高温高压翡翠制造设备

⑴ 制造人工钻石 高温高压的设备是不是很贵

我也想买制作钻石的机器，网上只是一些理论知识，河南那边做合成金刚石的多（金刚石就是钻石），他们用的是国产的六面顶机器压成的，这机器国内就有出售，你网络六面顶就可以了。

⑵ 什么高温超高压机 能合成翡翠晶体 怎么能让它透明度吗

目前的科技手段还达不到这种效果

⑶ 化工行业中，经常出现高温高压材料设备情况，具体的高温高压的含义是什么有具体标准码

具体没有什么一定的标准规定,一般来讲,10MPa到100MPa为高压,超过100MPa为超高压(99版的压力容器安全技术监察规程是这样规定的);
500~~~800是高温,800以上是强热(温度在化学中是以酒精喷灯的火焰温度来说的).

⑷ 玉石加工设备有哪些

工具有：一台小水锯，一台吊磨，几个或者一组金刚石磨头，一台小抛光机。

玉有软、硬两种，平常说的玉多指软玉，硬玉另有一个流行的名字——翡翠。软玉（Nephrite），是含水的钙镁硅酸盐，硬度一般在6.5以下，韧性极佳，半透明到不透明，纤维状晶体集合体。硬玉（Jadeite），为钠铝硅酸盐，硬度6.5－7，半透明到不透明，粒状到纤维状集合体，致密块状两种玉外型很相似，硬玉的比重（3.25－3.4）大于软玉（2.9－3.1）。据清进士寸开泰撰写的《腾越乡土志》记载："腾为萃数，玉工满千，制为器皿，发售滇垣各行省。上品良玉，多发往粤东、上海、闽、浙、京都。

依据亚洲宝石协会（GIG）的研究，软玉狭义上是指和田玉，广义上包括岫岩玉，南阳玉，酒泉玉等十多种软玉。很多软玉历史同样悠久，如岫岩玉。硬玉只指翡翠。

“玉石是远古人们在利用选择石料制造工具的长达数万年的过程中，经筛选确认的具有社会性及珍宝性的一种特殊矿石”。《说文解字》释玉为“石之美者，玉也”。《辞海》则将玉简化的定义为“温润而有光泽的美石”。

这几种说法就是我们今天广义上所说的玉，它不仅包括和田玉、翡翠，而且包括玉髓，岫岩玉、南阳玉、水晶、玛瑙、琥珀、珊瑚、绿松石、青金石等其它传统玉石。 现代矿物学把玉分成硬玉和软玉两大类，硬玉即翡翠，而软玉主要是指新疆的和田玉，这就是狭义上的“玉”的定义。

从我国用玉的历史来看，只是在商代以后才大规模使用新疆和田玉，而在此之前各地使用的玉材基本上是就地取材的各种美石。因此，中国玉的定义，不能单纯地依赖现代矿物学的标准，而应该从历史的角度出发，尊重传统的习惯，把广义的玉作为研究玉器、玉文化的对象。

关于玉器的概念，广义上的玉器应该具备三个特点：一是材料上符合“美石”的要求；二是在形制上具备典型玉制器的基本样式；三是制成的玉器必须是由制玉的特殊制作方法如碾磨、钻孔等技术完成的，而不是一般的制石工艺所能完成的。再者， 研究的玉器，应是具有一定历史年代的，必须强调它的历史文物价值。

⑸ 翡翠原石做朱子都要什么工具

这个有做珠子的专用设备。

⑹ 翡翠的高温超高压法人工合成实验

沈才卿

作者简介：沈才卿，中宝协人工宝石专业委员会第一届副主任委员，第二、三届常务副主任委员兼秘书长，核工业北京地质研究院成矿模拟实验室高级工程师。

翡翠（Jadeite）的矿物名称叫“钠辉石”，也叫“硬玉”，分子式为NaAlSi₂O₆。优质翡翠是由无数细小的纤维状结晶纵横交织而成的致密状集合体，称为“毡状结构”，所以非常牢固和坚韧，是玉石中最珍贵的品种之一，深受中华民族和东南亚各国人民的喜爱。优质翡翠产于缅甸密支那地区，我国至今没有找到翡翠矿床。

