宝石合成与优化.docx

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宝石合成与优化

宝石合成与优化

第一部分宝石的人工合成

☐一、人工合成宝石的发展历史

☐二、人工合成宝石的概念、分类及定名

☐三、人工合成宝石的价值和价格

☐四、人工合成宝石的方法

一、人工合成宝石的发展历史

人工合成宝石经历了一个从简单到复杂、由低级到高级的发展过程。

早在5000多年前，古埃及人就开始用上釉陶瓷来模拟、仿制绿松石或其他不透明宝石。

随着社会生产力的发展，人们便开始用更为先进的方法制造装饰晶和合成宝石。

在我国古代西汉和战国的墓葬和遗址中，出土了大量各种形状的高铅钡玻璃珠和不同纹饰的玻璃璧。

16世纪埃及人开始用玻璃来模仿祖母绿、碧玉、青金石和绿松石；1656年法国人用空心玻璃充填蜡和重晶石以仿珍珠；1758年又制作出铅玻璃用于仿钻石等。

这段时期内，人们用玻璃仿制宝石的品种多，但工艺相对简单，因此只是人工合成宝石工艺的起步阶段。

☐人工合成宝石的蓬勃兴起要追溯到18世纪中下叶和19世纪。

1837年，法国化学家马克·高丁。

他使用含有重铬酸钾的明矾和硫酸钾饱和溶液进行反应，将残留物熔融得到氧化铝结晶体，开始了正式以化学方法合成宝石的历史；1877年，法国的E．弗雷米和费尔又用焰熔法将Al2O3。

熔于PbO中，在20天内长出小片状红宝石晶体；1885年，在红色Al2O3粉末中加入少量重铬酸钾，用氢氧火焰熔化生长出合成红宝石，这种合成红宝石被称为“再造红宝石”或称“日内瓦红宝石”；1902年，法国化学家维尔纳叶在弗雷米等人的基础之上改进了焰熔技术，以r－Al2O3为原料，用氢氧焰熔化，成功合成出了数克拉的合成红宝石，这是人工合成宝石史上具有重大意义的一个发明，它使商业化生产人工合成宝石成为可能，是人工合成宝石史上的一个分水岭。

☐我国对于人工合成宝石的研究起步较晚，始于20世纪50年代。

从20世纪50年代末研究焰熔法生长合成刚玉类宝石和水热法生长合成水晶技术开始，到60年代和70年代研制成功合成金刚石、人造钇铝榴石（YAG）、人造钆镓榴石（GGG）和合成变色猫眼石等宝石晶体，继而在80年代和90年代研制冷坩埚熔壳法生长合成立方氧化锆晶体、水热法生长合成祖母绿和合成红宝石晶体以及制作玻璃猫眼、金星玻璃系列品种等方面获得成功，而在2l世纪之初又成功研发了人造夜光宝石等新型的人工宝石品种。

到目前为止，全国已有400·多家单位在进行人工宝石的研究和生产，主要分布在北京、天津、上海、江苏、福建、吉林、河南、江西、辽宁、广东、广西、浙江、陕西、安徽、四川等地区，生产技术不断更新，产品种类繁多，极大地丰富了我国的宝石市场，且价廉物美，深受广大消费者的喜爱。

二、人工合成宝石的概念、分类及定名

☐GB/T16552－1996珠宝玉石名称中人工宝石的定义：

完全或部分由人工生产或制造，用做首饰及装饰品的材料统称为人工宝石。

☐人工宝石包括合成宝石、人造宝石、拼合宝石和再造宝石

☐定名原则——不参与定名因素

三、人工合成宝石的价值和价格

☐1、人工宝石的价值

☐众所周知，作为宝石应具备“美丽”、“耐久”、“稀少”三要素，并因此具有装饰、保值、货币、药用、收藏和鉴赏等多方面的价值。

人工合成宝石与天然宝石相比更侧重于“美丽”的特征和具有装饰的价值。

就美丽和装饰而言，人工合成宝石可以与天然宝石相媲美，有时甚至超过了天然宝石。

但在其他几方面，人工合成宝石则显得稍有逊色。

这是因为人工合成宝石可以在短时期内从实验室或工厂里被大量生产出来，而不像天然宝石那样往往经历了数百万年以上的时间才能形成，并且产量极其有限。

然而就人工宝石与天然宝石的总量来比较，人工合成宝石仍不失“稀少”的特性，目前许多著名的人工合成宝石，由于其年代久远，随着时间的推移，其价值在不断提高，有些甚至可以达到收藏的水平。

2、人工宝石的价格

☐价格通常是指商品价值的货币表现。

人工合成宝石商品价格的含义也不例外。

人工合成宝石及其制做的首饰作为一种商品，同天然宝石及其制做的首饰一样，在确定其价格时有它的评估要素，例如质量的优劣、质量或粒径块度的大小、款式或艺术造型的好坏、加工工艺及技术水平的高低等常作为确定价格的主要或重要因素。

同时，人工合成宝石的价格还因社会制度、时代风尚、民族传统、人民喜好等因素的不同而出现差别。

此外，国际上政治、经济、金融形势、各类商人的自身素质及心理因素等，也都会影响甚至严重影响人工合成宝石商品的市场价格。

从20世纪50年代至今，国际市场的人工合成宝石价格总的来说是呈上扬的趋势，但各种人工合成宝石的价格相差很大或极为悬殊，主要表现为以下三种情况：

☐

（1）不同品种的人工合成宝石价格相差悬殊；

☐

（2）同一品种但质量级别不同的人工合成宝石价格相差很大；

☐（3）同一品种同一质量级别的人工合成宝石，由于人为或社会因素的影响，其价格也可以不同。

☐除上述因素外，人工合成宝石的价格在很大程度上还取决于它生产过程的技术难度和生产能力。

四、人工合成宝石的方法

☐1、焰熔法

焰熔法是使原料粉末在氢氧焰中，边投入边熔融而结晶生成宝石晶体的方法。

由于此法是法国的A．维尔纳叶（A．Verneuil）在1902年发明的，所以又称“维尔纳叶法”。

这是目前合成宝石的主要方法之一。

现今的合成红宝石、合成蓝宝石、合成彩色尖晶石、合成金红石、合成星光红宝石、合成星光蓝宝石及人造钛酸锶等宝石大多用此法制得。

☐2、水热法

水热法也称热液法，是在密封的高压容器内，从水溶液中生长出晶体的方法，在一定程度上再现了地下热液矿床矿物结晶的过程。

用此法合成的宝石有合成水晶、合成祖母绿、合成红宝石、合成蓝宝石、合成海蓝宝石等。

☐3、助熔剂法

助熔剂法是在常压高温下，借助助熔剂的作用在较低温度下加速原料的熔融，从熔融体中生长出宝石晶体的方法。

此法在一定程度上模拟了自然界的岩浆分异结晶成矿过程。

通常某些文献中所提及的“卡善（Kas—han）”合成红宝石、“查塔姆”合成祖母绿以及市场上出现的某些人造钇铝榴石、人造钆镓榴石、合成金绿宝石、合成蓝宝石、合成尖晶石等均可用此法生产。

