[发明专利]彩色耐高温硅质玉石的电熔法制备

说明书

 

技术领域

本发明属于建筑装饰材料领域，特别涉及一种彩色耐高温硅质玉石的电熔法制备。

背景技术

硅质玉石是指化学成分以硅(Si)质为主的一系列玉石类宝石，按其成因类型分为天然珠宝玉石和人工宝石；天然宝石指由自然界产出的美观、耐久，可加工成装饰品的矿物单晶体或双晶，由于产量稀少而价格昂贵。

由于天然玉石资源越来越少，价格越来越贵，因此人们一直在努力寻求人工合成玉石的方法；在此背景下，合成玉石便应运而生。这种完全或部分由人工生产或制造以用作首饰及装饰品的玉石材料也称为人工玉石。

人工合成宝石的方法通常包括熔体结晶、溶液结晶的合成方法；熔体结晶包括焰熔法、提拉法和冷坩埚法。焰熔法又称维尔纳叶法，是将原料的粉末在通过高温的氢氧焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在种晶上生长形成晶体；提拉法是将构成晶体的原料在坩埚中加热熔化，在熔体表面接种晶提拉熔体形成晶体；冷坩埚法只限于生产氧化锆晶体。溶液结晶方法是将适当的组分溶解在低粘度的液体中，通过控制条件使之化合结晶，产生所需要的晶体。从溶液结晶的技术有熔剂法和水热法两种，其中最常用的为水热法。

高温超高压法也常用于贵重宝石的合成；这种方法是在高温和超高压条件下，模拟地壳中宝石形成的变质成矿过程来进行合成，常用于合成金刚石、翡翠等。

然而，现存有这些宝石合成方法，都存在着工艺条件复杂、结晶过程缓慢的严重不足；同时，这些方法合成的玉石在高温条件下存在着易变形、变色等缺陷，给宝石加工过程的后续焊接工艺带来了很大影响。

因此，通过新工艺生产耐高温彩色硅质玉石具有较高的市场价值。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有所存在的问题，提供一种彩色耐高温硅质玉石的电熔法制备。

本发明是这样实现的：

1、选取三氧化二钴、二氧化钛及氧化亚铜化学试剂作为彩色硅质玉石的添加剂；

2、将100-140目的石英粉与前述添加剂按质量比100：3-10的比例在混料池中混合均匀，使混合粉体的色彩均匀一致。混合粉体放入烘干箱中烘干，取出后经研磨后放入石墨坩埚；

3、将装有混合料的石墨坩埚放入真空电炉。加热前必须保证炉体冷却系统工作正常，真空系统工作正常；

4、升温阶段：自室温至1400℃可以在设备允许的条件下，进行50℃/min以下快速加热；1400℃-1650℃范围内需要控制小于5℃/min升温速度，并保持0.01Pa以下真空度，以利于粉体间气体的顺利排出，然后快速升温至1750℃-1800℃并保持30-120min；

5、 冷却阶段：保温结束后，切断加热电源，在保持炉内真空条件下进行随炉冷却；当冷却温度降低至1100℃恒温保持30min以消除由于快速冷却而产生的内应力；保温结束后随炉冷却至室温；

6、经高温熔制后的玉石经过切片、打磨及抛光后进行包装储存。

本发明的优点是，采用真空电熔法生产的彩色玉石具有均匀的色泽，能够承受火焰高温烧灼而不褪色。同时，采用本发明工艺生产彩色玉石具有生产速度快、产品质量稳定，适用于较大规模玉石材料工业化生产；

本发明工艺制备的硅质玉石，摩氏硬度为5～7。密度为2.5～4.5g/cm³，是制备宝石级玉石及工艺品级彩色玉石的理想原料，具有优异的耐高温性能，热加工过程不变形不褪色，可在高档饰品和工艺品等行业得到广泛应用。

附图说明

图1为耐高温彩色硅质玉石的生产工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实例具体说明：

1、不同色彩的染色剂配制方法：如红色采用氧化亚铜粉，蓝色用纯三氧化二钴粉，黑色采用二氧化钛粉；绿色采用三氧化二钴与二氧化钛混合粉，如二者比例为3：1；

2、将100目的石英粉和染色剂按质量比100：3-5的比例在混料池中混合均匀。取总重约500g混合粉放入干燥箱中进行烘干。烘干温度为120℃，烘干时间3小时；

3、将烘干后的混合料在研钵中进行研磨，使混合色彩均匀一致。然后将混合料放入石墨坩埚；

4、将装有混合料的石墨坩埚放入真空电炉。加热前必须保证炉体冷却系统工作正常，真空系统工作正常；