¿Cómo optimizar las piedras preciosas? Desbloquear 5 métodos y Guía de Equipamiento

Los tratamientos de las piedras preciosas, como el calentamiento y el teñido, potencian los colores y la claridad. Aprenda a aplicar estos métodos a rubíes, zafiros y otras piedras preciosas. Imprescindible para joyeros, diseñadores y minoristas para realzar sus gemas y conseguir un acabado espectacular.

¿Cómo optimizar las piedras preciosas? Desbloquear 5 métodos y Guía de Equipamiento

Piedra preciosa Optimizada Métodos y principales equipos utilizados

Existen muchos métodos de tratamiento de optimización para las piedras preciosas y, con el avance de la ciencia y la tecnología, estos métodos se mejoran y actualizan continuamente. Los métodos de optimización más tradicionales son el tratamiento térmico, el teñido y la coloración, la inmersión en aceite incoloro y el recubrimiento superficial. Por ejemplo, en la antigüedad, la gente reconoció muy pronto que el calentamiento podía realzar el color del ágata, y colocando ágata en diferentes tintes, se podía teñir de varios colores. Aunque estos métodos eran conocidos, en aquella época solían descubrirse por casualidad. Sólo cuando la gente fue dominando gradualmente las propiedades físicas y los mecanismos causantes del color de los cristales de las piedras preciosas (como diamantes, rubíes, zafiros, topacios, berilos, cuarzos, etc.) y de las piedras preciosas orgánicas (como perlas, ámbar, etc.) pudo abrirse camino en los campos tradicionales y desarrollar nuevos métodos de tratamiento de optimización.

En la actualidad, los principales métodos de tratamiento de optimización de piedras preciosas son los siguientes: tratamiento fisicoquímico, tratamiento térmico, tratamiento por irradiación, tratamiento a alta temperatura y alta presión, y tratamiento láser. El método más utilizado en el tratamiento de optimización de piedras preciosas es el tratamiento térmico, que mejora el color de piedras preciosas como rubíes, zafiros, jadeíta y calcedonia, coloreadas por trazas de elementos impuros. El método de irradiación mejora principalmente el color de las piedras preciosas con centros de color, causando defectos en la composición estructural de la piedra preciosa a través de la irradiación, formando así centros de color y cambiando el color de la piedra preciosa. El tratamiento fisicoquímico es un método de optimización más tradicional, como el teñido, que suele utilizar diferentes tintes para colorear las piedras preciosas. El equipo necesario es sencillo y la operación es cómoda, pero las piedras preciosas mejoradas son inestables y propensas a la decoloración. El tratamiento a alta temperatura y alta presión es actualmente un método para tratar diamantes, cambiando su color mediante alta temperatura y presión. El tratamiento con láser se utiliza principalmente para el tratamiento localizado de diamantes con el fin de mejorar su color y claridad.

Sección I Método de tratamiento químico de piedras preciosas

Los métodos de tratamiento físico y químico de las piedras preciosas incluyen prácticas comunes como el teñido y la coloración, el blanqueado, la inmersión en aceite, el relleno por inyección, la adhesión, el revestimiento, el recubrimiento, la estratificación y la incrustación, que tienen una larga historia. Entre ellos, el teñido es un método tradicional para mejorar el color de las piedras preciosas que se remonta a la antigüedad. Los registros históricos indican que se encontró ágata roja teñida en tumbas egipcias alrededor del año 1300 a.C. Debido a la sencillez de los métodos tradicionales de mejora, pueden aplicarse a la mayoría de las piedras preciosas criptocristalinas o monocristalinas estructuralmente sueltas con muchas grietas. Muchas gemas teñidas del mercado se hacen pasar por gemas naturales, por lo que debemos identificar las gemas tratadas mediante teñido y otros métodos de coloración. Según la naturaleza de los métodos de tratamiento, se clasifican en químicos y físicos.

Los métodos de tratamiento químico se refieren a la adición de una cierta cantidad de reactivos químicos, que reaccionan químicamente con los componentes de la piedra preciosa, permitiendo que los elementos colorantes de los reactivos químicos penetren en el interior de la piedra preciosa o se filtren en las grietas de la piedra preciosa para cambiar el aspecto del color de la piedra preciosa. Durante el proceso de tratamiento químico, deben añadirse sustancias distintas de los componentes de la piedra preciosa. Este método de tratamiento de optimización es una forma de procesamiento, y debe ser etiquetado cuando se vende la piedra preciosa. Los métodos de tratamiento químico más comunes son el teñido, la coloración, el blanqueado y el relleno por inyección.

1. Teñido y coloración

Los procesos y principios del teñido y la coloración sólo difieren en los tintes utilizados: el teñido utiliza tintes orgánicos, mientras que la coloración utiliza pigmentos inorgánicos. Los principios del teñido y la coloración son los mismos: se infiltran materiales colorantes en la gema para realzar o cambiar su color. Los tintes orgánicos son más vibrantes, pero tienen menos estabilidad y se decoloran con el tiempo; los reactivos químicos utilizados en la coloración tienen un color similar al de las piedras preciosas naturales y una buena estabilidad, por lo que son menos propensos a la decoloración. Actualmente, la mayoría de las piedras preciosas se colorean con pigmentos inorgánicos.

(1) Requisitos para materiales, tintes y disolventes

Los métodos para teñir y colorear son similares en cuanto al proceso, y requieren un equipamiento mínimo; basta con sumergirlos en un recipiente durante algún tiempo. Si se desea que el color penetre en la gema, es necesario calentarla durante el proceso, y la temperatura de calentamiento suele ser baja. El teñido y la coloración se utilizan principalmente para gemas de color claro y estructura suelta. Los efectos del teñido y la coloración dependen del material de la gema, los tintes y pigmentos seleccionados y los disolventes colorantes, entre otras condiciones, con los siguientes requisitos específicos.

① Requisitos de los materiales para gemas

En primer lugar, deben ser resistentes a los ácidos, las bases y el calor. Las gemas que se van a tratar deben limpiarse con ácido o álcali antes de teñirlas, y durante el proceso es necesario calentarlas, a veces hirviéndolas durante algún tiempo.

En segundo lugar, los materiales a tratar también deben tener cierta porosidad para permitir que el colorante penetre en el material de la gema. Materiales como la jadeíta, la nefrita, la calcedonia, el ágata y el mármol son relativamente fáciles de teñir.

En el caso de las gemas no porosas, deben crearse poros o grietas artificiales para que el colorante penetre en el cristal. Por ejemplo, el método de la explosión del cuarzo requiere primero calentar y enfriar el cuarzo para crear grietas extremadamente pequeñas, seguido del teñido o la coloración, que puede producir cuarzo rojo o verde (Figura 4-1).

② Requisitos de los colorantes (incluidos tintes y pigmentos)

En primer lugar, elija el tinte o pigmento adecuado en función de las propiedades de la piedra preciosa. Al teñir piedras preciosas, el color del colorante debe aproximarse al color natural de la piedra. Las piedras preciosas teñidas con tintes orgánicos tienen muchos colores y son muy brillantes, pero dan una sensación de "falsedad" y tienen poca estabilidad, decolorándose fácilmente; el color de los pigmentos inorgánicos suele ser más parecido al de las gemas naturales, tiene mejor estabilidad y no es fácil que se decolore, por lo que la gente suele elegir pigmentos inorgánicos. Al seleccionar los colorantes, procure elegir los que no destiñen. Los tintes orgánicos, especialmente los de amina, son propensos a desteñirse y deben utilizarse con precaución.

En segundo lugar, seleccione colorantes que puedan reaccionar químicamente con determinados elementos del interior de la gema o que puedan ser adsorbidos por los poros del material de la gema. Entre los colorantes más comunes se encuentran las sales de cromo, las sales de hierro, las sales de manganeso, las sales de cobalto, las sales de cobre, etc.

③ Requisitos para los disolventes colorantes

Hay dos tipos de teñido con tintes (colorantes): teñido al aceite y teñido al agua. El teñido con aceite utiliza diversos aceites para disolver el colorante, mientras que el teñido con agua utiliza agua o moléculas polares como el etanol como disolventes para disolver el pigmento. Al teñir, es importante elegir el disolvente adecuado en función del tipo de tinte (pigmento) y de la capacidad de adsorción del material de la gema.

El uso de aceite molecular no polar como disolvente se denomina teñido con aceite. Los aceites coloreados (es decir, aceites que disuelven los tintes orgánicos) se utilizan habitualmente para empapar rubíes y esmeraldas, lo que permite que el aceite coloreado penetre en las grietas de las piedras preciosas.
El teñido con agua se utiliza sobre todo para pigmentos inorgánicos, disolviendo los pigmentos en agua o alcohol, creando una solución saturada, y luego empapando las piedras preciosas pretratadas. El tiempo de remojo suele ser más largo que el del teñido con aceite, y a veces se utilizan agentes químicos que reaccionan con el tinte para reprocesarlo y conseguir el color deseado. Por ejemplo, al teñir ágatas, se seleccionan diferentes reactivos químicos para inducir una reacción química, y el precipitado resultante penetra en las grietas de la piedra preciosa, estabilizando el color tras el teñido.

(2) Factores que afectan al efecto tintóreo de las piedras preciosas

Además de considerar el material de la piedra preciosa y el tinte, también hay que tener en cuenta otros factores, como el tratamiento de lavado con ácido de la piedra preciosa antes del teñido, la temperatura de calentamiento durante el teñido y la duración del proceso de teñido.

① Tratamiento de lavado ácido

Antes de teñir las piedras preciosas, es necesario lavarlas con ácido para eliminar el amarillo, el marrón y otros colores mezclados de su superficie y mantenerla limpia. Tras el lavado con ácido, debe seleccionarse una determinada solución alcalina para neutralizar la piedra preciosa. Si se elige un método de reacción química para el teñido, deben tenerse en cuenta las condiciones necesarias para la generación de la precipitación; de lo contrario, la reacción no podrá llevarse a cabo. Tras el lavado ácido, debe secarse en un horno o al aire antes de someterla a otros tratamientos.

② Temperatura de calentamiento y tiempo de tratamiento de tintura.

Durante el proceso de teñido, se suele utilizar el calor para favorecer la penetración del tinte en las grietas de la piedra preciosa. La temperatura de calentamiento y el tiempo de tratamiento del tinte también afectarán al color final de la piedra preciosa. A mayor temperatura, mayor velocidad de reacción y menor tiempo de teñido; a la inversa, a menor temperatura, mayor tiempo de teñido.

El proceso de tratamiento de teñido y coloreado es sencillo, fácil de manejar y muy utilizado. Puede aplicarse a gemas monocristalinas con grietas y a gemas policristalinas o criptocristalinas con estructuras sueltas. Entre las piedras preciosas comúnmente teñidas y coloreadas se incluyen rubíes, esmeraldas, ágatas, calcedonia, nefrita, jade xiuyan, jadeíta, perlas, marfil, ópalos, coral, cuarcita, turquesa y otras.

(3) Características de identificación de las piedras preciosas teñidas

Las piedras preciosas teñidas tienen colores brillantes y, al ampliarlas, el color puede verse a lo largo de las grietas o entre las partículas, con colores más claros en las estructuras densas y colores más oscuros en las estructuras sueltas. Por ejemplo, los rubíes teñidos (figura 4-2) muestran el color concentrado en las grietas del rubí bajo una lupa, con un claro fenómeno de límite de color.

2. Blanqueo

El blanqueamiento se utiliza generalmente para el jade o las piedras preciosas orgánicas con muchas variaciones de color en la superficie, como la jadeíta, las perlas y el coral. Los agentes blanqueadores suelen incluir gas cloro, sales de hipoclorito, peróxido de hidrógeno y sulfitos. La exposición al sol también puede provocar la decoloración de ciertas piedras preciosas, lo que puede ser un efecto blanqueador de la luz solar. El peróxido de hidrógeno y las sales de hipoclorito son agentes blanqueadores de uso común en los procesos de optimización de piedras preciosas. El peróxido de hidrógeno y la luz solar se utilizan a menudo para blanquear perlas naturales o cultivadas, lo que permite blanquear aquellas particularmente oscuras o verdosas, haciéndolas más parecidas a las naturales de alta calidad. El peróxido de hidrógeno y las sales de hipoclorito se utilizan habitualmente para blanquear el jade, como la jadeíta (figura 4-3), que, tras el blanqueamiento, elimina los tonos amarillos y marrones de la superficie, lo que permite resaltar mejor el verde de la jadeíta.

