CN109734303A - 高折射无色透明人工合成宝石 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高折射无色透明人工合成宝石，所述人工合成宝石的组成成分包括：BaO：30％～60％；TiO2：20％～55％；SiO2：5％～10％；Y2O3：0～1％；辅料：0～10％。本发明提供的产品具有高折射率、高色散度、高密度和高韧性等优异特性。
Description
技术领域
本发明涉及装饰品技术领域，具体涉及一种高折射无色透明人工合成宝石。
背景技术
天然宝石是人类一直钟爱的精灵，随着人类物质文明的进步，生活水平的普遍提高，对天然宝石的需求越来越多，但是天然宝石往往产量稀少，价格昂贵，无法满足大众化需求。
人工合成宝石(简称为人工宝石)是相对于天然宝石而言的，是为缓解天然宝石供需矛盾而产生和发展的，是人工制作而非天然产出的宝石。根据相关规定，人工宝石的定义为：完全或部分由人工生产或制造用做首饰及装饰品的材料统称为人工宝石。通俗的理解便是：人工宝石是指人们运用现代科学技术的基本原理和方法，选用适宜的原材料，通过合理的工艺、技术流程，在实验室或工厂里制造出来的用做首饰及装饰品的材料。目前已有的人工合成宝石虽然价格相对天然宝石的价格较低，但是与天然宝石相比，其反应宝石特性的性能指标较差，不能满足人们对饰品的更高需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：目前已有的人工合成宝石虽然价格相对天然宝石较低，但是与天然宝石相比，其反应宝石特性的性能指标较差，不能满足人们对饰品的更高需求。本发明提供了解决上述问题的高折射无色透明人造宝石。
本发明通过下述技术方案实现：
高折射无色透明人工合成宝石，所述人工合成宝石的组成成分包括：
BaO：30％～60％；
TiO2：20％～55％；
SiO2：5％～10％；
Y2O3：0～1％；
辅料：0～10％。本发明提供的人工合成宝石为上述各氧化物的共熔体结构。
进一步地，所述人工合成宝石的组成成分包括：
BaO：36％～52％；
TiO2：25％～48％；
SiO2：6％～9％；
Y2O3：0.3％～0.8％；
辅料：2％～6％。
进一步地，所述人工合成宝石的组成成分包括：
BaO：47％；
TiO2：42％；
SiO2：8％；
Y2O3：0.5％；
辅料：2.5％。
进一步地，所述BaO和TiO2摩尔质量比值为0.28～1.56。
进一步地，所述辅料为消色剂和结晶抑制剂。
进一步地，所述消色剂的含量为0～1％，消色剂采用现有的常规用料；结晶抑制剂为氧化锆和三氧化二硼的混合物，氧化锆的含量为2～5％，三氧化二硼的含量为4～7％。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、本发明提供了一种无色透明人工合成宝石，氧化钡和氧化钛可熔融形成共熔体构成宝石的主要物相；主要物相属高分子量氧化物，能确保其密度更接近天然宝石；本发明通过改进配方利于形成最佳氧化钛、氧化钡共熔体物相，使产品具有高折射率、高色散度、高密度和高韧性等优异特性；
2、本发明提供了一种无色透明人工合成宝石，宝石中氧化钇与二氧化硅形成次物相，二氧化硅对主物相具有良好的稳定作用，如抑制结晶、提高熔体粘度、易成型；
3、本发明提供了一种无色透明人工合成宝石，通过改进配方获得的宝石，在无碱金属助熔剂情况下即可实现低温熔融，从而利于进一步提高折射率和密度，且利于降低能耗和成本，这是由于高温熔融加工过程中易产生包裹体、气泡等杂质，影响宝石的性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供了一种高折射无色透明人工合成宝石，所述人工合成宝石的组成成分为：BaO：60％，TiO2：29％，SiO2：9％，Y2O3：2％；所述BaO和TiO2摩尔质量比值为1.08。
人工合成宝石的加工工艺流程依次为：原料称量、原料混合、加入辅料、熔融、浇铸成型、保温至常温、退火、降温至常温，最终获得成品用于加工；熔融温度为1300°～1370°；原料为各金属元素对应的氧化物、碳酸盐、硝酸盐等。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：所述人工合成宝石的组成成分为：
BaO：30％；
TiO2：50％；
SiO2：10％；
Y2O3：1％；
辅料：9％；所述BaO和TiO2摩尔质量比值为0.31。
所述人工合成宝石的组成成分中加入的辅料为消色剂和结晶抑制剂，其中消色剂0.5％，结晶抑制剂氧化锆3.5％，三氧化二硼5％。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：所述人工合成宝石的组成成分为：
BaO：52％；
TiO2：35％；