☐4、晶体提拉法

晶体提拉法也称丘克拉斯基（Czochralski）法，是一种直接熔化宝石原料，然后利用种晶从熔体中提拉出宝石晶体的方法。

适用于合成红宝石、合成蓝宝石、合成星光红宝石、合成星光蓝宝石、合成变石、人造钇铝榴石（YAG）、人造钆镓榴石（GGG）等宝石晶体的生长。

☐5、熔体导模法

熔体导模法也称斯切帕诺夫（CTerlaHOBA．B．）法，是提拉法的改善，是利用模具和籽晶（种晶）从熔体中提拉出宝石晶体的方法。

主要用于生长合成红宝石、无色合成蓝宝石、合成金绿猫眼宝石等。

☐6、区域熔炼法

区域熔炼法也称浮区法，是将原料逐区熔融并重结晶而生长出宝石晶体的方法。

用此法可生长出合成刚玉类宝石、合成变石和人造钇铝榴石等。

☐7、冷坩埚熔壳法

冷坩埚熔壳法简称熔壳法，主要用于生产合成立方氧化锆（CZ）晶体。

其原理与熔体法相近，但具体方法及工艺过程较为复杂。

☐8、高温超高压法

高温超高压法是在高温超高压条件下，模拟变质成矿过程合成宝石的方法。

常用于合成金刚石、合成翡翠等。

☐9、化学沉淀法

化学沉淀法是一种经化学反应和沉淀（或沉积），进而加热加压合成非单晶质宝石的方法，如合成欧泊、合成绿松石等。

另外，用于生产合成金刚石薄膜的化学气相沉淀（CVD）法以及合成碳硅石单晶生长技术，也属于此类。

☐10、其他方法

主要是指利用玻璃、陶瓷、塑料或其他材料制作的人造宝石（如玻璃仿猫眼宝石、玻璃仿绿松石、玻璃仿欧泊、塑料仿琥珀、玻璃或塑料仿珍珠、人造夜光宝石等）和拼合宝石（蓝宝石拼合石、红宝石拼合石、欧泊拼合石和石榴石拼合石等）以及再造宝石（再造琥珀、再造绿松石等）的方法。

某些宝石晶体目前只能用某种方法进行生长，其他方法不能代替。

例如，合成红宝石晶体可以采用焰熔法或助熔剂法，也可以采用丘克拉斯基法；而合成立方氧化锆（CZ）晶体只能采用冷坩埚熔壳法；合成钻石也只能用高温超高压法；合成水晶只能用水热法等。

第一章水热法生长宝石晶体与鉴别

☐一、水热法生长宝石晶体概述

☐二、影响宝石晶体生长的因素

☐三、水热法生长水晶、红宝石、

祖母绿、海蓝宝石晶体

☐四、水热法生长宝石晶体的鉴别

一、水热法生长宝石晶体概述

☐1、定义

水热法也称热液法，是在密封的高压容器内，从水溶液中生长出晶体的方法，在一定程度上再现了地下热液矿床矿物结晶的过程。

☐2、原理

是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。

3、水热法宝石晶体生长的分类

☐

（1）等温法

等温法主要利用物质的溶解度差异来生产晶体。

所用原料为亚稳定相物质，籽晶为稳定相物质。

高压釜内上、下无温差，是这一方法的特色。

此法的缺点是无法生长出晶形完整的大晶体。

（2）摆动法

摆动法的装置由A、B两个圆筒组成，其中A筒放置培养液，B筒放置籽晶，两筒间保持一定的温度差。

定时地摆动A、B两个圆筒以加速它们之间的对流，利用两筒之间的温差在高压环境下生长出晶体，此法也曾用于水晶的生长。

（3）温差法

☐温差法是在立式高压釜内生产晶体，高压釜内部的对流挡板将釜腔分成上、下两部分，籽晶挂在生长区的培育架上，晶体在籽晶上逐步生长；对流挡板的下部为培养料区（也称溶解区），溶解区内放人适量的高纯度原料和矿化剂。

