扩散处理
扩 散 处 理 蓝 宝 石
本章要点
1. 熟悉扩散处理技术的原理及工艺条件。 2. 掌握红篮宝石扩散处理的鉴别特征。
复习思考题
1. 什么是扩散处理？简述扩散处理的原理？ 2. 什么是Ⅰ型、 Ⅱ型扩散处理蓝宝石？ 3. 鉴定扩散处理蓝宝石有效的方法是什么？有何典型特 征？ 4. 扩散处理红宝石、星光宝石有何鉴别特征? 5. 当你接触扩散处理的宝石时，如何最有效鉴别？
扩散蓝宝石的类型
根据扩散层厚度 根据致色离子
Ⅰ型： 0.004~0.1mm Ⅱ型（“深”扩散处理）达
0.4mm
Cr、Ni：橙黄色扩散层 Co： 蓝色扩散层 Fe、Ti：扩散蓝宝石（主要）
扩散处理刚玉还可有铬扩散（粉红色），钴扩散， 只是其他颜色的扩散刚玉宝石方法目前还不成熟。
扩散理工艺
原料：无色或淡色透明的天然刚玉， 工艺：
1. 打磨成刻面等各种形状、尺寸的毛坯，细磨不抛光； 2. 埋在氧化铝为主和含致色离子的化学药品中； 3. 高温炉中加热2～200小时， 4. 升温范围1600～1850℃，以1700～1800℃最好。 一般温度高，维持时间长，颜色渗入的深度也较大。
“深”扩散法：采用对宝石进行多重加热的方法， 即在宝石冷却后，再重新加热。这种反复多次，多 重扩散，处理时间要两个月以上。
鉴定扩散处理蓝宝石有效的方法：
油浸和放大观察。
肉眼或显微镜下观察
扩散处理的线索： 1.Ⅰ型扩散为灰蓝色、蓝 色，表面似水淋淋、灰蒙 蒙的雾状外观,；
Ⅱ型扩散为清澈的蓝蓝紫色，似天然优质蓝宝 石。
2. 坯料表面呈现出部分 反射光和表面烧结物，经 抛光可部分或全部去除；
表面烧结
双层带状物
色料沉积
3. 抛光轻时，抛光面常上产生一种双层带状物，放大镜 下观察可见一个扩散层。
2. 斑状刻面，颜色深浅不一的现象，使整个宝石颜色不
均匀，或处理、抛光不均匀，由扩散层厚度不同引起。
3. 腰围边效应，即腰围常完
全无色，整个腰围清晰可见。 是热处理过程中，边缘过度熔 融、烧结，抛光时不得已加重 抛光而出现的现象。
腰围边效应
4. 蓝色轮廓，扩散处理宝石的边缘都很清楚，显示渗色
层的特征。
3.处理的方法 （1）表面扩散热处理； （2）体扩散热处理。
扩散处理原理
蓝宝石的颜色成因，目前公认是由Fe2+-O-Ti4+间 电荷转移而形成的。
扩散处理原理：在晶体中引入一定含量的铁和钛 离子，以代替刚玉（AI2O3）分子中的铝。
扩散处理需高温条件，略低于宝石熔点的温度， 使晶体格架扩大，便于半径较大的着色离子迁移， 部分进入到刚玉宝石的表层，使宝石呈现出蓝色。
扩散处理红宝石的鉴定特征
因Cr离子进入浅红色刚玉样品表面，形成薄的红色扩散层。
（1）雾状外观： 扩散处理红宝石透明度稍差，呈灰蒙蒙的雾 状外观。 （2）网状微细裂纹 : 表面着色层分布有网状裂纹和密集的微 小气泡，当用强光从侧面照明时，可出现乳光效应. （3）红色色斑 :在样品的某些局部和裂隙中可观察到红色色 斑。 （4）蛛网状图案: 颜色浓集于面棱及腰棱和裂隙中。 （5）异常的Cr含量和折射率:表面Cr含量可高达 4wt%,并造成 异常高的折光率，1.81以上。 （6）荧光:在SW下，部分样品
表面扩散处理法主要应用于刚玉族宝石，从1990年 开始有成品进入市场，在国际市场上多为蓝色刚玉， 与纯正的蓝宝石的颜色相当，透明度好。
扩散处理
1.定义：在高温的作用下，使某些化学成分经过 固态的扩散作用，从外部进入到宝石的晶格，以改 变宝石的外观。
2.用途： （1）改善蓝宝石、红宝石的颜色。 （2）增强蓝宝石的星光效应。
4. 表面裂纹或周围孔隙中，常有色料沉积。
5. 宝石中的包裹体周围常有高压碎片，部分包裹体熔融 ，如金红石的丝状部分熔融成点状，或被吸收。
斑 状 刻 面
高凸起
油浸观察：最实用的鉴定方法，浸入浸液后典型特征： 1. 高凸起，沿刻面接合处和腰围见较深的色线或高凸起
注意色线与宝石色带、包体区别：后者常常不规则。
扩散处理蓝宝石的鉴定
鉴定依据：人工扩散的颜色仅限于宝石表层，而宝石 的核心部分是原天然刚玉宝石，宝石的颜色层可通过切 磨或抛光部分或全部去除。
为此，标准宝石学测试（折射率、比重、多色性、双 折率和硬度等）与天然刚玉没有差别，只能测定出它是 刚玉宝石，甚至可找到天然刚玉的特征。甚至吸收光谱 和紫外线荧光也很难提供经过人工扩散处理的证据。
3. 放大检查：星光仅局限于表面。弧表面有 极薄层细小点状聚集的絮状物，非针状金红石定向排列。
4. 荧光：长短波紫外光下无反应。 部分有红色斑样品发红色荧光。
5. 化学成分：样品表面Cr2O3含量 异常。表面铬含量高，油浸中呈 轮廓清晰的高突起红色圈。
染色处理
染色绿柱石
本章要点
1. 熟悉染色处理技术的工艺条件。 2. 掌握常见染色处理宝石的处理工艺及鉴别特征。
与天然宝石对比，用透射光 照射：天然宝石看不到刻面 界限，边缘不清楚。而扩散 宝石，刻面接合处清楚，整 体呈现清楚的蓝色轮廓。
天然
扩散
5 . Co2+扩散的蓝宝石，
在查尔斯镜下呈现红色。
在二碘甲烷中
A
B
C
D
其它鉴别特征 1. 荧光特征：短波紫外光下有白垩状蓝色或绿色荧光；
长波紫外光下有蓝、绿色甚至橙色荧光。
出现白垩色荧光。 （7）吸收光谱特征:较难观察
到696nm附近的荧光发射线。
白垩色的短波紫外荧光
扩散处理红宝石的鉴定特征
因Cr离子进入浅红色刚玉样品表面，形成薄的红色扩散层。
星光特点
扩散处理星光刚玉宝石的鉴定
1. 颜色：整体为黑灰色调的深蓝色，弧面型 的底部、裂隙内有红色斑块物质。
2. 星光特点：完美、均匀，批量样品中过于 完美与天然星光不符。
2. 紫外-可见光光谱特征：
天然蓝宝石以565nm为中心吸收而呈现蓝色，Fe2+、Ti4+离 子浓度决定色调深浅。
此外Fe3+离子而出现327nm、388nm、450nm的吸收。 扩散处理的蓝宝石含少量Fe3+离子，缺失Fe2+离子和Ti4+离 子，当深层扩散处理中，原有Fe3+→Fe2+离子，并形成Fe2+ Ti4+离子对→蓝色。 因此，Ⅱ型扩散缺失Fe3+而由其引起的吸收线消失，只存 在565nm为中心的吸收。