翡翠属于高档玉石，最优质的翡翠是一种似祖母绿色的、透明的、颗粒很细的、色调均匀而鲜艳绿色的翡翠，其价格很贵，与优质祖母绿的价格相当。传说慈禧太后生前酷爱翡翠，死后的陪葬品中握在她右手中的翡翠“降魔杵”，就属于这一档次的翡翠。据《慈禧墓珍宝失窃案》一书中记载：“这降魔杵颜色浓翠而透明，比水晶更洁净，可透视物体，实在是宝中之极品啊！”但这样的翡翠自然界中极少，不能满足社会的需要。人们依据人工合成宝石的品质优于天然宝石的一般规律，试图人工合成出高档的翡翠来。我们就是在这样的思想指导下，进行了翡翠的人工合成研究。

一、翡翠人工合成方法的选择及其依据

翡翠人工合成方案的制订，首先就涉及合成方法的选择问题。经过一系列的实验方法试探，最后选择了高温超高压法（一般认为超高压是指压力在10×10⁸Pa以上）。选择该人工合成方法的依据，一方面是从实验中得出来的，另一方面是由下列因素决定的：①天然翡翠的形成，目前有三种观点（地质部情报所，1981），一种观点认为是岩浆在高压条件下侵入到超基性岩中的残余花岗岩浆的脱硅产物；第二种观点认为是在区域变质作用时原生钠长石分解为硬玉和二氧化硅形成的；第三种观点认为是花岗岩类岩脉和淡色辉长岩类岩脉在（12～14）×10⁸Pa压力下，在钠的化学势高的热水溶液作用下发生交代而产生的。仔细分析这三种观点，可以发现它们有一个共同点，即翡翠是在高温超高压的条件下形成的。②世界上最优质的翡翠矿床位于缅甸北部密支那乌龙河流域，这个区域位于阿尔卑斯褶皱区外带与前寒武纪岩石巨大隆起的交界处，为第三纪变质带，包括一组始新世侵入的超基性岩体，广泛分布有蓝闪石片岩、阳起石片岩和绿泥石片岩，而这些矿物都是高温超高压变质相的代表矿物，翡翠生长于这个区域，说明形成于高温超高压环境。③贝尔（Bell）和罗赛布姆（Roseboom）曾用实验的方法研究了硬玉的温度—压力关系曲线（图1），由图中可见，形成硬玉的温度下限约400℃，压力下限约18×10⁸Pa，证明只有在高温超高压条件下才能形成硬玉。由此可见，翡翠的人工合成必须在高温超高压的条件下才能获得成功。

二、翡翠人工合成的步骤与方法

按照人工合成宝石的常规方法，是要先设法合成出宝石相对应的矿物，然后再设法使合成的相应矿物达到宝石级的要求。由此，我们要先设法合成出翡翠的相应矿物“钠辉石”或“硬玉”，再使其达到宝石级（即翡翠）的要求。

图1 硬玉成分的温度—压力关系图解

（据WADcer等，1983）

实验表明，翡翠的人工合成不仅必须采用高温超高压法，即利用生产人工合成金刚石的高温超高压设备，并且必须分两步：第一步是按照翡翠矿物“钠辉石”或“硬玉”的分子式NaAlSi₂O₆中的各元素理论含量（Na₂O为15.34%,Al₂O₃为25.21%,SiO₂为59.45%）选用合适的化学试剂，制成非晶质的翡翠成分玻璃料；第二步是将翡翠成分玻璃料粉碎，进行预成型工艺处理后，在人工合成金刚石的高温超高压设备上进行结构转化处理，即可得到晶质的翡翠相应矿物“钠辉石”或“硬玉”。具体方法如下。

1.非晶质翡翠成分玻璃料的合成

非晶质翡翠成分玻璃料的合成，首先要根据翡翠的矿物分子式NaAlSi₂O₆的主要元素，选用相应的化学试剂进行组合，例如，选用Na₂O、SiO₂、Na₂SiO₃、Na₂CO₃、Al₂（SiO₃）_。等进行组合。经过实验对比，确定采用硅酸钠和硅酸铝作为合成非晶质翡翠成分玻璃料最理想。其反应式如下：

Na₂SiO₃+Al₂（SiO₃）₃=2 NaAlSi₂O₆

此配方的优点是：①熔点低，在1050℃以上即可被熔融成玻璃料；②等物质的量硅酸钠与硅酸铝混合后，恰好能获得两倍物质的量的非晶质翡翠成分玻璃料，没有多余的离子存在（化学试剂中带入的杂质除外）。

具体合成工艺是：称取等物质的量的硅酸钠和硅酸铝试剂，再按一定比例称量致色离子的试剂，一起倒在磨钵中加以混匀和磨细，然后倒入坩埚，盖上坩埚盖，放在马弗炉中加热到1100℃，恒温几小时后冷却，即可得到带各种颜色的非晶质翡翠成分玻璃料（照片1）。这些玻璃料用X射线粉晶分析鉴定时没有谱线。

照片1 翡翠成分非晶质玻璃料

2.晶质翡翠的高温超高压合成方法

由非晶质翡翠成分玻璃料转化成晶质翡翠，必须在高温超高压条件下进行，可采用人工合成金刚石时用的六面顶压机进行。其合成工艺如下：

1）将带颜色的非晶质翡翠成分玻璃料从坩埚中取出，剔除沾有坩埚皮的玻璃料，然后在破碎机上粉碎到125目以上（即粒径小于0.125mm）。

2）根据叶蜡石内径大小和设计的石墨坩埚内径大小，将经过粉碎的非晶质翡翠成分玻璃料在6000N/cm²的嵌样机上加热加压预成型成直径为14mm、长度为15mm的圆柱体或直径为14mm、长度为6mm的圆片。

照片2 人工合成翡翠的步骤

1—非晶质翡翠成分玻璃料；2非晶质翡翠成分玻璃料的粉末；3晶质翡翠产品

3）将预成型的非晶质翡翠成分玻璃料块装入特制的高纯石墨坩埚中，石墨坩埚的外径为18mm，内径为12mm，壁厚2mm，长度有6mm与15mm两种，它们与直径为18mm，厚为2mm的高纯石墨片配套组成石墨坩埚。

4）将组装在石墨坩埚中预成型的非晶质翡翠成分玻璃料块，装在叶蜡石孔中，空隙部分用不同大小和厚度的石墨片填满，然后放在140℃烘箱中烘烤24h以上。

5）将叶蜡石块放入六面顶金刚石压机的压腔内，启动压机，使六面顶的六个顶锤合拢，随后，加压与加电流，并保持尽量长的时间（本实验使用的压机最长只能保持15min）。然后，断电和卸压，打开六个顶锤，取出叶蜡石块。冷却后将叶蜡石块打碎，取出翡翠块。此时翡翠块表面由于石墨坩埚中碳的扩散而呈黑色，用金刚石锉或金刚石磨盘打磨后可见到人工合成翡翠的颜色，经琢磨和抛光后就成成品。人工合成翡翠的步骤（照片 2）。不同条件下合成的晶质翡翠圆片（柱）及琢磨的产品参见照片3。

三、各种致色离子对合成翡翠颜色影响的试验

天然翡翠的颜色是多种多样的，其中最珍贵的颜色是翠绿色，这些颜色与哪些致色元素有关呢？为此，我们做了13种致色离子对合成翡翠颜色影响的试验。

实验中发现，用硅酸钠和硅酸铝制备的非晶质翡翠玻璃料是透明而无色的，若加入铬、镍、钴、锰、铜等致色离子后所得的非晶质翡翠成分玻璃料将带有不同的颜色，并且颜色随着加入致色离子浓度的变化而变化。随后，非晶质有色翡翠成分玻璃料粉碎后用六面顶压机再合成时，颜色基本不变，由此可以研究各种致色离子对翡翠颜色的影响。

照片3 不同条件合成的晶质翡翠圆片（柱）及琢磨产品

实验方法是：选择好各种致色离子的氧化物或其他试剂，按硅酸钠和硅酸铝混合料的量，用质量分数法计算并称量致色离子试剂，加入混合料中一起混匀，放入坩埚并在马弗炉中加热，在1100℃下熔融几小时后冷却，即得到各种不同颜色的非晶质翡翠成分玻璃料。所选用的13种致色离子浓度从0.01%～10%，由小到大变化，所得非晶质翡翠玻璃料颜色变化的规律见表1，相应的某些颜色变化规律见照片4,5,6,7,8,9。

