随着时代的发展,科技的进步,宝石的优化处理方法也越来越多,目前主要的优化处理方法有热处理、扩散处理、高温高压处理、辐照处理、裂隙充填、熔合充填处理、激光处理、染色处理和镀膜处理等。为传播宝石文化,将系列讲解宝石的各种优化处理方法。希望对广大爱好者有所帮助,不足之处请谅解。本文重点讲解宝石的热处理方法、工艺及鉴别特征。

钻石图片
宝石的热处理在国家标准GB/T16552上划分属于宝石的优化方法,行业内经常称为有烧、未经过热处理的称无烧。使用这些方法可以使宝石展现出更好的颜色或净度等,把宝石潜在的美充分体现出来。

红宝石图片
早在4000多年前,印度就首先使用加热的方法来改善玛瑙的颜色。近年来宝石的优化处理技术成为一门科学,并蓬勃的发展起来,工艺日趋精细与完善。
01、宝石的热处理技术
将宝石样品放在可以控制加热的设备中,选择不同的加热温度和不同氧化还原条件进行加热处理,使宝石的颜色、透明度及净度等外观特征得到长期稳定的改善,从而提高宝石美学价值和商品价值的技术。
01-1、改变致色离子的价态
选择氧化气氛条件,在高温条件下对浅蓝灰色、浅黄色及浅粉红色蓝宝石进行热处理,通过Fe²⁺→Fe³⁺转化,使之转变为橙黄色和橙红色;同理,选择还原气氛条件,在高温条件下对绿蓝色绿柱石进行热处理,通过Fe³⁺→Fe²⁺转化,使之转变为蓝色海蓝宝石。

红、蓝宝石热处理前后对比图
在还原气氛条件下,对斯里兰卡乳白色刚玉中存在的微量Fe³⁺和Ti⁴⁺进行高温热处理,有助于实现Fe³⁺→Fe²⁺转化,并导致Fe²⁺+Ti⁴⁺→Fe³⁺+Ti³⁺间的电荷迁移,而转变成蓝宝石。

蓝宝石热处理前后对比图
01-2、消除不稳定的色心
无色托帕石经伽玛射线辐照处理后,易诱生黄色不稳定色心和蓝色稳定色心,经低温加热退火处理后,有助于消除黄色不稳定色心,稳固蓝色色心,并转变为蓝色托帕石。同理,无色托帕石经带电粒子辐照处理后,变为蓝绿色,经中温加热退火处理后,能消除棕、黄色不稳定色心,转变为稳定的蓝色。
01-3、脱水作用
由褐铁矿或氢氧化铁杂质致色的宝石,如黄色玉髓、褐黄色翡翠、黄色木变石猫眼等宝石经热处理后,其内的褐铁矿易发生脱水而转变成赤铁矿,原本黄色调则变为红色、褐红色。

天然翡翠与热处理翡翠对比图
01-4、蜕晶质结构的逆转
一些含铀、钍等放射性元素的原生晶质矿物,在放射性元素的蜕变作用下,其晶体结构会遭受不同程度的破坏,并向非晶质转变,这一作用过程称为蜕晶化作用。高温热处理作用有助于褐色、褐红色低型锆石向晶质逆转化,并变为无色透明的高型锆石。若在还原环境下加热处理,还可得到浅蓝色至蓝色锆石。
01-5、净化或老化
对有机宝石中的象牙、琥珀等进行热处理,使其发生氧化,外观颜色会变深,使其达到仿古或做旧的目的。内部含较多微小气泡的不透明琥珀,经热处理后,可净化为透明琥珀。一些琥珀通过加热后,内部可诱发盘状张性裂隙,行业内称为睡莲纹。

热处理的琥珀
01-6、消除色带和诱生淬火裂隙
焰熔法合成红、蓝宝石内部通常含有特征的弯曲生长纹,依据弯曲生长纹可与天然红宝石区分开。热处理可消除或减弱弯曲生长纹,若裂隙再经熔合处理后,内部常诱发指纹状包体,有时与热处理红宝石不易区分。应高度注意。
01-7、消除丝状物和暗色核心或褐斑
热处理可去除红、蓝宝石的丝光。丝光多为金红石包体或固溶体所致,经加热至1600-1800°C,快速冷却,即可去除,改善其透明度和颜色;氧化气氛条件下,加热至1200-1400°C,可以有效的去除红宝石中的暗色核心或褐斑,也可改善其颜色。

红宝石热处理前后对比图
02、宝石的热处理的工艺
要使宝石达到最佳的优化效果,在热处理过程中就要掌握最佳的处理条件。如温度、升温和降温速度、恒温时间、氧化条件或结合其他优化方法,使其达到预期效果。
02-1、热处理的温度
就是可能使宝石改善颜色或透明度的温度,这是反复摸索的重要条件。热处理的温度范围和最高温度是不同的,要根据宝石本身的性质和熔点而定。

