彩色玻璃仿钻石、仿宝石、仿玉石及琉璃的生产和应用

印保忠　胡百柳

第一作者简介：印保忠，中宝协第三届人工宝石专业委员会高级顾问，原中国科学院上海硅酸盐研究所研究员。

一、引言

随着人们物质文明和精神文明的提高，人们对自身的形象要求相应地也越来越高，配备的饰物不再单纯地从保值或增值的角度考虑，而是逐步向与服饰、爱好、场合等因素匹配着眼，因此希望饰物、备件多样化。同时，天然的钻石、宝石、玉石等矿物资源日益稀缺，故价格更趋昂贵，而且色调、形状、均匀性均受到很大的限制。因而，人们对人工宝石的需求更为迫切，还希望品种丰富，绚丽多彩，形象逼真，价格低廉。目前，用无机非晶态材料或玻璃来仿制品类众多的无色或彩色天然宝石和玉石，已经可以达到以假乱真的程度，在外形和物化性能方面能通过组分的调节，使产品与天然矿石加工品难分伯仲，因为玻璃可以制成均相的非晶态，也能成为多相的含有液滴、微量金属颗粒的材料。这样，能使广大佩戴饰物的时尚人士温文儒雅，更显风范，自我感觉身心愉悦，满足了日益增长的爱美心理需求，品类选择的范围庞大，经济上的花费不多，使人民的生活质量更臻完美。

本文简单介绍玻璃仿钻石（民间俗称水钻）、仿各种彩色宝石、仿玉石和琉璃的工艺原理及市场上相应产品的应用。

二、工艺原理

玻璃不像人工合成宝石要求严格。众所周知，诸如合成红宝石、合成蓝宝石或合成水晶等，要求化学组成和物化性质同天然的一致。这些产品在人工控制的条件下，可使杂质含量降到极低，因此，有些人工合成产品的理化性能更优于天然品，应用于尖端科技与国防工业，像制造半导体芯片的基材合成水晶。如果用玻璃来仿制各类天然宝玉石，则偏重于表观相似，不要求化学组成相同，在密度、硬度等理化性能等方面只要求手感相近即可。制成同仿制对象表观相近的玻璃基块后，尚需要研磨成与天然宝石一样的多面体，在自然光下从各种角度观察比较，再在化学组成方面作些微调，就能制成与天然宝石非常相似的仿制宝石产品。

熔制仿制宝石产品的玻璃基材，可以在实验室用电炉，以及铂金或刚玉坩埚操作，质量易控制，性能优良，重复性好，但产量偏低，成本高。通常在工厂用大容量的甏或小型池炉生产，只要在操作流程中严格按照工艺要求，就能获得合格的基材。

对原料的选择，总的要求是铁等杂质含量尽可能低，方能使产品的色泽鲜艳，晶莹剔透。

材料中氧化物组分的引进，选择的矿物原料和化工原料需根据仿制对象和熔制时的气氛要求而变更，例如氧化铝可以分别由氧化铝、氢氧化铝和长石引进，但在特定条件下只能用其中的一种；红色或金**一般可选用硒和硫化镉为原料，但在高含量氧化铅的系统却不适用；同样，有些绿色的产品也只能从氧化铜、硫酸铜和氧化亚铜等选择一种或组合作为引进着色剂的原料。

熔制玻璃的温度大约1400℃，因材料的化学组成变更需作相应的调节，而熔制时间的长短将有更大范围的选择。

三、结果与讨论

1玻璃仿钻石

常见的玻璃仿钻石是无色透明的，民间俗称“水钻”，也可以是彩色的。这些玻璃仿钻石品主要用作装饰品，价格低廉。对其材料的理化性能目前仅见是经过镀膜加金属基片后产品的综合数据，没有报道对玻璃基材的精确数值。去年，中国科学院上海硅酸盐研究所研究人员协助浙江省企业消化、吸收和国产化（创新）从捷克引进的半机械化玻璃仿钻石研磨设备和工艺技术以及玻璃材质。讨论中，捷克专家组对玻璃基材的性能也没有明确提出更高的要求。我们认为，熔制玻璃基材的原料中铁杂质含量要低，使制成的玻璃高度透明无色，并且没有条纹和小气泡，充分均匀一致达到光学玻璃即可，但化学稳定性需良好，因玻璃粒料研磨成17个面或其他形状的半成品后需经过酸、碱溶液处理后镀银膜等工艺过程。其工艺品见图1。

