锆宝石组合物及改变锆宝石组合物颜色的方法与流程

1.本发明属于锆宝石领域，特别涉及一种锆宝石组合物及改变锆宝石组合物颜色的方法。


背景技术：

2.人造宝石以人造透明晶体为主，而其中以高纯透明氧化锆晶体品质为最好。但是目前为得到不同颜色的人造锆宝石，在生产过程中必须添加含重金属离子或稀土离子的化合物，且每种颜色需要对应一种配方来单独生产，同时每个配方都需在2500℃左右的超高温下熔制，导致这些着色化合物的大量挥发，既对锆宝石颜色的稳定带来不利影响，也大大增加了配料过程和生产成本。


技术实现要素：

3.本发明的第一个目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种锆宝石组合物；本发明的第二个目的是提供一种改变锆宝石组合物颜色的方法。
4.本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种锆宝石组合物，包括以下组分：
5.立方氧化锆
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49-59％；
6.稳定剂
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40-50％；
7.着色剂
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0.2-1.0％。
8.在上述锆宝石组合物中，所述稳定剂为三氧化二钇。
9.在上述锆宝石组合物中，所述着色剂为氧化铬和/或氧化铁。
10.本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：一种改变锆宝石组合物颜色的方法，包括如下步骤：
11.步骤s01：将上述锆宝石组合物放入加热炉中，密封后抽真空；
12.步骤s02：在加热炉一端通入反应气体1-2小时，另一端放出加热炉中的气体；
13.步骤s03：将加热炉按程序设定加热到850℃-950℃,保温1-5小时；
14.步骤s04：关闭加热炉，待加热炉温度自然冷却到300℃以下，停止通入反应气体，取出锆宝石组合物。
15.在上述改变锆宝石组合物颜色的方法中，所述反应气体用于使加热炉炉膛呈氧化气氛或还原气氛或中性气氛。
16.在上述改变锆宝石组合物颜色的方法中，所述反应气体为氧化性气体、还原性气体、惰性气体。
17.在上述改变锆宝石组合物颜色的方法中，所述反应气体为氧气、空气、一氧化碳、氢气、氮气和氩气。
18.在上述改变锆宝石组合物颜色的方法中，所述步骤s03中，将加热炉按程序设定加热到860℃-920℃，保温2-4小时。
19.在上述改变锆宝石组合物颜色的方法中，步骤s04中，关闭加热炉，待加热炉温度自然冷却到250℃以下，停止通入反应气体，然后继续自然冷却，最后取出锆宝石组合物。
20.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
21.1、采用本发明的方法能够改变本发明锆宝石组合物的颜色，且改变颜色的反应是可逆的，得到的锆宝石组合物颜色稳定，反应温度相对于现有技术大大降低了，降低了成本。
22.2、本发明在对锆宝石组合物进行加热处理前，先将加热炉炉膛密封再对其抽真空，保证消除炉膛内原来残留的气体，不使残留的气体干扰之后通入的反应气体的气氛性质。
23.3、本发明在加热炉炉膛一端通入具有不同氧化还原性质气氛的反应气体约 1-2小时,同时将加热炉炉膛另一端引出放空，使炉中气体自然排出，这样可以保证炉内气氛一直是通入的反应气体的气氛，同时炉内不会产生高压气体而在高温下给炉膛带来安全影响。
24.4、本发明锆宝石组合物在不同气氛条件下，其所含着的色离子将发生氧化还原反应，使其的价态和立方氧化锆晶体的晶格缺陷发生变化。在非氧化气氛环境下，有色锆宝石所含着色离子以低价态为主而处于不稳定的能态，可吸收低频即长波光谱颜色的光而跃迁，导致透明的锆宝石晶体呈现短波长光谱光的颜色；在氧化气氛环境下，有色锆宝石所含着色离子以高价态为主而处于较稳定的能态，需吸收高频即短波高能量光谱颜色的光才能跃迁，导致透明锆宝石晶体呈现长波长光谱光的颜色。
25.5、将加热炉按程序设定加热到850℃-950℃,保温1-5小时，使锆宝石所含着色离子的氧化还原反应在一定的高温下可以实现并加快进行。炉膛保温温度的高低，保温时间的长短对有色锆宝石的颜色深浅会产生一定的影响。