宝石简易加温炉
02-2、升温和降温速度
将宝石放入加温炉内加热,大多数宝石的导热性比较差,升温速度过快,会因宝石内外温差太大产生内应力而出现裂纹,有时因宝石各部分受热不均匀也会产生色带或色斑。降温速度太快,也会使宝石内外温差太大而出现破裂,因此在实际操作中会把宝石埋在沙子或氧化铝粉沫中加热,使传热速度有一个缓冲而使宝石均匀受热。
02-3、恒温时间
热处理过程中,要想宝石内部各处温度都能达到一致,就是需要一定时间的。同时为了让宝石的变化充分,还往往要适当延长一段时间,这就是恒温时间。

宝石热处理使用的恒温箱(参考图片)
02-4、氧化条件
热处理过程中,通常氧化条件是为了使低价态致色离子变成高价态,最简单的方法是在空气中加热,特殊需要时可以把宝玉石和氧化剂一起密封在坩埚或其他容器中加热。

铁的氧化与还原
还原条件是为了使高价态致色离子变成低价态,产生还原环境最简单的方法是将木炭和宝石一起密封容器中加热,加热时碳和氧反应生成一氧化碳,继续反应生成二氧化碳,这些反应把容器中的氧消耗尽,产生还原反应。

铁和钛的氧化与还原
02-5、结合其他方法进行热处理
用酸或碱清洗后再热处理,往往效果会更好;有时候将含有致色离子的化学试剂作为添加剂放在宝石周围一起加热,使致色离子扩散到宝石内部去,这就是“扩散处理”技术。实验表明,在热处理过程中,向反应容器中充气体适当加压,宝石热处理的效果更佳。
03、常见热处理宝石的鉴别特征
03-1、红、蓝宝石
03-1-1、颜色
热处理的红、蓝宝石会出现颜色分布不均匀现象,如格子状色块、不均匀的扩散晕等。另外热处理后的色带颜色和清晰度会发生不同程度的变化。斯里兰卡乳白色的久达刚玉经热处理后呈现美丽的蓝色,其蓝色常集中在一些不规则的色带和色斑里,放大检查发现这些色带或色斑的颜色是由边缘模糊的蓝色质点聚集而成的雾状包裹体。而山东蓝宝石在热处理后原本的蓝色的色带可转变成无色透明的色带。棕褐色色带可转变成蓝色色带,原本不显示色带的样品热处理后可显示出黄色色带。

热处理的蓝宝石内部包体
03-1-2、固态包裹体
热处理后的红、蓝宝石其固态包裹体将发生不同程度的环状应力裂隙。内部的低熔点包裹体长石、方解石、磷灰石等,在较长时间的高温作用下会发生部分熔解,原柱状晶体边缘会变得圆滑。一些针状、丝状包裹体如金红石则随着熔解程度的不同逐渐变成断续的丝状、微小的点状或白雾状包裹体。

热处理的红宝石包体
03-1-3、流体包裹体
红、蓝宝石内的原生流体包裹体在高温作用下会发生胀裂,流体侵入新胀裂的裂隙中。
03-1-4、表面特征
高温会使成品红、蓝宝石的表面会发生局部熔融,刻面腰上出现凹坑或麻点。为了消除这些麻坑,需要二次抛光,但抛光作用不能保证一次抛光中刻面棱角的完整性,常使原本平直的刻面棱角出现双角棱、多面角棱现象。

热处理之后在蓝宝石腰棱上形成的麻点
03-1-5、紫外荧光
紫外荧光灯下,热处理红宝石局部蓝垩色。

紫外灯下热处理红宝石的蓝垩光
03-2、水晶
热处理的水晶颜色泽淡而不浓,色调不正,色泽不鲜而发暗。绝大部分无色带,若有则为平行条纹。热处理过的颜色较稳定,很少有褪色的。主要区别是晶体内有无棉絮状物质。热处理的水晶一般由天然水晶(紫晶、烟晶等)改色而成的。因此除了具有天然水晶的三相包裹体外,还具有因热应力作用在包裹体四周出现的微细的裂隙。

水晶
03-3、绿柱石
绿柱石中铁离子致色的有黄色、绿色、黄绿色、蓝色等颜色,其中铁离子有两种价态,第一种是铁元素置换绿柱石中部分铝元素,则出现黄色。完全置换成铁则无色。所以在还原气氛中加热黄色绿柱石,可以使Fe3+转变成Fe2+,宝石的颜色从黄色转变为无色。第二种形式是铁离子存在于绿柱石的孔道内,这时铁离子与宝石呈蓝色有关,一般热处理对颜色影响不大。在绿柱石内部,当铁以这两种形式同时存在时,宝石常呈现绿色或黄绿色,这种宝石经热处理常可得到优质的海蓝宝石。含铁和锰的橘黄色绿柱石经热处理可以的到漂亮的粉红色的绿柱石。还有一种深红色的含锰绿柱石加热可以褪色。经热处理的绿柱石类宝石不易鉴别。

