Cơ sở khoa học và quy trình công nghệ xử lý nhiệt Ruby và Saphia

Cơ sở khoa học và quy trình công nghệ xử lý nhiệt Ruby và Saphia

Cơ sở khoa học công nghệ xử lý nhiệt Ruby và Saphia

Tác dụng của nhiệt độ và môi trường xử lý

Tác dụng đối với màu sắc

Như chúng ta dã biết, nguyên nhân tạo mẫu của ruby và saphia là do sự có mặt của các nguyên tố chuyển tiếp trong cấu trúc tinh thể của nó. Tuy vậy, không chỉ riêng sự có mặt của các nguyên tố này là đã đủ để tạo ra các máu khác nhau trong corindon. Nhìn chung, các cơ chế tạo máu của đá quý rất phức tạp và chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau đây:

Các nguyên tử ô xy có một áp suất riêng phẩn nào đó, sẽ tác dụng với các nguyên tố tạo mầu.

Phối trí của các ion, là sự sắp xếp hình học của các anion xung quanh các 3 ion kim loại tạo mầu. Các ion tạo mẫu trong corindon đểu có phối trí bát * diện.

Bản kính ion, là khoảng cách tính từ tâm giữa các ion tạo mấu và nguyên tử oxy liên kế.

Lực đẩy tĩnh điện, của các ion tao máu có thể gây ra sự thay đổi về tính chất hấp thu ánh sáng, tạo ra các mức năng lượng cao hơn hoặc thấp hơn, kết quả là dẫn đến sự thay đổi về máu sắc.

Nồng độ, của các ion tạo mẫu trong một khu vực nhất định nào đó trong cấu trúc của corindon.

Tác dụng của nhiệt độ lên máu sắc khi nung chủ yếu thể hiện ở sự giãn nở thể tích (không gian nguyên tử) của tình thể corindon, thúc đẩy các quá trình khuyếch tán các nguyên tố tạo máu đồng đều trong viên đá, đóng thời thúc đẩy các phản ứng hoá học sẽ diễn ra trong đó.

Cơ sở khoa học công nghệ xử lý nhiệt Ruby và Saphia
Cơ sở khoa học công nghệ xử lý nhiệt Ruby và Saphia

Ngoài giá trị nhiệt độ, tốc độ tăng và giảm nhiệt độ cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến kết quả xử lý.

Môi trường xử lý là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến kết quả xử lý. Các nguyên tử oxy có thể bị đẩy ra hoặc hấp thu vào cấu trúc của tình thể corindon tại một nhiệt độ ổn định cho trước. Điều này phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng oxy trong tinh thể corindon và nồng độ của nó trong môi trường xung quanh. Cường độ ôxy hoá khử của môi trường chỉ bị chi phối bởi áp suất riêng phần của oxy tai một nhiệt độ nào đó. Nó quy định lượng Oxy cần phải có ở môi trường xung quanh, tại nhiệt độ xử lý corindon.

– Tác dụng đối với các đặc điểm bên trong (độ tinh khiết)

Khi tinh thể corindon nở ra do bị nung, các bao thể bên trong cũng sẽ bị giấn nở. Hệ số giãn nở thể tích theo nhiệt độ của các bao thể này có thể khác với hệ số của corindon: chính sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt này đã dẫn tới những biến đổi khác nhau về vật lý trong tinh thể corindon, từ các vết nứt rất nhỏ đến các khe nứt, vết và lớn.

Các bao thể rấn trong corindon, khi bị nung tới một nhiệt độ nào đó, sẽ phản anh không như nhau: một số bao thể có điểm nóng chảy thấp hơ nhiệt độ xử lý sẽ bị phân huỷ, trong khi các bao thể khác sẽ bị nóng chảy. Một số bao thể bị mờ hần, hoặc biến đổi về hình dang bên ngoài, trong khi các bao thể khác thì lại có những biển đối khác nhau về vat lý và hoá học.

Khi các bao thể lỏng (khí-lỏng) nguyên sinh và thứ sinh bị nung tới một nhiệt độ nào đó, chúng sẽ biến đổi theo các cách khác nhau, Mức độ và tính chất của các biến đổi này phụ thuộc vào hệ số giãn nở về thể tích và nhiệt độ xử lý.

Quy trình công nghệ xử lý nhiệt (qua ví dụ ruby và saphia)

Quy trình công nghệ xử lý nhiệt đá quý nói chung bao gồm các nguyên công công nghệ sau:

  1. Làm sạch mẫu
  2. Phân loại và tuyển chọn mẫu
  3. Xác định các thông số xử lý nhiệt;
  4. Chọn và chuẩn bị các chất phụ gia;
  5. Nap mẫu vào cốc nung và nap cốc nung vào lò;
  6. Nung (xử lý nhiệt):
  7. Làm sạch mẫu sau xử lý.

