯的两种方法
两种办法各有优缺点。夹的优点是操作简便,工效较高,更适宜正尖、无瑕的坯料;而粘的方法多了一道粘的工序,比较费事,但适用于几乎所有的坯料,尤其是夹有所不能的歪尖、无尖、有裂、有瑕的坯料,其车裂钻坯的概率较小,安全系数较大。
粘:先加热铜头,抹上专用粘胶剂,把钻坯轻轻地摁在粘胶剂上,粘牢,再加热30分钟左右,使粘胶剂硬化,复查钻坯是否移位。加工好之后再加热使钻坯与粘胶剂分离。
夹:选择夹嘴,使其承窝与底尖相配,把它安装在车钻机前顶底座上,左手执钻石,底尖向左,右手扳动后顶针座顶住钻石台面。注意顶压的力度:太小夹不住钻石,太大会把钻石夹坏。
固定钻石车刀的办法也是粘和夹两种。已锯钻(Sawn)、圆粒金刚石(Boart)或人工聚晶颗粒都可以充当车刀。
3)钻坯定中 即令钻坯的转动轴与可能获得最大直径的成品钻的中轴重合。定中精确与否,在很大程度上就决定了车钻工序的最终结果:出成率、该去的瑕疵是否已经去掉或下道工序有无把握去掉。
4)粗车 粗车的目标是将钻坯突出的部分(如晶顶等)打磨掉。注意进刀量不宜太大太猛,并要反复多次补充定中。
5)精车 预期目的是使在制品的直径圆度和腰箍预留高度均达到工艺要求。
6)光边 对腰棱进行最后修葺。有三条途径可供选择:
第一种途径是仍旧在车钻机进行,把车刀换成已锯钻的锋刃,轻触在制品。这样加工的腰棱较粗糙,表面呈灰白色,鉴定证书上注明为“打磨腰棱”(Bruted girdle)。
第二种途径是采用专用的光边机。这种机器比车钻机小巧,原理相近,只是做工具用的已不是手执的车刀,而是一个在一定振幅内前后振摆的高速旋转的钻石微粉抛光轮。按照烧结在轮边上的钻石微粉的目数,它有很细、细、中等和粗之分。光边机加工的腰棱鉴定证书上注明为“抛光腰棱”(Polished girdle)。它们表面光亮而且透明,几何形状规整。
第三条途径是在磨钻机上进行。对中、小钻而言,这必须是在成品完成以后,腰棱上发现有缺口、过大的原晶面等严重影响正圆度的问题才采用的补救办法。只有大钻和巨钻,才会有意识地把腰棱修饰成一连串的小面。在鉴定证书上,这样处理过的腰棱注明“小面腰棱”(Faceted girdle)。
以上三种光边的办法仅适用于圆钻,均不适用于阶梯型磨工。对于腰棱呈曲线的异形钻,如心形、马眼、梨形、椭圆之类,只考虑有“打磨腰棱”和“小面腰棱”两种可能,暂时还没有一种安装钻石磨轮的机器,能够胜任它们那种不同曲率、比例伸缩性又很大的腰棱。
7)质检 对车好的圆钻在制品的工艺要求是:①制品俯视图必须正圆。容许误差只能是11%~15%。②制品腰距高度最小值不小于直径的125%,即要能容纳下成品钻的整个冠部和腰棱。③制品高度与直径之比不小于60%且不大于80%。④制品底部倾角应不小于45%且不大于56%。⑤腰箍表面必须光滑,无崩缺、无凹陷,无露面的瑕疵,无微裂,粗糙度不明显,呈暗灰白色。
台面不得倾斜,底尖要正。
(五)磨钻
1磨钻机理
磨钻过程是一个热学作用和力学作用兼而有之的理化过程,即一方面钻石与磨盘摩擦生热,导致钻石表层石墨化,另一方面钻石在钻石微粉的碰撞冲击下一点一点地剥落。磨钻的效率取决于磨盘的磨削性能及其转速、钻石微粉的目数和密度、钻石对磨盘施加的压力,以及钻石在磨盘上的取向,即台面的选定和机头的朝向。
2研磨方向
钻石加工行内的习惯叫法有:四尖石(Four points)、两尖石(Two points)和三尖石(Three Points),或者四向纹、两向纹和三向纹。其实质就是钻石硬度的各向异性,同一颗钻石不同的晶面硬度会有差异,同一个晶面不同的方向上的硬度也会有差异。磨钻时发生的所谓“纹向”的问题,就与钻石硬度的各向异性有关。
