[其他]彩色水晶的生長方法

無效

• 申請號: 86101506
• 申請日: 1986-06-27
• 公開（公告）號: CN86101506A
• 公開（公告）日: 1988-01-06
• 發明（設計）人: 仲維卓;華素坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽所
• 主分類號: C30B13/10
• 分類號: C30B13/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明所涉及的是晶體生長方法，特別是利用在NaOH-KOH混合溶劑中，采用+Y、-Y、（30-80度切）和X切型的籽晶用“水熱溫梯法”生長茶色水晶（煙水晶）的方法。

茶色水晶是彩色水晶的一種，它是制造茶晶鏡的一種理想材料;也可用于許多新技術領域，如火箭、導彈所發出的白熾光的防護、其它技術領域如鋼鐵冶煉中發出的白熾光的防護。我國東北和西北干旱及沙漠地帶需要大量的茶色水晶眼鏡，（估計每年約30-50噸。）

以往，茶色水晶是天然水晶經γ射線輻照后制得的。由于天然水晶十分缺乏，供不應求;另外，天然水晶缺陷多，有棉、包裹體、雙晶、裂紋等，輻照后成色不均勻，所以需要進行人工合成。

現有的人工合成茶色水晶的方法，大體可分為兩種：

第一種：生長晶體時，是采用在碳酸鈉（或碳酸鉀）溶劑中加入摻雜離子（FeCO₃、MnCO₃、CoCO₃）形成離子色。（《結晶工學》ハンドブックp。984，1971;彩色水晶的人工合成《壓電晶體技術》1984。4;《人工晶體》1985。Vol14 № 2）。但在上述溶劑中，所生長的晶體，成色不均勻，而且顏色也難控制。其生長工藝也不夠穩定，生長后期有裂隙，結晶狀態不良，成長慢，重復性差。

第二種：是在單一的NaOH溶劑中加入Al³⁺，所生長的晶體經γ射線輻照后，顯茶色。（Kristallografiya Vol.12 № 165-9（1967）Phys，stat.Sol.（a）29，659（1975）），該研究主要從Al³⁺在晶體中的色心效應出發，探討茶色晶（煙水晶）的形成，詳細地研究了晶體的吸收譜線及Al³⁺色心形成的機理。但對晶體生長中的速率、籽晶的切型和成色均勻性均未見報導。

市場上常見的一種茶色玻璃，其硬度低（莫氏硬度為5），不耐風沙磨蝕，做茶色眼鏡，光潔度壽命不及水晶長。

本發明的目的，在于提供一種市場急需的用于制作茶色眼鏡的茶色水晶（煙水晶）生長方法。該方法的特征是：①采用NaOH-KOH混合堿溶劑。②籽晶需沿+Y、-Y（30-80度）和X切型使晶體生長速率快，成色均勻，晶體生長尺寸易于控制，成本低。

本發明的技術內容如下：

一、原料的預處理：

采用3-4級熔煉石英及脈石英，用水洗凈，並用鹽酸浸泡24小時，再用蒸餾水洗凈、烘干。待用。

二、生長溶液的配制：

采用NaOH（1-1.5N）、KOH（0.3-0.8N）配成混合溶劑，加入主要摻雜離子Al³⁺（重量%，以下同，）0.1-0.5%;也可根據顏色的需要，選擇加入不同的離子：藍色加Co²⁺0.1-0.5%;檸檬黃色Fe²⁺0.1-0.3%;紫色加Fe³⁺（溶劑NaCl）0.1-0.5%;墨綠色Mn⁴⁺0.1-0.6%。

三、籽晶切型和預處理：

切型????+Y????30-80度

-Y????30-80度

X切

籽晶厚度為2毫米。用超聲波打孔（或鉆頭打孔）。

將籽晶用水洗凈，再放入洗液中浸泡24小時，用水洗凈，待用。

洗凈后的籽晶，用鐵絲穿結于籽晶架上。

四、晶體的生長：

將烘干待用的石英原料裝入立式高壓釜中系有籽晶的籽晶架裝入釜內。倒入配制好的混合堿溶劑，並測量釜內液面的高度，填充度為80-83%（相對釜容積）。將高壓釜裝入加溫、保溫爐中進行加溫。

生長溫度控制在????335-365℃

溫差????15-25℃

壓力????1200-1600大氣壓

生長速率????0.6-1.3毫米/天

五、晶體的輻照：

生長結束后，取出晶體用Co⁶⁰輻照，劑量為：1×10⁵-10⁷rad。

本發明的效果是：由于采用了符合晶體生長習性的最佳取向和混合堿（NaOH-KOH）溶劑，使晶體生長速率提高了30-40%;由于控制了摻雜的分布，經Co⁶⁰輻照，所得晶體成色均勻，達到無棉，無雙晶、裂紋及氣泡等，完全符合制作茶晶鏡的要求。

以下用列表形式說明本發明的效果：

表一、籽晶取向和生長速率、成色均勻性的關系