绿柱石晶簇
03-4、碧玺
对于较深颜色的蓝、绿、紫、绿褐色和红黑色碧玺,通过热处理可使其颜色变浅,增加透明度,提高宝石档次,这种热处理的碧玺不易鉴别。

碧玺手串
03-5、翡翠
翡翠热处理是为了使黄色、棕色、褐色的颜色变成人们喜欢的红色。首先将翡翠放入加热炉中升温。温度不需太高,最好将翡翠悬空吊在炉中。缓慢升温,达到一定温度,翡翠颜色转变成猪肝色时,开始缓慢降温,冷却后翡翠就呈现红色。因为与天然红色翡翠的形成过程基本相同,所不同的是通过加热加速了褐铁矿失水的过程,使其在炉中转变成了赤铁矿,鉴别天然红色翡翠略微透明一些,而加热的红色翡翠则有干涩的感觉。

热处理的翡翠
03-6、尖晶石
尖晶石经过淬火,常常产生一些裂隙,类似天然包裹体的特征。还可以将有杂色的尖晶石经加热处理使其颜色逐渐变浅直至消失,增加其透明度,提高宝石档次,不易鉴别。
03-7、磷灰石
对浅黄色,黄绿色磷辉石加热就会变成无色;蓝色,紫色磷灰石加热可褪为无色,以提高宝石透明度,不易鉴别。
03-8、锂辉石
热处理可以使绿色,黄绿色,黄色,橙色锂辉石褪成无色。蓝绿色锂辉石经轻度热处理可以变成纯蓝色,不易鉴别。
04、关于宝石的选择与收藏
对于一颗净度、颜色、切工都很好,经过热处理的宝石来说,它的价值肯定要比同等级别没经过热处理的宝石要低的多,因为纯天然实在太少了,但是,一颗净度、颜色、切工都很好,经过热处理的宝石,却要比一颗净度、颜色、切工都稍差,没经过热处理的宝石要贵的多,而这主要是因为品质很差,没经过热处理的宝石也没有收藏价值,而且在美观上还比没经过热处理的差很多。如想收藏建议选择无烧高品质的宝石;如果你只是用于普通佩戴,经过热处理的宝石也是不错的选择。

彩石宝石图片
行业内的专家也不可能完全通过肉眼看出宝石是否经过热处理,而业余爱好者最好的办法就是学会看宝石的证书。需要特别说明的是,加热是优化手段而非处理手段。热处理只是用物理方法改变了宝石的外观,属于宝石优化方式的一种,因此在普通的国内质检证书上不作明确标识。

GRS国际证书
不过国际证书则会在证书上进行标注,特别是对于珍贵的、高品质的彩色宝石,热处理过与未经过热处理的价格相差较大,因此建议在选购此类宝石还是认准国际证书。而在国际证书中,如果宝石有加热处理或者颜色非天然,会在宝石评定、说明或备注栏中有所标注。
04、作者简介
姓 名:
王建泉
资 质:
珠宝鉴定师、钻石分级师 、NGTC宝石学家。
执业资格:
人社部中级贵金属首饰与宝玉石检测员。
社会职务:
中国收藏家协会 会员。
黑龙江省辽金文化博物馆 研究员。
哈尔滨商业大学管理学院 宝石与材料工艺学 客座教授。
研究方向:
中国玉文化进程与古玉材质溯源。

作者:王建泉
著作有《玉璇玑的探讨与研究》一文,详细阐述了从古至今学者对玉璇玑用途的探讨,提出了新的观点并加以论证。发表于国家级期刊《科学与生活》2021年 28 期上;论文《探讨桃山玉的发展前景》,从材料学,矿物学和工艺学等角度对桃山玉进行了系统而深入的分析与研究,提出了一些新观点与认识;并以此为基础对桃山玉作了全面的介绍。该篇论文发表在国家级期刊《科学家》2022 年第 6期上。
在宝石学家王建泉的头条号和个人图书馆上推出了《彩色宝石鉴定常用仪器的使用方法》、《彩色宝石的未知鉴定》、《彩色宝石的鉴定方法》、《翡翠的鉴定与质量评价》、《和田玉的鉴定与质量评价》、《解读十六种玉石的鉴定与优化处理方法》、《常见八种玉石的宝石学性质与鉴定方法》、《国内八大产地玉料在古代玉器中的使用状况》、《古代玉器特征解析》、《仿古玉器研究》、《红山文化玉器鉴定方法研究》、《新石器时代泛红山文化发展历程》、《吉林与黑龙江地区新石器时期玉器的研究》、《黑龙江小南山遗址出土玉器研究》等文章 380 多篇,300多万字。阅读量80多万人次,深受广大宝友喜爱。因发布内容优质,被头条号认证为优质文化领域创作者。
在2019年中国技能大赛暨首届宝玉石检验员技能大赛中省级排名第3名,作为珠宝鉴定师和宝玉石爱好者。曾长期从事宝玉石相关教学和研究工作,对珠宝鉴定有深刻的理解。曾多次参与鉴宝活动为百姓服务。并且执着于玉文化传播,为珠宝行业发展尽心竭力。
注:部分文字和图片来源于《热处理法与相关宝石》、《关于宝石的“烧”》、GUILD 宝石教育的《红宝石和蓝宝石的热处理有什么不同》和《系统宝石学》以及网络软文等。欢迎广大玉友提出宝贵意见。如转载需标注来源。