La estructura del jade se daña tras el tratamiento de blanqueado, y generalmente necesita ser inyectado y rellenado para que su estructura sea densa y estable. Las piedras preciosas orgánicas, como las perlas y los corales, pueden venderse después del blanqueado sin tratamiento de relleno, y sus colores también son muy estables. El tratamiento de blanqueamiento se considera una optimización y no es necesario etiquetarlo al vender las gemas; se pueden nombrar directamente utilizando el nombre natural de la gema. Las piedras preciosas que se utilizan para el blanqueo son la jadeíta, la nefrita, el jade Xiuyan, la cuarcita, la perla, el coral, la calcedonia, la madera silícea y el ojo de tigre.

Tras el tratamiento de blanqueamiento, las gemas muestran una piel de naranja o una estructura en forma de canal bajo lupa, con finas microfisuras visibles en la superficie pulida, una estructura interna suelta y un color limpio y brillante, sin impurezas. El tratamiento de relleno se utiliza a menudo después del blanqueado para estabilizar la estructura de la gema.

3. Relleno por inyección

El relleno por inyección es un método de tratamiento que inyecta sustancias líquidas en las grietas de las piedras preciosas a través de determinados medios tecnológicos. Es adecuado principalmente para gemas estructuralmente sueltas o con muchas grietas, rellenando las grietas y poros de las gemas con materiales como aceite incoloro, aceite coloreado, resina, cera o plástico, haciendo su estructura más sólida, mejorando la estabilidad de las gemas o cambiando el color de las gemas. El relleno por inyección puede dividirse en incoloro y coloreado, con las siguientes finalidades principales.

(1) Cubrir grietas

Las piedras preciosas naturales suelen tener muchas grietas cuando se fabrican. La presencia de numerosas grietas afecta tanto al aspecto como a la estabilidad de las piedras preciosas. Las grietas pueden ocultarse inyectando aceite incoloro y otros materiales en las grietas, poros o huecos intergranulares del material de la piedra preciosa, haciéndolas menos perceptibles y aumentando su utilidad y valor económico. Por ejemplo, las esmeraldas y rubíes naturales suelen contener muchas grietas, y mediante la inyección de aceite incoloro o coloreado se puede mejorar su aspecto cromático.

(2) Mejorar la estabilidad de las piedras preciosas

Para gemas estructuralmente sueltas, inyectar y rellenar los poros para hacerlas más sólidas, aumentando la dureza y la estabilidad, como la turquesa y la esmeralda.

(3) Mejorar el brillo del color y el valor económico de las piedras preciosas

En el caso de las gemas de colores más claros, la inyección de aceite coloreado, cera coloreada y otros materiales no sólo refuerza su estructura, sino que también intensifica el color de las gemas.

Supongamos que se inyecta un material coloreado en los poros de la turquesa. En ese caso, puede aumentar su dureza y reducir la dispersión de la luz, profundizando su color y mejorando significativamente su dureza.

Entre las piedras preciosas que pueden mejorarse con el método de relleno por inyección figuran rubíes, zafiros, esmeraldas, turquesas, lapislázuli, ópalo, berilo, cuarzo y jade.

Tras el relleno por inyección, la gema muestra una transparencia y un brillo reducidos en la posición del relleno bajo lupa. Por ejemplo, una esmeralda incolora rellena de aceite (Figura 4-4) muestra que la transparencia y el brillo en el lugar del relleno son significativamente inferiores a los de las esmeraldas naturales. Si se utiliza aceite coloreado para el relleno, el color en las grietas se intensifica. Se observan burbujas en el lugar del relleno y las pruebas de espectroscopia infrarroja revelan espectros de absorción infrarroja característicos del material de relleno, con un índice de refracción y una densidad inferiores a los de las gemas naturales.

Sección II Métodos de tratamiento físico de las gemas

Los métodos de tratamiento físico de las gemas también son muy utilizados, y se refieren a la modificación de las gemas con otros materiales mediante la unión, el empalme y otras técnicas para crear una impresión general. Entre los métodos de tratamiento físico más comunes se encuentran los recubrimientos superficiales, el chapado, la incrustación, la estratificación, el soporte y el empalme.

1. Recubrimiento superficial

Aplicar una capa de lámina de color (también conocido como "tratamiento de lámina") en la superficie o el fondo de la gema o utilizar pintura como recubrimiento en todas o parte de las facetas de la gema cambia su color y, por tanto, altera su aspecto. Al principio, esto se utilizaba comúnmente para los diamantes; por ejemplo, el recubrimiento más sencillo consiste en marcar la superficie de un diamante con tinta azul, lo que puede mejorar el aspecto del diamante debido al color de la tinta. Aplicar una capa de película azul en la parte inferior de un diamante amarillo claro puede mejorar su grado de color. Este método de tratamiento se utiliza habitualmente en diamantes, topacios, cristales, corales y perlas.

El método de recubrimiento más común en la actualidad consiste en aplicar una capa de recubrimiento de color sobre topacio o cristal incoloro o de color claro, lo que puede producir diversas apariencias de color. En la mayoría de los casos, el color añadido sólo existe en la superficie de la gema. Las piedras preciosas con este recubrimiento son fáciles de identificar, ya que la superficie recubierta suele presentar un color diferente al de la parte inferior y, debido a la menor dureza del recubrimiento superficial, suelen ser visibles muchos arañazos.

2. Revestimiento de superficies

Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, Superficie Revestimiento ha evolucionado gradualmente hacia la aplicación de una capa de película de color sobre la superficie de piedras preciosas incoloras o de color claro para cambiar el aspecto cromático de las gemas. Este método de tratamiento se utiliza habitualmente para diamantes, topacios, cristales, etc. El recubrimiento de diamante suele ser una película de diamante, que es una capa muy fina de diamante sintético sobre el diamante; debido a su fuerte brillo y alta dureza, tiene un aspecto muy similar al diamante. Sobre los topacios o cristales de color claro (Figura 4-5) suele recubrirse una capa de película de óxido metálico, que tiene un aspecto de arco iris en la superficie. Aún así, pueden apreciarse arañazos con lupa y, con el tiempo, la superficie puede descascararse parcialmente.

3. Sobrecrecimiento

El sobrecrecimiento se refiere a una capa de gema que crece en la superficie de una gema sintética o natural utilizando métodos sintéticos. El grosor de esta piedra preciosa sobrecrecida puede variar. No es fácil distinguirla estrictamente de las piedras preciosas cultivadas en soluciones acuosas. Por ejemplo, una capa de esmeralda sintética puede crecer sobre una pieza de esmeralda o berilo, presentando características tanto de las esmeraldas naturales como de las sintéticas. Para identificar la gema Overgrowth, hay que observar la zona de unión, las diferencias de color y las características de inclusión entre las capas superior e inferior de las gemas.

4. Capa intermedia y sustrato

En InterLa capa y el sustrato se unen mediante diversos métodos para formar una gema completa, mejorando el aspecto, el color y la apariencia de las gemas naturales. El sustrato se utiliza principalmente para mejorar el color de las piedras preciosas más claras, como los diamantes con un tinte amarillento; añadir una capa de sustrato azul en la parte inferior puede mejorar el grado de color del diamante. La capa se utiliza generalmente en piedras compuestas de tres capas; por ejemplo, la capa superior es una esmeralda natural de color verde claro, y la capa inferior es berilo incoloro o verde claro, con una capa verde en medio, que realza el color de la esmeralda.

5. Compuesto

Compuesto es la combinación de varias piedras preciosas o materiales de diferentes formas. Las piedras compuestas más comunes son las de dos y tres capas. El composite es un método común de mejora física muy utilizado. Mediante el tratamiento con compuestos, se puede mejorar el color y el aspecto de las piedras preciosas. Las gemas compuestas más comunes son las esmeraldas, los rubíes, los granates, los ópalos, los diamantes, etc. (Figura 4-6). Para identificar las gemas compuestas se utiliza principalmente la inspección con lupa, prestando atención a las vetas compuestas en las gemas, las diferencias de color y brillo entre las distintas capas y las burbujas entre las vetas compuestas.

Sección III Método de tratamiento térmico

El tratamiento térmico es uno de los métodos más utilizados para optimizar las gemas. Las gemas se colocan en equipos que pueden controlar el calentamiento, con diferentes temperaturas de calentamiento y atmósferas de oxidación-reducción seleccionadas para el tratamiento térmico, lo que mejora el color, la transparencia y la claridad de las gemas. El tratamiento térmico puede aumentar el valor estético y económico de las gemas, revelando su belleza potencial, lo que lo convierte en un método fácil de utilizar y ampliamente aceptado para la optimización de gemas, clasificado como optimización. En la nomenclatura de gemas puede denominarse directamente con el nombre de gema natural.

1. Equipos de tratamiento térmico

Para realizar el tratamiento térmico de las gemas, primero se necesita cierto equipo para calentarlas. En función de su función en el tratamiento térmico, los equipos de tratamiento térmico pueden dividirse en dos partes principales: equipos primarios y equipos auxiliares.

1.1 Equipos primarios

El equipo principal para el tratamiento térmico es el equipo de calentamiento, que incluye dos categorías: hornos de tratamiento térmico y dispositivos de calentamiento. Los hornos de tratamiento térmico más utilizados en los laboratorios son los hornos de tratamiento térmico ordinarios (hornos de resistencia, hornos de sal, hornos de combustible), hornos de atmósfera controlada y hornos de tratamiento térmico al vacío. Los dispositivos de calentamiento incluyen dispositivos de calentamiento por láser y dispositivos de calentamiento por haz de electrones.

El equipo auxiliar incluye dispositivos de atmósfera controlada (generadores de gas, dispositivos de descomposición de amoníaco, sistemas de vacío, etc.), equipos de alimentación (armarios de distribución, sopladores, etc.), instrumentos de medición (instrumentos de temperatura, manómetros, caudalímetros y dispositivos de control automático, etc.), así como crisoles y equipos de refrigeración de limpieza, etc.

(1) Horno de tratamiento térmico ordinario

Los hornos de tratamiento térmico ordinarios se refieren principalmente a hornos de resistencia, hornos de fusión de sal, hornos de combustible, etc., utilizados habitualmente en el tratamiento térmico.

① Horno de resistencia

Un horno de resistencia consta de elementos calefactores (alambres, carburo de silicio, siliciuro de molibdeno, óxido de cobalto, etc.). Los tipos más utilizados en los laboratorios son los hornos de caja y los hornos de tubo.

Horno de resistencia tipo caja: El horno de resistencia tipo caja tiene una cámara en forma de caja (Figura 4-7), clasificada en alta temperatura, media temperatura y baja temperatura en función de la temperatura de trabajo. Los hornos de resistencia tipo caja fabricados en nuestro país han sido estandarizados, excepto para aplicaciones de baja temperatura donde se utilizan en su lugar diversas cajas de temperatura constante.

El horno de resistencia tipo caja de alta temperatura se utiliza principalmente para la mejora del color de piedras preciosas de alto punto de fusión, como corindón, rubí, zafiro y circón, con una temperatura general de calentamiento superior a 1000℃.

Para el tratamiento térmico de piedras preciosas como el zafiro, el topacio, el cristal y la tanzanita, que requieren una modificación del color a temperatura media-baja, se suele utilizar un horno de caja de temperatura media, en el que la temperatura de tratamiento térmico suele oscilar entre 650 °C y 1.000 °C.

El horno de tratamiento térmico a baja temperatura se utiliza principalmente para piedras preciosas orgánicas y piedras preciosas que contienen agua en su estructura, como perlas, corales, ópalos, etc.

El horno de resistencia tipo caja tiene una estructura sencilla, es fácil de manejar y tiene un bajo coste, lo que lo convierte en un dispositivo esencial en los laboratorios. Las ventajas del horno de resistencia tipo caja son su alta temperatura de calentamiento, su gran espacio interno y la capacidad de alojar varias muestras a la vez. Sin embargo, este tipo de horno de tratamiento térmico tiene inconvenientes como la baja eficiencia térmica, el calentamiento lento y la temperatura desigual del horno, que deben mejorarse durante el funcionamiento. Por ejemplo, la temperatura desigual del horno puede predeterminarse midiendo el campo térmico y colocando las muestras en lugares con temperaturas específicas para superar la temperatura desigual.

Horno tubular de resistencia: El horno tubular de resistencia utiliza generalmente alambre de resistencia colocado en capas alrededor de materiales refractarios de alta temperatura (normalmente tubos de alúmina 99%) y puede controlar la temperatura por segmentos. También puede utilizar varillas de carburo de silicio como elementos calefactores dispuestos en círculo alrededor del tubo de alúmina. El horno tubular de resistencia puede controlar la atmósfera, aislando el elemento calefactor de la atmósfera del horno con una carcasa, lo que permite introducir diferentes atmósferas (como atmósferas oxidantes o reductoras) según sea necesario, expulsando los gases residuales a través de los orificios de escape de la tapa del horno (figura 4-8).

Las ventajas del horno tubular de resistencia son su rápida velocidad de calentamiento, el control segmentado de la temperatura y el control preciso de la temperatura; sus inconvenientes son que puede manejar una menor cantidad de muestras y que no es fácil de extraer.

② Horno de fusión de sal:

El horno de fusión de sal es un dispositivo de tratamiento térmico que utiliza sal fundida como medio de calentamiento, caracterizado por su estructura simple y su velocidad de calentamiento rápida y uniforme. La temperatura de fusión de la sal en el horno de fusión de sal oscila entre 150~1300℃, dependiendo de la composición de la solución salina, permitiendo generalmente un rango de temperatura de calentamiento adecuado para el tratamiento térmico a baja y media temperatura de piedras preciosas. Las desventajas son el elevado consumo de energía, la dificultad para limpiar las muestras después del tratamiento y ciertos efectos corrosivos y contaminantes sobre las piedras preciosas. Los tipos más comunes de hornos de fusión de sal son los de tipo electrodo y los de calentamiento eléctrico.

Horno de fusión de sal de electrodos: Este horno eléctrico inserta electrodos en la cámara del horno y pasa corriente alta de bajo voltaje, generando una fuerte circulación electromagnética cuando la corriente fluye a través de la sal fundida, promoviendo el remolino de la sal fundida para calentar la muestra. Los hornos de fusión de sal de electrodo de nuestro país son en su mayoría grandes para la producción industrial e inadecuados para los laboratorios. En los laboratorios, se pueden diseñar hornos pequeños utilizando transformadores de hornos de fusión de sal producidos en serie.
Horno de fusión de sal de calentamiento eléctrico: Este horno consta de un crisol que contiene sal fundida y un cuerpo de horno que calienta el crisol. La fuente de calor suele ser la energía eléctrica, pero también se utilizan otros combustibles. Se suele utilizar para el tratamiento térmico de piedras preciosas autocoloreadas a causa de componentes químicos. Entre sus características destacan la ausencia de restricciones en cuanto a la fuente de calor y la no necesidad de transformadores, pero la vida útil del crisol es baja y la distribución de la temperatura en el interior del horno es desigual. En nuestro país se fabrican muchos modelos de este tipo de hornos, pero sólo algunos son adecuados para los laboratorios de tratamiento de optimización de piedras preciosas.

③ Hornos de combustible:

Los hornos de combustible pueden clasificarse en hornos de combustible sólido, hornos de combustible gaseoso y hornos de combustible líquido en función del tipo de combustible utilizado. Según la forma de la cámara de calentamiento, también pueden dividirse en hornos de cámara, hornos de mesa, hornos de pozo, etc. El horno de combustible sólido más común es el horno de cámara de combustión inferior, con carbón como combustible principal. Las ventajas son su estructura sencilla y su bajo coste; los inconvenientes son la escasa uniformidad de la temperatura y la dificultad para controlarla.

Los hornos de combustible gaseoso utilizan gases combustibles (como gas de hulla, gas natural, gas licuado de petróleo, etc.) como combustible. Dado que los gases combustibles se mezclan fácilmente con el aire y se queman por completo, la temperatura del horno es más uniforme que la de los hornos de combustible sólido, por lo que son adecuados para el procesamiento rutinario de piedras preciosas en laboratorio. Sin embargo, la precisión de la medición de la temperatura en el interior del horno podría mejorarse.

Los hornos de combustible líquido utilizan gasóleo o aceite pesado como combustible, y su estructura es similar a la de los hornos de gas. La única diferencia entre ambos radica en la estructura del dispositivo de combustión.

(2) Horno de atmósfera controlada

En el horno de atmósfera controlada se inyecta oxígeno o gas reductor para mejorar el color y el aspecto de las piedras preciosas controlando la oxidación o la atmósfera reductora. El horno de atmósfera controlada suele constar de dos partes: el horno de trabajo de atmósfera controlada y el dispositivo generador de atmósfera controlada.

① Horno de trabajo de atmósfera controlada:

Este tipo de horno es generalmente una versión mejorada de un horno de resistencia, y tanto los hornos de tipo caja como los de tipo tubo pueden utilizarse como hornos de atmósfera controlada. Un horno de atmósfera controlada puede formarse añadiendo un accesorio de atmósfera controlable que permita la entrada de gas y selle la cámara del horno en un horno de resistencia. Se utiliza comúnmente para controlar la atmósfera de tratamiento térmico, como oxidación, reducción o neutro. Los gases oxidantes introducidos incluyen generalmente oxígeno, aire, etc.; los gases reductores incluyen generalmente H₂CO, N₂CH₄Algunos de estos gases son inflamables, por lo que es necesario extremar las precauciones durante el funcionamiento. Para evitar explosiones, el mejor método es purgar la cámara del horno con N₂(o CO₂) antes de introducir gas o apagar el horno, siendo la cantidad de gas introducida generalmente de 4~5 veces el volumen de la cámara del horno. Además, el gas introducido a veces tiene un alto contenido de CO, que puede intoxicar fácilmente a los operarios, por lo que es importante garantizar una buena ventilación y comprobar regularmente el sellado del cuerpo del horno y de las tuberías. El gas residual descargado debe encenderse o liberarse al aire libre.

② Dispositivo generador de atmósfera controlada.

Dispositivo generador de atmósfera reductora (también conocido como generador de atmósfera endotérmica): Este dispositivo mezcla gases brutos (gas natural, gas licuado de petróleo, gas de hulla, etc.) con aire en una determinada proporción. Bajo la acción de una fuente de calor externa y de un catalizador, se produce mediante una combustión incompleta y una serie de reacciones. El gas generado es una buena atmósfera reductora estrictamente controlada y estable, pero la estructura del equipo es compleja y el coste relativamente elevado.
Generador de descomposición de amoníaco: En el proceso de tratamiento térmico, deben introducirse diferentes atmósferas según las causas de formación del color de las piedras preciosas, como atmósfera oxidante, atmósfera reductora, etc. La atmósfera reductora comúnmente utilizada se consigue mediante un generador de descomposición de amoníaco.

Se genera una atmósfera reductora utilizando un dispositivo que descompone el gas amoníaco en nitrógeno e hidrógeno, como se muestra en la Figura 4-9. El amoníaco líquido de la botella de amoníaco fluye hacia el vaporizador 1, donde se calienta y se vaporiza, y después entra en el tanque de reacción 2, donde se descompone a alta temperatura y bajo la acción de un catalizador. El gas de descomposición de amoníaco enfriado se purifica en el dispositivo de purificación 3, donde se eliminan el oxígeno residual y el vapor de agua, y a continuación puede introducirse en el horno de tratamiento térmico para su uso. El gas después de la descomposición H₂:N₂ es de 3:1, que es una atmósfera reductora.

(3) Horno de tratamiento térmico al vacío

El tratamiento térmico al vacío es un método de tratamiento térmico en el que el proceso de calentamiento o enfriamiento de la muestra se produce en un estado de vacío (presión negativa), y el horno utilizado para este tratamiento se denomina horno de tratamiento térmico al vacío.

El tratamiento térmico al vacío se utiliza para condiciones especiales de tratamiento térmico, como el procesamiento de circonio cúbico negro, y la temperatura en un horno de vacío también es relativamente alta. Debido a la preocupación por la oxidación de los elementos no calefactores, pueden utilizarse como elementos calefactores metales de alta temperatura, como aluminio, wolframio, tántalo y productos de grafito. Aún así, su uso está menos extendido en los procesos de optimización de piedras preciosas que en los hornos de atmósfera controlada.

(4) Dispositivo de tratamiento térmico por láser y haz de electrones

Las tecnologías de tratamiento térmico por láser y haz de electrones se han desarrollado en los últimos años. Se caracterizan por su rápida velocidad de calentamiento, alta temperatura y ausencia de oxidación, lo que las hace especialmente adecuadas para el tratamiento térmico localizado. Sin embargo, debido al calentamiento desigual de estos equipos, a su rápida velocidad de enfriamiento y a los elevados costes de inversión, se utilizan con menos frecuencia en el tratamiento térmico de piedras preciosas y suelen aplicarse al tratamiento de inclusiones oscuras en diamantes.

Un haz de electrones es un haz de electrones de alta densidad energética emitido por un filamento catódico calentado, acelerado por un "ánodo" y enfocado por una lente magnética. Cuando este haz de electrones entra en contacto con la superficie de una muestra, convierte inmediatamente la energía de los electrones en energía térmica, calentando la muestra e incluso fundiendo metales. El dispositivo que genera el haz de electrones se denomina cañón de haz de electrones. Este dispositivo se utiliza generalmente para mejorar de forma localizada el tratamiento térmico de las piedras preciosas.

1.2 Instrumentos y dispositivos auxiliares para el tratamiento térmico

(1) Termopar

Los termopares son los elementos sensores de temperatura más utilizados en la medición de temperatura. Tienen una estructura simple, son fáciles de usar, poseen alta precisión y estabilidad, y tienen un amplio rango de medición de temperatura, desempeñando un papel importante en la medición de temperatura.

① Principio de medición de un termopar:

Consiste en conectar dos hilos metálicos (A y B) con composiciones químicas diferentes para formar un bucle cerrado, que es un termopar. Cuando las temperaturas en las dos uniones de estos hilos son diferentes, se genera en el circuito una fuerza electromotriz, conocida como potencial termoeléctrico.

La magnitud del potencial termoeléctrico de un termopar está relacionada con las propiedades del material de los conductores y las temperaturas en las dos uniones. Cuando el material del conductor es fijo, cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre las dos uniones, mayor es el potencial termoeléctrico. La temperatura puede medirse midiendo la magnitud del potencial termoeléctrico.

② Estructura y tipos de termopares:

Un termopar consta de dos hilos conductores diferentes, A y B, denominados termoelectrodos. El extremo soldado se denomina extremo de trabajo, también conocido como extremo caliente, y se coloca en el medio medido; el otro se denomina extremo de referencia, también conocido como extremo libre o frío, y se conecta al instrumento.

Cuando las temperaturas de los extremos caliente y frío difieren, el potencial termoeléctrico generado por el termopar puede ser indicado o registrado por el instrumento según la escala de temperatura. En la Figura 4-10 se muestra un diagrama esquemático del termopar.

Los dos hilos del termopar están cubiertos con tubos aislantes para evitar cortocircuitos, y están protegidos por tubos cerámicos o de acero resistente al calor para evitar la corrosión por sustancias nocivas. La estructura del termopar se muestra en la Figura 4-11.

③ Cable de compensación del termopar:

El potencial termoeléctrico generado por el termopar sólo puede reflejar directamente la temperatura en el extremo caliente cuando el extremo frío se mantiene a 0℃.

Sin embargo, en el uso práctico de los termopares, debido al calor conducido por el propio termopar y a la influencia de la temperatura ambiente circundante, la temperatura del extremo frío suele variar, lo que provoca lecturas de temperatura inexactas por parte del instrumento de medición.

Para superar este efecto, a menudo se utilizan cables de compensación para extender el extremo frío del termopar a un lugar con una temperatura más constante, lo que permite tomar medidas compensatorias.

Los hilos de compensación son un par de hilos metálicos con composiciones químicas diferentes. Tienen las mismas propiedades termoeléctricas que el termopar al que están conectados dentro del rango de 0-100℃ pero son mucho más baratos. La conexión de los hilos de compensación se muestra en la figura 4-12.

Los cables de compensación son de doble núcleo, de una sola hebra o de varias hebras, y sus capas internas de aislamiento se distinguen por colores diferentes para indicar la polaridad positiva y negativa. Cuando se utiliza, debe tenerse en cuenta que varios termopares deben utilizar cables de compensación correspondientes para la conexión; la temperatura en los extremos de conexión del cable de compensación y el termopar debe mantenerse por debajo de 100 ℃; el nuevo extremo frío extendido a través del cable de compensación todavía debe ser compensado utilizando métodos tales como temperatura constante o cálculo; el terminal positivo del cable de compensación debe conectarse al terminal positivo del termopar, y el terminal negativo al terminal negativo, para evitar conexiones incorrectas.

(2) Termómetros de radiación y termómetros ópticos

① Termómetro de radiación:

El termómetro de radiación consta de un sensor de temperatura de radiación y un instrumento de visualización. Durante el uso, la imagen del objeto medido vista a través del ocular debe cubrir completamente la termopila [Figura 4-13 (a)] para garantizar que la termopila reciba adecuadamente la energía térmica irradiada por el objeto medido. Si la imagen del objeto medido es demasiado pequeña o está sesgada, el valor medido será inferior al real.

② Pirómetro óptico:

Un pirómetro óptico es un instrumento portátil para medir la temperatura. El tipo más utilizado es el pirómetro óptico de extinción por filamento. Funciona según el principio de que existe una relación correspondiente entre el brillo del objeto incandescente y su temperatura, utilizando un método de comparación del brillo para medir la temperatura.