图1 玻璃仿钻石（俗称水钻）工艺品

如果品种单一，无色透明玻璃仿钻石的基材玻璃由于用量大，可以用工厂的窑炉，甚至是小型池炉生产。对生产多种彩色玻璃仿钻石的玻璃基材可以根据用量大小和颜色的多少选择窑炉或实验室的稍大电炉熔制，用量小或颜色品种多等都不适宜用小池炉生产，因炉内剩余的彩色玻璃要完全洗净是较困难的，因有些无机着色剂（印保忠等，1982;Baozhong Yin et al,1982,1983）的着色能力是非常强的。

根据对玻璃仿钻石装饰的晶莹闪亮要求，应该使玻璃基材的折射率尽可能高些，但要保持一定的黏度使其易成形操作，料性要长又不能有析晶倾向，另外，成本也应考虑，毕竟玻璃仿钻石的价格不高，而是以数量大而获取丰厚利润的。

2玻璃仿彩色宝石

用玻璃仿各类彩色宝石的工作，前后经历的时间很长，跨度很大，因其涉及的颜色系列丰富，每种色系内要按照颜色的深浅和明暗的实样要求作了很多细分。有的颜色系列产品对工艺过程中的熔制气氛非常灵敏，稍偏氧化气氛会使着色剂褪色甚至无色；相反，有的组分在稍偏还原的气氛中就不显色。若要产品的色彩具有良好的重复性，就需在工艺操作中严格按照规则进行。有些工厂觅得一些料单后，不知其所以然地照搬，以致产品每次的色系不同，无法重复，就以“超市”形式销售，制成品为一次性供应。

在实验室或工厂熔制成初步合适的无条纹和气泡的均匀玻璃块后，要请切割、研磨单位加工成由销售商提供的宝石同样规格和尺寸的仿制宝石，在自然光下从各个角度观察二者的细微差异，再作调整，力求一致。因此，除玻璃的材质同仿制对象具有相似密度、尽可能接近的硬度外，尚需精确调制着色剂的品种和数量。有时，一种彩色玻璃中需用着色剂的数量是很微小，但需三种以上组合才能达到仿制效果逼真的程度。图2是部分玻璃仿彩色宝石的戒面样品。

图2 彩色玻璃仿宝石戒面

经多年的努力，珠宝首饰市场上已经有很多玻璃仿彩色宝石品种，琳琅满目，美不胜收，形成了一定的商业规模。

美国一位著名艺术家对其工作小组制造大型玻璃艺术品时玻璃基质的要求是：瓷性彩色玻璃均匀无气泡、无条纹；颜色鲜艳，品种多；各种彩色瓷性玻璃之间的热膨胀相差小于±1，实际要求是近乎零；每锅玻璃都需附上膨胀系数应力示差偏光镜测定数据；玻璃材料的表面张力不能偏小，使玻璃间熔接面的边界清晰整齐，其他还有严格的尺寸和规格的技术要求。这些也是我们生产彩色玻璃仿宝石基质的要求。

我们在上述彩色玻璃仿宝石的工作基础上，在彩色玻璃生产料中增加了产生瓷性的组分，制成客户要求的产品，外商已在美、澳成立经销公司，向欧美国家市场提供我国生产的商品。

3玻璃仿玉石

用玻璃仿玉石，首先要使玻璃乳化。欲使玻璃乳化，需要向玻璃生产料中引入一定数量的乳化剂组分，或利用化学组分之间彼此不相溶性（印保忠等，1984），随着熔体的温度下降而呈现分相，可因基体与分布其中的微分散相之间的折射率不同，制成不透明或半透明的乳浊玻璃。若要仿制玉石则要控制材料中微粒状乳化剂的数量和尺寸，不能太多更不能长大。

为了工艺操作方便，流程简单，一般采用添加少量的乳化剂和防止其微晶或微气泡长大的组分。在熔制工艺中需很好地控制温度不能过高，时间更不应过长，以免乳化剂在熔制中消失殆尽。

图3 仿玉石工艺品

这样制得的材料可仿制成仿玉石类品种（图3）。若要带有色彩（印保忠等，1992），就需在材料的组成中，预先添加微量的着色剂。我们曾经仿制过浅灰绿色新疆和田玉串珠，出口邻近国家。以上工艺在后加工操作中，要避免将材料中的乳化剂微晶或微气泡同玻璃材质一起被拉制成长纤维，因为二者的折射率相差较明显，即使是无规律性排列，也会使最后的商品在自然光的照耀下，在一定的角度出现猫眼效应。