用立方体晶面方向做台面方向的钻石是四尖石,用菱形十二面体晶面方向做台面方向的钻石是两尖石,用八面体晶面方向做台面方向的钻石是三尖石。换句话说,就一个八面体而言,从晶顶开面(开始磨台面)的是四尖石,从晶棱开面的是两尖石,从晶面开面的是三尖石(见图5-1-22)。
图5-1-22 钻石台面的选取方向
这些表述法都是以未来成品钻台面的选定为着眼点的。理论和实践证明:四向纹相对硬度最小,两向纹居中,三向纹最大,其相对硬度之比约为1:1414:2308。所以设计师在选择台面时,也应该参照这个比率,在同质等大的前提下,设计成四向纹是上策,两向纹是中策,三向纹是下策。
台面选定了,纹向就确定了。而对于同一种纹向的钻石,还有进一步的硬度各向异性的问题。一般地说,四尖石有四组平行于立方体晶棱的纹向硬度相对较小,同时有四组沿四边形对角线方向的纹向硬度相对较大;两尖石有两组平行于菱形短对角线方向的纹向硬度相对较小,同时有两组沿长对角线方向的纹向硬度相对较大;三尖石有三组平行于三角形之高的纹向硬度相对较小,同时有三组平行于三角形三条边的纹向硬度相对较大。磨钻的时候,只有当研磨方向与硬度相对较小的纹向大体一致时,研磨面才会是锃亮的镜面。
台面和纹向确定之后,磨钻师就在既定的纹向下,找到硬度相对较小的方向,按照规定的比例把石头磨好。在理想的情况下,最佳研磨方向的确认本来是有章可循的,但自然界中理想的规则的晶体很少见,这就使得问题复杂化。
当然,钻石相对硬度的大小,还有可能受其他因素的影响,比如结构现象(双晶缝、生长线等)、应力状态、内含物乃至荧光颜色等。
3磨钻设备和磨钻步骤
(1)磨钻设备
磨钻工的主要工具是:磨床、磨钻夹具、10×放大镜、腰棱划线器,钻石微粉、橄榄轴等。
磨床要强调三点:
1)修整好的磨盘必须达到大面积平整和微观不平度的统一,保持动态平衡。磨盘工作面修整平以后,用粗砂轮或砂条划上双弧线或抛物线的划痕,以便嵌入钻石微粉。最后还要在调平衡机上用配重法作好动平衡测试。
2)用适量的橄榄油(有时为桃油或其他植物油)拌上钻石微粉,用泡沫塑料块均匀地涂抹在磨盘工作面上,开动磨床,用大钻石来回蹭轧,使钻粉与磨盘比较牢固地粘合,以提高磨具磨料的工作效率和延长其使用寿命。
3)磨盘的使用,应强调明确分区。一般把靠近转轴的内圈作为试磨区,把磨盘边缘线速度最大的外圈作为研磨区,而把内、外圈之间的中圈部分作为抛光区(见图5-1-23)。
图5-1-23 磨盘工作面的区域划分
早先的磨钻夹具用锡头来固定钻石。现代的夹具采用带分度尺、角度板和微调旋钮的机头,此夹具又叫磨手、机械手。用于磨台面的叫台面夹具,用于磨底小面的叫底小面夹具,用于磨冠小面的叫冠小面夹具,等等。
(2)磨钻步骤
磨钻是占据钻石加工工艺流程整个工作量50%~60%的一道主要工序。
西方国家传统的做法是分两步走:
第一步:“磨十字”(Cross),即磨台面、底四面、冠四面。
第二步:“添光加彩”(Brilliantering),即磨底八、底腰小面、冠八、冠腰小面、星小面。
在这种情况下,磨底和磨冠是交替进行的。也有先磨底再磨冠的,或者反过来。前者一般适用于小钻,后者一般适用于中、大钻。国内一般小型的钻石厂,大都采取这种做法。
最细致的做法可以分成八道工序:台面→底四→冠四→底八→冠八→底腰小面→冠腰小面→星小面(见图5-1-24)。具体怎么做,依习惯而定。但专业化分工、流水作业无疑是发展趋势。生产规模则是一个重要的制约因素。
图5-1-24 钻石加工工序