Cuando esté en uso, apunte el pirómetro hacia el objeto medido y mueva el ocular hacia delante y hacia atrás. Compare el brillo del filamento hasta que el brillo del filamento sea el mismo que el brillo del objeto medido; es decir, la imagen del filamento desaparece en la imagen del objeto medido [Figura 4-14 (b)], entonces se puede obtener la temperatura del objeto medido, la temperatura indicada por el grado inmediato.

(3) Crisol

Los crisoles son recipientes de uso común en el proceso de tratamiento térmico de las piedras preciosas. Dado que las piedras preciosas sometidas a tratamiento térmico suelen completarse a temperaturas más elevadas y entran en contacto directo con el crisol, la elección del crisol es un factor crucial para el éxito del tratamiento térmico. Durante el proceso de tratamiento térmico, la selección del crisol debe cumplir las siguientes condiciones:

① El material del crisol debe tener suficiente resistencia a las temperaturas de trabajo y no debe desarrollar grietas durante períodos prolongados a altas temperaturas.

② En atmósferas de trabajo, el material del crisol debe ser bastante estable con respecto a las piedras preciosas. No debe reaccionar químicamente con ellas, y debe prestarse especial atención a la pureza del material del crisol para evitar introducir impurezas nocivas en los cristales de las piedras preciosas.

③ El material del crisol debe tener baja porosidad y alta densidad para mantener una cierta presión una vez sellado el crisol.

④ Dado que los crisoles son recipientes de uso común en el tratamiento térmico de piedras preciosas, el material del crisol debe ser fácil de procesar y barato.

Copywrite @ Sobling.Jewelry - Fabricante de joyería personalizada, fábrica de joyería OEM y ODM

2. Principios del tratamiento térmico para mejorar las piedras preciosas

Calentar las piedras preciosas naturales a determinadas temperaturas puede mejorar su color, transparencia y aspecto. Esto se debe principalmente a que, mediante el tratamiento térmico, la estructura y la composición de las piedras preciosas cambian, mejorando así sus características de apariencia y aumentando su valor estético y económico. Por lo tanto, para entender los cambios en las características de apariencia de las piedras preciosas, es necesario analizar los principios por los que el tratamiento térmico mejora las piedras preciosas.

El tratamiento térmico es el proceso de aprovechar el potencial de las piedras preciosas y maximizar su belleza. Las piedras preciosas tratadas no presentan diferencias en sus propiedades físicas y químicas con respecto a las piedras preciosas naturales. El principio es que el calentamiento provoca cambios en el contenido y el estado de valencia de los iones colorantes contenidos en la piedra preciosa, o crea algunos defectos estructurales que conducen a cambios en las propiedades físicas de la piedra preciosa, como el color y la transparencia.

La mayoría de las piedras preciosas que contienen impurezas de oligoelementos cambian de color o transparencia tras el tratamiento térmico. El equipo utilizado habitualmente para el tratamiento térmico es sencillo y fácil de manejar, adecuado para la mayoría de las piedras preciosas de color alocromático, como rubíes, zafiros, esmeraldas, turmalinas, circón, jade y ágata. Este método se aplica a las piedras preciosas cuyo color es causado por componentes de elementos de transición o impurezas de elementos de transición, y también es adecuado para las piedras preciosas cuyos cambios de color son causados por transferencia de carga. Las piedras preciosas orgánicas también pueden alterar su color y transparencia mediante tratamiento térmico; por ejemplo, el ámbar puede volverse claro y transparente tras un tratamiento térmico eliminando las burbujas internas.

De acuerdo con las propiedades físicas y químicas de las piedras preciosas y sus mecanismos de coloración, los principios de las piedras preciosas comúnmente tratadas se resumen como sigue:

(1) Cambiar el contenido o el estado de valencia de los iones cromóforos de las piedras preciosas mediante tratamiento térmico.

Los iones de impureza traza, colorean algunas piedras preciosas, y utilizan el tratamiento térmico para oxidar los cationes de baja valencia en las piedras preciosas en cationes de alta valencia, cambiando el color de las piedras preciosas. Por ejemplo, el ágata roja está coloreada principalmente por Fe³⁺. Mediante tratamiento térmico, el Fe ²⁺en el ágata puede oxidarse a Fe³⁺, aumentando el contenido y la proporción de iones de hierro trivalente, lo que realza el tono rojo del ágata. El tratamiento térmico de los rubíes y la jadeíta roja también refuerza el color de las gemas mediante este principio. La aguamarina con un tinte verde también puede ver eliminado su tono verde mediante tratamiento térmico, realzando el tono azul de la aguamarina. La figura 4-15 muestra que la aguamarina (a) tiene un tono azul significativamente más intenso y un tono verde debilitado tras el tratamiento térmico.

(2) Modificación de la composición de las piedras preciosas orgánicas mediante tratamiento térmico

En el caso de las piedras preciosas orgánicas, como las perlas, el marfil, el coral y el ámbar, el tratamiento térmico puede oxidar la materia orgánica que contienen. Si la temperatura es demasiado alta, puede producir una coloración negra, lo que da lugar al fenómeno de "carbonización" de la materia orgánica. Este tipo de tratamiento térmico puede imitar el "jade antiguo" en la industria de las piedras preciosas, comúnmente conocido como tratamiento de "envejecimiento", a menudo llamado tostado del color, y se utiliza con frecuencia para el ámbar, el coral y otros.

(3) El tratamiento térmico produce centros de color

El color de algunas piedras preciosas se debe principalmente a los centros de color. Las piedras preciosas pueden producir centros de color que absorben cierta luz y generan color mediante tratamiento térmico. El tratamiento térmico suele aplicarse después del tratamiento de irradiación de la gema para eliminar los centros de color inestables y conservar los estables. Por ejemplo, el topacio tratado con calor elimina los centros de color marrón inestables y conserva los azules estables. El objetivo de mejorar el color de la gema puede lograrse dominando la temperatura de calentamiento y la duración del tratamiento térmico. La amatista que se vuelve amarilla o verde y el cuarzo ahumado que se vuelve amarillo verdoso o incoloro también son resultados de utilizar el tratamiento térmico para cambiar los centros de color.

(4) El tratamiento térmico provoca cambios de color en las gemas hidrosolubles debido a los efectos de la deshidratación.

Algunas piedras preciosas contienen agua adsorbida y agua estructural. Algunas piedras preciosas pueden mejorar su color durante el tratamiento térmico sin dañar el agua estructural. Por ejemplo, el berilo contiene agua estructural, y el berilo amarillo anaranjado que contiene hierro y manganeso puede transformarse en un bello berilo rosa mediante tratamiento térmico. El ópalo contiene agua estructural, y si se calienta a unos 300℃, el efecto de cambio de color desaparecerá debido a la pérdida de agua. El ojo de tigre pierde agua estructural mediante tratamiento térmico, lo que da lugar a colores marrón oscuro o marrón rojizo.

(5) El tratamiento térmico provoca cambios en la estructura cristalina

El tratamiento térmico puede reorganizar la estructura interna de los cristales, mejorando su cristalinidad y afectando así al color de los cristales. Los tipos más comunes de circón son el circón de tipo bajo, el circón de tipo medio y el circón de tipo alto. Mediante tratamiento térmico, el circón de tipo bajo puede transformarse en circón de tipo medio, y el circón de tipo medio puede transformarse en circón de tipo alto, etc. Al mismo tiempo, el color de los cristales también cambiará; bajo diferentes atmósferas, pueden transformarse en diferentes colores. Por ejemplo, en condiciones reducidas, el tratamiento térmico puede mejorar el circón rojo pardusco y transformarlo en circón incoloro.

(6) El tratamiento térmico mejora las inclusiones sedosas y el efecto de luz estelar en las piedras preciosas

Las piedras preciosas comunes, como los zafiros, contienen iones de titanio en forma de rutilo (TiO₂), que produce un efecto de seda blanca o estrella. La formación del rutilo está controlada por las condiciones geológicas en las que se formó la piedra preciosa. En algunos zafiros naturales, la distribución de las líneas estrelladas es desigual y el efecto estrella es deficiente. Mediante tratamiento térmico, el rutilo de los zafiros puede fundirse y reorganizarse, mejorando así el efecto de estrella de las piedras preciosas naturales. Este principio también se aplica a las piedras preciosas sintéticas.

3. Condiciones para el tratamiento térmico

Durante el proceso de tratamiento térmico, es necesario dominar diversos factores, como la velocidad de calentamiento, la temperatura máxima alcanzada en condiciones experimentales, el tiempo de mantenimiento, la velocidad de enfriamiento y la atmósfera y presión dentro del horno de calentamiento. Estas condiciones deben tenerse en cuenta de forma exhaustiva.

(1) La velocidad de calentamiento a una temperatura superior

Debido a la escasa conductividad térmica de la mayoría de las piedras preciosas, la velocidad de calentamiento durante el tratamiento térmico puede ser un poco lenta para evitar grietas causadas por una gran diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la piedra preciosa. Si la velocidad de calentamiento se traza como una curva, representa la curva de calentamiento de la piedra preciosa tratada, que requiere suavidad, lo que significa que la mayor parte del calentamiento debe hacerse lentamente para evitar que la piedra preciosa se agriete.

(2) La temperatura más alta alcanzada durante el tratamiento térmico

La temperatura más alta alcanzada durante el tratamiento térmico es la temperatura máxima que puede mejorar el color o la transparencia de la piedra preciosa, y también es la temperatura óptima para cambiar el color o la transparencia de la piedra preciosa tratada. Esta es la condición más importante que debe explorarse repetidamente.

(3) Tiempo de espera

El tiempo durante el cual la gema se mantiene a la temperatura más alta, comúnmente denominado tiempo de mantenimiento, con una curva de temperatura que es una curva de temperatura recta y constante. Para garantizar la estabilidad y uniformidad de toda la gema, a menudo es necesario mantenerla durante un periodo que permita cambios internos uniformes. El tiempo de mantenimiento óptimo debe determinarse mediante una amplia experimentación.

(4) Curva de enfriamiento

La velocidad de enfriamiento desde la temperatura más alta y el gradiente de temperatura mantenido durante el enfriamiento se conoce como curva de enfriamiento. En la mayoría de los casos, el enfriamiento es relativamente lento para evitar que la gema se agriete, pero a veces hay requisitos especiales para un enfriamiento rápido, como la eliminación de inclusiones en forma de aguja en el corindón; el jade de cuarcita y serpentina a veces puede requerir un enfriamiento rápido para crear patrones de grietas antes del teñido.

(5) Atmósfera en el horno

La atmósfera del horno se refiere al control de las condiciones de oxidación-reducción durante el proceso de tratamiento térmico y la tostación con componentes útiles. Algunos experimentos requieren la adición de agentes químicos para el tostado o el calentamiento de muestras sumergidas en determinados reactivos líquidos. Por ejemplo, para eliminar el tono púrpura de los rubíes, es necesario oxidar el Fe²⁺ en el rubí a Fe³⁺ bajo una atmósfera oxidante, reduciendo el impacto del tono púrpura en el rubí; por ejemplo, la quema roja del ágata implica la oxidación del Fe²⁺en el ágata a Fe³⁺ bajo una atmósfera oxidante, realzando el color rojo del ágata.

(6) Presión en el horno

Algunos experimentos de tratamiento térmico de piedras preciosas requieren controlar una determinada presión. Por ejemplo, en el tratamiento térmico de diamantes se suele utilizar una presión elevada, mientras que el tratamiento térmico de piedras preciosas corrientes, como rubíes, aguamarinas y ágatas, se realiza en condiciones de presión normal. Durante el experimento, debe estudiarse si se va a utilizar una presión normal, reducida o aumentada, ya que las condiciones de presión requeridas para cada tipo de piedra preciosa son diferentes.

En el tratamiento térmico de las piedras preciosas, estos seis factores se obtienen mediante la exploración repetida en experimentos. Las condiciones experimentales para cada tipo de piedra preciosa son diferentes. Entre las condiciones para el tratamiento térmico de piedras preciosas, lo más importante es determinar la velocidad de calentamiento, la velocidad de enfriamiento, la temperatura máxima alcanzada y el tiempo de mantenimiento (Figura 4-16). Tanto el calentamiento como el enfriamiento durante el proceso de tratamiento térmico deben ser lentos; de lo contrario, pueden producirse grietas que reduzcan la calidad de la piedra preciosa. La combinación óptima de estos factores puede conseguirse a menudo en un proceso específico.

Las piedras preciosas mejoradas son materiales naturales de orígenes diferentes, contienen distintos componentes de impurezas o han pasado por historias diferentes. El entorno histórico y las condiciones geológicas son bastante complejos, e incluso piedras preciosas que parecen iguales pueden tener métodos de tratamiento térmico muy diferentes. Además, la mayoría de los procesos de tratamiento térmico son estrictamente confidenciales y no se dispone de condiciones experimentales prefabricadas; uno debe explorar por su cuenta.