4琉璃

琉璃在我国古代就有，实际上就是现代的彩色含铅玻璃。我国的古代艺人在制作琉璃艺术品时具有高超的技艺，使琉璃艺术品非常精美。但在很长一段时间里，我们见不到这些琉璃艺术品在市场流通。在几位台湾艺人的倡导下，我们进行了研制，并取得了成功，使中国古时的琉璃艺术品得以重现，并且有了新的发展和新的创意。近年来，市场上已有很多琉璃艺术品在销售，有的成为馆藏品，有的作为贵宾的名贵礼品，其中，王侠军集团和杨惠珊、张毅集团制作的琉璃艺术品创意尤为突出。

图4 琉璃

生产琉璃的工艺要求是很高的，因为这类氧化铅组分含量很高的“水晶”玻璃，使稍具还原性气氛要求的常用着色剂无法使用，它会使彩色玻璃的颜色变暗甚至成灰色，经脱蜡铸造后色彩会更差。目前，对氧化铅组分的含量还在向高的方向发展，国内成熟的是铅含量稍低的一类，因为组分一变，相应的工艺参数要随之而动，诸如酸抛光处理的浓度和时间、烧结温度等都要变。

对琉璃材料的要求是线性膨胀系数一致，密度相近，使玻璃粉末在烧结过程中不至于出现不均匀性或呈现焊接面。

琉璃主要用作工艺品，但也可用来作加工成宝石等装饰品的原料，因其折射率较高，能使研磨后的产品晶莹明亮，也可充分利用边角琉璃料作其他用。琉璃原料见图4。

四、结论

1）用玻璃能制成品质优良的仿钻石（俗称水钻）、琉璃的基材，更可以仿制成逼真的天然彩色宝石和玉石，市场上早已有相应的商品和衍生商品，形成了相当规模的门类。在品质的改进方面，尚有很大的潜力。

2）应在玻璃的熔制和成型设备，玻璃仿钻石（俗称水钻）和宝玉石的研磨加工的技术研究和装备改良方面增加投资和创新开发，就会使产品的质量和成品率稳定在很高的水准，成本会更大幅下降，利润会更高。

参考文献

印保忠，郭常霖，陆昌伟1986金红玻璃显色过程的研究硅酸盐学报，14（1）:88

印保忠，黄熙怀1984渗碳玻璃的X射线研究硅酸盐学报，12（3）:313

印保忠，赵晓为，马礼敦 1992硒－砷玻璃结构的EX-AFS研究无机材料学报，7（3）:281

BaoZhong Yin1982The size of silver halide crystallites precipitated in photochromic glassJNon-crystaSolids,52:567

BaoZhong Yin,Juyun Shen1983Study of photochromic glass by SAXSGlastechBer,56:986

人工合成的钻石主要材料就是市面上的锆石,锆石化学组成为Zr[SiO4]，晶体属四方晶系的岛状结构硅酸盐矿物。晶体呈短柱状，通常为四方柱、四方双锥或复四方双锥的聚形。锆石颜色多样，有无色、紫红、黄褐、淡黄、淡红、绿等，金刚光泽。无解理。摩氏硬度75-8，比重大，达44-48。

　　锆石在各种火成岩中作为副矿物产出。在碱性岩和碱性伟晶岩中可富集成矿，著名的产地有挪威南部和俄罗斯乌拉尔。锆石也常富集于砂矿中。世界上重要的宝石级的锆石产于老挝、柬埔寨、缅甸、泰国等地。中国东部的碱性玄武岩中也有宝石级的锆石。锆石是提取锆和铪的最重要的矿物原料，也用于国防和航天

以无色最着名，因为极像钻石，一直有意无意地被当成钻石。尽管质纯的锆石是无色的，杂质却可产生黄、橙、蓝、红、棕及绿色等变种。产於泰国、越南和高棉的棕色宝石经过热处理，可以变成受青睐的无色或蓝色宝石。变回棕色的蓝锆石再重新加热又可变成蓝色。在氧气中重新加热的蓝锆石则会变成金**。有别於钻石的地方在於具有双折射现象，并可从刻面边缘的磨损情况鉴别。有些锆石具有放射性的钍和铀，会使晶体结构分解；衰变的锆石称为「低质」锆石，带有「辐射变晶」结构；没有受损的则称为「高质」锆石。