(六)清洗和检验分级
钻石磨成之后的清洗是成品分级前最后一道工序。将1000m L浓硫酸掺100g硝酸钾配成溶液,注入盛有适量钻石的瓷盘或烧杯,煮沸几分钟,冷却后用蒸馏水或开水冲洗几遍,滤干,然后送检并分级。
钻戒放闪工艺和普通工艺区别就是:放闪工艺把钻石周围的金托做成很多切割面的款式,经过灯光或者阳光照射会反射出类似钻石的光芒,这样就会感觉钻石首饰特别闪耀,同时也会加大钻石的视觉效果,使钻饰更大更闪。
放闪工艺是六福珠宝在2020年年初推出的钻石系列款式。就是在金托上做文章,把钻石周围的金托做成很多切割面的款式,经过灯光或者阳光照射会反射出类似钻石的光芒,这样就会感觉钻石首饰特别闪耀,同时也会加大钻石的视觉效果,使钻饰更大更闪。
钻石镶嵌的工艺方法有多种,即机械镶嵌法和树脂镶嵌法。机械镶嵌法:机械镶嵌法系试样放在钢圈或小钢夹中,然后用螺钉和垫块加以固定。该方法操作简便,适合于镶嵌形状规则的试样。
树脂镶嵌法:树脂镶嵌法是利用树脂来镶嵌细小的金相试样,可以将任何形状的试样镶嵌成一定尺寸的试样。树脂镶嵌法可分为热压和浇注镶嵌法两类。
热压镶嵌法。热压镶嵌法是将聚氯乙烯、聚苯乙烯或电木粉经加热至一定温度并施加一定压力和保温一定时间,使镶嵌材料与试样紧固地粘合在一起,然后进行试样研磨。热压镶嵌需要用镶嵌机来完成。
浇注镶嵌法。
很多宝石都会给人一种亮闪闪的感觉,这个亮闪闪的感觉一般情况下可以取决于两个因素,一个是宝石的光泽,一个是宝石的火彩,更深一步讲,取决于宝石的折射率,和宝石的切工。不一定钻石越闪的就是越好的。
钻石的琢型是指钻石被切磨加工成的形状,通常分为两大类:圆钻和异形钻(圆钻以外其他所有形状的钻石)。
(一)圆钻
1标准圆钻型
标准圆钻型各种比例名称见图5-1-1。
图5-1-1 标准圆钻型各种比例名称
第一个提出现代圆钻琢磨比例标准参数的是马歇尔·托尔科夫斯基(1899~1991年),时值1919年。按照托氏的设计,设腰棱直径为100%,则台面大小为53%。全高为60%~61%(其中腰棱厚度07%~17%,冠部角度162%,底部深度431%),冠角为34°30′,底角为40°45′。按照上述参数加工出来的圆钻,称为托尔科夫斯基标准工。在美国,一直把它作为理想工的标准,GIA至今还是把它作为评价钻石切工比例的标准尺度。
托氏当年设计标准参数时的指导思想是力求使钻石的“火彩”达到最大,同时还具有很强的亮度。钻石的亮度主要来源于反射光和折射光这两种光线。实践证明,照在钻石上的入射光线一部分会从钻石表面反射回去,另一部分则会透过钻石表面折射到钻石内部;入射角越小,反射光也越少,折射光却越多,反之,入射角越大,反射光也越多,折射光却越少(见图5-1-2)。
图5-1-2 入射角大小同反射光、折射光多少的关系
反射光以静和动两种不同的方式在钻石表面形成反光和闪烁光(即钻石转动或光源晃动时钻石表面或明或暗的闪光)。反射光和闪烁光的多少主要取决于钻石外露表面面积的大小(即:钻石小面数目的多少、大小及其排列匀称与否)。
折射光与钻石的比例密切相关,这是因为大部分从成品钻石冠部进入钻石内部的光线,在钻石亭部发生两次反射之后,又从冠部最大限度地透射出来。托尔科夫斯基经过反复计算,找到了一个理想的比例(见表5-1-2),其中实现全内反射最关键的一个比例就是亭角的角度40°45 ′。圆钻如此,异形钻纵向的剖面图底角也应该是40°45′左右。亭角太大或太小,换句话说,亭部太深或太浅,都会影响经过全内反射之后再从冠部溢出的光的总量,即影响钻石的“火彩”(见图5-1-3)。