SiO2：7.4％；
Y2O3：0.6％；
辅料：5％。所述BaO和TiO2摩尔质量比值为0.77。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：所述人工合成宝石的组成成分为：
BaO：39％；
TiO2：48％；
SiO2：9％；
Y2O3：0.3％；
辅料：3.7％。所述BaO和TiO2摩尔质量比值为0.42。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：所述人工合成宝石的组成成分为：
BaO：47％；
TiO2：42％；
SiO2：8％；
Y2O3：0.5％；
辅料：2.5％。所述BaO和TiO2摩尔质量比值为0.58。
对比例1
本对比例与实施例5的区别在于：BaO：71％；TiO2：18％；SiO2：8％；Y2O3：0.5％；辅料：2.5％。所述BaO和TiO2摩尔质量比值为2.06。
对比例2
本对比例与实施例5的区别在于：BaO：16％；TiO2：73％；SiO2：8％；Y2O3：0.5％；辅料：2.5％。BaO和TiO2摩尔质量比值为0.11。
对比例3
本对比例与实施例5的区别在于：MgO：47％；ZnO：42％；SiO2：8％；Y2O3：0.5％；辅料：2.5％。所述MgO和ZnO摩尔质量比值为2.28。
对比例4
本对比例与实施例5的区别在于：BaO：47％；TiO2：42％；B2O3：8％；V2O5：0.5％；辅料：2.5％。所述BaO和TiO2摩尔质量比值为0.58。
对比例5
本对比例与实施例5的区别在于：BaO：34％；TiO2：32％；SiO2：15％；Y2O3：4％；辅料：15％。所述BaO和TiO2摩尔质量比值为0.55。
性能测试：
一、测试方法
1、折射率检测方法：
按中华人民共和国国家标准GB/T7962规定的方法检测。
2、密度检测方法：
按中华人民共和国国家标准GB/T7962规定的方法检测。
3、色散值检测方法：
按中华人民共和国国家标准GB/T7962规定的方法检测。
二、测试结果
对实施例1～5各对比例1～5制备的样品的折射率、密度和色散值测试结果如表1所示，
表1，各实施例1～5各对比例1～5制备的样品的性能检测结果
综上所述，本发明通过改进配方提供的人工合成宝石具有如下优势：
1、用10倍以上的放大镜观察，人工合成宝石为纯无色透明，宝石内无棉絮状、网状或树根状的包裹体和小裂缝，无气泡。
2、折射率高：
本发明提供的人工宝石的折射率高达2.05～2.20，本发明提供的宝石内部存在较少的自由电子、且无杂质、包裹体等影响，透明度较高，宝石表面及内部明亮度均匀，光泽较强。
3、密度高：
本发明提供的人工宝石的密度高达4.22～4.35g/cm3，宝石的密度越大，利于打磨加工操作；宝石内部越致密，打磨出的宝石成品表面越光滑，自然反射程度就高，也就越亮。
4、色散值高：
本发明采用朗霍芬谱线中的G(430.8nm)和B(686.7nm)相当的蓝紫光与红光所测得的折射率之差作为色散值，差值越大，色散作用越强：人工合成宝石的G线折射率高达2.28，B线折射率2.12，色散值越大，宝石的色散能力越强，产生火彩的潜力越大。
5、韧性高：
本发明提供的人工宝石韧性较高，具有较好的琢磨性和可抛光性，加工性能优良；在刻面型或弧面型加工过程中，不易出现裂纹等不良现象，加工难度相对降低。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.高折射无色透明人工合成宝石，其特征在于，所述人工合成宝石的组成成分包括：
BaO：30％～60％；
TiO2：20％～55％；
SiO2：5％～10％；
Y2O3：0～1％；
辅料：0～10％。
2.根据权利要求1所述的高折射无色透明人工合成宝石，其特征在于，所述人工合成宝石的组成成分包括：
BaO：36％～52％；
TiO2：25％～48％；
SiO2：6％～9％；
Y2O3：0.3％～0.8％；
辅料：2％～6％。
3.根据权利要求2所述的高折射无色透明人工合成宝石，其特征在于，所述人工合成宝石的组成成分包括：
BaO：47％；
TiO2：42％；
SiO2：8％；
Y2O3：0.5％；
辅料：2.5％。
4.根据权利要求1所述的高折射无色透明人工合成宝石，其特征在于，所述BaO和TiO2摩尔质量比值为0.28～1.56。
5.根据权利要求1所述的高折射无色透明人工合成宝石，其特征在于，所述辅料为消色剂和结晶抑制剂。
6.根据权利要求5所述的高折射无色透明人工合成宝石，其特征在于，所述消色剂的含量为0～1％；结晶抑制剂为氧化锆和三氧化二硼的混合物，氧化锆的含量为2～5％，三氧化二硼的含量为4～7％。
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