加热，使高压釜的上、下部分形成一定的温差。

4、水热法宝石晶体生长所需的设备

☐水热法宝石晶体生长所需的基本设备有：

高压釜、炉子、热电偶、温度控制器和温度记录器。

高压釜

☐高压釜为可承高温高压的钢制釜体。

一般可承受1100oC的温度和109Pa的压力，具有可靠的密封系统和防爆装置。

由于内部要装酸、碱性的强腐蚀性溶液，当温度和压力较高时，在高压釜内要装有耐腐蚀的贵金属内衬，如铂金或黄金内衬，以防与釜体材料发生反应。

也可利用在晶体生长过程中釜壁上自然形成的保护层来防止进一步的腐蚀和污染。

5、水热法生长宝石晶体的优缺点

☐

（1）优点

a、能够生长存在相变（如a石英等）和在接近熔点时蒸汽压高的材料（如ZnO）或要分解的材料（如V02）。

b、能够生长出较完美的优质大晶体，并且能够很好地控制材料的成分。

c、用此法生长晶体时，由于与自然界生长晶体的条件很相似，因此生长出的宝石晶体与天然宝石晶体最接近。

（2）缺点

a、需要材料比较特殊的高压釜和相应的安全防护措施。

b、需要大小适当、切向合适的优质籽晶。

c、整个生长过程无法观察。

d、投料是一次性的，因此生长晶体的大小受高压釜容器大小的限制。

二、影响宝石晶体生长的因素

☐1、溶液的过饱和度

☐2、矿化剂的性质与浓度

☐3、对流挡板

☐4、生长区温度与温差

☐5、压力和充填度

☐6、杂质

☐7、种晶的取向

☐8、培养体

三、水热法生长水晶、红宝石、祖母绿、海蓝宝石晶体

☐

（一）水热法合成水晶晶体

☐1、原理

矿化剂（NaOH、Na2CO3）

反应方程式

溶解过程

SiO2+NaOH——Na2Si3O7+H2O

SiO2+NaOH——Na2Si2O5+H2O

结晶过程

Na2Si3O7+H2O——2Na++2OH-+Si3O6

Na2Si2O5+H2O——2Na++2OH-+Si2O4

2、水热法生长水晶的工艺流程

☐

（1）准备阶段

矿化剂溶液浓度、充填度、挡板开孔率、温差计算，种晶的准备（切割、清洗、打孔、悬挂）

☐

（2）装釜阶段

☐（3）生长阶段

☐（4）开釜阶段

3、水热法合成水晶的工作条件和工艺参数

☐

（1）温度和压力（Tg=330-3500C，Td=360-3800C，Δ≤500C，P=1.1-1.6*108Pa,）

☐

（2）高压釜（43CrNi2MoV钢材）

☐（3）矿化剂（NaCO3，NaOH，NaCO3+NaOH）

填加剂（LiF、LiNO3、Li2CO3）

充填度——80%-86%

☐（4）种晶（⊥Z轴，//Y轴，X+50，VO.A=700,YZ）

☐（5）培养料（熔炼石英，粒度2cm左右，质地均匀）

☐（6）生长速率（//Z轴≈0.6-1.2mm/day,受种晶取向、充填度、温差、结晶温度、溶液浓度、种晶面积等因素影响）

4、彩色水晶的生长

彩色水晶的得到可以分两个步骤：

☐1、生产含有致色剂离子的无色水晶

☐2、对无色水晶进行辐照或热处理

颜色添加剂及随后的处理

☐蓝色加钴，然后在还原环境加热

☐褐色加铁

☐深褐色加铝，然后辐照

☐绿色加铁，然后在还原环境中加热

☐紫色加铁，然后辐照

☐黄色加铁

☐黄-绿色射线辐照，然后加热

5、水热法合成的水晶的主要晶体缺陷

☐

（1）双晶

根据外观特征分为凹陷型双晶、多面体双晶、鼓包双晶和花絮状双晶四种。

☐

（2）包裹体

主要有固体包裹体和气－液两相包裹体。

☐（3）位错和腐蚀隧道

位错多位刃位错和混合位错。

除了这些线位错外，还有层位错。

腐蚀隧道是作为籽晶的石英晶片经过腐蚀形成的，一般成管状。

☐（4）生长条纹

石英晶体各向异性导致不同方向上生长速率不同产生位移而形成。

（二）水热法合成刚玉类晶体

☐1、水热法合成刚玉类晶体的原理

在合成无色刚玉的基础上，添加着色剂Cr2O3而实现

化学反应式：

Al2O3+H2O→Al2O22+

Al2O22++H2O→AlO2-

种晶刚玉晶面上是吸附了OH-离子的原子团，AlO2-取代OH-就位在种晶上，不平衡的O2-又被OH-取代，重新恢复到活化状态，使晶体不断生长。

Al－OH-+AlO2-→Al－O－Al－O+OH-

2、水热法合成红宝石的工艺参数

☐

（1）温度、压力T>470oC，P：

7.5x107Pa

☐

（2）高压釜GH33高温合金钢来制造，用银或箔金作内衬。

☐（3）矿化剂NaHCO3＋KHCO3混合液效果较好，或者选用Na2CO3+KHCO3.适当提高矿化剂浓度可以提高生长率。

☐（4）种晶沿Z轴成不同角度的方向切成圆棒或条片状。

☐（5）挡板釜内径2.22mm，挡板孔0.64mm，对生长影响不明显。

☐（6）着色剂

不同的致色离子将生产出不同颜色的刚玉品种。

（7）炉温升降速度及生长速度

☐炉温在10小时内生到所需的温度，在恒定的温度条件下使刚玉晶体生长7～10天，生长结束后，缓慢降温，在24小时内将高压釜内温度降到室温，单晶生长速度可以达到7～9克拉/天。

（8）其他条件

☐充填度：

80％

☐营养料：

Al2O3或合成刚玉碎料和Al2O3混合物。

3、水热法合成刚玉类宝石晶体的特征及鉴别

☐

（1）晶体的外部特征

☐a、晶形

外形多为厚板状－板状，常见的单形有六方双锥，次为菱面体，偶见复三方偏三角面体及平行双面。

☐b、晶面条纹

六方双锥晶面上普遍发育有各种生长花纹，常见的有舌状或乳滴生长丘、阶状生长台阶、格状生长纹理和不规则生长斜纹，偶见放射纤维状条纹。

☐c、开裂现象

沿籽晶面裂开或者在（2243）晶面上呈规则的网状开裂。

（2）晶体内部特征

☐a、气液包裹体

生长过程中水的参与而形成，与天然的极为相似，主要区别在于二者包裹体形态略有不同，合成的边缘圆滑且较规则。

☐b、气泡群

早期的较多，现在一般难以见到。

☐c、籽晶片

☐d、固体包裹体

呈点絮状或团絮状分布的黄金或箔金微晶集合体，还可见白的Al（OH）3粉末，外形似面包屑。

☐e、生长纹理和色带

锯齿状微波纹，分布在籽晶片与生长层之间。

色带不规则，多呈楔状或者条带状。

☐f、云烟状裂纹

一般内部较为干净，但由于存在开裂现象，早期合成的红宝石晶体可见云烟状裂隙，并较为发育。

（3）光谱及紫外荧光特征

☐a、紫外－可见光吸收光谱特征

桂林水热法合成红宝石晶体显示典型的贫铁含铬吸收光谱，紫外区域内241nm谱带是区别于天然红宝石的重要特征。

☐b、红外光谱特征

桂林水热法合成红宝石普遍存在3307、3231、3184、3013cm－1的Al－OH伸缩振动和2364、2348cm－1的KHCO3中O－H伸缩振动，黄色合成蓝宝石在3600～3000cm－1范围内有一系列的OH或结晶水振动。

☐c、紫外荧光特征

在LW和SW下，合成红宝石显示比天然红宝石更强、更亮的红色荧光。

合成黄色蓝宝石在LW下呈惰性，多数晶体在SW下具有分带性，籽晶片为中～弱的蓝白色荧光，少数晶体在SW下也呈惰性。

（三）水热法合成祖母绿晶体

☐1、原理

祖母绿化学式：

Be3Al2Si6O18

致色剂：

Cr3+

合成方法：

营养料反应法

营养料：

SiO2、Al（OH）3、Be（OH）2、CrCl3.6H2O

反应式:

SiO2+Al（OH）3+Be（OH）2+H+→Be3Al2Si6O18+H2O

2、水热法生长祖母绿的工艺参数

☐

（1）悬浮管均为贵金属，熔点高，密封性要好。

☐

（2）温度和压力Td：

600～620oC，△：

50oC左右，压力约为8.3X107Pa。

☐（3）培养料碎水晶SiO2、Al（OH）3、Be（OH）2等

☐（4）种晶海蓝宝石或无色绿柱石，平行柱面（1010）和（0001）切取或者沿与柱面斜交角度35o。

☐（5）着色剂CrCl3.6H2O，晶体呈鲜艳绿色（含铬约0.9％）

（6）矿化剂及充填度

最早使用中性到碱性矿化剂，目前最多的是12mol/L盐酸，PH<0.1，酸性环境可以防止铬沉淀，有利于铬进入生长晶体中，使晶体致色。

充填度：

高压釜内加入溶液的量要用高压釜反应腔体积减去悬浮管体积。

3、水热法合成祖母绿晶体的特征及鉴别

☐

（1）晶体结构特征和红外光谱特征

天然祖母绿的结构中不仅含有Ⅰ型水（不含碱或含碱少的条件下生长），而且存在Ⅱ型水（含碱高的条件下生长）。

而水热法合成祖母绿只有Ⅰ型水。

结构上的差异使得二者在红外光谱下的特征吸收峰不同。

☐

（2）籽晶片

籽晶片残留的微小不透明籽晶片。

☐（3）包裹体

钉状包裹体平行排列在一个平面上，此外还有双折射晶体、多相填充的腔体和晶种形状的平面及扭曲的白羽痕状、纱状和棉絮状包裹体。

☐（4）生长纹

特征的锯齿状水波纹生长纹。

☐（5）特殊光学效应

在黑色底衬条件下，用强光源照射，某些角度会出现红色。

合成的颜色浓艳，有较强的红色荧光，在滤色镜下呈鲜亮红色。

（四）水热法合成海蓝宝石晶体

1、原理

天然海蓝宝石的致色原因：

Fe2+取代了BeO4四面体中的Be2+或AlO6八面体中的Al3+，位于隧道结构中而呈现美丽的天蓝色或浅天蓝色。

生长方法——分离营养料法。

致色剂——Fe2+

2、水热法合成海蓝宝石的工艺参数

（1）温度、压力、氧分压T：

590～610oC，△：

70～130oC左右，压力约为1.0X108～1.5X108Pa

（2）高压釜贫碱条件下生长，不加内衬，直接在不锈钢高压釜种进行。

（3）反应物SiO2、Al2O3、BeO

（4）矿化剂Li2O，Na2O

（5）致色剂二价铁离子，加入羟基铁和锂盐实现，不锈钢高压釜也是铁的重要来源。

（6）种晶无色绿柱石，切片与祖母绿一致。

（7）生长速度0.32mm/d。

3、水热法合成海蓝宝石晶体的特征及鉴定

☐

（1）成分特征

不含Mg2＋和Na＋，Fe2＋含量高，存在铬和镍元素，天然品中高Fe，并常伴有高Mg2＋和Na＋。

☐

（2）光谱检测

合成的只有Ⅰ型水，红外光谱下可以检测出，紫外光谱和可见光谱可以测到有Ni和Cr的存在。

☐（3）包裹体

与合成祖母绿类似。

第二章焰熔法生长宝石晶体与鉴别

内容

☐一、焰熔法生长宝石工艺

☐二、焰熔法生长刚玉类、金红石类、尖晶石类和钛酸锶类宝石

☐三、焰熔法生长宝石的鉴别

一、焰熔法生长宝石工艺

☐1、原理

焰熔法是从熔体中生长单晶体的方法。

其原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在籽晶上固结逐渐生长形成晶体。