产地：斯里兰卡、缅甸、泰国、高棉、越南、澳洲、巴西、奈及利亚、坦尚尼亚和法国。

成功之石-锆石

锆石是12月份的诞生石，象征着“成功”。

　　 锆石的美最重要是源自它的高色散。无色的锆石是天然钻石最佳的代用品。如果你很想拥有一枚像钻石一样光芒四射的天然宝石而又囊中羞涩的话，买一枚锆石戒指便是最佳的选择。

锆石除无色的外，较重要的有红色和蓝色两种，其他诸如褐色、绿色等在宝石上都不重要。

锆石的成因一般可分成高型锆石和低型锆石。低型锆石因有较多的放射性，因而不宜做首饰；只有透明度较高的高型无色、红色锆石才能做宝石用，而雅美的蓝色锆石则可由对红锆石进行加热处理转变而成（国际珠宝界接受）。

1、锆石的识别与评估

　　 锆石成分为ZR[SIO4]，硬度为7左右，它具有高的折光率、色散及高的双折光率，因而可见明显的双影。市场上用其他材料仿锆石的不多，较多情况下是用锆石去仿其他宝石如钻石等。锆石与钻石的区别主要是钻石能源出五颜六色的“火”，且不会有偏光性及双影。而锆石则“火”彩较弱，可见明显双影。

　　 此外，值得注意的是，市场上人们经常说的“苏联钻”、“方晶锆石”（香港）、“白锆”、“紫锆”等，并不是真正的锆石，它们与天然锆石有不同的木结构及成分，其中“苏联钻”和“方晶锆石”学名为立方氧化锆，与锆石的重要区别是没有偏光性，更不会见到“双影 ”。

鉴别关键 外表光芒射，内部可见双影。

　　 锆石的价格主要决定于颜色、透明度、净度、大小及做工好坏等几个因素，同时受市场因素影响较大。目前市场上对蓝色锆石的需求量较大，因而其价格就高于其他颜色的锆石。其他因素的影响与一般宝石如石榴石等相同。

评估关键 纯净、透明、色美。

2、锆石的产地

　　 锆石的主要产地是柬埔、斯里兰卡和缅甸。在这些地区开采锆石并不是一件容易的事。因为锆石大多位于表土层下8-10英尺下，且当地的矿床又多位于水平线以下，因此开采时水经常会淹没矿坑。在斯里兰卡，人们在开采时，往往要举行一些迷信的仪式，乞求上帝的保佑，使开采顺利等。

3、锆石首饰选购要诀

（1）想选钻石的代用品最好选色白、圆型切工的锆石。

（2）锆石性脆，表面边棱易于磨花，选购时应留心它的边棱。

4、锆石虽与钻石有相似之处，但仍然有很大区别

（1）锆石是非均质体，从琢磨好的锆石刻面石顶面往下看，可以见到底部的棱面具有清晰的双影，而钻石则无此双影。

（2）钻石的硬度为10，而锆石的硬度为8。用锆石来刻划硬度为9的标准硬度片刻不动，便可与钻石区别。

（3）钻石的比重为3．52，而锆石的比重则达4．2以上。

价格因产品不同,价格不太一样,可以自己查看一下,网上很多

参考：互联网

钻石(Diamond)，矿物名称为金刚石，是公认的宝石之王。其最大特点是硬度最高并且具有很强的折射率，在光线下光芒四射，耀眼夺目。但其表面与玻璃，水晶及人工钻石相似，较难辨别。准确的鉴别只有靠仪器测量，而简易鉴别可采用以下几种方法：

1．硬度检验钻石是已知最硬的自然生成物质，没有什么东西可在钻石上划上痕迹，若能划上痕迹的则绝非钻石。

2导热性试验在待辨钻石和其它相似物品上同时呼一口气，若是钻石则其表面凝聚的水雾应比其它物品上的水雾蒸发得快，这是因为钻石具有高导热性的原因。

3观察反射光用放大镜可观察到钻石的腰围处呈现一种很细的磨砂状并有亮晶品的反射光。钻石的这种特征是独一无二的。

4．看生长点在放大镜下观察，真品钻石的晶面上常有沟续和三角形生长点，而论赝品则见不到这些特征。”

仿制钻石的赝品有三类：

①加了氧化铝的普通玻璃，因折射率和色散提高，容易误认，但硬度低。

②人造氧化锆仿制，硬度较高，折射好，但在转动时会反射较多的彩光，与真品在转动时只反射出微弱的黄、蓝两色彩光相比，有明显的差别。

⑧用化学合成的蓝宝石和无色尖品石仿制，硬度接近，但折射率低并有双折射现象，在放大镜下可见重影。