Làm sạch mẫu

Các nhà chuyên môn sử dụng các phương pháp khác nhau để làm sạch mẫu Ruby và Saphia trước khi đưa vào đối, nhâm mục dích thu được kết quả tối ini. Thông thường, khẩu chuẩn bị trước khi xử lý nhiệt góm các bước sau đây.

Làm sạch mẫu bằng hóa học và cơ học
Làm sạch mẫu bằng hóa học và cơ học
  • Xử lý hoá học

Các chất ngoại lai năm trong lòng mẫu hoặc liên kết với nhau qua các khc nút, các vết vỡ có thể loại bỏ thông qua các quá trình xử lý bằng các hoá chất khác nhau. Chúng có thể bị loại bỏ hết, phần lớn hoặc một phần, diều này tuỳ thuộc vào loại hoa chất sử dụng, độ linh động của chúng, vào bản chất, đặc điểm, tính chất phân bố của các chất ngoại lai trong mẫu. Để có được các dung dịch tẩy rửa mạnh nhất, thường người ta pha trộn một vài hoá chất với nồng độ khác nhau: dung dịch HNO, đậm đặc hỗn hợp HNO, và HCl, axit HF nống độ cao.

  • Xử lý cơ học

Nếu các quá trình hoà học không tây hết được các chất ngọại lại, và nếu đien kiện cho phép, thì các chất ngoại lại trên bế mặt của corindon (như đá mẹ, canxit,   mica, silicat, các cam sắt v.) có thể loại bỏ bằng các phương pháp cơ học, chủ yếu là doa, mài. Trong một vài trường hợp, có thể cát mấu theo các khe nứt, mặc dù lúc đó trọng lượng mẫu sẽ giảm đi đáng kể.

Phân loại và tuyển chọn mẫu

Việc phân chọn mầu có thể xử lý được tiến hành bằng các thiết bị quan sát trực quan hoặc bằng các thiết bị phân tích.

Để đạt kết quả cao nhất, mẫu nguyên liệu được phân loại thành các nhóm có các đặc tính giống nhau (kiểu và tỷ lệ các tạp chất tạo máu v.v), tương ứng với các quy trình xử lý nhất định.

Các tham số xử lý nhiệt dược lưa chọn dựa trên quy trình xử lý du kien Phương pháp thực tiễn nhất và dễ nhất để phân chọn corindon là rải chúng trên một nền khuyếch tán, như thuỷ tinh mờ hoặc focmica và chiếu sáng từ phía dưới.Thông thường người ta hay dùng một hộp đèn, góm 2 bóng đèn neon và 2 bóng đèn tròn mắc song song với nhau và có thể sử dụng thay đổi. Phía trên của hộp đèn này được lắp một tấm kính mờ hình chữ nhật là nơi chọn màu.

Ngoài ra, trong quá trình phân chọn mầu còn cần phải sử dụng các thiết bị ngọc học khác như kính hiển vi, kính lúp, kính nhị sắc, phân cực kế, phổ kế vv để xác định chính xác các chủng loại đá quý, các đặc điểm của từng loại đá quý v.v.

Xác định các thông số xử lý nhiệt

Trước mỗi một lần xử lý nhiệt cần xác định các thông số của quy trình xử lý, dựa trên chùng loại, số lương và các đặc điểm của máu cần xử lý, kiểu lò được sử dụng v.v. Những thông số quan trong nhất của mỗi một quy trình xử lý nhiệt ruby, saphia là:

Xác định các thông số xử lý nhiệt
Xác định các thông số xử lý nhiệt

– Nhiệt độ nung : nhiệt độ nung được chọn dựa trên loại mẫu sẽ xử lý, kiểu lò sử dung.

– Tốc độ tăng và hạ nhiệt : tuỷ thuộc vào kiểu lò được sử dụng, đặc điểm của mẫu nung mà người ta xác định tốc độ tăng và hạ nhiệt tối tu cho cả quy trình.

– Thời gian xử lý: Thời gian xử lý ở một nhiệt độ ổn định cho trước được tính toán dưa trên kích thước trung bình của lò mẫu cần xử lý, vào hệ số khuyếch tán của ô xy từ các khí khác nhau trong các lò có hệ thống khống chế chế độ môi trường xử lý).

– Nồng độ chính xác của ô xy trong môi trường nung. Kiểu lò sẽ sử dung, kiểu buổng lò, vật liệu làm cốc nung và vị trí của mẫu trong buồng lò cũng cần xác định trước mối quy trình xử lý.

Chọn và chuẩn bị các chất phu gia

Các chất phụ gia được sử dụng để tránh làm nút mẫu và tạo môi trường cần thiết. Sau khi đã chọn được các chất (hoặc hỗn hợp) phụ gia thích hợp rồi, ruby, saphia được nhúng hàn vào chúng hoặc người ta phét hồn hợp phu gia måt mẫu (thường được pha chế giống như bột nhão). Trong xử lý nhiệt ruby, saphia người ta thường sử dụng các chất phụ gia sau dây: tetraboral natri (Na, B,O, H,O), hay còn gọi là borac, là chất phu gia được sử dung nhiều nhất và từ lau nhất, bột a-Al,O,, bót y-AI,0, bicacbonat natri (Na,CO,).