2、合成装置与条件、过程

a、供料系统

原料：

成分因合成品的不同而变化。

原料的粉末经过充分拌匀，放入料筒。

料筒（筛状底）：

圆筒，用来装原料，底部有筛孔；料筒中部贯通有一根震动装置使粉末少量、等量、周期性地自动释放。

震荡器：

使料筒不断抖动，以便原料的粉末能从筛孔中释放出来。

如果合成红宝石，则需要Al2O3和Cr2O3，三氧化二铝可由铝铵矾加热获得；致色剂为Cr2O31-3%，

b、燃烧系统

氧气管：

从料筒一侧释放，与原料粉末一同下降；

氢气管：

在火焰上方喷嘴处与氧气混合燃烧。

通过控制管内流量来控制氢氧比例，O2：

H2＝1：

3；

氢氧燃烧温度为2500oC，Al2O3粉末的熔点为2050oC；

冷却套：

吹管至喷嘴处有一冷却水套，使氢气和氧气处于正常供气状态，保证火焰以上的氧管不被熔化

c、生长系统

落下的粉末经过氢氧火焰熔融，并落在旋转平台上的籽晶棒上，逐渐长成一个晶棒（梨晶）。

水套下为一耐火砖围砌的保温炉，保持燃烧温度及晶体生长温度，近上部有一个观察孔，可了解晶体生长情况。

耐火砖：

保证熔滴温度缓慢下降，以便结晶生长；

旋转平台：

安置籽晶棒，边旋转、边下降；落下的熔滴与籽晶棒接触称为接晶；接晶后通过控制旋转平台扩大晶种的生长直径，称为扩肩；然后，旋转平台以均匀的速度边旋转边下降，使晶体得以等径生长。

梨晶：

长出的晶体形态类似梨形，故称为梨晶。

梨晶大小通常为长23cm，直径2.5-5cm。

生长速度：

1厘米/小时，一般6小时完成即可完成生长。

因为生长速度快，内应力很大，停止生长后，应该轻轻敲击，让它沿纵向裂开成两半以释放内应力，避免以后产生裂隙。

特点：

方法特点：

生长速度快、设备简单、产量大、便于商业化。

世界上每年用此法合成的宝石大于10亿克拉。

但用此方法合成的宝石晶体缺陷多、容易识别。

二、焰熔法生长刚玉类晶体

☐1、合成刚玉原料的选择与提纯

原料：

γ－Al2O3粉末；

纯度：

99.9％。

2、彩色刚玉致色元素的选择

合成红宝石：

加入致色元素Cr2O31-3%

合成蓝宝石：

加入致色元素TiO2和FeO，但Ti和Fe的逸散作用，使合成蓝宝石常常有无色核心和蓝色表皮,颜色分布不均匀；

粉红色和紫红色：

加入致色元素Cr、Ti、Fe；

黄色：

加入致色元素Ni和Cr；

变色刚玉：

加入V和Cr；显紫红色到蓝紫色的变色效应。

3、星光刚玉原料选择

☐如需要合成星光刚玉，则需要在上述原料中再添加0.l一0.3%的TiO2，这样长成的梨晶中，TiO2呈固熔体分布于刚玉晶格中，并没有以金红石的针状矿物相析出。

必须在1300度恒温24小时，让金红石针沿六方柱柱面方向出溶，才能产生星光效应。

2、晶体生长

3、退火处理

无色和彩色刚玉：

消除内应力（若不退火处理,则在加工和使用过程中非常容易破裂），无色和彩色刚玉退火温度：

1800oC，时间2小时。

星光：

首先是使TiO2在高温下发生扩散作用，均匀分布，然后降温使TiO2生产金红石矿物在刚玉晶体的六方柱结构上以针状析出，从而产生星光，其次是消除内应