表5-1-2 圆钻主要品种各种比例比较
此外,从冠部溢出的光实际通过的是两个不同的途径:一部分从台面溢出,另一部分从冠部的刻面(即冠部主刻面、星刻面和上腰面)溢出。从台面入射又从台面溢出的光是不发生色散效应的纯全内反射光,而钻石冠部的刻面实际上相当于棱镜的作用,从冠部刻面溢出的光线将发生色散。这两部分给人感觉不同的光线的相对主次关系,就取决于台面的大小和冠部的厚薄(冠角的大小),如图5-1-4所示,左图:台面过大,导致亮度大而“火彩”不足;右图:台面过小,导致“火彩”强而亮度不足;中图:台宽比适中,保证“火彩”和亮度的均衡。
图5-1-3 亭角大小对钻石“火彩”的影响
图5-1-4 台面大小和冠角大小对钻石“火彩”的影响
从目前国际钻石行业的情况看,美国GIA是以托尔科夫斯基标准工为标准,欧洲多半是以Scan DN标准工为标准。
2其他圆钻型
(1)瑞士工
一般适合于成品重003~005ct的钻石。上下共34个刻面:正八边形台面1个,冠部小面16个,底小面1个,底部小面16个,其中三角形小面占多数(见图5-1-5(a)。
(2)高亮工
其明显不同于标准圆钻的地方在于:两个主面之间的腰小面(包括冠腰小面和底腰小面)不是两个,而是三个,从而在标准圆钻的58个小面数目上增加了16个,总共有74个小面(见图5-1-5(b)。
(3)王牌工
由纽约“王牌钻石大师”公司研制。它的特点在于台面不是八边形,而是正十二边形,从而使冠主面和底主面的数目相应地增加到各12个,同时使冠腰小面和底腰小面的数目相应地增加到各24个,总共86个小面。其他特点还有:台面小于50%,星小面比冠腰小面高,底腰小面只为底主面的一半左右(见图5-1-5(c)。
(4)马格纳工
它以正十边形的台面为特点,并且将冠主面一分为二,将冠腰小面和底腰小面一分为三,使小面总数达到102个,即台面1个(正十边形),星小面10个,冠主面20个,冠腰小面30个,底主面10个,底腰小面30个,底尖1个(见图5-1-5(d)。
(5)美国圆钻
被认为是最早的圆钻,19世纪中叶盛行于英国。其冠小面的排列已经接近现代标准圆钻,惟其全高几乎与腰棱直径相等(现代标准工仅为60%),出成率虽高,但火彩不好。此外,其台面小,约为腰棱直径的三分之一,而底尖面反而较大。近八边形台面的任一边同邻接的星小面和冠主面的棱线接近成一直线(见图5-1-5(e)。
(6)葡萄牙工
一种台面呈正十六边形,冠底部各5层,每层16个小面,加上底尖,合计162小面的放射型圆钻。主要适用于大钻石(见图5-1-5(f)。
(7)公主144工
这种磨工是在马格纳工、王牌工和高亮工的基础上综合开发出来的。它同标准圆钻显著不同的是:把每一段与16个冠腰小面对应的腰棱都磨成了三个小棱面,在腰棱和底腰小面之间增加了一圈16个三角形的小面和一圈16个菱形的小面,从而使钻石的“火彩”更加强烈生动,这一点在钻石转动的时候尤其明显(见图5-1-5(g)。
值得指出的是,下文还会提到一种正方或长方形的公主工,通常是57个小面,偶尔也有144个小面的,莫把它们与“公主144”工混淆。
(8)螺旋工
台面为正十二边形,冠部的小面有5层,底部有8层,以台面和底尖为中心呈螺旋状排列(图5-1-5(h)。
(9)帝王工
帝王工是近年由香港裕福集团(国际)有限公司研制的,其特点是以标准圆钻型为基础,将标准圆钻型的星刻面、上下腰面均做了两分割,并在腰部切出了96个面,这样构成了194个面。帝王工即使在光线弱的地方,其外周部分也能闪烁出光辉(图5-1-5(i)。
(10)“八箭八心”工