照片4 加入氧化铬的颜色变化

照片5 加入氧化钴的颜色变化

照片6 加入氧化镍的颜色变化

照片7 加入氧化铜的颜色变化

照片8 加入硫酸锰的颜色变化

照片9 加入氧化铬和氧化铜的颜色变化

表1 不同浓度的不同致色离子对合成翡翠颜色的影响

实验表明：①产生翡翠中翡的红色不是这13种致色元素（三价铁在本体系中被还原成二价铁）；产生翡翠的紫色或紫罗蓝色可能是镍或锰元素；产生翠色的主要元素是铬。铁和镥也能产生绿色，但影响甚小。②透明度与致色离子浓度有关，例如加入铬的致色离子所得玻璃料中，含Cr₂O₃在0.7%以前是透明的，大于0.7%后不透明。③以铬离子为主，分别加入镍，铁，钴，铜等致色离子时，将出现以绿色调为主色的，相互间有差别的翡翠绿色。照片 9是加入不同量的氧化铬和氧化铜时的颜色变化，当氧化铬含量为主时呈现绿色。④以铬离子为主，镍、铁、钴、锰、铜等离子为辅，再加入少量能协同致色的离子如钒、镥、钕等致色元素，所得绿色色彩将更鲜艳，色调更丰富。所以，可以认为，天然翡翠多种多样的绿色是由不同浓度的铬离子与各种不同浓度的其他致色离子组合形成的。

四、高温超高压法合成翡翠相应矿物的岩矿鉴定结果

合成产品是不是预先设计的矿物，只有经过各项岩矿鉴定才能确定。其中，最主要的是结构分析鉴定，这也是矿物定名的鉴定，其次是成分，硬度，密度等鉴定。用高温超高压法合成翡翠相应矿物的矿物学鉴定结果如下。

1.X射线粉晶分析鉴定

合成产品与天然翡翠同时进行X射线粉晶分析，其分析数据基本一致，与标准数据也一致，所以，确定合成产品具有硬玉矿物的结构，也就是具有天然翡翠的结构。鉴定报告定名为硬玉矿物。可见，合成基本成功，X射线粉晶分析的数据见表2。

表2 合成翡翠的X射线粉晶分析数据

2.红外吸收光谱分析鉴定

红外吸收光谱分析是利用红外线照射样品，使被分析矿物中的原子、离子或原子基团共振，产生共振吸收光谱，与标准矿物的红外吸收光谱进行比较^[3]，其主要特征峰出现，则可证明被分析矿物与标准矿物一致。从图2～图4可知。

硬玉的标准矿物红外吸收光谱图中的主要特征峰 1060cm^-1,985 cm^-1,930 cm^-1,582 cm^-1,460cm^-1等在合成产品中均有，并且合成产品与天然翡翠的红外光谱图基本一致，所以，鉴定结果定名为硬玉矿物。

3.成分分析

合成翡翠的各成分含量，是按翡翠矿物分子式的理论量配的，因此，最终产品中各主要成分与理论量接近。表3是最终合成产品的电子探针分析结果。

图2 硬玉的标准红外吸收光谱图

（据彭文世等，1982）

图3 合成翡翠红外光谱图

图4 天然翡翠红外光谱图

表3 合成翡翠的电子探针分析结果

4.硬度测定结果

硬度测定要把被测矿物磨出一个抛光面，在硬度计上测定，所测结果的维氏硬度（10N/mm²），可通过图表查相应的摩氏硬度。结果与资料列出的天然翡翠硬度范围基本一致。

表4 合成翡翠的硬度测定结果

5.相对密度测定结果

送样88—5号样品，经岩矿鉴定室用比重显微管法测定相对密度为3.36；两个成品经测定分别为3.28和3.31，与资料所列数据基本一致。

6.折射率测定结果

两个成品经测定分别为1.65和1.66～1.68，与资料所列数据基本一致。

7.荧光测定结果

两个成品经测定，一个在紫外线长波下无荧光，短波下为暗紫色荧光；另一个在紫外线长波下为弱暗蓝色荧光，短波下为弱灰蓝紫色荧光。

由上面7个方面的鉴定结果，可以确定合成产品是硬玉矿物，是我们预想要合成的矿物，所以，合成基本上是成功的。但这些矿物能否当翡翠用，还要达到翡翠宝石的指标才行。

五、结果与讨论

1）实验表明，晶质翡翠的转化条件必须是高温超高压，我们实验的范围为：温度 900～1500℃，压力（25～70）×10⁸Pa。六面顶金刚石合成用压机可以达到1900℃，360×10⁸Pa的条件，但在900℃以下，非晶质翡翠成分玻璃料不能被熔化，所以900℃以下不能转化其结构；温度和压力低时，合成翡翠的结构转化不好，产品硬度低，比较松散，到雨季时吸潮；合成压力增大，可在较低的温度下获得晶质翡翠，并且压力越大，所得产品的硬度也越大。压力大温度高时的产品在雨季不吸潮，说明结构转化较好。这些合成产品虽然都达到了天然翡翠（或硬玉）的各项矿物学指标，可以认为合成成功，但离进入商品市场还有距离，主要是对作为宝石用的几项指标不过关，如“水头”不足，颜色呆板，“地”比较脏等。

2）压力过大时（约1700℃，70×10⁸Pa），在转化成晶质翡翠的过程中，将出现透明的玻璃质翡翠，如照片10所示。经X射线粉晶分析鉴定，原来的晶质翡翠结构此时又转化成非晶质，可见高温超高压合成翡翠时也有其稳定范围，超过其稳定的上限又会转化成非晶质。

照片10 约1700℃70×10⁸Pa合成翡翠时出现玻璃体（透明）

3）在高温超高压合成晶质翡翠时，若选用温度高，压力大的条件，经常在压块中心出现玻璃体，此时，用双目镜能见到在玻璃体与晶质非玻璃体翡翠相应矿物交界处有放射状或平行的针状晶体，可能是硬玉晶体，见照片11,12,13,14,15。

照片11 87-3号样品在玻璃体结合部的硬玉晶体

照片12 87-3号样品另一边的硬玉晶体

魏然借用笔者的样品对玻璃体与非玻璃体部分作了矿物学方面的研究（魏然等，2004），它是由结晶质和玻璃质物质组成，结晶矿物为自形的长柱状硬玉；玻璃质区域在偏光镜下表现为全消光，为均质体，折射率1.541，在显微镜下可见到该区含有大量颜色较深的包裹体。结晶质与玻璃质物质的化学成分基本一致，接近硬玉矿物的组成。

李汉声也借用笔者的样品作了矿物学方面的研究，发现合成翡翠样品在偏光镜下具有不等粒粒状结构，松散；束状结构（菊花状）和空心骸晶结构；还有镶嵌变晶结构交代脉。

由此可见，玻璃地天然翡翠生成于温度较高（估计1500℃以上），压力大（估计60×10⁸Pa以上）。合成翡翠时若掌握好这些合成条件，有可能合成出玻璃地的高档翡翠。

4）高温超高压下的合成翡翠用查尔斯滤色镜检查时，有的合成产品呈现红色，表明铬离子没有进入晶格；有的合成产品呈现绿色，表明铬离子已进入晶格。所以，总结实验条件，找出铬离子进入晶格的规律和实验条件，定能合成出半透明至透明，在查氏滤色镜下呈现绿色的合成翡翠来。

照片13 不等粒粒状结构，松散正交偏光6.3×6.3

照片14 束状结构（菊花状）和空心骸晶结构单构偏光6.3×16

照片15 镶嵌变晶结构交代脉正交偏光6.3×6.3

照片13,14和15是李汉声同志借用笔者的样品，磨成薄片后在显微镜下拍的照片。发表在欧阳秋眉著的《翡翠全集》中（欧阳秋眉，2002）。

5）将高温超高压合成的晶质翡翠在800℃下加热几小时（常压下热处理），结果体积增大，内部出现空洞，绿色比加热前鲜艳，并且较鲜艳的绿色通常在压块的中间。所以处理后的压块在雨季不再吸潮（照片16）。

照片16 在800℃下热处理后的合成晶质翡翠

6）六面顶金刚石压机通过液压原理加压，由上下顶锤通电流加热。金刚石合成用高纯石墨作原料，石墨本身导电，可直接加热。翡翠原料不导电，因此要做石墨坩埚辅助导电发热，在操作时要特别小心，别使顶锤“放炮”。

7）由于某些客观原因，本研究课题没有能继续进行下去，所以没有得到可以进入市场的产品。希望有意于进行合成翡翠的同志能从中得到启发，早日使高温超高压法合成翡翠的产品进入市场。

致谢：本文的宝石学方面的部分测试由王曼君协助完成，还借用了魏然与李汉声对合成样品矿物学的研究成果，谨此表示衷心的感谢。

参考文献

地质部情报所编.1981.翡翠.国外地质科技，（2）:75.

欧阳秋眉.2002.翡翠全集.香港：天地图书有限公司.

彭文世等.1982.矿物红外光谱图集.北京：科学出版社.

魏然，张蓓莉，沈才卿.2004.合成硬玉玉石的矿物学研究.宝石和宝石学杂志，（2）:7～9.

WADcer等，谢宇平等译校.1983.造岩矿物.北京：地质出版社.

⑺ 玉石翡翠切割加工设备哪家好

翡翠的话就是广东的揭阳，
平洲
，四会，云南的腾冲，
盈江
，瑞丽，除了这些知名的翡翠加工地，如果你不是在这些地方，当地找个
玉石首饰
店也可以，只是加工费会比较贵

⑻ 高温高压法——合成钻石

一、概述

众所周知，钻石是由单元素碳组成的宝石。在自然界，钻石的生成是在高温高压下地质作用的结果。合成钻石就是人工模拟天然钻石形成的条件，让非钻石结构的碳转化为钻石结构的碳。早在1953年，瑞士工程公司(ASEL)就利用一种称为“压力球”的装置成功地合成出了40颗小的钻石晶体，但直到1955年美国通用电气公司(gE)宣布利用称为“压带”的装置首次成功生产出钻石时，他们才将其研究成果公布于众。戴比尔斯公司(de Beers)也不甘落后，于1959年掌握了合成钻石的复杂技术。他们所采用的方法与美国政府下令严格保密的通用电气公司所使用的方法非常相似。60年代初期，戴比尔斯公司和通用电气公司就开始了生产工业用合成钻石粉。我国在60年代也已成功的合成了磨料级钻石，并投入生产。1971年，通用电气公司宣布他们已合成出了平均直径为6mm的钻石晶体。这些钻石晶体不仅有黄色、褐色的，也有含氮低的近无色的，还有含硼的蓝色钻石。1985年日本住友电气公司(Sumitorno Electric Instries)开始加入合成钻石行列，1993年生产出高净度的工业用钻石。1990年俄罗斯的新西伯利亚(Novosibirsk )宣布他们利用“分裂球”(Spl(it-sphere)或称BARS装置已成功地合成出了钻石。

由于受超高压设备和高温条件的限制，生产成本较高，故宝石级合成钻石仍是昂贵和稀少的，但我们相信总有一天会有价格合理的宝石级合成钻石面世。

二、合成钻石的原理

1.碳元素的化合物

钻石、石墨和无定性碳都是由碳原子组成的，它们不同的外观和截然不同的物理性质，取决于它们完全不同的原子结构(图9-7-1)。

图9-7-1 碳原子的等间距紧密堆积结构(左)钻石；层状结构(右)石墨

2.石墨—钻石的转换

合成钻石的温压条件要求高，即使有催化剂存在下，仍需要压力(50～80)×10⁸Pa，温度为1350～1800℃。用高压设备合成钻石最常用的金属熔剂(催化剂)是铁、镍、钴及钯。图9-7-2是在碳稳定相图中，合成钻石区晶形与温压关系。在合成钻石区，温度压力不同，钻石的晶形也各不相同。所以，合成钻石受温压影响较大。温度较低时，以立方体的生长为主；温度较高时，以八面体的生长为主。所以人工生长的钻石多为立方-八面体聚形。

合成钻石的碳源一般用石墨，所以，合成钻石的生产就是石墨转换成钻石的过程，不过，宝石级钻石的合成分两步走，先用石墨合成钻石粉(工业磨料)，再用钻石粉作原料，合成宝石级钻石，钻石粉可以保持压力稳定，生长出大颗粒的晶体。若采用石墨，其断裂的碳键改组成钻石时，会有体积损失，而使体系的压力降低，影响较大晶体的生成。