Một số chất ở xy hoá ở trạng thái cũng cũng được sử dụng để tàng nồng độ của Oxy. Các chất này thường được trộn lẫn với các axit thích hợp thành dung dịch nhão. Những chất ôxy hoá thông thường là: sunfat amôni (H,N,O,S), sunfat cerium (CeO,S) và peroxit natri (Na2O,). Một số chất được dùng để tạo môi trường khử. Đó là axit boric (HBO,), sunfua kali (K,S), than củi, than, các chất chứa cacbon khác cũng được sử dụng để tạo môi trường khử thích hợp khi xử lý nhiệt.

Nạp mẫu vào cốc nung và nạp cốc nung vào lò

Sau khi được làm sạch và đã phân loại và tuyển chọn theo các quy trình nung thích hợp, mẫu được nạp vào các cốc (chén) nung. Chén nung được làm từ các hợp chất khác nhau, phù hợp với kiểu lò và quy trình nung.

  • Nung (xử lý nhiêt): Mỗi quá trình nung xử lý nhiệt ruby, saphia đếu gồm 3 công đoạn: tăng nhiệt, ủ nhiệt và hạ nhiệt. Trong bất cứ công đoan nào, bất kể kiểu lò sử dụng là lò gì thì hai thông số cần được xác định là: nhiệt độ và thời gian.

Tăng nhiệt: Quá trình tăng nhiệt bất đầu từ lúc khởi động lò và tăng đều cho  đến khi đạt được nhiệt độ văn hành cần thiết. Tốc độ tăng nhiệt tỉ lệ thuận với thời gian cần để đạt được nhiệt độ cần thiết.

 Ủ nhiệt. Một khi dã đạt tới nhiệt độ vận hành thì công doạn gia công nhiệt bắt đầu và kéo dài trong khoảng thời gian xác định trước, ở nhiệt độ ổn định. Thời gian ủ nhiệt thay đổi từ vài phút đến vài giờ (hoặc ngày), tuỳ theo từng quy trình xử lý. Đây là thời gian để nhiệt độ tác động đến mẫu nung và dẫn đến những thay đổi cần thiết trong mẫu.

Nạp mẫu vào cốc nung và nạp cốc nung vào lò
Nạp mẫu vào cốc nung và nạp cốc nung vào lò

Hạ nhiệt. Công doạn hạ nhiệt bất đầu từ khi nhiệt độ bắt đáu giảm xuống, sau công đoạn ủ nhiệt, cho đến khi dạt tới nhiệt độ cần thiết. Cũng giống như ở công đoạn tăng nhiệt, hạ nhiệt độ nhanh có thể gây sốc nhiệt làm nút vỡ đá và cốc nung. Trong thực tiễn xử lý nhiệt, người ta thường hạ nhiệt bằng cách tất lò và dể cho là nau đêm.

Các thiết bị xử lý nhiệt

Hiện nay trên thương trường có nhiều chủng loại lò: lò khí, lò điện, lò gas đùng vào các mục đích thí nghiệm, sản xuất trong các lĩnh vực khác nhau (nghiên cún. thực nghiệm, sứ gốm, laser, nuôi cấy tinh thể ). Một kiểu lò thích hợp nhất cho việc xử lý nhiệt ruby, saphia bao gồm 2 modul liên kết chặt chẽ với nhau là:

Modul buồng lò

Đây là nơi tạo ra nguồn nhiệt cần thiết cho việc xử lý ruby và saphia. Đó là các loại vật liệu chịu lửa khác nhau, được thiết kế thành buồng lò sao cho chịu được nhiệt độ cao trong một thời gian dài.

Modul cấp nhiệt

Trong các kiểu lò điện, modul này sẽ cung cấp năng lượng điện cần thiết cho buồng lò. Năng lượng điện này sau đó sẽ được chuyển thành năng lượng nhiệt qua hệ thống thanh đốt đặt trong buồng lò. Trong các lò gas, năng lượng nhiệt được sinh ra do quá trình đốt cháy của không khí (öxy) với các nhiên liệu lỏng, khí và rắn khác. Các kiểu lò khác nhau dùng trong muc đích xử lý nhiệt ruby, saphia.

Công ty cổ phần Trang sức và Đá quý Việt nam là một trong những công ty hàng đầu cả nước về thiết kế, chế tác về đá quý và trang sức. Nếu có mong muốn tư vấn thiết kế sản phẩm trang sức, đá quý mang tính “cá nhân hóa và gắn liền với câu chuyện của bản thân”,  Quý khách vui lòng đăng ký trực tiếp trên website để được phục vụ tốt nhất.

Để được tư vấn trực tiếp, Quý Khách vui lòng bấm số HOTLINE hoặc đăng ký trực tuyến TẠI ĐÂY. Ngoài ra, nếu Quý khách cần hỗ trợ luôn, vui lòng nhắn tin tại TẠI ĐÂY (24/24).

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *