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人造宝石学

一、人造宝石材料的重要性

随着科学技术的发展，人民生活水平不断提高，人类对宝石的求也逐渐增加。然而天

然宝石材料的资源毕竟是有限的，而人工宝石材料能够大批量生产，且价格低廉，故人工宝石材

料在市场上占有较大的份额。随着科学技术的发展，人工宝石材料的品种日益繁多，合成宝石的

特性也越来越接近天然品种。宝石学家不断面临鉴别新的人造宝石材料的挑战。

某些人工的晶体材料也用于工业产品及设备的制造及生产中。例如，人造忆铝榴石被

广泛用于激光工业，合成水晶是用作控制和稳定无线电频率的振荡片和有线甩话多路通讯滤波元

件及雷达、声纳发射元件等最理想的材料。

二、人造宝石材料的发展

人工制造宝石的历史可追溯到1500年埃及人用玻璃模仿祖母绿、青金石和绿松石等。

人工合成宝石始于18世纪中期和19世纪，由于矿物学研究的发展以及化学分析方法取得的进展，

使人们逐渐掌握了宝石的化学成分及性质，加上化学工业的发展以及对结晶过程的认识，人工合

成宝石才变为现实。1892年出现了闻名的“日内瓦红宝石”，这是用氢氧火焰使品质差的红宝

石粉末及添加的致色剂铭熔融，再重结晶形成优质红宝石的方法。随后，这种方法经改进并得以

商业化。1890年，助熔剂法合成红宝石获得成功；1900年助熔剂法合成祖母绿成功。从此，宝

石合成业飞速地发展起来。合成尖晶石、蓝宝石、金红石、钛酸锢等逐渐面市。1953年合成工

业级钻石、1960年水热法合成祖母绿及1970年宝石级合成钻石也相继获得成功。

我国的人工宝石材料的生产步较晚。五十年代末，为了发展我国的精密仪器仪表工业，

从原苏联引进了焰熔法合成刚玉的设备和技术，六十年代投产后，主要用于手表轴承材料的生产。

后来发展到有20多家焰熔法合成宝石的工厂，能生长出各种品种的刚玉宝石、尖晶石、金红石

和钛酸锢等。

我国进行水热法生长水晶的研究工作，始于1958年。目前几乎全国各省都建立了合成水晶

厂。我国的彩色石英从1992年开始生产，现在市场上能见到的各种颜色品种的合成石英。

七十年代，由于工业和军事的需要，尤其是激光研究的需要，我国先后用提拉法生产了

人造钮铝榴石(YAG)和轧钱榴石(GGG)晶体，它们曾一度被用于仿钻石。1982年，我国开始

研究合成立方氧化错的生产技术，1983年投产。由于合成立方氧化错的折射率高、硬度高、产

量大、成本低，很快取代了其它仿钻石的晶体材料。广西宝石研究所1993年成功生产水热法合

成祖母绿，现已能生产水热法合成其它颜色的绿柱石及红、蓝宝石。

合成工业用钻石在我国是1963年投产的，至八十年代末，我国己有300余家合成工业用钻

石的厂家。但宝石级合成钻石的生产还在探索之中。1995年，我国采用化学气相沉积法生长出

了多晶金刚石薄膜，己在首饰方面应用。

所以我国的人工宝石制造工业，虽然步较晚，但发展迅猛。我们与发达国家的差异正在

逐渐缩小。

三、基本概念

1.合成宝石：指人工或半人工的无机合成材料，其化学成分、原子结构、物理性质与其天然对

应无机宝石基本相同。

A.原料：半人工材料；如天然去皮水晶作为合成水晶的原料；

人工分离出的原料A1。作为合成红宝石的原料；

B.有天然对应物：天然红宝石--合成红宝石

它们的物理性质、化学成分和原子结构都基本相同；

C.可以有小的差异：

天然尖晶石：MgO：A10=1：1,RI1.718,SG3.60

2S

合成尖晶石：MgO：AbO3==l：1.5—3.5；RI1.727,SG3.63

正是微小的差异，使我们能够区分它们。

2.人造宝石：指人工生产的非天然形成的无机材料。

狭义的人造宝石：具有独特的化学成分、原子结构和物理性质的人工宝石材料；

如YAG：钮铝榴石，YsAlQw；无天然对应物，广义的人造宝石：人工生产的宝石，

包括合成宝石；

四、晶体生长基本理论：