剛玉

剛玉

剛玉,名稱源于印度,系礦物學名稱。剛玉Al2O3的同質異像主要有三種變體,分別為α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。剛玉硬度僅次于金剛石。

剛玉主要用于高級研磨材料,手表和精密機械的軸承材料。作為雷射發射材料的紅寶石系人造晶體。紅寶石藍寶石都屬于剛玉礦物,除星光效應外,隻有半透明-透明且色彩鮮艷的剛玉才能做寶石。紅色的稱為紅寶石,而其他色調的剛玉在商業上統稱藍寶石。

剛玉(Corundum)名稱源于印度,系礦物學名稱,寶石學上具備寶石條件的稱紅寶石(Ruby)、藍寶石(Sapphire)。緬甸斯裏蘭卡泰國越南高棉是世界上優質紅寶石、藍寶石最重要的供應國。其他產出國還有中國、澳大利亞、美國、坦尚尼亞等。

  • 中文名稱
    剛玉
  • 外文名稱
    CorundumКорунд
  • 屬性
    礦物質
  • 主要成份
    Al2O3
  • 主要套用
    高級研磨材料,軸承材料

基本簡介

剛玉

剛玉是一種由氧化鋁(Al2O3)的結晶形成的寶石。摻有金屬鉻的剛玉顏色鮮紅,一般稱之為紅寶石;而藍色或沒有色的剛玉,普遍都會被歸入藍寶石的類別。

剛玉在莫氏硬度表中位列第9級。比重為4.00,有六角柱體的晶格結構。因著剛玉的硬度,和相對比鑽石更低廉的價錢,它成為了砂紙及研磨工具的好材料。

基本特征

晶體形態

板狀晶體多產于富矽、貧鹼的接觸變質岩中。柱狀、桶狀晶體多產于含矽、富鹼的鹼性橄欖玄武岩中,且多具深色溶蝕殼。

十分豐富,幾乎包括了可見光譜中的紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的所有顏色。  

顏色

純凈的剛玉是無色的,當含有不同的微量元素時而呈現不同顏色。

光澤及透明度

透明-不透明,拋光表面具亮玻璃光澤或亞金剛光澤。

折射率

1.762-1.770(+0.009,-0.005)。

雙折率

0.008-0.010

多色性

均具有二色性,一般表現為不同深淺的顏色,紅寶石、藍寶石二色性較強,其它顏色的藍寶石稍弱。

發光性

長短波紫外線下紅寶石均可發現紅色熒光,且長波下的強度高于短波下,日光也可激發其紅色熒光,但含Fe高者熒光較弱。藍寶石一般無熒光,但含Cr的斯裏蘭卡和美國蒙大拿州藍寶石有時呈粉色熒光。而斯裏蘭卡產的一些黃色藍寶石可具杏黃色或橙黃色熒光。

硬度

剛玉的莫氏硬度為9,是迄今為止自然界中所發現的、硬度僅次于鑽石的第二號高硬度物質。

比重

多數寶石級樣品的比重變化于3.99-4.00之間。Cr、Fe等雜質元素含量影響著比重值的大小,含量越高,比重越大。

熔點

高達2000℃-2030℃。

基本分類

紅寶石

指所有紅色調的剛玉寶石,包括粉紅色的剛玉。

藍寶石

除去紅色系列以外的所有顏色的剛玉寶石,包括無色、黃色、紅色,橙色、綠色、藍色、黑褐色、紫色等。定名時除了藍色剛玉直接定名為藍寶石外,其它各種顏色的剛玉需在藍寶石名稱前冠以顏色形容詞,如黃色藍寶石、綠色藍寶石。

鑒別方法

焰熔法合成品

1.原始晶形

天然品具有桶狀、柱狀、板狀晶形,晶面橫紋發育,垂直于C軸的裂理發育,因此斷口處呈階梯狀,部分樣品具堅硬的熔融殼。

而焰熔法合成品的原始晶形為梨形:

有時為冒充天然品人為進行破碎、滾圓,但其無裂理,因此也無階梯狀斷口,而是貝殼狀斷口。

2.顏色

早期焰熔法合成品的顏色過于純正,過于艷麗,給人以不真實的感覺。但隨著生產工藝的不斷改進,這種感覺隻能作為一種警示,而不是鑒別依據。

3.多色性

天然品的台面取向一般是垂直C軸的,用二色鏡從台面觀察時,無法看到二色性或二色性不明顯。而焰熔法合成品的梨晶由于應力作用,常常沿C軸方向裂開,為了充分利用原材料,其台面取向是平行于C軸的,從台面觀察可看到明顯的二色性。所以,當二色性觀察出現異常時,應引起警覺。

4.發光性

天然紅寶石和焰熔法合成紅寶石在紫外光源照射下均可發紅色熒光,但天然品的熒光效果弱于合成品。天然藍寶石在紫外光下常表現為惰性,而焰熔法合成藍寶石的發光性較活躍:無色品種在短波紫外光下可有淡藍色熒光;綠色品種在長波紫外光下可有橙色熒光;藍色品種在短波紫外光下可有淡藍- 白色或淡綠色熒光

5.吸收光譜

天然紅寶石和焰熔法合成紅寶石的可見光吸收光譜相同,隻是天然品的吸收強度弱于合成品。天然藍寶石中的藍色、綠色、黃色品種的可見光光譜中可全部或部分顯示三條鐵的吸收線,其中450nm最強,而焰熔法合成藍 寶石則可能缺失這些吸收線或吸收線很弱而且模糊。

6.生長紋

天然紅寶石、藍寶石中常發育圍繞C軸的平直生長條帶,不同方向的生長帶 以一定的角度有規律的相交分布。

而焰熔法合成品中僅能見到彎曲弧形生長紋,它是焰熔法合成品的重要鑒別依據。

但隨著生產工藝的改進或再次加熱處理,生長紋的彎曲特征越來越來難以觀察。

7.氣泡

氣泡是焰熔法合成品的另一個重要的鑒定依據。氣泡雖然很小,但由于其折射率與紅寶石、藍寶石的折射率相差很大,所以有較明顯的輪廓,易于觀察。氣泡一般為球狀,既可零星分布,也可呈帶狀、雲霧狀彌漫于整個樣品中。

8.合成星光品種

其星線僅存于寶石的表層,星線完整、清晰,星線較細,另外。還可見到氣泡、彎曲生長紋。而天然星光品種的星線產生于樣品內部,星線可有缺失、不完整,星線較粗。

助熔劑法合成品

1.晶體形態

助熔劑法合成紅寶石的晶形主要呈板狀、粒狀,單晶中的底軸面及菱面體面十分發育,而缺失天然紅寶石的六方柱面、六方錐面。

2.內部特征

天然紅寶石中固態包裹體品種繁多,如硬水鋁石、磷灰石、金紅石、金雲母鋯石等,這些細小的晶體形態各異、組合不同構成了不同的產地特征。

而助熔劑法合成紅寶石中最主要的固態包裹體則是“助熔劑殘餘”,它們在反射光下呈現淺黃色、橙紅色,並具金屬光澤,絕大多數是不透明的,其形態有樹枝狀、柵欄狀、網狀、扭曲的雲狀、熔滴狀。

另外,在助熔劑法合成紅寶石中有時可見到從鉑坩堝上剝落的鉑片,鉑片呈三角形、六邊形或不規則多邊形狀,它們均不透明,在反射光下有銀白色的金屬光澤,鉑片的出現可作為合成紅寶石的依據。

水熱法合成品

水熱法合成技術是一種更接近天然寶石生長環境的新技術,因此,合成品與天然品極為相似,其鑒別依據主要是以下兩個方面:

1.晶體特征

水熱法合成品多為板狀晶體,與天然品有較大區別。

2.內部特征

a. 典型的內部特征是含有種晶片,種晶片與其兩側的紅寶石有著明顯的界限,種晶片的兩側可有一些發育不規則的晶芽和霧狀包體。

b. 普遍具有明顯的生長紋,生長紋往往深淺不一,形態呈鋸齒狀、波紋狀。

c. 釘狀包裹體:常含有一種特征的"釘狀"流體包裹體。

d. 金屬包裹體:可能含有合金包裹體,呈三角形、四邊形等多邊形的形狀,不透明,反射光下具金屬光澤。

特征用途

剛玉作為磨料的一種,在磨料磨具中被廣泛套用,其中剛玉的種類也有很多,不同種類的剛玉的使用用途也是不一樣的,本欄目將向你介紹剛玉的種類特征和具體使用用途。

1.黑剛玉

屬于棕剛玉的派生品種,面板呈黑色。硬度較低但韌性好。

多用于自由研磨,如製品電鍍前的打磨或粗磨,也用于製作塗附磨具,樹脂切割片,拋光塊等。

2.燒結剛玉

用礬土或鋁氧粉的細料燒結而成,特點是韌性好,可製成各種特殊形狀和尺寸的磨粒。

主要用于重負荷磨鋼錠砂輪,適用于荒磨不銹鋼鋼錠等。

3.鋯剛玉

其特點是硬度略低,但韌性值大,強度較高,通常晶體尺寸較細,耐磨性能好。

國外鋯剛玉磨料主要用于重負荷磨削,適合于磨耐熱合金鋼,鈦合金和奧氏體不銹鋼等。

4.鉻剛玉

為白剛玉的派生品種,面板呈玫瑰色,硬度與白剛玉相近,韌性略高于白剛玉且強度高,磨削性能好,磨削精度高。用這種磨料製成的磨具其形狀保持性好。

套用範圍與白剛玉相似,尤其適于各種刀具,量具,儀表零件的精磨和成型磨,通常鉻剛玉較白剛玉具有更好的磨削性能。

5.微晶剛玉

屬于棕剛玉的派生品種,面板色澤和化學成分均與棕剛玉相似,特點是晶體尺寸小(50—280μm),磨粒韌性好,強度大且自銳性好。

適合磨不銹鋼,碳素鋼,球磨鑄鐵等,磨削方式上適于成型磨,切入磨,精磨和重負荷磨削。

6.單晶剛玉

單晶剛玉磨料的顆粒是由單一晶體組成,並具有良好的多棱切削刃,較高的硬度和韌性,磨削能力強,磨削發熱量少,缺點是生產成本較高,生產中有廢氣,廢水產生,產量較低。

可用于磨削較硬且韌性好的難磨金屬材料,如不銹鋼,高釩高速鋼,耐熱合金鋼及易變形,易燒傷的工件,考慮到單晶剛玉磨料受生產條件的限製,一般隻推薦用于耐熱合金和難磨金屬材料的磨削。

7.白剛玉

白剛玉的硬度略高于棕剛玉,但韌性稍差磨削時易切入工件,自銳性較好,發熱量小,磨削能力強,效率高,價格高于棕剛玉。

適合于磨硬度較高的鋼材,如高速鋼,高碳鋼,淬火鋼,合金鋼等。

8.棕剛玉

棕剛玉面板為棕褐色,含量在94.5%--97%。具有硬度高,韌性大,顆粒鋒銳,價格比較低廉的特點,適合于磨加工抗張強度高的金屬,在缺少其他磨料的情況下,一般可由它來代替。

廣泛用于普通鋼材的粗磨,如:碳素鋼,一般合金鋼,可煅鑄鐵,硬青銅等。棕剛玉的二級品磨料常用作磨米砂輪,樹脂切割砂輪。砂瓦,砂布,砂紙等。

主要分類

現代寶石學最新根據寶石的用途將寶石分為三個類別,它們分別是:彩色寶石、鑽石和玉石。

鑽石

透明色美的鑽石是貴重的寶石,因其具很高的硬度,輝度和火彩(具強色散性),在寶石中是無與倫比的,因此成為最受人們歡迎的寶石,其中透明物色或藍色者價值最高。評價鑽石主要依據是重量,顏色,凈度切工四大因素。