Por ejemplo, zafiros del mismo color amarillo parduzco aparecen cuando se someten a las mismas condiciones de tratamiento térmico; los zafiros de Hainan se vuelven azules, mientras que los de Shandong se vuelven amarillo anaranjado. Hay que realizar experimentos en diversas condiciones para conseguir un color específico mediante tratamiento térmico. Hay que tener cuidado con todas las muestras para no dañar el material.

Para evitar que las piedras preciosas se agrieten durante el tratamiento térmico, además de controlar estrictamente las condiciones de subida y bajada de la temperatura, hay que impedir la expansión de las grietas. El método específico consiste en eliminar adecuadamente todas las zonas con grietas antes del tratamiento térmico y volver a pulirlas después del calentamiento; las piedras en bruto pueden calentarse para obtener pequeñas partículas de material de gema sin defectos.

4. Efectos térmicos en el tratamiento térmico

Existen diversos efectos térmicos en el tratamiento térmico. Sin embargo, entre las piedras preciosas comunes, los efectos térmicos más importantes en los materiales de piedras preciosas son los nueve tipos resumidos por el erudito estadounidense Nassau, como se muestra en la Tabla 4-1.

Cuadro 4-1 Mecanismo y ejemplos de efectos térmicos

Efecto	Mecanismo	Ejemplo
Oscurecimiento	Oxidándose lentamente y ennegreciéndose en el aire.	"Envejecimiento" del ámbar y el marfil
Cambio de color	Destrucción del corazón de color	El topacio azul o marrón se vuelve incoloro; el topacio rosa se vuelve amarillo; la amatista se vuelve amarilla o verde; el cuarzo ahumado se vuelve amarillo verdoso o incoloro.
Cambio de color	Cambios por hidratación o condensación	La calcedonia rosa se vuelve naranja, roja o marrón; el ojo de tigre calentado produce marrón oscuro a marrón rojizo
Cuerpo poliédrico homogéneo	Cambios estructurales causados por la radiación	El circón de "tipo bajo" se convierte en circón de "tipo alto".
Cambio de color	Cambio en la atmósfera, relacionado con la concentración de oxígeno	La aguamarina verde se vuelve azul; la amatista se convierte en topacio amarillo oscuro; los zafiros incoloros, amarillos y verdes se vuelven azules; los rubíes marrones o morados se vuelven rojos.
Cambios estructurales.	Cambios de temperatura, precipitación o fusión de cristales.	La generación o eliminación de efectos sedosos o estrellados en el corindón.
Superposición de colores	Difusión de impurezas	Difusión azul y estrellada en la superficie del zafiro
Fractura	Cambio brusco de temperatura, fractura de la estructura interna	"Halo" alrededor de inclusiones en zafiro, cuarzo "explosivo
Regeneración y purificación	Reología bajo calor y presión	Regeneración y purificación del ámbar; regeneración del carey

La tabla 4-1 omite los efectos térmicos que son completamente reversibles o metaestables. Por ejemplo, cuando el rubí se calienta al rojo vivo, se vuelve verde, y cuando se enfría a temperatura ambiente, vuelve a su color original; el cuarzo ahumado se vuelve azul verdoso cuando se calienta y vuelve al amarillo cuando se enfría a temperatura ambiente.

El efecto de oscurecimiento de la Tabla 4-1 se utiliza a veces para "envejecer" el ámbar y el marfil. Este efecto es equivalente al proceso de carbonización lenta. Las investigaciones demuestran que el ámbar se oscurece incluso cuando se almacena en un lugar oscuro, lo que indica que los materiales orgánicos se oxidan fácilmente. Por lo tanto, es razonable esperar que el proceso de oxidación se acelere durante el calentamiento lento.

La tabla 4-1 muestra que el daño en el centro del color causado por el calentamiento puede provocar el desvanecimiento o la desaparición de los colores de las piedras preciosas. Por ejemplo, el topacio marrón, el zafiro amarillo y la turmalina roja pueden volverse incoloros tras el tratamiento térmico; algunas amatistas, citrinos y cuarzos ahumados también pueden volverse incoloros.

La destrucción de los centros de color puede provocar a veces cambios de color. Por ejemplo, el topacio marrón irradiado puede volverse azul después del tratamiento térmico; la amatista puede convertirse en citrino bajo temperaturas de tratamiento térmico controladas; ciertos topacios marrones pueden volverse rosas después del tratamiento térmico. Estos cambios de color pueden restaurarse a sus colores originales mediante el tratamiento con radiación.

Los cambios de color causados por la hidratación o condensación, como se muestra en la Tabla 4-1, generalmente implican impurezas como el hierro. El calentamiento de la limonita puede producir hematites de color naranja intenso, marrón o rojo.

En algunos materiales de cuarzo que contienen hierro y que van del gris al amarillo y al marrón, como el ágata, la calcedonia y el ojo de tigre, el calentamiento produce colores de marrón intenso a marrón rojizo basados en este principio.

Los cuerpos policristalinos homogéneos de la Tabla 4-1 son cambios en la estructura de las gemas causados por la transformación de cuerpos policristalinos homogéneos en condiciones de tratamiento térmico. Por ejemplo, el grafito puede convertirse en diamante a alta temperatura y presión; el circón "de tipo bajo" puede transformarse en "de tipo alto" a altas temperaturas, etc.

Los cambios de color de las gemas de la Tabla 4-1 causados por cambios en la atmósfera oxidante o reductora del ambiente están relacionados principalmente con la concentración de oxígeno en el ambiente. Por ejemplo, la aguamarina verde se vuelve azul en condiciones reductoras; la amatista se convierte en citrino oscuro en condiciones oxidantes; los zafiros incoloros, amarillos y verdes se vuelven azules en condiciones oxidantes; los rubíes marrones o morados se vuelven rojos, etc.

Los cambios estructurales de la Tabla 4-1 dan lugar a efectos ópticos físicos en las gemas. Por ejemplo, en condiciones de tratamiento térmico, las inclusiones de rutilo de los zafiros starlight se funden, lo que provoca la desaparición del efecto starlight. Al enfriarse, precipitan cristales de rutilo y se regenera el efecto starlight.

El realce del color en la Tabla 4-1 se debe a la adición de iones colorantes, que intensifican el color de las gemas. Por ejemplo, en los zafiros de difusión, la adición de iones colorantes como el hierro y el titanio profundiza el color de los zafiros claros.

Las fracturas de la Tabla 4-1 son cambios en la estructura interna de las gemas en condiciones de tratamiento térmico, como las líneas de tensión generadas alrededor de las inclusiones en los zafiros y los patrones de agrietamiento que se producen en la cuarcita tratada térmicamente de forma artificial en condiciones de temple.

La regeneración y purificación de la Tabla 4-1 son cambios internos causados por interacciones gas-líquido bajo calor y presión. Por ejemplo, las burbujas del interior del ámbar estallan en condiciones de tratamiento térmico, aumentando la transparencia; los caparazones de tortuga pueden regenerarse en condiciones hidrotérmicas, etc.

5. Redox y difusión de gases

En el proceso de tratamiento térmico de gemas, las condiciones redox son muy importantes y constituyen un factor clave para el éxito del tratamiento térmico de gemas. El control de la atmósfera oxidante o reductora durante el tratamiento térmico puede cambiar el color de la gema. La atmósfera oxidante o reductora durante el tratamiento térmico está relacionada con la temperatura de la gema y la concentración de oxígeno dentro del recipiente a esa temperatura.

(1) Redox

① Presión parcial de oxígeno estándar (Po₂) : Cuando las gemas que contienen oxígeno se calientan en el aire, se estabilizan en la misma concentración que el oxígeno de la atmósfera. Esta concentración es la presión parcial de oxígeno estándar de la gema a esta temperatura.

② En una atmósfera oxidante, la presión parcial de oxígeno en el horno es mayor que la presión parcial estándar de oxígeno para esta gema a la misma temperatura Po₂.

③ En una atmósfera reductora, la presión parcial de oxígeno en el horno es inferior a 002.

Además de utilizar aire, una atmósfera fuertemente oxidante utiliza oxígeno puro; a veces, el aire comprimido aumenta la densidad del oxígeno. Los gases químicamente inertes (como el nitrógeno) se consideran generalmente neutros, formando una atmósfera neutra. Si puede diluir la atmósfera y reducir el contenido de oxígeno, también puede considerarse un gas reductor, aunque su capacidad reductora es muy débil.

Del mismo modo, se puede mejorar la atmósfera quemando combustibles. Por ejemplo, utilizando gas natural, propano, gasolina, etc., y controlando la cantidad de aire u oxígeno insuflado, puede producirse una reducción del carbono, pero esto no es fácil de controlar.

Otro tipo de atmósfera de protección por goteo consiste en gotear directamente líquido orgánico en el horno para que reaccione con el oxígeno y así controlar la atmósfera.

(2) Difusión de gases

La reacción redox se consigue mediante la difusión de gases. Para que actúe en toda la muestra, el oxígeno debe difundirse en el interior de la muestra de gema a lo largo de una trayectoria determinada, normalmente a lo largo de una distancia superior a 1 cm. La temperatura de difusión debe superar los 1000℃, y el tiempo debe ser de varias horas.

Debido a las características de la estructura de la gema de óxido, el oxígeno no necesita desplazarse toda la distancia para producir el efecto deseado, lo que permite que esta difusión se produzca rápidamente. Por ejemplo, el proceso de difusión del oxígeno de la atmósfera en las vacantes de oxígeno del óxido de aluminio corindón que se muestra en la figura 4-17.

6.Clasificación de los métodos de tratamiento térmico

Según el tipo y el método de tratamiento térmico, existen tres métodos comunes de tratamiento térmico:

(1) Método de tratamiento térmico ordinario

El método ordinario de tratamiento térmico consiste en calentar directamente la gema, lo que provoca cambios en el contenido y el estado de valencia de los iones colorantes. A veces, también puede cambiar los defectos estructurales internos del cristal, alterando las propiedades físicas de la gema, como el color y la transparencia.

Por ejemplo, las piedras Geuda de Sri Lanka de color blanco lechoso, parduzco y amarillo claro se convierten en zafiros, las aguamarinas cambian de verde a azul aguamarina, las tanzanitas se vuelven azules tras el tratamiento térmico, etc.

(2) Método de tostado con reactivos químicos

El método de tostado con reactivos químicos, también conocido como método de difusión, se refiere al uso de reactivos químicos para destruir la estructura cristalina de la superficie de la piedra preciosa, haciendo que la composición química de la capa superficial cambie según lo previsto. Los iones colorantes dentro de la piedra preciosa también pueden intercambiarse a través de la capa superficial (difundiéndose hacia fuera o hacia dentro), dando lugar a cambios de estado de valencia o de contenido.

El zafiro de difusión, el topacio de difusión y la turmalina de difusión populares en el mercado internacional se obtienen mediante este método. Las gemas mejoradas con este método pueden aclarar gemas oscuras, convertir gemas grises claras en gemas azules, etc.

(3) Método de electrólisis de sales fundidas

Después de mezclar la sal fundida, colóquela en un crisol de grafito y proceda con el proceso de electrólisis. Se utiliza un alambre de platino (Pt) como ánodo, envolviendo la muestra de piedra preciosa con el ánodo de alambre de platino, de modo que la piedra preciosa se convierte en el ánodo y el crisol de grafito sirve como cátodo.

Después de que el electrolito se derrita en el horno, coloque el ánodo y la piedra preciosa juntos en la célula electrolítica para la electrólisis, como se muestra en la Figura 4-18. El voltaje del tanque de control se ajusta a 3.0V, y el tiempo de electrólisis es de 40-45 min. A continuación, retire el ánodo y la muestra. El proceso de electrólisis cambia el estado de valencia y el contenido de los iones colorantes en la gema, alterando así el color y la transparencia de la gema. La desventaja de este método es que si la sal fundida no se selecciona correctamente, puede ser excesivamente corrosiva para la piedra preciosa.

7. Métodos habituales de tratamiento térmico para mejorar las condiciones de las piedras preciosas

Hay muchos tipos de piedras preciosas que pueden mejorarse mediante tratamiento térmico, y las temperaturas requeridas varían según la piedra. Por ejemplo, los zafiros requieren una temperatura de tratamiento térmico alta, generalmente superior a 1300℃; los rubíes requieren una temperatura de tratamiento térmico relativamente más baja, en torno a 1000℃; otras piedras preciosas como la aguamarina, el cristal y la calcedonia requieren temperaturas en torno a 700℃. Las temperaturas controladas pueden dividirse a grandes rasgos en cuatro segmentos: calor bajo 200-400°C; calor medio 400-700℃; calor alto 800 ~1300℃; y calor fuerte por encima de 1300℃. Las condiciones de tratamiento térmico para piedras preciosas comunes se muestran en la Tabla 4-2.