三、合成钻石的技术与设备

1.六面顶压机

合成钻石的设备目前多采用高温高压的压机，国内的合成钻石主要是工业钻(即工业金刚石)，设备是一种称为“立方体超高温高压装置”的压机，压机采用油压和垂直固体传压装置，根据顶锤数量的不同，分为两面顶、四面顶、六面顶几种。现国内用得最多的是六面顶压机(即上下、前后、左右三对顶锤)，其工作压力有1000～5000吨的多种，工作空间640mm×600mm×500mm，一般是上下顶锤通电加热，温度可达1900℃左右。

2.“压带”法

压带装置如图9-7-3所示，本方法与顶锤压机大同小异，将钻石粉末作为碳源放在生长舱内，生长舱放在特种材料做成的垫圈中，并放在两个铁砧之间，然后使生长舱内的原料经受极高的温度和压力，在生长舱内底部比顶部的温度低，以便形成一个温度梯度，使顶部的钻石粉充分熔化并通过熔剂向生长舱底部迁移。在温度较低的生长舱底部，钻石围绕籽晶生长成钻石晶体。

图9-7-2 碳稳定相图中，合成钻石区晶形与温压关系

图9-7-4 BARS装置的生长舱及其截面图

以上不同设备和方法，应属于不同的静压触媒法。除此之外，合成工业级钻石还有许多种方法，只是有的方法还不成熟，有的方法已被淘汰。如：爆炸法、液中放电法、气相沉积法、地下核爆炸法等等。气相沉积法近年来有很大的发展。

四、合成钻石的鉴别特征

由于合成钻石的技术条件要求高，成本昂贵，目前尚无法大规模工业化生产，市场上销售的钻石一般不需要声明它的天然属性。但是，区别合成钻石与天然钻石仍有一些方法可遵循。

1.合成钻石的颜色

由于很难排除掉生长舱中的氮，大部分合成钻石多为含孤氮杂质的Ib型钻石，常呈黄色至褐黄色。有时也在生长舱中引入硼原子，随机取代钻石结构中的碳原子，产生具有导电性的蓝色IIb型钻石。为了生长出无色的合成钻石，常使用一种称为“氮吸收剂”的金属，如锆或铝。因为氮更易与这些元素结合，而不再取代钻石中的碳原子，这样就产生了无色的IIa 型钻石。所以，合成钻石很少出现 Ia 型钻石(该型钻石约占天然钻石的98%)。

2.吸收光谱

绝大多数天然钻石(Ia型)显示415nm吸收线，而合成钻石无这种特征吸收线。

3.紫外荧光

通常合成钻石在短波紫外线下的荧光比长波下的荧光强，且荧光颜色为黄色或黄绿色，而不是天然钻石的蓝或蓝绿色。合成钻石紫外荧光的颜色分带式样所表现的立方-八面体式样，与天然钻石的八面体式样也是完全不同的。

4.包裹体

合成钻石有时会出现金属熔剂、尘状物、面包渣状包裹体，及“砂漏状”色带。

5.仪器

针对合成钻石的性质特征，戴比尔斯公司研制了两种鉴别合成钻石的仪器。即钻石光谱鉴定仪(Diamondsure)和钻石结构荧光鉴定仪(DiamondView)。利用钻石光谱鉴定仪可观察到大部分天然钻石中的415nm吸收线。如果发现有415nm吸收线，便不需进行进一步的检测。钻石结构荧光仪可用来观察合成钻石紫外荧光所表现出的立方·八面体式样，这是由于不同的生长区和生长带含杂质的浓度不同所致。

思考题

一、是非判断题

1.珠宝市场上最常见的合成宝石是玻璃。

2.钇铝榴石的代号是GGG。

3.有无气液相包裹体是区分水晶与合成水晶的主要证据。

4.用水热法可生产祖母绿，也可生产红宝石。

5.弧形生长线是助熔剂法合成宝石的特征之一。

6.摩尔硬度大于7的人工宝石中有SrTiO₃这个品种。

7.目前市场上的合成变石是水热法产品。

8.见到小片状铂或合金包裹体的合成宝石即水热法的产品。

9.合成祖母绿常见的针柱状、柱状包裹体，可以是方解石。

10.合成的红宝石的色带总是弯曲的。

11.钇铝榴石的代号是GGG。

12.有无汽液相包裹体是区分水晶与合成水晶的主要依据。

二、选择题

1.区分绿碧玺与合成绿色水晶时应使用：( )