彩色寶石

指那些有顏色的寶石,比如紅寶石及其製成品、藍寶石祖母綠海藍寶石、貓眼寶石、變色寶石、黃晶寶石、歐泊、碧璽、尖晶寶石、石榴石寶石、鋯石寶石、橄欖綠寶石、翡翠綠寶石、石英貓眼、綠松石、青金石、珍珠等。其中這些寶石可以鑲嵌在戒指上,例如紅寶石戒指等。

玉石

這一類別是專門針對中國人劃分的,指翡翠和白玉等多晶體集合體礦物。而鑽石和彩色寶石都是單晶體。

玉從色彩上分有:白玉、碧玉、青玉、墨玉、黃玉、黃岫玉、綠玉、京白玉等。 從地域上分有:新疆玉、河南玉、岫岩玉(又名新山玉)、澳洲玉、獨山玉、南方玉、加拿大玉等,而其中新疆和田玉是我國的名特產。

瑪瑙

從色彩上分有:白、灰、紅、蘭、綠、黃、羊肝、膽青、雞血、黑瑪瑙等。 從花紋上分有:燈草、藻草、纏絲、玳瑁瑪瑙等。在我國的東北、內蒙、雲南、廣西均有出產。且有含水瑪瑙,稱為水膽瑪瑙。

壽山石、綠松石、青金石、芙蓉石、木變石(又名虎皮石)、桃花石(又稱京粉翠)孔雀石、蘭紋石、羊肝石、虎睛石、東陵石等,其中綠松石是我國湖北鄖陽一帶的名產。

白水晶、紫水晶、黃水晶、紫黃晶、紅水晶、粉晶、藍水晶、鈦晶、墨晶、幽靈晶、茶晶(又名煙晶)、軟水晶、鬃晶、發晶。我國南北各地均有出產,其中江蘇東海縣盛產天然水晶。

翡翠

具有紫、紅、灰、黃、白等色,但以綠色為貴,它是我國近鄰緬甸的名特產。

珊瑚

分紅、白兩色,是一種海底腔腸動物化石,我國台灣省出產的質量很好。

珍珠(海水珍珠、淡水珍珠)、養珠(海水養珠、淡水養珠)。

典故傳說

中世紀義大利詩人Francesco Petrarch記述了一個有趣的傳說。

法王John二世戴了一個避邪護身法寶-紅寶石戒指。但紅寶石並未使國王免遭失敗的厄運。他在1356年普瓦蒂埃(Poitiers)戰役中成了俘虜。幾年之後,法王John被帶到英國,人們將該紅寶石戒指還給了他,使他又看到了這枚美麗無比卻沒能保佑他的無價之寶。

許多世紀以來,印度人相信無色藍寶石是未發育成熟的。緬甸寶石礦工認為,顏色暗淡的紅寶石如果埋在地下,最終將變成鮮紅色,並認為紅寶石是剛玉族中發育最成熟的成員。斯裏蘭卡礦工認為,有瑕疵的寶石是過熟的。1534-1570年旅居印度的Garcia da Drta認為,紅寶石的顏色隨著成熟度而加深。1582-1593年到過印度的Jan Huyghen Von Linschoten寫道:“原因是山石中的寶石最初都是白色的。隨著時間的推移,靠太陽的力量,逐漸完美成熟。成為紅寶石。如果在它達到完美成熟之前就挖出來,它就會是不同顏色的,就象我以前說過的,暗紅色和微紅色。”

藍寶石也有許多傳奇式的贊美傳說。據說他能保護國王和君主免受傷害和妒忌。它是最適用于教士環冠的寶石,傳統的做法把基督教十誡刻在藍寶石上。  

波斯人認為大地由一個巨大的藍寶石支撐,藍寶石的反光將天空映成藍色。

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