属于标准圆钻型的变体,近年来较为流行。其特点是对称性很强,切磨角度略有变化,比例不在理想范围内(见图5-1-5(j)。
(11)单翻圆钻
常见于分钻的切磨,冠部仅有一个台面和八个主面,亭部只有八个面,共17个面(见图5-1-5(k)。
图5-1-5 不同的圆钻型切工
(二)异形钻
1常见异形钻
常见的异形钻主要有七种:马眼钻、心形钻、梨形钻、椭圆钻、祖母绿钻、长方钻和公主型钻(见图5-1-6)。
图5-1-6 常见异形钻品种
(1)马眼钻
马眼钻也称“橄榄钻”、“船形钻”,在现代钻石磨工中素有“琢形王后”之称。
马眼钻的长与宽的比,以175:1~225:1为最好,225:1~250:1次之,大于250:1或小于150:1则较差。
(2)梨形钻
梨形钻,又称泪滴钻。梨形钻的长宽比,最好是150:1~175:1,175∶1~200:1或者150:1~125:1亦可,大于200:1或小于125:1则较差。
(3)心形钻
心形钻是一种将圆钻和梨形钻的加工工艺相结合的放射型琢形,为古代印度工匠所发明。三角形薄片双晶原石最适宜做心形钻,出成率因石而异。
心形钻的特点:①不算心顶的缺刻,底尖应位于几何中心处;②冠主面倾角为33°~34°;③心肩部的底主面的倾角应为41°,腹部的倾角应稍大,约为42°;④长宽必须基本相等;⑤完工之后,腰棱一般都磨成了一连串的小腰棱面。
(4)椭圆钻
椭圆钻有标准型和瘦长型两类。标准型的长宽比为13:1~15:1;瘦长型的长宽比为15:1~20:1。
(5)祖母绿型钻
祖母绿型切工是一种倒角的多边形阶梯型切工,通常为长方形,其小面的层数标准的是上下各三层,也有各两层和各四层的。祖母绿型钻是仅次于圆钻的最流行的切工和琢形,被誉为现代异形钻群体中的“灰姑娘”。
祖母绿型钻的长宽比根据原石大小为11:1~150:1不等。
(6)长方钻
长方钻通常是长方形,其长宽比值往往比祖母绿型磨工大。因为切磨长方钻侧重于考虑保重,所以它们腰棱形状和各种比例都可以有不同寻常的伸缩度:有的可以很长很薄,有的也可以很短,长宽比接近正方形,两条短边也可以不一,从而形成一个带点锥度的等腰梯形。
长方钻被列入常见异形钻,主要是因为它被广泛地应用于首饰的群镶,所以一般尺寸都不大。
(7)公主型
腰棱一般为正方形或长方形,冠部小面呈放射状,底部小面呈山峰形,通常有57个小面,偶尔小面数也可以多达144个。注意不要与“公主144”工钻混淆。另外,齿形工也曾一度称为“公主工”,注意区别。
2少见异形钻
少见的异形钻品种很多,可归纳为三大类型、12个系列:
放射型 玫瑰系列、鞍垫系列、“贵妇人”系列、星形系列
阶梯型 台面系列、多边形系列
混合型 拜丽思系列、绚烂系列、公主系列、齿形系列、“五朵金花”系列、任意形系列。
(1)玫瑰系列
玫瑰工起源于400多年前的印度,世界名钻中的“莫卧儿大帝”、“奥尔洛夫”和“光之山”都是玫瑰工。
玫瑰工是现代放射型磨工的始祖,一般都采用平底,不磨小面,冠部是圆拱形,其拱高低不一,但均磨有小面。所用的原石大多数较薄,加工时但求保重,不太讲究比例,故不太“出火”。
玫瑰工的种类繁多,主要品种见图5-1-7。
图5-1-7 玫瑰工的不同种类
(2)鞍垫系列
古鞍垫形钻石呈圆角的长方或正方形,且四边稍微向外凸出。现代的鞍垫钻除保留以上风格外,冠部瓣面排列接近标准圆钻,底部差异较大(见图5-1-8)。
图5-1-8 鞍垫系列
(3)贵妇人系列(见图5-1-9)
图5-1-9 贵妇人系列
(4)半边系列(见图5-1-10)
图5-1-10 半边系列
