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認(rèn)證信息

認(rèn)證類(lèi)型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：韓**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：安徽

IP屬地：安徽 上傳時(shí)間：2023-05-07 格式：PPTX 頁(yè)數(shù)：13 大小：5.92MB 積分：14 舉報(bào) 版權(quán)申訴

流行飾品材料及工藝教育部職業(yè)教育寶玉石鑒定與加工專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫(kù)GemsandJadeIdentificationandProcessingTeachingResourceLibrary人工寶石的合成工藝建設(shè)者姓名：徐亞蘭

張賢富冷坩堝法冷坩堝法是生產(chǎn)CZ晶體的方法。該方法是俄羅斯科學(xué)院列別捷夫固體物理研究所的科學(xué)家們研制出來(lái)的，并于1972年申請(qǐng)了專(zhuān)利。由于CZ晶體良好的物理性質(zhì)，無(wú)色的CZ迅速而成功的取代了其它的鉆石仿制品，成為了天然鉆石良好的代用品。合成立方氧化鋯易于摻雜著色，可獲得各種顏色鮮艷的晶體，因此受到了寶石商和消費(fèi)者的歡迎。冷坩堝法

（1）基本原理是從熔體中生長(zhǎng)法晶體的技術(shù)，僅用于生長(zhǎng)CZ。其特點(diǎn)是晶體生長(zhǎng)不是在高熔點(diǎn)金屬材料的坩堝中進(jìn)行的，而是直接用原料本身作坩堝，使其內(nèi)部熔化，外部則裝有冷卻裝置，從而使表層未熔化，形成一層未熔殼，起到坩堝的作用。內(nèi)部已熔化的晶體材料，依靠坩堝下降脫離加熱區(qū)，熔體溫度逐漸下降并結(jié)晶長(zhǎng)大。

冷坩堝法

（2）冷坩堝法合成裝置冷坩堝技術(shù)用高頻電磁場(chǎng)進(jìn)行加熱，而這種加熱方法只對(duì)導(dǎo)電體起作用。某些常溫下不導(dǎo)電的金屬氧化物，在高溫下卻有良好的導(dǎo)電性能，可以用高頻電磁場(chǎng)進(jìn)行加熱。氧化鋯在常溫下不導(dǎo)電，但在1200℃以上時(shí)便有良好的導(dǎo)電性能。冷坩堝法的晶體生長(zhǎng)裝置采用“引燃”技術(shù)，解決一般非金屬材料如金屬氧化物MgO、CaO等電阻率大，不導(dǎo)電，所以很難用高頻電磁場(chǎng)加熱熔融的問(wèn)題。冷坩堝法

（2）冷坩堝法合成裝置為了使冷坩堝內(nèi)的氧化鋯粉末熔融，首先要讓它產(chǎn)生一個(gè)大于1200℃的高溫區(qū)，將金屬的鋯片放在“坩堝”內(nèi)的氧化鋯材料中，高頻電磁場(chǎng)加熱時(shí)，金屬鋯片升溫熔融為一個(gè)高溫小熔池，氧化鋯粉末就能在高頻電磁場(chǎng)下導(dǎo)電和熔融，并不斷擴(kuò)大熔融區(qū)，直至氧化鋯粉料除熔殼外全部熔融為止，此技術(shù)稱(chēng)為"引燃"技術(shù)。冷坩堝法

（2）冷坩堝法合成裝置氧化鋯在不同的溫度下，呈現(xiàn)不同的相態(tài)。自高溫相向低溫相，氧化鋯從立方相構(gòu)型向六方、四方至單斜鋯石轉(zhuǎn)變。常溫下立方氧化鋯不能穩(wěn)定存在，會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡苯Y(jié)構(gòu)相。所以在晶體生長(zhǎng)的配料中必須加入穩(wěn)定劑，才能使合成立方氧化鋯在常溫下穩(wěn)定。通常選用Y2O3作為穩(wěn)定劑，最少加入量為10%的摩爾數(shù)。過(guò)少則會(huì)有四方相出現(xiàn)，表現(xiàn)為有乳白狀混濁；過(guò)多則晶體易帶色，并且造成不必要的成本上升，還會(huì)降低晶體的硬度。冷坩堝法

（3）生長(zhǎng)工藝加入氧化鋯粉末和穩(wěn)定劑→加熱→持續(xù)熔化數(shù)小時(shí)→逐漸降溫冷卻→退火

首先將ZrO2與穩(wěn)定劑Y2O3按摩爾比9：1的比例混合均勻，裝入紫銅管?chē)傻谋诤铣闪⒎窖趸喚w所使用的粉料Zr狀“冷坩堝”中，在中心投入4-6g鋯片或鋯粉用于“引燃”。接通電源，進(jìn)行高頻加熱。約8小時(shí)后，開(kāi)始起燃。起燃1-2分鐘，原料開(kāi)始熔化。先產(chǎn)生了小熔池，然后由小熔池逐漸擴(kuò)大熔區(qū)。在此過(guò)程中，鋯金屬與氧反應(yīng)生成氧化鋯。

冷坩堝法

（3）生長(zhǎng)工藝同時(shí)，紫銅管中通入冷水冷卻，帶走熱量，使外層粉料未熔，形成"冷坩堝熔殼"。待冷坩堝內(nèi)原料完全熔融后，將熔體穩(wěn)定30-60分鐘。然后坩堝以每小時(shí)5-15mm的速度逐漸下降，“坩堝”底部溫度先降低，所以在熔體底部開(kāi)始自發(fā)形成多核結(jié)晶中心，晶核互相兼并，向上生長(zhǎng)。只有少數(shù)幾個(gè)晶體得以發(fā)育成較大的晶塊。晶體生長(zhǎng)完畢后，慢慢降溫退火一段時(shí)間，然后停止加熱，冷卻到室溫后，取出結(jié)晶塊，用小錘輕輕拍打，一顆顆合成立方氧化鋯單晶體便分離出來(lái)。整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程約為20小時(shí)。每一爐最多可生長(zhǎng)120kg晶體，未形成單晶體的粉料及殼體可回收再次用于晶體生長(zhǎng)。生長(zhǎng)出的晶塊呈不規(guī)則柱狀體，無(wú)色透明，肉眼見(jiàn)不到包裹體和氣泡。

冷坩堝法合成立方氧化鋯晶體易于著色，對(duì)于彩色立方氧化鋯晶體的生長(zhǎng)，需要在氧化鋯和穩(wěn)定劑的混合料中加入著色