一种生长星光宝石的方法

专利名称：一种生长星光宝石的方法
技术领域：
本发明是关于直接从熔体中生长具有星光效果的宝石的方法。
现在晶体材料的生长方法是根据美国H.E.LaBelle，Jr.的方法进行的，称为润湿导模法，即EFG法。美国专利2488507曾叙述了一种焰熔法生长星光红(兰)宝石的技术，其不足之处是工序繁杂，成本率低，星光效果差。中国专利85103282.6介绍了生长杆状红宝石的方法及装置，其方法无法直接生长星光宝石，经过改进，直接从熔体中拉制高掺质TiO2的星光宝石。
本发明的目的在于直接从熔体中拉制高掺质TiO2的星光宝石，保证其具有六条明显的星线，随光线的变化而游动变化，烁烁闪光，色彩鲜明，晶体质密坚硬，本方法可以生长星光红宝石、星光白宝石、星光兰宝石、星光黑宝石及刚玉类活光猫眼宝石等。并达到加工方便，提高成品率及明显的星光效果的目的。
本发明是在高掺质润湿导模法生长的星光宝石棒中，掺质TiO20.1～0.4%(重量比)，使宝石具有横向和轴向的均匀分布，六条星线呈均匀对称地分布在晶体的横截面上。本发明的特征在于晶体的生长轴与光轴平行，晶体生长作用在模具顶端的熔池上发生，晶体的尺寸为模具顶端的边缘所限定，则可以生长具有在φ20毫米以内各种直径的园形横截面的星光宝石晶体棒，晶体生长作用是在一定方向，旋转状态下发生，星光作用是在供氧状态下完成。模具的毛细管缝的尺寸和构型决定着液膜中熔体的热流状态。晶体的拉速转速等决定着掺杂离子在晶体中的分布和浓度。其拉速为5～30毫米/小时，转速为1～60转/分钟。
星光产生的效果是在高温(1100℃～1400℃)供氧条件下，经38小时完成。采用本发明的方法可以生长星光红宝石、星光白宝石、星光兰宝石、星光变色宝石、星光紫宝石及其他星光有色宝石和刚玉系列活光猫眼宝石。生产刚玉系列猫眼宝石，即垂直于宝石的(0001)面沿一个L2对称轴，将宝石晶体棒切割断裂，以与L2轴平行的平面为底平面磨抛成素型戒面(即椭球面)，在星化处理后则在椭球面上可以出现一条闪烁游动的似猫眼的光带。
采用本发明的方法与现有技术相比，其工艺简单，提高成品率，星光效果鲜明，提高产品质量，除能生产星光宝石，还可生长活光猫眼宝石及其他刚玉类宝石。
下面结合实例对本发明作进一步说明采用中国专利85103282生长杆状红宝石的装置，由2.0%Cr2O3(重量比)，0.1～0.4%TiO2(重量比)和基体Al2O3组成的混合均匀的原料装入坩埚中，在拉速5～10毫米/小时，转速1～60转/分钟，和0°籽晶条件下完成晶体生长过程。将获得的宝石晶体棒垂直C轴切割断粒，然后磨抛成中凸型，并使C轴垂直于宝石的平底面。再经过星化处理，星化条件是在供氧条件下，于1100℃～1400℃经过38小时完成。星化处理的结果使钛的含氧化物以一定取向的针状结晶物在宝石内析出，它们在反射光源下具有的折射，干涉和绕射现象是宝石星光的成因。最后就会在宝石球面上出现六条星线放射闪光，使整个宝石有如闪烁的亮星，在直射日光和灯光下具有耀眼夺目的美丽星光效果，成为高级装饰宝石。
权利要求
1.一种生长星光宝石的方法，以高掺质润湿导模法生长的星光宝石晶体棒中，掺质TiO2，0.1～0.4%(重量比)具有横向和轴向的均匀分布，六条星线呈均匀对称地分布在晶体的横截面上。本发明的特征在于晶体的生长轴与光轴平行，晶体生长作用在横具顶端的熔体池上发生，晶体的尺寸为模具顶端的边缘所限定，则可以生长出具有在φ20毫米以内的各种直径的圆形横截面的星光宝石晶体棒，晶体生长作用是在一定方向，旋转状态下发生，星化作用是在供氧状态下完成。
2.根据权利要求1所述的生长作用是在一定方向下发生的，其特征在于晶体生长作用是在具有0°方向的籽晶上发生的。
3.根据权利要求1所述的旋转状态下发生，其特征在于旋转速度为1～60转/分钟。
4.根据权利要求1所述的在供氧状态下完成，其特征在于宝石的星化作用是在1100℃～1400℃内经38小时完成。
5.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于适用刚玉类活光猫眼宝石的生长。
全文摘要
本发明是关于直接从熔体中生长星光宝石的高掺质润湿导模技术，得到的星光宝石具有明显的六条光线，在光源下观察不断游动，是一种名贵的装饰宝石。
文档编号C30B29/20GK1050912SQ9010970
公开日1991年4月24日 申请日期1990年12月8日 优先权日1990年12月8日
发明者王崇鲁, 姚婷, 滑芬, 刘加其, 孙良刚, 常健民, 赵士苹 申请人:天津市硅酸盐研究所