(5)星形系列(见图5-1-11)
图5-1-11 星形系列
(6)台面系列
台面工是一种最古老的磨工,只在正八面体原石上稍加修饰而成。从晶顶开面磨出一个较大台面和一个较小的底尖面,再把各个晶面抛光即可(见图5-1-12)。
图5-1-12 台面系列
(7)多边形系列
同属阶梯型磨工,但腰棱外廓形状各异,见图5-1-13。
图5-1-13 多边形系列
(8)拜丽恩系列
1970年10月由南非磨钻大师巴兹尔·沃特梅耶先生创制,他用自己姓名的第一个字母“B”只换了其妻子姓名Marian中的第一个字母“M”,以表示他们之间爱情的结晶。
拜丽恩工冠部采用阶梯型磨工,底部采用放射型磨工,皆在提高成率和增加光彩。四方形的拜丽恩工钻石有62个小面,祖母绿型有70个小面(见图5-1-14)。
图5-1-14 拜丽恩系列
(9)齿形系列(Profile cut)
齿形工是一位名叫阿帕德·雷吉的人1961年在伦敦首先创制的,旧称“公主工”。它采用一般不为首饰行业所用的薄片状原胚制作,底部做成一排挨一排的41°的“V”形槽,腰棱形状则可以随意“裁剪”,拼出各种美丽的图案来(见图5-1-15)。“灵活有余,而火彩不足。”
图5-1-15 齿形系列
(10)“五朵金花”系列
1988年由钻石中央统售组织(CSO)顾问盖比·托尔科夫斯基创制,共五款,均以花名命名。主要针对低色级、晶形欠佳的原石设计(见图5-1-16)。
图5-1-16 “五朵金花”系列
(11)象形系列
这个系列的磨工主要根据原石腰的形状,因材制宜地琢磨出马头形、蝴蝶形、花朵形、鱼形等形状,小面的排列自然无规则可循(见图5-1-17)。
图5-1-17 象形系列
所谓的钻石加工技术,就是当发现钻石之后,往往必须要通过加工,而且整个的加工过程,不单纯是通过一道工序,要通过整体的设计,然后再进行划线,最终通过切割,打磨等一系列过程,最终才能成为真正的钻石首饰,而且通过这样的一系列的加工,价格也上涨了好多倍。下面内容就具体介绍了钻石加工技术,想了解的朋友,就来一起看看吧。
钻石加工技术流程
不管钻石的大小,首先要进行划线,虽然这只是一种参考,但是由于钻石个头不大,通过精美的设计,这只是一个雏形,然后再进行划线,划线的目的,是为了进一步的处理,所以在划线的时候,必须要清楚的显示出来,保证下一道工序,不会因划线不清楚,造成对钻石损坏,作为操作人员,这一道工序必须要做的精细一点。
其次是劈割,把钻石安放在一个套架上,这样做的目的是为了稳固钻石,以免在进行劈割的时候,出现晃动出现偏差,一般通过这种工序之后,会分成两半,或者是多半,这都要根据这块钻石的大小,以及设计师准备让它变成怎样的首饰而决定多少块。
成型,最后钻石的成型,要根据钻石的外形来进行打磨,由于钻石的硬度比较强,所以会通过钻石来进行钻石的成型,由于在整个成型过程当中,在打磨时钻石的硬度不同,这要靠平时打磨的经验,才能更好的掌握住钻石形态。不管是钻石成为三方体,或者八方体,以及其他的形状,不但和成型手艺人有关,同时也和钻石有关。
最后一道工序就是钻石抛光,在抛光这一方面,必须要用到钻石粉,以及润滑油,这道工序的目的是为了钻石更加有光彩,而且每一个钻石面,都必须要抛光到位,钻石通过多到加工,居然能放射出耀眼光芒,附加值会进一步拉大。
相信了解了本文内容,也对钻石加工技术有了一定的了解,平时在佩戴钻石首饰时,要更好爱护自己所佩戴的钻石首饰,因为钻石首饰的成形,是很多人心血所铸就的一个精品。
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