專利名稱:彩色水晶的生長(zhǎng)方法
本發(fā)明所涉及的是晶體生長(zhǎng)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(zhǎng)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(shù)領(lǐng)域：
，如火箭、導(dǎo)彈所發(fā)出的白熾光的防護(hù)、其它技術(shù)領(lǐng)域：
如鋼鐵冶煉中發(fā)出的白熾光的防護(hù)。我國(guó)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(jì)每年約30-50噸。)以往，茶色水晶是天然水晶經(jīng)γ射線輻照后制得的。由于天然水晶十分缺乏，供不應(yīng)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(jìn)行人工合成。
現(xiàn)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(zhǎng)晶體時(shí)，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(jié)晶工學(xué)》ハンドブックp。984，1971;彩色水晶的人工合成《壓電晶體技術(shù)》1984。4;《人工晶體》1985。Vol14 № 2)。但在上述溶劑中，所生長(zhǎng)的晶體，成色不均勻，而且顏色也難控制。其生長(zhǎng)工藝也不夠穩(wěn)定，生長(zhǎng)后期有裂隙，結(jié)晶狀態(tài)不良，成長(zhǎng)慢，重復(fù)性差。
第二種是在單一的NaOH溶劑中加入Al3+，所生長(zhǎng)的晶體經(jīng)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(yīng)出發(fā)，探討茶色晶(煙水晶)的形成，詳細(xì)地研究了晶體的吸收譜線及Al3+色心形成的機(jī)理。但對(duì)晶體生長(zhǎng)中的速率、籽晶的切型和成色均勻性均未見報(bào)導(dǎo)。
市場(chǎng)上常見的一種茶色玻璃，其硬度低(莫氏硬度為5)，不耐風(fēng)沙磨蝕，做茶色眼鏡，光潔度壽命不及水晶長(zhǎng)。
本發(fā)明的目的，在于提供一種市場(chǎng)急需的用于制作茶色眼鏡的茶色水晶(煙水晶)生長(zhǎng)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(zhǎng)速率快，成色均勻，晶體生長(zhǎng)尺寸易于控制，成本低。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容如下一、原料的預(yù)處理采用3-4級(jí)熔煉石英及脈石英，用水洗凈，並用鹽酸浸泡24小時(shí)，再用蒸餾水洗凈、烘干。待用。
二、生長(zhǎng)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(jù)顏色的需要，選擇加入不同的離子藍(lán)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(yù)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(shí)，用水洗凈，待用。
洗凈后的籽晶，用鐵絲穿結(jié)于籽晶架上。
四、晶體的生長(zhǎng)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(nèi)。倒入配制好的混合堿溶劑，並測(cè)量釜內(nèi)液面的高度，填充度為80-83%(相對(duì)釜容積)。將高壓釜裝入加溫、保溫爐中進(jìn)行加溫。
生長(zhǎng)溫度控制在 335-365℃溫差 15-25℃壓力 1200-1600大氣壓生長(zhǎng)速率 0.6-1.3毫米/天五、晶體的輻照生長(zhǎng)結(jié)束后，取出晶體用Co60輻照，劑量為1×105-107rad。
本發(fā)明的效果是由于采用了符合晶體生長(zhǎng)習(xí)性的最佳取向和混合堿(NaOH-KOH)溶劑，使晶體生長(zhǎng)速率提高了30-40%;由于控制了摻雜的分布，經(jīng)Co60輻照，所得晶體成色均勻，達(dá)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(fā)明的效果表一、籽晶取向和生長(zhǎng)速率、成色均勻性的關(guān)系
表二、Al3+摻雜是對(duì)晶體生長(zhǎng)速率和質(zhì)量的影響(切型Z、X)
表三、茶色水晶與茶色玻璃的比較
茶色水晶經(jīng)久耐用及高雅華貴，更適用于做茶色眼鏡。
本發(fā)明的實(shí)施情況，通過表四進(jìn)行說明。
表四列出了茶色水晶的生長(zhǎng)實(shí)施情況，以及各條件下所達(dá)到的效果。
表五列出了彩色水晶摻雜的離子種類及濃度范圍實(shí)施情況。
表五、彩色水晶摻雜離子及其濃度范圍
權(quán)利要求
1.一種采用NaOH作溶劑，以Al3+(Co2+、Fe3+)離子作為摻雜劑的人工合成彩色水晶的生長(zhǎng)方法，其特征在于a.采用NaOH-KOH混合堿溶劑；b.籽晶需沿+Y、-Y、X切型；c.需要選擇摻雜離子及其濃度范圍；d.晶體需進(jìn)行Co60輻照。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于混合堿溶劑的濃度為NaOH 1-1.5N， KOH 0.3-0.8N。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于籽晶切型為 +Y30-80度-Y30-80度X切。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于Co60的輻照劑量為1×105～107rad。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于可選擇的摻雜離子，及其濃度范圍是茶色 Al3+0.1-0.5 重量%(以下同)紫色 Fe3+(溶劑Nacl)蘭色 Co2+檸檬色 Fe2+(加K2CO3)墨綠色 Mn4+(加K2CO3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或5所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于生長(zhǎng)溫度控制在 335-365℃溫差 15-25℃壓力 1200-1600大氣壓。
專利摘要
本發(fā)明所述彩色水晶的生長(zhǎng)方法，采用混合堿(NaOH—KOH)溶劑，根據(jù)晶體結(jié)晶習(xí)性選取了有利的籽晶切型(+Y、-Y、(30—80度)X切)，加適當(dāng)摻雜離子(Al
文檔編號(hào)C30B29/10GK86101506SQ86101506
公開日1988年1月6日 申請(qǐng)日期1986年6月27日
發(fā)明者仲維卓, 華素坤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan