蓝宝石系列第 4 部分：
宝石级合成蓝宝石和扩散处理的合成品
十月 23, 2013
答案是复杂的。 工业蓝宝石市场已经改变了宝石级合成蓝宝石市场的格局，生产已转移到新的地点，特别是亚洲。 与此同时，相关的投入成本，如原材料、设备及其他消耗品都受到了不同程度的积极和消极影响。 越来越多的消费者寻求物美价廉的奢侈品，因此造就宝石级合成产业的不断壮大，。
然而，工业蓝宝石市场缩小了宝石级市场部分。 在过去的几十年中，合成蓝宝石产量从每年不足100 公吨增至每年（主要生产合成宝石） 1,000 公吨，这要归功于生产技术的广泛采用。 对此，很多新的晶体生长企业在全球范围内大量涌现，大大提高了产能。 这意味着，如果要避免价格大幅下降和市场生产过剩，需求必须持续不变。
宝石级合成蓝宝石可以有各种不同的颜色，需求和生产主要集中在蓝色、橙色、粉红色和红色。 丰富、饱满的蓝色色调最难制造，因此也最昂贵。 很多尝试生产蓝色合成蓝宝石的生产商逐渐退出该行业，或转换为生产粉红色、红色或无色。
图 1. 这些 Vernueil（火焰法）合成蓝宝石具有各种各样的切工和颜色。 照片由 Djeva 提供。
现在普遍用来培育合成蓝宝石原石和切割宝石的方法包括火焰法、柴氏拉晶法、热液法和助熔剂法 ，还有是扩散处理合成切工蓝宝石。 Verneuil （火焰发）材料可以在数小时内生长，价格低廉，产量充足。（图1）。 这种材料通常需要退火一至两天，以释放压力。 它显示了非常明显的弯曲生长条纹和变形，并且如果颜色分布不均匀，它可能需要仔细定位。 火焰法生产蓝宝石起源于欧洲，但这类宝石的生产企业出现在亚美尼亚和中国。 有些Verneuil （火焰法）制作宝石级晶体生长的设施已部分或完全转换为高纯度无色蓝宝石生产，以满足工业应用需求。 这导致可供使用的宝石级合成蓝宝石颜色更少。相反，一些侧重于工业应用的传统柴氏拉晶法生产企业已转换到宝石级蓝宝石生长，因为有时候设备需要偿付原始成本的一小部分。 柴氏拉晶法有利于生长宝石级合成蓝宝石，生长的晶体体积非常大（通常为 5 至 20 千克），从而可提供大量十分均匀的刻面原石。 柴氏拉晶法合成蓝宝石（图2），需要数天到数周的生长时间。 它具有统一的质量和颜色，但也可能会出现色带和圆形气泡。
图2。 这些使用柴氏拉晶法生长的蓝宝石和红宝石由 Union Carbide Corporation 生产。 照片由 Jennifer Stone-Sundberg 提供。
热液法（图3）和助熔剂法制作的材料需要几个月甚至一年的时间缓慢生长，但相比于其他方法种植的人工合成材料，这些晶体呈现出非常均匀的色彩分布，变形更少，并拥有更自然的内含物。 “高档合成材料”（如热液生长刚玉）存在利基市场，但其市场需求远远小于大规模生产的火焰法材料。
图 3。 这个蓝色 Tairus 热液蓝宝石戒指镶嵌的是无色合成蓝宝石。 照片由 Tairus 提供。
在过去的几十年里，尽管合成宝石级刚玉的需求日益增加，其零售价格一直保持相对平稳。 现在，更多的生产商（特别是地区生产商）的运营成本已经降低。 晶体生长技术千差万别，刻面宝石级合成蓝宝石的零售价格也不尽相同。 这些商品的价格范围从每克拉 1 美元到 1000 美元不等。 这种蓝色合成材料的原石或切割宝石都更为昂贵，其价格可以是最廉价的无色和粉红色宝石的两到三倍。 各种不同技术会导致晶体的生长速度截然不同，毫无疑问，生长时间更长的晶体，每克拉单价也更高，并且供应更加有限，产品市场也更小。 （另外，主要原料氧化铝的价格不那么重要。）市场的调查显示，大多数的火焰法刻面合成宝石的零售价格不到每克拉 5 美元。 柴氏拉晶法样本成本高一个数量级，溶液生长材料成本需要更高数量级 — 上限约为每克拉 900 美元。 对于这些生长方法，原石材料成本约为刻面商品价格的十分之一。 扩散处理刻面合成蓝宝石的零售价格接近火焰法材料。
过去几年来，相较于停滞不前的合成宝石价格，高纯度的白色火焰法融合“crackle”（高科技蓝宝石生长使用的主要原材料）的批发价格一直在大幅波动，最高可达每公斤 120 美元（每克拉约 2.4 美分），最低的时候降至 40 元每公斤（每克拉约 0.8 美分）。 与此同时，无色原石以每克拉约 10 美分的价格小批量出售给刻面切磨师。 产自中国梧州的各种颜色的火焰法原石，价格为每克拉 1-3 美分。数百家企业活跃在这里的人造宝石市场。
图 4。 顶部：此扩散处理的蓝色合成蓝宝石的表面层
呈现出处理造成的较浅颜色。 底部：从腰围和刻面连接部分的颜色聚集
可以很明显地看出扩散处理的痕迹。 Robert E. Kane 等，
“鉴定经过扩散处理的蓝色蓝宝石”，《宝石与宝石学》(Gems & Gemology) 1990 年夏季刊；
图片由 Shane F. McClure 拍摄。
天然和合成蓝宝石市场之间的相似性超出在质量范围和定价的相似之处。 天然和合成蓝宝石都可以进行扩散处理，以形成各种效果和颜色 — 事实上，经过扩散处理的无色合成蓝宝石完全可以变为蓝色（图4）。 合成蓝宝石的扩散处理在 20 世纪 50 年代最早开始记录 。 与天然蓝宝石一样，扩散处理的合成材料比未经处理的样本更为便宜。 生产商不会始终公布生长方法和处理方法，尤其针对比较便宜的材料。 然而，扩散处理的蓝色合成蓝宝石可以使用装满折射率匹配液的容器进行简单的监测，经过处理的宝石的颜色会在刻面连接处和腰围处聚集，如图 4（下）和图 5（右上）。 扩散处理的蓝色蓝宝石品质不如生长的蓝色蓝宝石，因为处理只限于表面，不能进行再次切割。 经处理的宝石透明度更低，因为薄薄的一层漫射表面具有与大部分切割样本截然不同的光学特性。 幸运的是，在购买合成蓝宝石时，可以通过简单廉价的检测方法降低混淆的可能。呈现出处理造成的较浅颜色。 底部：从腰围和刻面连接部分的颜色聚集
可以很明显地看出扩散处理的痕迹。 Robert E. Kane 等，
“鉴定经过扩散处理的蓝色蓝宝石”，《宝石与宝石学》(Gems & Gemology) 1990 年夏季刊；
图片由 Shane F. McClure 拍摄。
图 5。 （从左到右）依次为 JTV 生产的扩散处理合成蓝宝石，Gem Resources 生产的扩散处理合成蓝宝石，Gem Resources 生产的火焰法合成蓝宝石，Union Carbide Corporation 生产的柴氏拉晶法合成蓝宝石。 右：浸泡时，扩散处理蓝色合成宝石清晰地显示出腰围和刻面连接（上），不同于合成生长的蓝色宝石（下）。 照片由 Jennifer Stone-Sundberg 提供。
我相信，采用无色材料经扩散处理成蓝色合成蓝宝石，这将成为普遍趋势，其产量将快速增长 — 这个趋势可能降低高品质合成蓝宝石的价格。 这令人想起了十年前铍扩散天然蓝宝石风潮，当时，市场充斥着略带粉色的橙色帕帕拉夏蓝宝石。 我们可以预见，这种材料将呈现更加丰富的色彩，同时，这也将催生大量纯度和净度较高、商品价格的无色蓝宝石。 未来，我希望看到所有合成宝石生长技术和处理的全面披露，因为这样的信息对消费者而言极具价值。
作者简介
Jennifer Stone-Sundberg 是 Crystal Solutions, LLC 的执行董事，也是《宝石与宝石学》(Gems & Gemology) 的技术编辑。 她擅长晶体生长和特征化工艺。