26.6、关闭加热炉的供电电源，待炉温自然冷却到250℃以下后关闭气阀断气，使锆宝石所含着色离子在较低温下不易于由于原来通入的气体断掉而在空气中发生氧化还原反应使其价态再发生变化而引起锆宝石颜色的再变化。
具体实施方式
27.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
28.一种绿色的锆宝石组合物，包括以下组分，按重量百分比为：立方氧化锆 56％、三氧化二钇43.5％、氧化铬0.5％。
29.上述绿色的锆宝石组合物(该锆宝石组合物为晶体结构，又称为锆宝石晶体)的制备方法为：将立方氧化锆、三氧化二钇、氧化铬按照上述比例混合，采用高温熔制法制备得到绿色透明锆宝石晶体。
30.实施例1
31.(1)将洗净烘干后的上述绿色透明锆宝石晶体放入加热炉的炉膛中，将炉膛密封后对其抽真空1-2小时；
32.(2)待步骤(1)完成后，调节需通入反应气体的钢瓶气阀，在加热炉炉膛一端通入反应气体,同时将炉膛另一端引出放空，使炉中气体自然排出； 1-2小时后将加热炉按程序
设定加热到900℃,在900℃下保温3小时。
33.本实施例的反应气体为弱还原气体，例如氩气与一氧化碳的混合气，使得加热炉炉膛内处于弱还原气氛。
34.(3)关闭步骤(2)中的加热炉供电电源后，待炉膛温度自然冷却到220℃后关闭钢瓶气阀断气，然后继续自然冷却到可安全取物时，取出加热炉炉膛中的透明锆宝石晶体，该透明锆宝石晶体呈蓝色。
35.实施例2
36.(1)将实施例1中的蓝色透明锆宝石晶体放入加热炉的炉膛中，将炉膛密封后对其抽真空1-2小时；
37.(2)待步骤(1)完成后，调节需通入反应气体的钢瓶气阀，在加热炉炉膛一端通入反应气体,同时将炉膛另一端引出放空，使炉中气体自然排出；1-2 小时后将加热炉按程序设定加热到880℃,在880℃下保温2小时。
38.本实施例的反应气体为氧化气体，例如空气，使得加热炉炉膛内处于氧化气氛。
39.(3)关闭步骤(2)中的加热炉供电电源后，待炉膛温度自然冷却到230℃后关闭钢瓶气阀断气，然后继续自然冷却到可安全取物时，取出加热炉炉膛中的透明锆宝石晶体，该透明锆宝石晶体呈棕色。
40.实施例3
41.(1)将实施例2中的棕色透明锆宝石晶体放入加热炉的炉膛中，将炉膛密封后对其抽真空1-2小时；
42.(2)待步骤(1)完成后，调节需通入反应气体的钢瓶气阀，在加热炉炉膛一端通入反应气体,同时将炉膛另一端引出放空，使炉中气体自然排出；1-2 小时后将加热炉按程序设定加热到870℃,在870℃下保温2小时。
43.本实施例的反应气体为强氧化气体，例如氧气，使得加热炉炉膛内处于强氧化气氛。
44.(3)关闭步骤(2)中的加热炉供电电源后，待炉膛温度自然冷却到230℃后关闭钢瓶气阀断气，然后继续自然冷却到可安全取物时，取出加热炉炉膛中的透明锆宝石晶体，该透明锆宝石晶体呈棕红色。
45.实施例4
46.(1)将实施例3中的棕红色透明锆宝石晶体放入加热炉的炉膛中，将炉膛密封后对其抽真空1-2小时；
47.(2)待步骤(1)完成后，调节需通入反应气体的钢瓶气阀，在加热炉炉膛一端通入反应气体,同时将炉膛另一端引出放空，使炉中气体自然排出；1-2 小时后将加热炉按程序设定加热到900℃,在900℃下保温3小时。
48.本实施例的反应气体为强还原气体，例如氢气，使得加热炉炉膛内处于强还原气氛。
49.(3)关闭步骤(2)中的加热炉供电电源后，待炉膛温度自然冷却到220℃后关闭钢瓶气阀断气，然后继续自然冷却到可安全取物时，取出加热炉炉膛中的透明锆宝石晶体，该透明锆宝石晶体呈草绿色。
50.实施例5
51.(1)将实施例4中的草绿色透明锆宝石晶体放入加热炉的炉膛中，将炉膛密封后对其抽真空1-2小时；
52.(2)待步骤(1)完成后，调节需通入反应气体的钢瓶气阀，在加热炉炉膛一端通入反应气体,同时将炉膛另一端引出放空，使炉中气体自然排出；1-2 小时后将加热炉按程序设定加热到900℃,在900℃下保温4小时。
53.本实施例的反应气体为惰性气体，例如氮气、氩气，使得加热炉炉膛内处于中性气氛。
54.(3)关闭步骤(2)中的加热炉供电电源后，待炉膛温度自然冷却到220℃后关闭钢瓶气阀断气，然后继续自然冷却到可安全取物时，取出加热炉炉膛中的透明锆宝石晶体，该透明锆宝石晶体呈绿色。
55.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
56.尽管本文较多地使用了大量术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。