a.滤色镜

b.偏光镜

c.折光仪

2.一般讲，助熔剂法合成宝石中的液滴状的包体是( )

a.助熔剂的残余

b.捕虏来的液体

c.填隙的后生气液包体

3.区分水热法合成红宝石与红宝石时，要观测：( )

a.折射率

b.有无同生气液包体

c.有无金红石或锆石等同生包裹体

4.“YAG”中文名称是：( )

a.钇铝榴石

b.镓榴石

c.钛酸锶

5.人工生长的下列宝石，哪种必须在宝石名称前冠以“合成”二字：( )

a.金绿宝石

b.钛酸锶

c.钇铝榴石

6.合成变色刚玉加入的着色离子是：( )

a.钒

a.铬

c.钛

7.任何一种具有与天然无机宝石相同化学成分，原子结构和物理性质的人工生长晶体都应称为：( )

a.人造宝石

b.人工宝石

c.合成宝石

8.用焰熔法可以合成( )

a.钇铝榴石

b.祖母绿

c.尖晶石

d.立方氧化锆

9.冷坩埚(熔壳)法生产立方氧化锆所需的热来自( )

a.液化石油气

b.丙烷和氯

c.高频电流

d.高温电阻

10.合成绿色水晶：( )

a.有强二色性

b.无二色性

c.有弱二色性

11.目前合成宝石或人造宝石中色散最强的是：( )

a.α-SiC(α-碳硅石)

b.SrTiO₃(钛酸锶)

c.TiO₂(金红石)

12.从熔体结晶的人工宝石中不会含( )

a.气—液两相包裹体

b.同生的气-液两相包裹体

c.后生的气液两相包裹体

13.目前人造GGG由以下途径形成：( )

a.从熔体中结晶

b.从溶液中结晶

c.从气体中结晶

14.助熔剂法合成祖母绿中的特征包裹体为：( )

a.同生气液两相包裹体 b.固相-气相两相包裹体 c.指纹状气液两相包裹体

15.提拉法合成变石的特征包裹体为：( )

a.愈合裂隙中三相同生包裹体

b.指纹状气液两相包裹体

c.弯曲生长纹

16.腰棱标有“GE POL”的改成白色的钻石是：( )

a.用褐钻改的

b.用黄色钻石改的

c.用劣质绿色钻石改的

17.下列仿钻材料中，热导率最接近钻石的是：( )

a.合成CZ

b.合成α-SiC

c.合成刚玉

三、多项选择题

1.合成Moissanite(α-SiC)的物理性质是：( )

a.有一个n值为2.417

b.有双折射

c.热导率高于钻石

d.维氏硬度与钻石十分相似

e.反射率高于钻石

2.仿宝石 Imitation stones是指( )

a.人工宝石模仿天然宝石的颜色、外观者

b.人工宝石模仿天然宝石的特殊光学效应者

c.某天然宝石模仿另一种天然宝石的特征

3.天然水晶与合成水晶：( )

a.可有菱面体与六方柱等单形组成晶体外形

b.其化学式是SiO₂·nH₂O

c.可有较强的多色性

d.晶面条纹平行C轴

e.任何切面上都有一个固定不变的折射率为1.544

四、填空题

1.焰熔法合成尖晶石的密度和折射率比镁铝尖晶石都( )。

2.合成刚玉宝石主要方法有( )、( )、和( )。

3.人造与合成宝石中代号CZ是( )，GGG是( )。

4.合成紫水晶不仅需要在原料中加着色元素( )，还需经( )处理。

5.合成宝石指其制取的全部或部分工艺过程是由人控制进行的。它们的( )、( )与它们所)和(对应的天然宝石基本相同。

6.除拼合石之外，人工宝石的制造方法可分为：从熔体中结晶或冷凝，从( )中结晶及从( )中结晶，和( )等。

7.水热法合成祖母绿的特征包裹体形状常为：( )、( )、( )。

8.与水热法相比，助熔剂法合成宝石的优点是能在( )情况下加热熔剂和熔解各种原料，并使晶体在熔体中结晶。

9.水热法合成的红宝石内部可见：( )、( )、( )、金属包裹体和( )。