[发明专利]一种人工蓝宝石晶体的改色方法

说明书

本发明公开了一种人工蓝宝石晶体的改色方法，该方法是通过较低温度热处理技术，将致色离子扩散到人工蓝宝石晶体内，从而改善蓝宝石晶体的颜色和通透性的方法。通过使用本发明的方法处理过的蓝宝石晶体，可以使无色的蓝宝石晶体变为多种颜色的晶体，且色泽均匀、通透性更好，并且该方法的处理工艺简单，设备简易，对环境无污染。处理后得到的蓝宝石，其观赏价值和市场经济价值可以得到大幅度的提高。

技术领域

本发明属于蓝宝石晶体改色技术领域，涉及一种人工蓝宝石晶体的改色方法，即通过高温热处理技术，将致色离子扩散到蓝宝石晶体内，从而达到蓝宝石改色的目的。

背景技术

蓝宝石(Sapphire)是刚玉宝石中除红宝石(Ruby)之外，其它颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝(Al₂O₃)，属于三方晶系，晶体形态常呈筒状、短柱状、板状等。蓝宝石晶体的几何体多为粒状或致密块状，透明至半透明，有玻璃光泽。由于天然的蓝宝石产量稀少，故而价格也是十分的昂贵。然而，蓝宝石不仅可以作为稀有珠宝，也是很多光敏器件的主要材料。在目前的市场上，主要应用于制作LED灯的关键材料，也是应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的重要窗口材料。因其存在的市场潜力较大，而如果使用天然的蓝宝石的成本又是如此高，故目前大多数相关器件都是采用人工的蓝宝石晶体。于是越来越多的公司开始大批量生产的蓝宝石晶体，使得人工无色蓝宝石的产量出现过剩现象。为了有效的处理好这些无色的人工蓝宝石，市面上就出现了通过给无色的蓝宝石晶体扩散致色离子，从而改变其外观颜色和通透性，使得改色处理后的人工蓝宝石晶体提升了其特有的外观观赏价值和经济价值。以人工蓝宝石晶体为基体、采用Fe、Ti和Co等过度金属离子的化合物为渗色剂、在超高温条件下(1800～2000℃)进行扩散处理的蓝宝石出现在国内外珠宝市场上，受到广泛的关注。然而高温扩散处理方法因其所需的设备要求高、操作复杂和成本高等原因，故而未能得到广泛的发展。为降低其生产成本和设备需求，本发明提供了一种较低温度(1300℃及以下)热处理扩散方法，有效的解决了这一问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种人工蓝宝石晶体的改色方法，是通过较低温度热处理技术，将致色离子扩散到人工蓝宝石晶体内，从而改善蓝宝石晶体的颜色和通透性的方法。

本发明的目的是这样实现的：在常规的马弗炉中，非封闭的环境(弱氧化环境)下，通过热处理的方法将致色离子扩散到蓝宝石晶体中，从而达到蓝宝石晶体改色的目的。具体操作步骤如下：

将洁净的蓝宝石晶体放入表面活性剂溶液中浸泡2～5小时，去离子水冲洗、吹干；将改色溶液均匀地旋涂于蓝宝石晶体表面，自然烘干，重复旋涂10～20次，完全干燥后在样品表面滴加高温渗透剂JFC-M溶液，置于干净的刚玉坩埚中，并将坩埚放到马弗炉内，以15～20℃/min的速率升温至1000～1300℃，热处理12～48小时，随炉冷却至室温；取出样品后，切除样品与坩埚接触的表面，用金刚砂进行机械抛光，再用去离子水超声清洗，最后将蓝宝石晶体放到硝酸溶液中进行化学抛光后，洗净吹干。

上述技术方案中，优选的，所述的表面活性剂溶液为十六烷基氧乙烯醚羟丙基羧酸甜菜碱(C₁₆G(EO)₃PB)溶液，其浓度为1×10^-4mol/L。

所述的改色溶液为助熔剂、添加剂、催化剂、分散剂和改色剂加入到无水乙醇中获得的悬浮溶液，所述的助溶剂为CaF₂，添加剂为Al₂O₃，催化剂为B₂O₃，分散剂为Na₂SiO₃·9H₂O，改色剂为Co₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃中的任一种。

所述的改色溶液中溶质的组成以质量份数计为：