Tabla 4-2 Condiciones para el tratamiento térmico de las piedras preciosas más comunes

Piedra preciosa	Finalidad del tratamiento térmico	Color final	Temperatura	Utilización
Ruby	Eliminar los colores mezclados (marrón, púrpura) para excluir o reducir las sustancias filamentosas y aumentar la transparencia.	Rojo	Alrededor de 1000℃	A menudo
Zafiro azul	Profundizar el color del corindón que contiene hierro y titanio, aclarar el azul intenso del corindón.	Azul	Calor fuerte	A menudo
Zafiro amarillo	Calentamiento de un corindón adecuado que contenga hierro claro o incoloro	Amarillo intenso	Fiebre alta	A menudo
Varios colores de zafiros	Caliente el corindón adecuado para eliminar las inclusiones "fibrosas" o "estrelladas".	Aumentar	Calor fuerte y elevado	A menudo
Luz estelar difusa rubí, zafiro	Las impurezas se difunden a la superficie de la gema por calentamiento ( TiO₂ ), presentando la luz de las estrellas	Rubí, zafiro luz de las estrellas	Calor fuerte primero, luego calor alto durante mucho tiempo	No se utiliza a menudo
Difusión del rubí y el zafiro	Los iones colorantes se difunden a la superficie de la gema a través del calentamiento, presentando color	Corindón de varios colores	Calor fuerte	Comúnmente utilizado para el azul
Aguamarina (incolora o verde)	Excluir los tonos amarillos en verde	Azul mar	Fiebre baja	De uso común
Berilo amarillo anaranjado	Excluir los tonos amarillos del verde	Rojo vivo	Baja temperatura	No se utiliza a menudo
Turmalina azul o verde intenso	El color se aclara	Azul o verde	Calor medio	De uso común
Turmalina rojo oscuro	Eliminar tonos negros	Rosa	Baja temperatura	De uso común
Turmalina verde ahumada	Eliminar el tono marrón	Verde brillante	Calor bajo	De uso común
Cuarzo ahumado	El color se aclara	Blanco o amarillo	Baja temperatura	De uso común
Algo de amatista	Calefacción marrón	Naranja-amarillo o verde	Baja temperatura	De uso común
Circón verde o marrón	Tratamiento marrón	Incoloro o azul	Fiebre alta	De uso común
Ágata, calcedonia, etc.	Variedades de iones de hierro	Rojo	Fiebre media-alta	De uso común
Cuarzo iris	Enfriamiento de cristales de cuarzo calentados	Se puede teñir en varios colores	Calor medio	Usar menos
Tanzanita	El calentamiento transforma la zoisita transparente en azul	Morado Azul	Calor medio	Generalizada

Sección IV Métodos de irradiación radiactiva

Irradiación es el proceso por el cual partículas microscópicas se propagan desde una fuente de radiación en todas las direcciones a través del espacio, lo que puede causar cambios en las propiedades físicas y químicas de los materiales. Esta sección presenta principalmente el equipo necesario para la irradiación radiactiva, las precauciones y el proceso de formación y eliminación de los centros de color de las piedras preciosas tras la irradiación.

1. Tipos de rayos de irradiación y fuentes de radiación

A fuente de radiación es un material o dispositivo que puede producir radiación ionizante. Los tipos más comunes de fuentes de radiación son los siguientes:

(1) Rayos emitidos por elementos radiactivos

Los elementos radiactivos emiten rayos β y rayos γ por desintegración, entre los cuales siete se utilizan principalmente para el tratamiento de irradiación de piedras preciosas. Por ejemplo, el isótopo radiactivo ⁶⁰El Co puede servir como fuente de rayos γ, emitiendo dos tipos de rayos a 1,17MeV y 1,33MeV, con una vida media de 5,3 años, comúnmente utilizado como fuente de radiación para la irradiación de piedras preciosas; además, el isótopo ¹³⁷El Ce y los elementos de combustible nuclear gastado también pueden utilizarse como fuentes de radiación de rayos γ.

Cuando los elementos radiactivos se desintegran, pueden emitir dos rayos γ cercanos en energía. Los rayos γ tienen un fuerte poder de penetración y pueden cambiar el color de las piedras preciosas; con una vida media larga, pueden utilizarse para tratamientos de irradiación durante mucho tiempo.

(2) Rayos producidos por aceleradores de electrones

En acelerador de electrones es un dispositivo eléctrico que acelera partículas cargadas a alta energía a través de campos electromagnéticos. Los aceleradores de electrones obtienen principalmente energía muy alta mediante campos electromagnéticos, y los distintos tipos de aceleradores de electrones pueden producir haces de electrones que van desde varios megaelectronvoltios hasta 300MeV, incluidos los aceleradores estáticos de electrones, los tubos de rayos X, los aceleradores de electrones por microondas, etc.

(3) Rayos producidos por reactores nucleares

A reactor nuclear es un dispositivo o material que produce radiación ionizante mediante transformación nuclear. Los neutrones producidos en los reactores nucleares se utilizan generalmente para la irradiación de piedras preciosas, y la reacción común es la interacción de partículas α con berilio ( ⁹Sé + ⁴Él -> ¹²C + n) ). Por lo tanto, la mezcla de fuentes naturales de radiación de partículas α con polvo de berilio puede producir una fuente de neutrones con una energía distribuida en torno a 0-13MeV, y la energía neutrónica más abundante es de unos 4MeV. Así pues, cuando se tratan piedras preciosas con irradiación, lo mejor es utilizar el proceso de fisión de un reactor nuclear como fuente de neutrones.

2. Equipo común para la irradiación de piedras preciosas

Entre los equipos habituales para la irradiación se encuentran los reactores, los aceleradores de electrones y los dispositivos de irradiación con fuente de cobalto. Se utilizan distintos tipos de equipos de irradiación para distintos tipos de piedras preciosas.

(1) Reactor

El tipo más utilizado es el reactor de investigación, que puede utilizar la radiactividad de los componentes del reactor para irradiar piedras preciosas. Existen cuatro tipos comunes de reactores de investigación: Reactor de Investigación de Agua Pesada (HWRR), Reactor de Piscina (SPR), Mini Reactor Fuente de Neutrones y Reactor Rápido de Neutrones. El Mini Reactor Fuente de Neutrones no suele utilizarse para el tratamiento de irradiación de piedras preciosas.

Las muestras de piedras preciosas se colocan en el reactor para su irradiación, determinándose el tiempo y la dosis de irradiación en función de la mejora de color deseada. Los reactores más utilizados son los siguientes:

① Reactor de investigación de agua pesada (HWRR)

El reactor de investigación de agua pesada es un dispositivo para llevar a cabo la irradiación de isótopos, el ensayo de combustibles y materiales, el dopaje neutrónico de silicio monocristalino, el análisis de activación neutrónica en el reactor, la irradiación para la modificación de dispositivos electrónicos y diversas investigaciones físicas. La irradiación de piedras preciosas es sólo uno de los campos de aplicación que ha desarrollado. Los distintos reactores de agua pesada tienen parámetros diferentes.

② Reactor de piscina (SPR)

Los reactores de piscina son ampliamente utilizados, con ventajas como el alto flujo, la disposición flexible y las bajas temperaturas de irradiación bajo el agua. Además de la investigación científica, pueden proporcionar tecnología de irradiación para la agricultura, la medicina, la aviación, la electrónica, etc., para irradiar piedras preciosas y perlas de agua dulce, dispositivos electrónicos, etc.

③ Reactor de neutrones rápidos

Los reactores de neutrones rápidos son un tipo de reactor nuclear relativamente avanzado. La tasa de utilización del combustible nuclear es muy alta, alcanzando 60%-70%, mientras que la tasa de utilización del combustible de uranio en nuestras centrales nucleares de reactores de agua a presión es de sólo 1%-2%; los reactores de neutrones rápidos utilizan plutonio- 239 industrial producido por reactores de agua a presión como carga inicial, convirtiendo el uranio-238 no fisible en combustible de plutonio fisible, también conocidos como reactores reproductores de neutrones.

(2) Aceleradores de electrones

Los aceleradores de electrones tienen una amplia gama de aplicaciones en física. El acelerador electrostático se utiliza habitualmente para irradiar piedras preciosas.

① Multiplicador de alto voltaje

Los multiplicadores de alta tensión se utilizan principalmente para la medición de datos nucleares, las reacciones nucleares de neutrones y partículas cargadas, el análisis de activación de neutrones y la irradiación con haz de electrones de diversos materiales, como la modificación de alambres y cables y la conservación de alimentos y frutas.

Sus partículas aceleradas incluyen protones, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, etc. Inyección por debajo de 5keV, N⁺puede cambiar las propiedades del material.

② Acelerador lineal de electrones

El acelerador lineal de electrones se utiliza para estudiar los efectos de la irradiación transitoria, la modificación por irradiación de materiales semiconductores (incluidas las gemas), la conservación de alimentos, etc. Sus ventajas son la alta energía (10 ~ 14MeV) y la elevada velocidad de penetración.

③ Acelerador electrostático

Las partículas que pueden acelerarse incluyen protones, deuterones, helio, electrones, oxígeno y nitrógeno. Su rango de energía es ajustable, se utiliza principalmente para la medición de datos nucleares, experimentos de reacción nuclear con neutrones y partículas cargadas, irradiación con haz de electrones, implantación de iones, etc., y sólo es adecuado para irradiar gemas con superficie modificada, como las perlas.

Ciclotrón

El ciclotrón es un acelerador de energía fija utilizado principalmente para experimentos que implican reacciones nucleares de partículas cargadas y para el análisis de activación de partículas cargadas y la comprobación de las propiedades de los materiales, con raras aplicaciones en la investigación de gemas.

(3) Dispositivo de irradiación con fuente de cobalto

El dispositivo de irradiación con fuente de cobalto es una herramienta que utiliza la radiación emitida por el isótopo radiactivo ⁶⁰Co y los siete rayos para estudiar los efectos de la radiación en los materiales (minerales, cristales, materiales orgánicos y organismos vivos, etc.) y realizar tratamientos de irradiación en estos materiales.

Esta fuente de irradiación tiene un bajo consumo de energía, una contaminación mínima y no deja residuos radiactivos. Se ha aplicado tempranamente en la irradiación de gemas, y es especialmente adecuada para la irradiación de cuarzo ahumado.

3. Tecnología de irradiación

Cuando se irradian piedras preciosas, éstas se colocan en una caja de muestras situada en el centro físico del reactor. Un motor debe girar continuamente la caja de la muestra, y debe haber dispositivos de la entrada y de la salida del agua para refrescar las muestras, con la temperatura del agua no excediendo 50℃. El equipo y el proceso de irradiación se muestran en la Figura 4-19.

Durante el proceso de irradiación, para conseguir piedras preciosas de color uniforme con tonos adecuados, deben respetarse las siguientes cuatro cuestiones técnicas clave a la hora de irradiar piedras preciosas:

(1) Para garantizar un color uniforme del producto, debe conseguirse una irradiación uniforme, y las piedras preciosas deben girarse a una velocidad constante o voltearse repetidamente durante la irradiación.

(2) Para evitar que las muestras se agrieten o sobrecalienten debido a una temperatura excesiva durante la irradiación, deben tomarse medidas de refrigeración adecuadas. Esto puede incluir la adición de agua de refrigeración circulante o la exposición periódica de las muestras al aire para su enfriamiento.

(3) La profundidad del color debe controlarse con una dosis de irradiación suficiente. La irradiación repetida es necesaria si se requiere un color más profundo para la gema. Antes de que se sature la dosis de irradiación, la profundidad del color de la gema es proporcional a la dosis de irradiación; cuanto mayor sea el tiempo de irradiación, más profundo será el color de la gema.

(4) El color mejorado por irradiación es a veces inestable y propenso a la decoloración cuando se expone a la luz y al calor. Un método de calentamiento a baja temperatura puede eliminar los centros de color inestables conservando los estables. Sin embargo, a menudo se producen cambios de color tras el calentamiento a baja temperatura. Por ejemplo, el topacio puede cambiar de marrón a azul y el cristal de marrón a amarillo. Si se controla mal la temperatura de calentamiento, puede desvanecerse por completo y volver al color anterior a la irradiación.

4. Formación y eliminación de centros de color durante la irradiación

La irradiación puede hacer que los cristales incoloros produzcan centros de color vacantes, dando lugar a colores ahumados o púrpuras. El color y la profundidad formados en el cristal tras la irradiación dependen del tipo y contenido de impurezas que contenga el cristal. Si el cristal incoloro contiene Al³⁺ impurezas, se volverá de color ahumado a negro tras la irradiación; si contiene Fe³⁺ impurezas, se volverá púrpura.

La intensidad del color tras la irradiación está relacionada con el contenido de impurezas de la gema. Un mayor contenido de impurezas da lugar a un color más intenso, mientras que un menor contenido de impurezas da lugar a un color más claro.

(1) El proceso de formación y eliminación de los centros de color

Tras el tratamiento de irradiación, las piedras preciosas generan centros de color internamente, provocando un cambio de color. Por ejemplo, en el cuarzo ahumado, el proceso de formación y eliminación de los centros de color puede verse en los diagramas de niveles de energía de la Figura 4-20 (a) a la Figura 4-20 (d). Cuando se forma un centro de color, los electrones se excitan del estado A al estado D y luego al estado B, lo que requiere mucha energía. Al eliminar el centro de color o desvanecimiento, los electrones se mueven del estado B al estado C y luego al estado A, lo que también requiere mucha energía. Estos centros de color, que requieren mucha energía para su formación y eliminación, son centros de color estables en la luz visible.

También existe otra situación como se muestra en la Figura 4-20 (e). El sistema forma un centro de color excitándose del estado / al estado D y luego al estado B, lo que requiere mucha energía; sin embargo, moverse del estado B al estado C de vuelta al estado A requiere muy poca energía. La Figura 4-20 ( f ) muestra que la formación de un centro de color del estado A al estado D y al estado B requiere muy poca energía, y moverse del estado B al estado C de vuelta al estado A también requiere muy poca energía.

Esta energía está dentro del rango de la luz visible. El sistema puede superar la barrera energética C y desvanecerse cuando incide la luz visible. Las propiedades de absorción de luz y transición a los estados excitados E y F permanecen inalteradas, pero todos estos colores pueden desvanecerse con la luz visible. Por lo tanto, los centros de color de las Figuras 4-12 (e) y (f) se denominan centros de color inestables.

(2) Estabilidad de los centros de color

Generalmente, el color de las piedras preciosas después del tratamiento de irradiación puede restaurarse a su color original mediante calentamiento. Las piedras preciosas con centros de color estables requieren temperaturas de tratamiento térmico más altas, mientras que las que tienen centros de color inestables requieren temperaturas de tratamiento térmico más bajas. Por ejemplo, el cuarzo ahumado generalmente requiere una temperatura de tratamiento térmico de 140-280℃ para eliminar el color ahumado (Figura 4-21), mientras que la amatista requiere una temperatura de tratamiento térmico más alta, generalmente superior a 400℃ (Figura 4-22). Por lo tanto, la amatista irradiada es más estable que el cuarzo ahumado.

Los centros de color de las piedras preciosas no son fijos; la temperatura a la que se desvanecen las muestras tras la irradiación varía con las distintas fuentes de radiación. La estabilidad del centro de color del mismo material, formado por diferentes causas, también difiere. Por ejemplo, el centro de color amarillo del zafiro, formado por irradiación artificial, es muy inestable y se desvanece rápidamente con la luz visible. Sin embargo, el centro de color amarillo del zafiro natural es estable a la luz visible y no se desvanece fácilmente.

La irradiación artificial es de alta dosis y corta duración, mientras que la irradiación en la naturaleza es de baja dosis y larga duración, lo que da lugar a diferentes alturas de las barreras energéticas C.

5. Cambios de color en las piedras preciosas causados por la irradiación

La irradiación produce diferentes efectos en las piedras preciosas, provocando diversos cambios en los distintos tipos de gemas. Cuando las partículas irradiadas penetran en una piedra preciosa, interactúan con los átomos o iones que contiene, alterando su estructura o su carga iónica, con lo que cambia su color. Los cambios en las piedras preciosas causados por la radiación incluyen los siguientes aspectos.

(1) Hace que la gema forme centros de color naturales ya descubiertos.

La irradiación puede producir los centros de color ya presentes en las piedras preciosas naturales, pero no suelen encontrarse en la naturaleza debido a la escasez de piedras preciosas naturales. Por ejemplo, el topacio azul natural es raro. En cambio, el color del topacio azul producido mediante irradiación es estable frente a la luz, el calor y otros factores, con un mecanismo de formación similar al del topacio azul natural. Por lo tanto, el topacio azul irradiado tiene valor comercial y, en la actualidad, no se ha encontrado ningún método de identificación eficaz para distinguir entre el topacio azul natural y el topacio azul irradiado, a excepción de una pequeña cantidad de residuos radiactivos; tiene el mismo valor utilitario que el topacio azul natural.

(2) Reforzar los centros de color existentes

El tratamiento de irradiación puede realzar los centros de color formados en las piedras preciosas naturales, haciendo que los colores de las piedras preciosas sean más vibrantes. Por ejemplo, el cuarzo natural puede producir colores verdes y morados tras el tratamiento de irradiación. Controlando la dosis y la duración de la irradiación, se puede conseguir el color deseado, que permanece estable a temperatura ambiente y no afecta al uso ni al desgaste.

(3) Restaurar los centros de color que se han desvanecido debido al calentamiento y a la exposición a la luz.

La irradiación y el tratamiento térmico son reacciones reversibles; por lo general, los colores formados por irradiación pueden recuperar los colores anteriores a la irradiación mediante tratamiento térmico. Del mismo modo, la irradiación posterior también puede producir los colores deseados.

(4) Mejorar y eliminar los colores no relacionados con el núcleo de color

Generalmente, cuando las piedras preciosas se someten a un tratamiento de irradiación, el color de las piedras preciosas irradiadas puede cambiarse controlando las condiciones de irradiación, como la dosis y el tiempo. La estabilidad del color después de la irradiación es un factor importante que afecta al valor de la piedra preciosa, y se hacen esfuerzos para lograr un núcleo de color estable al tiempo que se eliminan los núcleos de color inestables en la piedra preciosa.

(5) Formación de núcleos de color natural que no se han descubierto antes

A medida que se profundiza en el conocimiento de las causas de los colores de las piedras preciosas, aumentan continuamente los tipos de piedras preciosas que pueden someterse a tratamiento de irradiación, y las variaciones de color de las piedras preciosas son cada vez más diversas. Se cree que la irradiación puede producir núcleos de color que las piedras preciosas naturales no poseen, creando así nuevas variedades y formando nuevos mecanismos de color de las piedras preciosas.

En la actualidad, se utilizan muchos tipos de piedras preciosas para el tratamiento por irradiación, siendo relativamente comunes los diamantes, zafiros, topacios, berilos, circones, cristales, turmalinas y perlas. Los cambios de color de estas piedras preciosas tras el tratamiento de irradiación se muestran en la Tabla 4-3.

Tabla 4-3 Tipos comunes de piedras preciosas irradiadas y cambios de color

Tipos de piedras preciosas	Cambios de color antes y después de la irradiación
Diamante	Incoloro, amarillo claro, verde, azul o negro, marrón, rosa, rojo
Zafiro	Incoloro-Amarillo (Inestable)
Beryl	Incoloro: amarillo, rosa, amarillo dorado, azul verdoso, etc.
Aguamarina	Azul - Verde, Azul claro - Azul oscuro
Topacio	Incoloro - Marrón (inestable), Azul; Amarillo - Rosa, Naranja Rojo
Turmalina	Incoloro, amarillo claro, marrón, rosa, rojo, verde, azul, etc.
Zircón	De incoloro a marrón, rojo claro
Cristal	Incoloro a amarillo, amarillo-verde, verde, ahumado, púrpura
Mármol	Blanco, amarillo, azul, morado
Perla	De incoloro a gris, marrón, azul o negro

6. El impacto del tratamiento de irradiación en las piedras preciosas

Al irradiar piedras preciosas, es importante tener en cuenta los efectos de la dosis y el tiempo de irradiación sobre ellas. Deben utilizarse diferentes fuentes de irradiación para distintos tipos de piedras preciosas, y el tiempo de irradiación depende del color deseado. Durante el proceso de irradiación deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:

(1) Una energía de irradiación excesiva y un tiempo de irradiación prolongado pueden afectar negativamente a la formación de centros de color en los cristales de la piedra preciosa. A veces pueden provocar la agregación de vacantes, haciendo que la piedra preciosa aparezca gris o negra.

(2) El efecto de la irradiación se produce desde la superficie hacia el interior, y el color de la gema se intensifica gradualmente desde el exterior. Cuando la energía de irradiación es demasiado alta, los iones de la superficie de la gema pueden absorber suficiente energía como para desprenderse de la superficie, lo que provoca daños superficiales.

(3) Cuando la energía de irradiación es demasiado alta, puede causar rápidamente altas temperaturas localizadas en la piedra preciosa, lo que provoca el desconchado de la superficie.

(4) Los residuos radiactivos producidos tras el tratamiento de irradiación de piedras preciosas están relacionados con el tipo de rayos de irradiación, la dosis de irradiación y la vida media de los isótopos radiactivos. Los residuos radiactivos deben cumplir las normas nacionales antes de ser comercializados.

Tras la irradiación, la radiactividad residual en la superficie de la piedra preciosa está relacionada con el tipo de exposición a la radiación, la cantidad de irradiación, los tipos y el contenido de impurezas en la muestra y la vida media de los elementos radiactivos. Las piedras preciosas irradiadas deben reposar durante algún tiempo y su radiactividad residual debe estar por debajo de las normas nacionales antes de ser comercializadas. Según las "Normas de Protección Radiológica" establecidas por la Comisión Internacional de Protección Radiológica, el valor de exención para la actividad específica de los materiales radiactivos naturales es el mismo en todos los países. La actividad específica de los materiales radiactivos naturales debe ser inferior a 350Bq/g por gramo; los límites de exención para los materiales radiactivos artificiales varían, siendo el límite del Reino Unido inferior a 100Bq/g, mientras que Japón, Francia e Italia fijan sus límites de exención para los materiales radiactivos artificiales en menos de 74Bq/g. La norma establecida por Estados Unidos es la más baja, de 15Bq.

Sección V Método de tratamiento a alta temperatura y alta presión

El tratamiento de optimización del color de los diamantes incluye principalmente el tratamiento por irradiación y el tratamiento a alta temperatura y alta presión. Desde 1930, se han utilizado métodos comerciales de tratamiento con radiaciones de alta energía para mejorar el color de los diamantes de calidad gema. Dado que la radiación residual de los diamantes irradiados es potencialmente nociva para el cuerpo humano, lo que limita la aceptación de las piedras preciosas irradiadas por parte de los consumidores, los gemólogos han estado trabajando para encontrar un método de tratamiento del color del diamante que sea inocuo y factible. El método de alta temperatura y alta presión se utilizó inicialmente para los diamantes sintéticos y, más tarde, se descubrió que simulando las condiciones de crecimiento y el entorno de los diamantes se podía mejorar su color.

1. Historia de la modificación del color a alta temperatura y alta presión

En la naturaleza, la mayoría de los diamantes son diamantes marrones de tipo Ia, y son raros los diamantes incoloros y de color de alta calidad que se dan de forma natural. La rareza de los diamantes, el color y el brillo han intensificado la demanda de diamantes de alta calidad. La modificación del color del diamante siempre ha sido un tema de investigación para los investigadores de gemas.

Desde la década de 1960, países como Estados Unidos, Japón y Rusia han investigado sucesivamente la modificación del color de los diamantes a alta temperatura y alta presión. General Electric fue la primera en proponer una posible predicción de los cambios de color de los diamantes. Posteriormente, Nikitin et al. (1969) utilizaron métodos de tratamiento a alta temperatura y alta presión para transformar diamantes de tipo Ia amarillo claro en diamantes amarillos y amarillo verdosos.

General Electric y De Beers han publicado una serie de métodos globales de modificación del color del diamante marrón natural. Sin embargo, la mayoría de estos diamantes marrones son de tipo IIa, y los instrumentos utilizados son prensas de dos caras, lo que da como resultado diamantes tratados que son en su mayoría próximos a la incoloridad con un ligero tono gris. A finales del siglo XX, utilizando una prensa prismática, la empresa Nova consiguió tratar con éxito diamantes marrones de tipo Ia para convertirlos en diamantes de color amarillo-verde, verde-amarillo, azul-verde y rosa. En el siglo XXI, algunos estudiosos y empresas han aplicado métodos de tratamiento a alta temperatura y alta presión para mejorar o alterar el color de los diamantes sintetizados por deposición química de vapor, principalmente tratándolos en tonos amarillos y marrón claro. Empresas de piedras preciosas de países como Rusia y Suecia también han adoptado con éxito métodos de alta temperatura y alta presión para mejorar el color de los diamantes.

En nuestro país, la tecnología de modificación del color de los diamantes a alta temperatura y alta presión se inició relativamente tarde, y las investigaciones al respecto no comenzaron hasta finales del siglo XX. Nuestro país ha llevado a cabo con éxito investigaciones experimentales sobre la modificación del color de los diamantes a alta temperatura y alta presión. El equipo de uso común en nuestro país es una prensa de seis lados, y las condiciones de presión siguen siendo inferiores a las de las condiciones experimentales avanzadas en el extranjero; sin embargo, siempre que las condiciones se controlen adecuadamente, sigue siendo posible convertir diamantes marrones en diamantes incoloros.

2. Principales tipos mejorados por alta temperatura y alta presión

El método de modificación del color a alta temperatura y alta presión es similar a las condiciones de los diamantes sintéticos; por lo general, la presión de las muestras debe alcanzar los 6GPa, la temperatura ronda los 2100℃ y la duración es muy corta, no superior a 30 minutos.

Dos tipos comunes de diamantes han sido sometidos a tratamiento de color en el mercado: los diamantes marrones de tipo IIa con bajo contenido en nitrógeno que se transforman en diamantes blancos, con aclaramiento del color tras el tratamiento, e incluso pueden cambiar a grados de color E, F, G, etc. Suelen marcarse con la inscripción "GE-POL" en la faja del diamante mediante láser y se denominan comúnmente diamantes GE-POL o diamantes tratados con GE; el otro tipo son los diamantes Nova, que transforman los diamantes pardos o impuros de color blanco amarillento de tipo Ia que contienen nitrógeno en diamantes de color. Los diamantes tratados presentan un marcado componente verde o amarillo vibrante, que en su mayor parte cae dentro del espectro amarillo verdoso a amarillo verdoso, con un pequeño número que es amarillo o amarillo parduzco, conservando a menudo patrones de crecimiento octaédricos de marrón a amarillo. Las condiciones y principales características de identificación de estos dos tipos de diamantes tratados a alta temperatura y alta presión pueden consultarse en la sección III (2) de métodos de tratamiento de optimización de diamantes con el sitio web: https://sobling.jewelry/unveiling-single-crystal-gemstones-like-sapphire-beryl-and-diamond/.

Desde 2010, algunas grandes empresas de joyería han comenzado a realizar investigaciones experimentales sobre la modificación del color de las piedras preciosas de zafiro utilizando métodos de alta temperatura y alta presión. La presión requerida para las gemas de zafiro es relativamente baja en comparación con los diamantes, generalmente alrededor de 100MPa, lo que puede hacer que el color de los zafiros azules sea más vibrante. Una empresa alemana fue la primera en utilizar una presión baja de 2,5 MPa para tratar piedras preciosas de zafiro. Mientras tanto, el berilo puede conseguir colores más vibrantes mediante el calentamiento a baja temperatura y baja presión.

Copywrite @ Sobling.Jewelry - Fabricante de joyería personalizada, fábrica de joyería OEM y ODM

Heman

Experto en productos de joyería --- 12 años de abundante experiencia

Hola querida,

Soy Heman, padre y héroe de dos hijos increíbles. Me complace compartir mis experiencias en joyería como experto en productos de joyería. Desde 2010, he servido a 29 clientes de todo el mundo, como Hiphopbling y Silverplanet, ayudándoles y apoyándoles en el diseño creativo de joyas, el desarrollo de productos de joyería y la fabricación.

Si usted tiene alguna pregunta sobre el producto de la joyería, no dude en llamar o enviarme un correo electrónico y vamos a discutir una solución adecuada para usted, y usted recibirá muestras gratuitas de joyería para comprobar la artesanía y la joyería detalles de calidad.

¡Crezcamos juntos!

Deja una respuesta Cancelar la respuesta

Categorías de PUESTOS

¿Necesita apoyo para la producción de joyas?

Envíe su consulta a Sobling

Hola querida,

¡Crezcamos juntos!

Sígueme

¿Por qué elegir Sobling?

CERTIFICACIONES

Sobling respeta las normas de calidad

Entradas más recientes

Cómo mejorar sus joyas con técnicas de tratamiento de superficies

Heman - Experto en productos de joyería 4 de marzo de 2025

Explore el mundo de los tratamientos superficiales de joyería con esta completa guía. Conozca el pulido, la galvanoplastia, el chapado químico y técnicas avanzadas como los recubrimientos PVD, el esmalte y la nano pulverización. Descubra cómo mejorar las joyas con acabados de oro, plata y colores. Perfecto para joyerías, diseñadores, vendedores de comercio electrónico y cualquiera que desee añadir toques únicos a sus piezas.

Leer Más "

Figura 5-21 Presionando el borde metálico

Cómo engastar piedras preciosas a la perfección: Guía paso a paso para joyeros

Heman - Experto en productos de joyería 9 de enero de 2025

Este artículo es un tesoro para los aficionados a la joyería, ya que ofrece técnicas detalladas para el engaste de piedras preciosas. Desde la preparación de las piedras preciosas hasta la fijación de las joyas con cera caliente, abarca métodos de engaste específicos como el engaste con garras y en bisel. La guía también incluye el uso de herramientas comunes y operaciones paso a paso, ayudando a joyerías, estudios, marcas, minoristas, diseñadores y vendedores de comercio electrónico y envío directo a mejorar sus habilidades de joyería para crear exquisitas joyas personalizadas.

Leer Más "

Después del acabado de la joya, los agujeros de arena quedan expuestos en cierta parte de la joya, como se muestra en la Figura 7-7.

Cómo hacer inspección de calidad y análisis de defectos comunes en el acabado de joyas

Heman - Experto en productos de joyería 22 de julio de 2024

Este artículo trata principalmente tres aspectos significativos en el acabado de joyas como son el limado, el lijado y el pulido. incluyendo el análisis, las soluciones y los casos.

Leer Más "

consejos para el cuidado de las joyas de moissanita

¿Cuáles son las principales propiedades y métodos de cuidado de los materiales de joyería más populares?

Heman - Experto en productos de joyería octubre 21, 2025

Aprenda a cuidar el oro, la plata, el platino, los diamantes, la jadeíta, el rubí, el zafiro, las perlas y el ámbar. Descubra métodos de limpieza, almacenamiento adecuado para evitar arañazos y oxidación, y consejos para mantener el brillo. Conocimientos esenciales para que vendedores, diseñadores y minoristas de joyería protejan el valor y la belleza de sus productos.

Leer Más "

¿Qué es el engaste a ras, el engaste gitano, el engaste de tensión, el engaste de canal y el engaste invisible para joyería?

Heman - Experto en productos de joyería 12 de diciembre de 2024

Este artículo explora diversas técnicas de engaste de gemas, como los engarces a ras, gitanos, de tensión, de canal e invisibles. Destaca sus características únicas y sus aplicaciones en el diseño de joyas, lo que lo convierte en un valioso recurso para joyerías, diseñadores y marcas que buscan mejorar sus creaciones y atraer clientes.

Leer Más "

Guía completa de Joyería en vidrio y vidrio coloreado: Materiales, cuidado y artesanía

Heman - Experto en productos de joyería 3 de marzo de 2025

Descubra la belleza de los adornos de cristal y vidrio coloreado. Conozca sus materiales únicos, como el cristal y el vidrio sin plomo, y cómo se elaboran con técnicas como la fundición a la cera perdida. Obtenga consejos sobre el cuidado de estas delicadas piezas para que sigan brillando. Perfecto para joyerías, diseñadores y cualquiera que desee añadir un toque de elegancia a su colección.

Leer Más "

Gemas de zafiro artificial sostenible cultivadas en laboratorio

Métodos de optimización y características típicas de las piedras preciosas, Características de identificación de las piedras preciosas naturales y sintéticas

Heman - Experto en productos de joyería 13 de noviembre de 2024

Descubra los secretos de los tratamientos de las piedras preciosas con nuestra guía. Aprenda a detectar mejoras como la perforación y el relleno con láser en diamantes, los tratamientos térmicos en rubíes y los tintes en zafiros. Imprescindible para joyeros, diseñadores y minoristas para garantizar la calidad y autenticidad de las joyas hechas a medida.

Leer Más "

¿Cómo hacer bisutería con abalorios? Técnicas de Abalorios de Básicas a Avanzadas para Creadores de Joyas

Heman - Experto en productos de joyería 2 de abril de 2025

Aprenda técnicas básicas de abalorios, como enhebrar, anudar y utilizar accesorios metálicos. Esta guía abarca el enhebrado simple y cruzado, los métodos de avance y retroceso, el retorno de cuentas y la puntada plana. También incluye consejos para el cordón de abalorios, el cordón elástico y los toques finales. Perfecto para joyerías, estudios, diseñadores y cualquiera que haga piezas a medida.

Leer Más "

Fábrica de joyería, joyería de personalización,Moissanite fábrica de joyería,Joyería de cobre de latón,Joyería Semi-Preciosas,Gemas Sintéticas Joyería,Freshwater Pearl Joyería,Sterling Silver CZ Joyería,Gemas Semi-Preciosas personalización,Gemas Sintéticas Joyería

productos destacados

categoría de productos

categoría de materiales

¿Cómo optimizar las piedras preciosas? Desbloquear 5 métodos y Guía de Equipamiento

¿Cómo optimizar las piedras preciosas? Desbloquear 5 métodos y Guía de Equipamiento

Piedra preciosa Optimizada Métodos y principales equipos utilizados

Índice

Sección I Método de tratamiento químico de piedras preciosas

1. Teñido y coloración

(1) Requisitos para materiales, tintes y disolventes

① Requisitos de los materiales para gemas

② Requisitos de los colorantes (incluidos tintes y pigmentos)

③ Requisitos para los disolventes colorantes

(2) Factores que afectan al efecto tintóreo de las piedras preciosas

① Tratamiento de lavado ácido

② Temperatura de calentamiento y tiempo de tratamiento de tintura.

(3) Características de identificación de las piedras preciosas teñidas

2. Blanqueo

3. Relleno por inyección

(1) Cubrir grietas

(2) Mejorar la estabilidad de las piedras preciosas

(3) Mejorar el brillo del color y el valor económico de las piedras preciosas

Sección II Métodos de tratamiento físico de las gemas

1. Recubrimiento superficial

2. Revestimiento de superficies

3. Sobrecrecimiento

4. Capa intermedia y sustrato

5. Compuesto

Sección III Método de tratamiento térmico

1. Equipos de tratamiento térmico

1.1 Equipos primarios

(1) Horno de tratamiento térmico ordinario

① Horno de resistencia

② Horno de fusión de sal:

③ Hornos de combustible:

(2) Horno de atmósfera controlada

① Horno de trabajo de atmósfera controlada:

② Dispositivo generador de atmósfera controlada.

(3) Horno de tratamiento térmico al vacío

(4) Dispositivo de tratamiento térmico por láser y haz de electrones

1.2 Instrumentos y dispositivos auxiliares para el tratamiento térmico

(1) Termopar

① Principio de medición de un termopar:

② Estructura y tipos de termopares:

Figura 4-11 Estructura del termopar

③ Cable de compensación del termopar:

(2) Termómetros de radiación y termómetros ópticos

① Termómetro de radiación:

② Pirómetro óptico:

Figura 4-14 Condiciones de orientación del pirómetro óptico (Wu Ruihua, 1994)

(3) Crisol

2. Principios del tratamiento térmico para mejorar las piedras preciosas

(1) Cambiar el contenido o el estado de valencia de los iones cromóforos de las piedras preciosas mediante tratamiento térmico.

(2) Modificación de la composición de las piedras preciosas orgánicas mediante tratamiento térmico

(3) El tratamiento térmico produce centros de color

(4) El tratamiento térmico provoca cambios de color en las gemas hidrosolubles debido a los efectos de la deshidratación.

(5) El tratamiento térmico provoca cambios en la estructura cristalina

(6) El tratamiento térmico mejora las inclusiones sedosas y el efecto de luz estelar en las piedras preciosas

3. Condiciones para el tratamiento térmico

(1) La velocidad de calentamiento a una temperatura superior

(2) La temperatura más alta alcanzada durante el tratamiento térmico

(3) Tiempo de espera

(4) Curva de enfriamiento

(5) Atmósfera en el horno

(6) Presión en el horno

4. Efectos térmicos en el tratamiento térmico

Cuadro 4-1 Mecanismo y ejemplos de efectos térmicos

5. Redox y difusión de gases

(1) Redox

(2) Difusión de gases

6.Clasificación de los métodos de tratamiento térmico

(1) Método de tratamiento térmico ordinario

(2) Método de tostado con reactivos químicos

(3) Método de electrólisis de sales fundidas

Figura 4-18 Diagrama esquemático del experimento de electrólisis de sales fundidas

7. Métodos habituales de tratamiento térmico para mejorar las condiciones de las piedras preciosas

Tabla 4-2 Condiciones para el tratamiento térmico de las piedras preciosas más comunes

Sección IV Métodos de irradiación radiactiva

1. Tipos de rayos de irradiación y fuentes de radiación

(1) Rayos emitidos por elementos radiactivos