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3 types de techniques pour améliorer les pierres précieuses
Découvrir les principes d'amélioration et la classification des techniques d'amélioration
L'amélioration des pierres précieuses est un moyen par lequel les gens utilisent certaines technologies scientifiques et techniques de traitement pour modifier les propriétés physiques et la stabilité chimique des pierres précieuses de qualité inférieure, telles que la couleur, la clarté, l'éclat et la durabilité, afin d'améliorer leur effet décoratif et leur valeur économique.
Les pierres précieuses qui ont été améliorées sont appelées pierres précieuses améliorées. Elles sont également connues sous le nom de produits artificiellement améliorés ou de traitements optimisés des pierres précieuses. Toutefois, quel que soit le nom, étant donné qu'elles ne sont plus les pierres naturelles d'origine, elles doivent être classées comme pierres artificielles.
Schéma du four à puits (a) et du four à tubes (b) (K. Nassau, 1984)
Table des matières
Section I Principes de l'amélioration des gemmes
L'élimination des divers défauts présents dans la grande majorité des pierres précieuses naturelles afin d'en améliorer la beauté, la durabilité et la facilité d'utilisation est le principe de l'amélioration des pierres précieuses. Par conséquent, l'amélioration des pierres précieuses et la vente de pierres précieuses améliorées doivent respecter les principes de pragmatisme et de recherche de la vérité.
1. Principes d'amélioration
Les gemmes améliorées artificiellement, comme les gemmes formées naturellement, ont leurs propres caractéristiques et normes d'évaluation. En plus de posséder les propriétés physiques et chimiques et les types de processus inhérents aux gemmes naturelles, les gemmes améliorées présentent également des caractéristiques uniques dans leurs processus d'amélioration. Bien que diverses pierres précieuses naturelles présentent des caractéristiques différentes après avoir été améliorées par différentes méthodes, il existe des exigences d'évaluation communes pour toutes les pierres précieuses améliorées artificiellement.
(1) L'attrait esthétique
La valeur des pierres précieuses réside dans leur beauté, et la beauté réside dans leur couleur. La recherche de la beauté est une aspiration commune dans le monde matériel. Qu'il s'agisse d'êtres humains, d'animaux ou de plantes, ou encore de pierres précieuses, de jade ou de pierres uniques, tous s'embellissent et embellissent leur environnement, intentionnellement ou non. Les gens aiment les pierres précieuses parce que leurs belles couleurs leur permettent de jouir de la beauté tant sur le plan spirituel que matériel.
La beauté des pierres précieuses se reflète dans leur beauté intérieure, leur beauté extérieure et leur qualité de fabrication. La tâche principale de l'amélioration artificielle est de révéler autant que possible la beauté intérieure potentielle des pierres précieuses ou d'améliorer leur beauté extérieure et leur qualité de fabrication par le biais d'un traitement.
(2) Durabilité
La durabilité signifie que l'effet idéal obtenu par l'amélioration artificielle de la pierre précieuse peut rester stable et ne pas subir de changements significatifs dans un environnement physique et chimique normal. D'une manière générale, la durabilité de l'effet d'amélioration de la pierre précieuse dépend de la modification de la composition chimique et de la structure interne de la pierre précieuse au cours du processus d'amélioration et de la stabilité des substances étrangères ajoutées.
Aucun pays ne définit clairement la période de stabilité des pierres précieuses améliorées. Pour les porteurs, plus la période de stabilité est longue, mieux c'est, au moins sans changements significatifs pendant la période de port. Étant donné que la valeur économique des pierres précieuses améliorées est inférieure à celle des pierres précieuses naturelles similaires, il est exigé que, dans des conditions environnementales normales, la durabilité soit maintenue pendant plus de 10 ans.
(3) Sécurité
① Inoffensif
Les pierres précieuses améliorées sont destinées à être portées et manipulées et entrent souvent en contact avec la peau humaine. Les substances nocives contenues dans les pierres précieuses améliorées peuvent nuire au corps humain si elles dépassent les limites de sécurité fixées. En particulier après les réactions chimiques et l'irradiation radioactive au cours du processus d'amélioration, certains produits chimiques nocifs (sels irritants pour la peau et colorants toxiques) et la radioactivité résiduelle peuvent nuire de manière significative au corps humain. Par conséquent, les substances nocives restant dans les pierres précieuses améliorées ne doivent pas être mises sur le marché tant qu'elles n'ont pas atteint des niveaux sûrs.
② Pas de pollution
Les colorants chimiques utilisés dans le processus d'amélioration des pierres précieuses ont une bonne stabilité et ne tachent pas les autres matériaux, tels que la peau et les vêtements. En outre, des gaz nocifs et d'autres déchets sont souvent produits lors de l'amélioration des pierres précieuses. Si la protection est inadéquate, ils pollueront l'environnement.
③ Sécurité
Au cours du processus d'amélioration des pierres précieuses, les rayonnements de haute intensité, les courants à haute pression des fours thermiques, les réactifs chimiques explosifs et inflammables, les gaz toxiques et nocifs et les poussières fines peuvent présenter des risques importants pour le personnel de production.
2. Règles d'amélioration
Toutes les méthodes utilisées pour améliorer l'apparence (couleur, clarté ou phénomènes spéciaux), la durabilité ou l'utilisation des bijoux et des pierres précieuses, à l'exception de la taille et du polissage, sont divisées en deux catégories : l'optimisation et le traitement.
(1) Optimisation
Il s'agit de méthodes traditionnelles largement acceptées par les gens et visant à améliorer la beauté potentielle des pierres précieuses. Les méthodes qui font partie de l'optimisation comprennent le traitement thermique, le blanchiment, le cirage, le trempage dans de l'huile incolore et la teinture (pour l'agate et la calcédoine, etc.). La dénomination des pierres précieuses optimisées peut utiliser directement les noms des pierres précieuses, et il n'est pas nécessaire de l'indiquer dans le certificat d'identification. Par exemple, les saphirs bleu clair et bleu grisâtre avec des inclusions ressemblant à de la soie provenant du Myanmar et du Sri Lanka peuvent être transformés en de magnifiques saphirs bleus après un traitement thermique dans des conditions réductrices ; les topazes incolores ou jaunes du Brésil peuvent devenir des topazes bleues après irradiation et traitement thermique ; les émeraudes de qualité moyenne à faible provenant de Colombie peuvent voir leurs fines fissures dissimulées et leur transparence améliorée par trempage dans de l'huile incolore ; et la teinture de la calcédoine et de l'agate les plus anciennes, etc. peut être vendue comme un produit naturel sans explication.
(2) Traitement
Désigne les méthodes non traditionnelles que les gens n'acceptent pas encore. Ces méthodes comprennent le trempage dans de l'huile colorée, le remplissage (remplissage de verre, remplissage de plastique ou remplissage avec d'autres matériaux durs), le cirage (pour la turquoise), la teinture, l'irradiation, le perçage au laser, l'enrobage, la diffusion et le traitement à haute température et à haute pression. Le nom est ajouté pour les pierres précieuses traitées en ajoutant le mot "traitement" entre parenthèses après le nom de la pierre précieuse correspondante, et la méthode de traitement spécifique doit être décrite dans le certificat d'identification. Supposons qu'il ne soit pas possible de déterminer si la pierre précieuse a été traitée dans les conditions actuelles de la technologie d'identification générale. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de l'indiquer après le nom de la pierre précieuse, mais une note explicative doit être ajoutée.
La norme nationale stipule également que les pierres précieuses synthétiques traitées artificiellement peuvent être nommées directement en utilisant le nom de base des pierres précieuses synthétiques. Pour les réglementations pertinentes, voir le tableau 6-1.
Tableau 6-1 Méthodes d'amélioration courantes pour le traitement et l'identification des pierres précieuses Caractéristiques
| Nom de la pierre précieuse | Méthode d'amélioration | Effet d'amélioration | Caractéristiques d'identification | Classification |
|---|---|---|---|---|
| Diamant | Perçage au laser | Améliorer la pureté | Objets tubulaires blancs visibles, trous de laser, quelques obturations incolores | Traitement |
| Traitement de revêtement | Amélioration de la couleur et de la résistance à l'usure | Le revêtement peut se détacher et être gratté à l'aide d'un couteau ou d'une aiguille ; la structure du revêtement est principalement granuleuse, 1500 cm.-1 la largeur du pic augmente | Traitement | |
| Traitement de remplissage | Améliorer la couleur | Les fissures de remplissage présentent des effets de scintillement variables ; les zones sombres sont jaune orangé ou pourpre à rose rouge violacé, etc. ; les zones claires présentent un scintillement bleu à bleu-vert, vert-jaune, jaune, etc. La charge peut contenir des bulles, des substances floconneuses, des structures ressemblant à de la brume, des structures fluides, etc. La transparence est réduite et il peut y avoir des zones incomplètement remplies. | Traitement | |
| Traitement par irradiation thermique | Améliorer la couleur | En immersion dans l'huile, les diamants colorés présentent des bandes de couleur et des taches au niveau du pavillon, réparties en forme de parapluie. Les lignes d'absorption de 594 nm et 699 nm sont visibles ; les diamants vert foncé peuvent présenter une ligne d'absorption de 741 nm (à basse température). Cette méthode est souvent utilisée pour transformer les pierres précieuses claires en couleurs sombres, selon le principe de la transformation de la couleur. | Traitement | |
| Traitement à haute température et à haute pression | Améliorer la couleur | Les inclusions visibles de type brouillard sont généralement difficiles à détecter. La spectroscopie Raman montre un pic d'absorption distinct à 637 nm et un spectre d'excitation à 575 nm. La couleur change en raison des modifications de la structure du réseau. | Traitement | |
| Rubis | Traitement thermique | Améliorer la couleur | Des fissures de contrainte floconneuses et annulaires apparaissent autour des inclusions solides, les inclusions fibreuses et en forme d'aiguilles se présentant sous la forme d'un brouillard blanc intermittent. Les cristaux négatifs présentent des signes d'érosion ou des formes arrondies, et des motifs jumeaux et des inclusions ressemblant à des empreintes digitales sont également visibles. On observe des blocs de couleur en forme de grille, des halos de diffusion inégaux et des taches. | Optimisation |
| Trempé dans de l'huile colorée | Amélioration des couleurs | Les fissures présentent des interférences colorées et des précipités granuleux. Les taches d'huile de surface sont visibles, la couleur étant concentrée dans les fissures, et des schémas d'écoulement sont observables. Sous fluorescence, elle peut émettre une fluorescence orange et jaune. | Traitement | |
| Teinture | Amélioration des couleurs | Les couleurs visibles sont concentrées dans les fissures, la brillance de la surface est faible, le pléochroïsme est anormal et la fluorescence rouge-orange peut apparaître lorsqu'on l'essuie avec de l'acétone. | Traitement | |
| Traitement par diffusion | Améliorer ou créer des effets de lumière étoilée | La distribution de la couleur est inégale en surface ; les lignes étoilées sont uniformes ; le dichroïsme est flou ; les taches de couleur émettent une fluorescence rouge ; indice de réfraction 1,78-1,79(1,80) ; la couleur peut se concentrer sur les bords ou à l'intérieur des fissures ou des piqûres avant le traitement ; les caractéristiques internes sont similaires à celles des phases traitées thermiquement. | Traitement | |
| Traitement de remplissage | Accroître la transparence | Remplissages vitreux dans les fissures visibles ou les cavités superficielles, bulles d'air résiduelles, faible éclat ; leur structure de composition est différente de celle du rubis, et les remplissages peuvent être identifiés par spectroscopie infrarouge ou Raman. | Traitement |
| Nom de la pierre précieuse | Méthode d'amélioration | Effet d'amélioration | Caractéristiques d'identification | Classification |
|---|---|---|---|---|
| Saphir | Chaleur Traitement | Améliorer la couleur | Semblable à la structure des rubis traités à la chaleur. Taches de couleur en forme de treillis, bandes de couleur originales, bords des taches de couleur flous, pas de bande d'absorption à 450 nm. | Optimisation |
| Diffusion | L'amélioration des couleurs ou la production d'effets de type étoilé. | En immersion dans l'huile ou en lumière diffuse, les couleurs sont concentrées sur les bords des crêtes ou des fissures, inégales, ressemblant à des filets. Les inclusions étoilées sont fines et droites, et les inclusions en forme d'aiguille sont concentrées à la surface, avec une fluorescence bleu-blanc ou bleu-vert possible sous une lumière à ondes courtes, et peuvent ne pas présenter la bande d'absorption de 450 nm. | Traitement | |
| Irradiation | Améliorer la couleur | Les saphirs incolores, jaune clair et certains saphirs bleu clair peuvent produire un jaune profond ou un jaune orangé après irradiation, ce qui est extrêmement instable et difficile de déterminer la base du traitement avec des instruments conventionnels. | Traitement | |
| Émeraude | Immergé dans de l'huile incolore | Améliorer la couleur | Couleurs d'interférence incolores ou jaune clair visibles dans les fissures. Apparaît en fluorescence jaune-vert ou vert-jaune sous de longues ondes et "transpire" sous l'effet de la chaleur. | Optimisation |
| Trempé dans de l'huile colorée | Amélioration des couleurs | Réflexion verte dans les fissures ; décoloration par l'acétone. Fluorescence jaune-vert ou jaune verdâtre aux grandes longueurs d'onde. | Traitement | |
| Traitement de remplissage | Améliorer la durabilité des couleurs | Le mastic est réparti le long des fissures et apparaît vert et réfléchissant, brumeux, avec des bulles et une structure fluide ; il "transpire" lorsqu'il est sondé avec une aiguille chaude ; il peut être dissous avec de l'acétone. | Traitement | |
| Aigue-marine | Traitement thermique | Améliorer la couleur | Bleu-vert, jaune, vert coloré par le fer, peut devenir bleu après traitement thermique, stable, ne peut être mesuré par les instruments conventionnels. | Optimisation |
| Œil de chat | Irradiation | Améliorer la couleur et l'eyeliner | Les instruments conventionnels ne sont pas faciles à détecter | Traitement |
| Béryl | Traitement thermique | Améliorer la couleur | Couramment utilisé pour le traitement de la couleur de la morganite, en éliminant le ton jaune pour produire un rose pur. 400℃ En dessous de la stabilité, les instruments réguliers ne sont pas faciles à détecter. | Optimisation |
| Irradiation | Changer de couleur | Les changements d'incolore, rose clair à jaune (stable en dessous de 250℃) ou bleu, souvent difficile à détecter. Le béryl bleu irradié présente des bandes d'absorption situées à 688nm, 624nm, 578nm, 560 nm et autres. | Traitement | |
| Revêtement | Donne un aspect vert | Le décollement de la pellicule verte est visible à la loupe | Traitement |
| Nom de la pierre précieuse | Méthode d'amélioration | Effet d'amélioration | Caractéristiques d'identification | Classification |
|---|---|---|---|---|
| Tourmaline | Chaleur Traitement | Améliorer la couleur | Le chauffage foncé produit du vert au bleu-vert, le chauffage rose ou rouge produit de l'incolore, le chauffage orange produit du jaune, le chauffage brun et violet produit du bleu, stable et non mesurable. | Optimisation |
| Trempage dans l'huile incolore L'huile | Améliorer l'apparence | L'huile est immergée dans les fissures | Optimisation | |
| Teinture | Améliorer l'apparence | Utilisez de la teinture pour pénétrer dans les interstices et teignez-les en rouge, rose, violet, etc. L'acétone l'estompe. | Traitement | |
| Remplissage | Amélioration de l'aspect et de la durabilité | Remplissage des vides et des fissures de la surface avec de la résine. Différences visibles dans la brillance de la surface, parfois des bulles sont visibles dans les crevasses ou les vides. | Traitement | |
| Irradiation | Améliorer la couleur | Le rose clair, le jaune clair, le vert, le bleu ou les incolores deviennent rose foncé à rouge ou rouge pourpre foncé après irradiation, le jaune devient jaune orangé, le vert, etc. sont instables, le traitement thermique provoque une décoloration, et ils ne sont pas faciles à détecter. | Traitement | |
| Zircon | Traitement thermique | Améliorer la couleur | Presque tous les zircons incolores et bleus sont produits par traitement thermique, et peuvent également produire des zircons rouges, bruns, jaunes, etc. Ils sont généralement stables, mais certains peuvent changer de couleur lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Des fissures et de petites piqûres apparaissent souvent à la surface ou sur les bords. | Optimisation |
| Topaze | Traitement thermique | Produire du rose | Le jaune, l'orange et le brun peuvent prendre une teinte rose ou rouge lorsqu'ils sont chauffés. Stable, non mesurable | Optimisation |
| Irradiation | Produire du vert, du jaune, du bleu et d'autres couleurs | L'incolore peut devenir bleu foncé ou brun-vert, et souvent bleu par traitement thermique ; le jaune, le rose et le brun-vert peuvent prendre une couleur plus intense ou être débarrassés de leurs impuretés par irradiation, la plupart d'entre elles n'étant pas mesurables. | Traitement | |
| Diffusion | Produire du bleu | L'incolore apparaît bleu et bleu-vert. À l'agrandissement, la couleur est concentrée sur les bords des facettes. | Traitement | |
| Quartz | Traitement thermique | Produit du jaune | L'améthyste foncée devient claire ; les tons gris disparaissent ; l'améthyste chauffée se transforme en Topaze et en quartz vert ; certains cristaux fumés se transforment en citrine verdâtre. La couleur est instable et non mesurable. | Optimisation |
| Irradiation | Produit une couleur fumée pourpre | Le quartz devient un cristal fumé, non mesurable ; la fluorine prend une couleur plus foncée, stable, non mesurable. | Traitement | |
| Teinture | Pour les pierres d'imitation | Motif de craquelure par trempe, coloration par immersion dans un colorant. L'inspection à la loupe montre que le colorant est concentré dans les fissures et émet une fluorescence. | Traitement | |
| Feldspath (pierre de lune, amazonite ; pierre de soleil, labradorite) | Revêtement | Améliorer l'apparence | Recouvrir d'un revêtement bleu ou noir pour créer un effet irisé. Le décollement de l'enduit est visible à la loupe. | Traitement |
| Épilation à la cire | Améliorer l'apparence | Utilisé pour combler les fissures et les lacunes de la surface. Stabilité moyenne. L'aiguille chauffante peut faire fondre la cire, mesure par spectroscopie infrarouge. | Traitement | |
| Irradiation | Utilisé pour l'imitation des pierres précieuses | La microcline blanche peut être traitée pour devenir de l'amazonite bleue, qui est rare et difficile à détecter. | Traitement |
| Nom de la pierre précieuse | Méthode d'amélioration | Effet d'amélioration | Caractéristiques d'identification | Classification |
|---|---|---|---|---|
| Scapolite | Irradiation | Améliorer la couleur | Incolore ou jaune, vire au violet, instable, s'estompe complètement à la lumière. | Traitement |
| Tanzanite | Traitement thermique | Produire du violet | Certains cristaux de couleur brune produisent des cristaux bleu-violet, stables et non mesurables. | Optimisation |
| Pyroxène (comme le spodumène) | Irradiation | Améliorer la couleur | Couramment utilisé pour le spodumène, les spodumènes incolores ou presque incolores apparaissent roses, les tons violets deviennent vert foncé et se décolorent légèrement lorsqu'ils sont chauffés ou exposés à la lumière. Les couleurs produites par irradiation comprennent le jaune, le spodumène jaune-vert avec une radioactivité résiduelle, stable et difficile à détecter. Le jaune vif n'a pas de contrepartie naturelle. | Traitement |
| Andalousite | Traitement thermique | Améliorer la couleur | Rose produit en chauffant du vert, stable, non mesurable | Optimisation |
| Euclase | Irradiation | Améliorer la couleur | Les spécimens incolores peuvent apparaître bleus ou verts clairs, leur stabilité est incertaine et ils ne sont pas faciles à détecter. | Traitement |
| Calcite | Teinture | Amélioration de la couleur | Peut être teint en différentes couleurs, la teinture étant visible dans les coutures fendues. | Traitement |
| Immersion de cire ou injection de colle | Améliorer l'apparence, prévenir | La surface a un éclat gras, elle est facile à fondre et peut être détectée à l'aide d'une aiguille chaude. | Traitement | |
| Irradiation | Générer de la couleur | Produit du bleu, du jaune ou du violet clair. Certaines couleurs peuvent s'estomper et ne sont pas facilement détectables. | Traitement | |
| Jade | Traitement thermique | Produit du rouge et du jaune. | Brun clair ou incolore, il peut apparaître brun, jaune brunâtre, et ceux qui sont rouges ont une sensation de sécheresse. Difficile à détecter. | Traitement |
| Blanchiment, épilation à la cire | Améliorer l'apparence | Tremper dans la cire après un lavage à l'acide. La surface a un éclat cireux, la cire se libère à la chaleur et il y a une fluorescence bleu-blanc. | Traitement | |
| Blanchiment, remplissage | Amélioration de l'aspect et de la durabilité | Résine brillante, le fond devient blanc, la couleur devient jaune. Dommages liés à l'orientation de la couleur d'origine, la surface présente un effet de peau d'orange (ou n'en présente pas), les particules sont cassées, le clivage est incohérent ; voir la structure en forme de canal ; la surface polie présente des fissures microscopiques ; la structure est lâche ; densité 3,00-3,34g/cm.3 indice de réfraction de 1,65 (mesure ponctuelle), a 2400-2600cm-12800-3200cm-1 pic d'absorption important, souvent fluorescent | Traitement | |
| Teinture | Production d'un vert éclatant | Les colorants sont distribués en forme de maille le long des écarts entre les grains, et les colorants à base de sel de chrome présentent souvent une bande d'absorption de 650 nm. Certains pigments peuvent apparaître rouges sous un filtre coloré, tandis que d'autres ne présentent aucune réaction. Motifs de craquelures artificielles courants. | Traitement | |
| Revêtement | Générer du vert | Faible indice de réfraction, faible brillance de la surface, pas de grain, avec un pic d'absorption visible à 650 nm. | Traitement |
| Nom de la pierre précieuse | Méthode d'amélioration | Effet d'amélioration | Caractéristiques d'identification | Classification |
|---|---|---|---|---|
| Nephrite | Immersion dans la cire | Améliorer l'apparence | Remplir les fissures superficielles avec de la cire incolore ou de la paraffine. La chaleur peut la faire fondre. La spectroscopie infrarouge montre les pics d'absorption des substances organiques. | Traitement |
| Teinture | Produire des couleurs éclatantes | Il est communément teinté en vert, le colorant étant réparti le long des interstices des grains. Le spectre d'absorption présente un pic à 650 nm. | Traitement | |
| Opale | Note huile incolore | Améliorer l'apparence | Huile incolore ou matériaux non solides incolores. Halo anormal visible, effet de scintillement, difficile à détecter | Traitement |
| Coloriage | Renforcer le changement de couleur | Les colorants s'accumulent souvent sous forme de granulés dans les interstices et perdent leur couleur lorsqu'ils sont exposés à l'eau. | Traitement | |
| Remplissage en plastique | Améliorer l'apparence | Plastique coloré ou incolore, faible densité 1,90g/cm3La maladie d'Alzheimer, caractérisée par de fines lignes noires, laisse parfois apparaître de petits corps métalliques opaques. | Traitement | |
| Revêtement | Améliorer le changement de couleur | Utiliser un matériau noir comme substrat. Peut être observé à la loupe, peut être gravé à l'aide d'une pointe d'aiguille fine. | Traitement | |
| Quartzite | Teinture | Utilisé pour l'imitation des pierres précieuses | Il peut avoir différentes couleurs. Les colorants sont répartis le long des fissures intergranulaires, avec un pic d'absorption à 650 nm dans le spectre visible (spectre vert). | Traitement |
| Calcédoine | Traitement thermique | Améliorer la couleur | Couleur uniforme, brillante, difficilement détectable | Traitement |
| Teinture | Produire des couleurs éclatantes | Il peut y avoir différentes couleurs. Les colorants sont répartis le long des fissures, et celles qui sont teintées en vert peuvent avoir des bandes d'absorption de 645 nm, 670 nm. | Traitement | |
| Serpentinex | Immersion dans la cire | Améliorer l'apparence | Remplir les fissures ou les trous avec de la cire incolore, généralement plus stable ; éclat cireux, "transpire" lorsqu'elle est sondée avec une aiguille chaude. | Optimisation |
| Teinture | Produire des couleurs éclatantes | Il existe différentes couleurs, avec des colorants répartis le long des fissures ; celles qui sont teintées en vert peuvent avoir une largeur de bande d'absorption de 650 nm. | Traitement | |
| Turquoise | Immersion dans la cire | Approfondissement de la couleur | Utilisé pour sceller les petits pores. Les aiguilles chaudes peuvent faire fondre la cire, qui a une faible densité et un éclat cireux. | Traitement |
| Remplissage | Amélioration de la couleur et de la durabilité | Plastiques incolores ou colorés ou matériaux tels que la résine époxy avec ajout de métal. Faible densité (2,4-2,7g/cm3), faible dureté (3-4). Les aiguilles chauffantes peuvent faire fondre les substances organiques, la spectroscopie infrarouge peut déterminer les substances organiques et les flocons irréguliers peuvent être observés à la loupe. | Traitement | |
| Teinture | Approfondir la couleur | Cirage liquide noir et autres matériaux. La couleur est profonde et peu naturelle, la couche de couleur est peu profonde et tombe facilement, elle peut être lavée à l'ammoniaque et peut être fondue à l'aide d'une aiguille chaude. Utilisé pour simuler des substrats de couleur foncée. | Traitement | |
| Lapis-lazuli | Cire à immersion ou huile incolore | Améliorer l'apparence | La couche de cire a tendance à s'écailler. L'huile s'accumule dans les fissures ; lorsqu'elle est sondée avec une aiguille chaude, elle "transpire". | Optimisation |
| Teinture | Améliorer l'apparence | La couleur répartie le long des fissures peut être nettoyée avec de l'acétone, de l'alcool ou de l'acide chlorhydrique dilué. | Traitement |
| Nom de la pierre précieuse | Méthode d'amélioration | Effet d'amélioration | Caractéristiques d'identification | Classification |
|---|---|---|---|---|
| Malachite | Épilation à la cire | Améliorer l'apparence | Immergez la cire de la surface dans la fissure ; l'aiguille chaude peut la faire fondre. | Optimisation |
| Remplissage | Améliorer la durabilité | Remplir les fissures avec du plastique ou de la résine. Une inspection à la loupe permet de voir le mastic, qui peut être fondu par une aiguille chaude. | Traitement | |
| Marbre | Teinture | Utilisé pour l'imitation | Disponible en différentes couleurs, le colorant est visible sous grossissement. Les réactifs peuvent effacer la couleur, et la couleur est concentrée dans les interstices. | Traitement |
| Talc | Teinture | Production de différentes couleurs | Le colorant s'accumule dans les fissures, visible sous grossissement, le réactif efface la couleur. | Traitement |
| Revêtement | Améliorer l'apparence, dissimuler les fissures | Matériaux tels que le plastique ou la cire pour couvrir les fissures de la surface et les marques de polissage, augmentant ainsi la dureté. Le film a tendance à se décoller et est chaud et collant au toucher. | Traitement | |
| Fluorite | Traitement thermique | Améliorer la couleur | Souvent traiter noir et bleu foncé à bleu, stable. Éviter la chaleur d'immersion au-dessus de 300℃ , difficile à détecter. | Optimisation |
| Irradiation | Améliorer la couleur | L'incolore devient violet, le vert peut être fluorescent. Facile à modifier, instable, difficile à détecter. | Traitement | |
| Remplissage | Améliorer la couleur | Remplir les fissures superficielles avec du plastique ou de la résine afin d'éviter toute fissuration pendant le traitement, visible à la loupe, et les faire fondre à l'aide d'une aiguille chaude. | Traitement | |
| Howlite | Teinture | Améliorer la couleur | Facilement colorable, elle peut être teintée en vert (imitant la turquoise), en bleu (imitant le lapis-lazuli) et dans d'autres couleurs. La couleur n'est pas distribuée naturellement mais concentrée dans les fissures du réseau, visible à la loupe, et peut s'estomper. Elle apparaît rose ou rouge sous un filtre Charles. | Traitement |
| Jaspe oriental | Remplissage | Ajouter du rouge | La colle ou la résine remplit de pigment rouge ou de poudre de cinabre les fissures ou les trous et, après séchage, une couche de résine est appliquée. La surface présente un éclat cireux ou gras. La couleur "sang" est singulière et principalement répartie le long des coutures ou des piqûres. Les particules de colorant ne flottent pas complètement dans la colle. La couleur est brillante et agréable, le toucher est chaud, la dureté est élevée, la densité est faible et la colle peut se carboniser sous l'effet de la chaleur. | Traitement |
| Revêtement | Améliorer l'apparence, ajouter du rouge | Mélanger de la poudre de cinabre ou du pigment rouge avec de la colle et l'appliquer sur la surface pour rehausser la "couleur du sang". À la loupe, on peut voir la couleur "sang" flotter dans la couche transparente, avec des marques de pinceau occasionnelles, et l'application d'aqua regain ne produit pas de pellicule. | Traitement | |
| Pierre de Shoushan | Traitement thermique | Améliorer ou modifier la teinture | Fumage ou agents chimiques, barbecue ou chauffage à température constante, traitement de sa surface pour qu'elle soit noire ou rouge, avec une distribution uniforme et complète de la couleur, et seulement sur la surface peu profonde, sujette à la fissuration, mauvaise rétention d'eau, pas de "motif de radis". | Optimisation |
| Teinture | Production de couleurs jaune, rouge-brun et rouge foncé | Des méthodes telles que l'ébullition ou la teinture sont utilisées pour la colorer en jaune ou en rouge jusqu'au rouge foncé, imitant ainsi la pierre jaune des champs. La surface est teintée, tandis que l'intérieur est blanc (poudre de pierre), et la teinture est inégale et peu naturelle, se concentrant dans les fissures ou les cavités, sans motifs de radis. L'agent colorant provoque une décoloration à l'acétone. | Traitement | |
| Revêtement | Améliorer l'apparence | Mélanger uniformément de la poudre de pierre jaune avec de la résine époxy, l'appliquer sur la surface pour créer un placage de fausse pierre, imitant la pierre jaune Field. Sa surface présente un brillant inhabituel, est sujette aux rayures et la poudre de pierre grattée apparaît jaune. La pierre est relativement sèche, ne présente pas de "motifs de radis" et le film se détache facilement. | Traitement |
| Nom de la pierre précieuse | Méthode d'amélioration | Effet d'amélioration | Caractéristiques d'identification | Classification |
|---|---|---|---|---|
| Perles naturelles | Blanchiment | Améliorer la couleur et l'apparence | Éliminer les impuretés de la surface de la perle. Les méthodes de traitement telles que le peroxyde d'hydrogène, le gaz chloré et le blanchiment fluorescent sont difficiles à détecter avec les instruments conventionnels. | Optimisation |
| Teinture | Produire des couleurs noires et grises | Il existe deux méthodes : la coloration chimique et la teinture centrale, suivie d'un polissage. Les colorants sont visibles dans les piqûres et les trous de la surface. Les lingettes à l'acétone peuvent estomper la couleur, et le chlorure d'argent qui devient noir permet de détecter les éléments en argent. | Traitement | |
| Perle de culture | Blanchiment | Amélioration de l'apparence | Éliminer les impuretés de la surface des perles. Les traitements tels que la méthode du peroxyde d'hydrogène, la méthode du gaz chloré et la méthode de blanchiment par fluorescence ne sont pas facilement détectables avec les instruments conventionnels. | Optimisation |
| Blanchiment | Améliorer la couleur | Ajout d'un agent de blanchiment basé sur le blanchiment | Optimisation | |
| Teinture | Produire de la couleur | Semblable aux perles naturelles. Des taches de couleur peuvent être observées à la loupe, avec des dépôts en forme de pointe à la surface. Le colorant est visible lorsqu'on l'essuie avec de l'acide chlorhydrique dilué ou de l'acétone. Inerte sous les ondes longues, l'argent peut être détecté par la teinture au chlorure d'argent. Des lignes blanches sont visibles sur les photographies aux rayons X. | Traitement | |
| Irradiation | Changer de couleur | Elles peuvent être noires, vertes-noires, bleues-noires, grises, etc. L'inspection agrandie révèle des halos d'irradiation dans la couche nacrée, et l'analyse par spectroscopie Raman montre des différences par rapport aux perles noires non traitées. | Traitement | |
| Corail | Blanchiment | Améliorer l'apparence | Le peroxyde d'hydrogène élimine les décolorations, la couleur du corps s'éclaircit et les instruments conventionnels ne sont pas faciles à détecter. | Optimisation |
| Immersion dans la cire | Améliorer l'apparence | La cire remplit les espaces et les cavités, visibles à la loupe, "transpire" lorsqu'elle est sondée avec une aiguille chaude et est fluorescente. | Optimisation | |
| Teinture | Produire du rouge | Le colorant est distribué le long des bandes de croissance. La concentration de colorant est visible dans les fissures, avec une distribution inégale de la couleur, et elle s'estompe lorsqu'on l'essuie avec de l'acétone. | Traitement | |
| Remplissage | Améliorer la couleur et la durabilité | Remplir le corail poreux avec de la résine époxy ou des substances similaires sous forme de gel, ce qui réduit la densité, et il peut y avoir un dégagement de gel lorsqu'on le sonde avec une aiguille chaude. | Traitement |
| Nom de la pierre précieuse | Méthode d'amélioration | Effet d'amélioration | Caractéristiques d'identification | Classification |
|---|---|---|---|---|
| Ambre | Traitement thermique | Approfondissement de la couleur | Chauffage de l'ambre nuageux dans l'huile végétale pour le rendre plus transparent, produisant des fissures en forme d'aiguilles dans un motif de "nénuphar" ou de "soleil" ; l'ambre régénéré a une structure agitée avec une composition granulaire. Biréfringence anormale, présentant une fluorescence bleue crayeuse. | Optimisation |
| Teinture | Approfondir la couleur | Imitation d'ambre rouge foncé, également disponible en vert ou dans d'autres couleurs, avec un colorant visible réparti le long des fissures. | Traitement | |
| Ivoire | Blanchiment | Éliminer les décolorations | Utiliser des solutions oxydantes comme le peroxyde d'hydrogène pour éliminer le jaunissement, le rendre plus clair ou éliminer les impuretés. Instable et difficile à détecter. | Optimisation |
| Immersion dans la cire | Améliorer l'apparence | La surface visible a un aspect cireux et semble huileuse et lisse. Elle peut être mesurée à l'aide d'une aiguille chaude, mais est généralement difficile à détecter. | Traitement | |
| Teinture | Utilisé pour l'artisanat | Il n'est pas courant de créer l'apparence d'un ivoire ancien. À la loupe, les couleurs peuvent être concentrées le long de la texture structurelle ou tachetées. | Traitement | |
| Coquille | Revêtement | Imitation de perle (lustre) | Surface recouverte d'essence de perle et d'autres matériaux, produisant un éclat perlé, une imitation de perle. À la loupe, on constate qu'une fine pellicule s'est détachée, que la surface est lisse sans "grain", que l'éclat est anormal, qu'elle ne présente pas les motifs uniques en spirale de la surface d'une perle et qu'elle ressemble plutôt à la surface rugueuse et monotone d'une coquille d'œuf avec des hauteurs variables et une structure interne en strates. | Traitement |
| Teinture | Production de différentes couleurs | La couleur flotte sur la couche superficielle, l'acétone l'efface. | Traitement | |
| Rubis synthétique | Trempe Explosion | Générer des fissures | Imitation de rubis naturel | Traitement |
| Verre | Revêtement | Brillance accrue | Imitant les pierres précieuses naturelles, des parties du film peuvent souvent se détacher et des objets pointus peuvent le décoller | Traitement |
Section II Classification des techniques d'amélioration
En raison de la multiplicité et de la confidentialité des méthodes d'amélioration des pierres précieuses, ainsi que des différents niveaux de reconnaissance publique de ces améliorations, il n'existe actuellement aucun système de classification unifié. L'auteur estime que les techniques d'amélioration des pierres précieuses peuvent être systématiquement classées en fonction des facteurs de causalité de la gemmologie, divisés en trois niveaux : le groupe, l'espèce et la sous-espèce (tableau 6-4). Ici, le "groupe" fait référence à la base matérielle de l'amélioration des pierres précieuses, c'est-à-dire aux facteurs de causalité (énergie, composition, etc.) qui conduisent à l'amélioration des pierres précieuses ; "l'espèce" fait référence aux modes d'action des facteurs de causalité ; et "la sous-espèce" est une subdivision de "l'espèce", qui fait référence à des méthodes d'amélioration spécifiques.
Tableau 6-4 Classification des techniques d'amélioration des pierres précieuses
| Groupe | Espèces | Sous-espèce | Degré de reconnaissance | |
|---|---|---|---|---|
| Groupe | Espèces | Sous-espèce | Optimisation | Traitement |
| Activation de l'énergie | Processus d'énergie thermique | Méthode conventionnelle de traitement thermique | √ | |
| Méthode de traitement électrolytique des sels fondus | √ | |||
| Processus d'irradiation | Méthode d'irradiation des particules chargées lourdes | √ | ||
| Méthode d'irradiation par électrons de haute énergie | √ | |||
| Méthode d'irradiation électromagnétique | √ | |||
| Méthode d'irradiation neutronique | √ | |||
| Processus d'irradiation thermique | Thermique - Irradiation de particules chargées lourdes | √ | ||
| Thermique - Irradiation d'électrons à haute énergie | √ | |||
| Irradiation thermique - électromagnétique | √ | |||
| Thermique - Irradiation neutronique | √ | |||
| Réaction chimique | Diffusion thermique | Méthode de perméation des paquets de poudre | √ | |
| Méthode du bain de sel | √ | |||
| Méthode de fusion | √ | |||
| Purification Méthode de fusion | Méthode de purification des acides forts et des bases fortes | √ | ||
| Purification Méthode de fusion | √ | |||
| Méthode de blanchiment chimique | √ | |||
| Méthode de décoloration de la lumière | √ | |||
| Précipitation chimique | Méthode de trempage du sel | √ | ||
| Méthode de pyrolyse liquide colorée | √ | |||
| Modification physique | Injection dans les pores | Méthode d'injection statique | √ | |
| Méthode d'injection thermique | √ | |||
| Méthode d'injection à haute pression | √ | |||
| Revêtement de surface | Méthode d'enduction | √ | ||
| Méthode de placage | √ | |||
| Méthode d'application de la feuille | √ | |||
| Élimination des impuretés | Méthode d'élimination des impuretés par laser | √ | ||
1. Activation de l'énergie
L'activation énergétique fait référence aux changements dans les caractéristiques d'apparence des pierres précieuses provoqués par l'application d'une énergie externe. Les changements dans les caractéristiques d'apparence des pierres précieuses dépendent principalement des propriétés des pierres précieuses elles-mêmes et des conditions d'application de l'énergie.
Il peut être divisé en deux types : les processus d'énergie thermique et les processus d'irradiation, en fonction de la source d'énergie et de la méthode d'action.
(1) Technologie de l'énergie thermique
La technologie de l'énergie thermique, également connue sous le nom de traitement thermique, est le processus de chauffage dans des conditions de température contrôlée dans une atmosphère spécifique (oxydante ou réductrice) afin d'améliorer les caractéristiques d'apparence des pierres précieuses.
Lorsque les pierres précieuses sont chauffées, leurs propriétés physico-chimiques changent dans une certaine mesure en fonction de la température. Les changements physiques se manifestent par la fonte, la fissuration et la guérison des fentes ; les changements chimiques se traduisent par des variations des états de valence ionique, des changements de contenu, des altérations du champ anionique, la séparation des solutions solides et l'émergence de phénomènes spéciaux. Ces changements se reflètent en fin de compte dans la couleur, la transparence, la clarté, les phénomènes optiques spéciaux et d'autres caractéristiques de l'apparence des pierres précieuses, c'est-à-dire qu'ils permettent d'atteindre l'objectif d'amélioration de la pierre précieuse. Cependant, les résultats du traitement thermique sont souvent imprévisibles en raison de la complexité des conditions naturelles dans lesquelles les pierres précieuses se forment. Il est donc essentiel de mener des expériences répétées en utilisant diverses techniques d'énergie thermique (conditions de contrôle de la température, atmosphère, pression, additifs, etc.) sur la base d'une étude détaillée des propriétés physico-chimiques des pierres précieuses que l'on souhaite améliorer pour obtenir les résultats souhaités.
Les principales fonctions du traitement thermique comprennent la modification de l'état de valence des ions responsables de la couleur, l'élimination des centres de couleur instables, la déshydratation, la décristallisation, la purification ou le vieillissement, l'élimination des bandes de couleur, l'induction de fissures de trempe et la cicatrisation des fissures, l'élimination des matières fibreuses et des noyaux sombres ou des taches brunes, la modification de la configuration de la cristallisation et même la régénération de la fusion.
Les procédés thermiques sont divisés en deux méthodes communes basées sur le degré de changement de la composition chimique des pierres précieuses : le traitement thermique ordinaire et l'électrolyse des sels fondus. Les dispositifs thermiques comprennent les fours (fours à résistance, à fusion de sel, à combustible), les fours à atmosphère contrôlée et les fours thermiques à vide (figure 6-1). Les sources de chaleur comprennent le chauffage par laser et le chauffage par faisceau d'électrons. Les équipements supplémentaires comprennent les dispositifs de contrôle de l'atmosphère (générateurs de gaz, dispositifs de décomposition de l'ammoniac et systèmes de vide), les équipements électriques (armoires de distribution, soufflantes, etc.), les instruments de mesure (instruments de température, manomètres, débitmètres, équipements de contrôle automatique, etc.
En ce qui concerne la température requise pour les processus thermiques, elle peut être divisée en quatre étapes : basse température (100-200℃), température moyenne (environ 200-700℃), haute température (700-1300℃), et ultra-haute température (plus de 1300℃). Les conditions de traitement thermique des pierres précieuses courantes sont énumérées dans le tableau 6-5.
Tableau 6-5 Conditions du traitement thermique de changement de couleur des pierres précieuses
| Pierre précieuse | Couleur résultante | Température de traitement thermique ( ℃) |
|---|---|---|
| Saphir bleu du Sri Lanka | Blanc jaunâtre clair | 400 |
| Saphir violet du Sri Lanka | Rose | 450 |
| Ceraunite (Orange) | Rose | 500 |
| Vert émeraude | Bleu (Aigue-marine) | 420 |
| Béryl jaune | Bleu clair Blanc | 400 |
| Béryl rouge orange | Rose vif | 400 |
| Tourmaline verte brune | Rose | 400 |
| Tourmaline rouge foncé | Rose | 550 ~ 600 |
| Tourmaline verte fumée | Un vert plus éclatant | 600 ~ 650 |
| Tourmaline bleu-vert | Vert vif | 650 |
| Quartz fumé | Blanc | 275 ~ 300 |
| Quartz jaune fumé | Jaune-orange | 250 ~ 350 |
| Quelques améthystes | Orange-jaune | 500 ~ 575 |
| Zircon bleu-vert | Bleu vif | 380 ~ 500 |
L'équipement de traitement thermique est l'outil de base pour le traitement thermique des gemmes, qui peut être simple ou complexe. Les expériences de traitement thermique simples peuvent être réalisées en laboratoire en utilisant de l'alcool comme source de chaleur, en plaçant les gemmes dans un tube à essai ou un creuset au-dessus d'une flamme, ou en les chauffant dans un poêle à charbon. Les inconvénients de ces méthodes de chauffage sont un chauffage inégal, des pertes importantes et l'impossibilité de contrôler la température. Il est préférable d'utiliser des appareils de chauffage dotés de dispositifs de contrôle, comme les traitements à basse température qui peuvent être effectués dans différents fours (fours de séchage à air pulsé ou à infrarouge, boîtes de grillage à infrarouge), les traitements thermiques à moyenne et haute température pouvant être effectués dans un four à moufle.
Au cours du processus de traitement thermique, il est important de contrôler la température, la vitesse de chauffage, le temps de maintien à température, la durée et la vitesse de refroidissement, ainsi que le contrôle de l'atmosphère environnante et des additifs (ions colorants, pH, etc.). Ce sont les principaux facteurs qui garantissent l'efficacité thermique. Avant le traitement thermique, il est essentiel de sélectionner soigneusement les échantillons, de clarifier l'objectif et la faisabilité du traitement, de déterminer l'équipement de traitement, de prêter attention à la sécurité, de réduire l'aléa et le risque, et d'obtenir des résultats maximums avec un minimum d'efforts.
① Traitement thermique ordinaire
En chauffant simplement la pierre précieuse (à des températures élevées, moyennes et basses), les ions chromophores internes changent de contenu et d'état de valence, ou les défauts structurels internes du cristal sont modifiés, ce qui entraîne des changements dans les propriétés physiques de la pierre précieuse (couleur, transparence, propriétés optiques) afin d'obtenir une amélioration (tableau 6-6).
Tableau 6-6 Caractéristiques d'identification du processus d'énergie thermique
| Température | Pierre précieuse améliorée | Caractéristiques internes | Caractéristiques externes |
|---|---|---|---|
| Basse température | Ambre | Fissures induites en forme de disque | La couleur s'intensifie sous l'effet de l'oxydation |
| Température moyenne | Améthyste, béryl, turquoise, topaze, etc. | Fissures de contrainte et taches sombres formées par la rupture de micro inclusions gaz-liquide. | Aucun |
| Haute température, ultra-haute température. | Diamant, rubis, saphir, etc. | Généralement peu évidentes et difficiles à mesurer. Occasionnellement : (1) halos de diffusion en forme de taches de taille variable (2) fissures de contrainte en forme de disque ou de coupelle autour des inclusions solides (3) disparition des inclusions gaz-liquide, avec une couleur de corps plus sombre et des fissures (4) parfois fluorescence spéciale dans l'ultraviolet. |
(a) Traitement thermique à haute température
- Dans des conditions d'atmosphère oxydante, il peut modifier la couleur des saphirs bleu clair, jaune clair et rose clair par la transformation de l'état de valence de l'ion chromogène Fe2+ + e→Fe3+et la migration des charges (O2–→Fe3+Il peut éliminer les inclusions ressemblant à de la soie dans les saphirs rouges (souvent causées par des inclusions de rutile ou des solutions solides), améliorant ainsi la clarté des pierres précieuses ; il peut éliminer les noyaux sombres ou les taches brunes dans les rubis, modifiant ainsi efficacement leur couleur ; il peut transformer le zircon brun ou brun-rouge de type inférieur en zircon transparent incolore de type supérieur, ce qui entraîne des changements dans la configuration de la cristallisation ; grâce à un traitement à haute température ou à une trempe, il peut éliminer ou affaiblir les lignes de croissance incurvées caractéristiques des saphirs rouges et bleus synthétiques obtenus par fusion à la flamme, etc.
- Dans des conditions d'atmosphère réductrice, il peut transformer le béryl vert-bleu ou l'aigue-marine verte en aigue-marine bleue par la transformation du Fe3++e→Fe2+les pierres Geuda du Sri Lanka, d'un blanc laiteux, d'un brunâtre et d'un bleu clair (qui contiennent du Fe3+ , Ti4+) peut réaliser la transformation du Fe3++ e+→ Fe2+ par un traitement à haute température de 1600-1900℃, conduisant à une migration de charge entre Fe2++ Ti4+→Fe3++Ti3+Le zircon brun-brun-rouge de type bas se transforme en zircon bleu-bleu clair.
(b) Traitement thermique à moyenne température
Le traitement thermique à moyenne température est principalement utilisé pour éliminer les centres de couleur instables dans les pierres précieuses, ce qui rend les couleurs des pierres précieuses durables et immuables. Les couleurs améliorées des pierres précieuses ne s'estomperont pas sous l'effet de l'exposition à la lumière ou au soleil et ne changeront pas de manière significative au fil du temps. Certaines aigues-marines, tanzanites, citrines, cristaux verts, citrines, tourmalines, topazes et autres pierres précieuses colorées disponibles sur le marché ont pour la plupart subi un traitement thermique.
(c) Traitement thermique à basse température
Les pierres précieuses contenant de la limonite (Fe2 O3 - ոH2O)) ou des impuretés colorantes telles que l'hydroxyde de fer, comme la calcédoine jaune, le jade jaune brunâtre et l'opale de bois jaune œil de chat, subissent un traitement thermique. En raison de l'effet de déshydratation des impuretés colorantes, celles-ci se transforment en hématite, ce qui fait passer les teintes jaunes et jaunes brunâtres d'origine des pierres précieuses au rouge et au brun rougeâtre. Les pierres organiques comme l'ivoire et l'ambre peuvent subir une oxydation au cours du traitement thermique, ce qui approfondit leur aspect et leur donne un effet antique ou vieilli. Ils peuvent également permettre à l'ambre d'être fusionné et reconstruit, améliorant ainsi sa clarté et sa transparence.
Le traitement thermique peut détruire les centres de couleur ; le quartz fumé peut devenir vert ou jaune-vert après 140-200℃, et un chauffage supplémentaire à 380℃ peut le rendre incolore ; l'améthyste peut devenir jaune ou incolore ; le zircon rouge et brun peut se transformer en zircon incolore, et ainsi de suite.
② Électrolyse à sel fondu
Après avoir mélangé le sel fondu : Placez-le dans un creuset en graphite et procédez à l'électrolyse. Utilisez un fil de platine autour de la pierre précieuse pour servir d'anode, tandis que le creuset en graphite sert de cathode. Après la fusion de l'électrolyte dans le four, placez la pierre précieuse entourée de fil de platine dans la cellule d'électrolyse (conditions : tension de 3,0 V, durée de 40 à 45 minutes), puis retirez-la. L'électrolyse provoque des changements dans l'état de valence et le contenu de la couleur, ce qui entraîne la présence d'ions dans la pierre précieuse et modifie sa couleur.
L'inconvénient de cette méthode est que si le sel fondu est mal choisi, la gemme sera érodée.
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(2) Processus d'irradiation
La méthode consistant à utiliser l'énergie des ondes ou des particules microscopiques pour irradier les pierres précieuses, en provoquant des changements physiques et chimiques dans les pierres précieuses, est appelée processus d'irradiation. Les rayonnements ionisants peuvent en effet provoquer directement ou indirectement des effets d'ionisation dans le matériau irradié par le biais d'une conversion d'énergie au cours de leur interaction avec la gemme.
① Effets de l'irradiation
Les pierres précieuses peuvent subir un certain degré de changement au cours du traitement par irradiation, en particulier au niveau de la couleur. Les modifications de certaines propriétés des gemmes dépendent de la composition chimique et de la structure cristalline des gemmes elles-mêmes, ainsi que de facteurs tels que le type de rayonnement, le niveau d'énergie du rayonnement, la durée du rayonnement et la méthode d'irradiation.
(a) Changements dans la couleur des pierres précieuses
La diversité des couleurs des gemmes est due à la composition chimique, à la structure cristalline, aux inclusions, à l'optique des cristaux et à des facteurs humains.
L'amélioration du processus peut entraîner des changements dans la couleur des pierres précieuses en raison de variations dans l'un ou l'autre des facteurs. Le rayonnement est une méthode qui peut modifier la couleur des pierres précieuses et qui est à l'origine des changements dans la structure interne des cristaux de pierres précieuses, conduisant à la formation de divers centres de couleur. Les centres de couleur peuvent être divisés en centres de couleur à défauts de charge et en centres de couleur à défauts ioniques. Les centres de couleur à défauts de charge se forment lorsque les ions situés aux points de réseau ne changent que leurs propriétés chargées. Ils peuvent être divisés en centres de couleur de vacance et en centres de couleur d'électrons. En revanche, les centres de couleur de défauts ioniques se forment lorsque les ions situés à des positions normales du réseau sont déplacés à la suite de collisions avec des particules de rayonnement entrantes, ce qui entraîne des défauts tels que des vides d'ions négatifs, des vides d'ions positifs, des agrégations de vides et des ions interstitiels.
Le changement de couleur ou l'altération des pierres précieuses causé par l'irradiation est un processus au cours duquel différents défauts (pièges) dans le cristal de la pierre précieuse capturent des électrons ou des espaces vacants. Différents types de pierres précieuses ou le même type de pierres précieuses d'origines différentes contiennent différents types de pièges (combinaisons), qui peuvent former différents types de centres de couleur après l'irradiation, entraînant des changements dans la couleur du cristal (voir tableau 6-8).
Tableau 6-8 Changements de couleur des pierres précieuses dus à l'irradiation
| Matériaux des pierres précieuses | Changement de couleur |
|---|---|
| Aigue-marine (Béryl) | L'incolore devient jaune ; le bleu devient vert ; le bleu clair devient bleu foncé①. |
| Saphir | Incolore devient jaune② ; Rose à jaune ② ; (Padma jade） |
| Diamant | Incolore ou de couleur claire devient bleu, vert, noir, jaune, brun, rose ou rouge |
| Perle | Le noir se transforme en gris, brun, "bleu" ou "noir". |
| Cristal | L'incolore, le jaune ou le bleu clair se transforment en fumé, en violet, en bicolore (violet et jaune) en jaune ou en vert. |
| Spodumène (Spodumène violet) | Passe au jaune ou au vert |
| Topaze | Incolore devient jaune②, orange②, brun ou bleu |
| Tourmaline | Les couleurs incolores ou claires se transforment en jaune, brun, rose, rouge ou vert-rouge ; le bleu devient violet. |
| Zircon | Incolore évolue vers le brun puis le rouge |
| Marbre | Le blanc devient jaune, bleu ou lilas |
| Note : ① La couleur s'estompe à la lumière. ② La couleur peut s'estomper lorsqu'elle est exposée à la lumière ; s'il y a deux centres de couleur différents, l'un peut s'estomper tandis que l'autre ne le fait pas. | |
(b) Radioactivité induite
Les pierres précieuses soumises à une irradiation à haute énergie peuvent provoquer des réactions nucléaires et produire de la radioactivité (rayons β ou γ) pour certains éléments stables. Les particules de rayonnement qui induisent principalement la radioactivité sont les faisceaux de neutrons, les faisceaux d'électrons de haute énergie supérieure à 10 MeV, les faisceaux de protons et les faisceaux de particules Q. Ce type de réaction nucléaire est également connu sous le nom de réaction d'activation neutronique, et les nucléides radioactifs produits sont appelés nucléides radioactifs artificiels. Le niveau de radioactivité est lié au type d'élément et tous les nucléides radioactifs induits subissent une désintégration radioactive. Par conséquent, les pierres précieuses qui ont été irradiées présentent une radioactivité nocive pour le corps humain et ne peuvent être vendues qu'après désintégration radioactive (en dessous des limites d'exemption). La limite d'équivalent de dose pour le corps humain fixée par la CIPR en 1977 est de 5rem ‧ a-1La dose au cristallin de l'œil humain ne doit pas dépasser 15rem et la dose aux autres organes ne doit pas dépasser 50rem.
Les pierres précieuses naturelles contiennent des traces d'impuretés, telles que Fe, Cr, Ni, Mn, Cu, Ca, Na, K, Co, Sc, Cs, Ta, Th, Sr, qui sont souvent activées et deviennent des nucléides radioactifs lorsqu'elles sont soumises à une irradiation neutronique (voir tableau 6-9).
Tableau 6-9 Propriétés des nucléides radioactifs induits dans les pierres précieuses irradiées
| Nucléide radioactif | Demi-vie | Énergie (KeV) | Limite d'exemption des États-Unis (nCi/g) |
|---|---|---|---|
| 53Cr | 27.79 d | 320 | 20.0 |
| 141Ce | 32.50 d | 77 | 0.09 |
| 59Fe | 45.1 d | 1099.2 | 0.6 |
| 124Sb | 60.20 d | 1852 | 0.2 |
| 45Zr | 64.02 d | 733 | 0.6 |
| 46Sc | 83.81 d | 889.26 | 0.4 |
| 182Ta | 115.0 d | 1121.3 | 0.4 |
| 65Zn | 243.80 d | 1115.5 | 1 |
| 54Mn | 312.20 d | 836 | 1 |
| 134Cs | 2.065 d | 604.6 | 0.09 |
| 60Co | 5.271 d | 1332.4 | 0.5 |
| 40K Naturel | 1.28 Ga | 157 | 0.3 |
| 238U Naturel | 4.47 Ga | 1796 | 0.167 |
| 232Th Naturel | 14.06 Ga | 2470 | 0.055 |
(c) Dommages aux pierres précieuses
Les pierres précieuses irradiées ont des ions dans le réseau qui peuvent se déplacer, créant des vides ioniques et même des zones d'agrégation de vides, qui sont préjudiciables à la formation des centres de couleur ; en même temps, les particules irradiées provoquent un effet de vaporisation sur les atomes ou les ions de surface de la pierre précieuse, endommageant la surface de la pierre précieuse.
② Facteurs influençant le changement de couleur des pierres précieuses dû à l'irradiation
(a) La composition et la structure cristalline de la pierre précieuse elle-même
Dans les pierres précieuses naturelles, les impuretés à l'état de traces qui occupent les sites du réseau en raison d'une substitution isomorphe provoquent souvent des dislocations dans la structure cristalline, entraînant divers défauts qui fournissent les conditions de base pour générer des centres de couleur à défauts de charge pendant l'irradiation.
Les différentes pierres précieuses présentent divers types de défauts naturels, d'uniformité de distribution, de densité, etc. Dans les mêmes conditions d'irradiation, différents effets de changement de couleur peuvent être produits.
(b) Types de rayonnement
La masse et l'énergie des différents types de particules de rayonnement sont différentes, de sorte que leurs effets sur les pierres précieuses varient en conséquence. Les particules fortement chargées ont une énergie de rayonnement plus élevée, des effets de rayonnement importants et une pénétration plus faible, n'affectant que la surface superficielle de la pierre précieuse, ce qui se traduit par des couleurs moins uniformes ; les particules à haute énergie ont une énergie très faible, mais lorsque leur énergie est plus élevée, leur pénétration est plus forte. Par conséquent, les couches de couleur produites par les rayons β sont relativement profondes mais pas très uniformes ; le rayonnement électromagnétique a une pénétration extrêmement forte, produisant des couleurs plus uniformes, mais avec une énergie de rayonnement plus faible ; les faisceaux de neutrons ont une masse moyenne, une énergie élevée et une forte capacité de pénétration, produisant des couleurs plus uniformes, mais l'irradiation aux neutrons peut facilement induire de la radioactivité. Les différents types de sources de rayonnement présentent des avantages et des inconvénients pour modifier la couleur des pierres précieuses. Lors de l'irradiation des pierres précieuses, la source de rayonnement doit donc être sélectionnée en fonction des différents besoins des échantillons de pierres précieuses (tableau 6-10).
Tableau 6-10 Caractéristiques des sources de rayonnement pour la coloration des pierres précieuses (d'après K. Nassau, 1984)
| Type de rayonnement | Gamme de production d'énergie | Uniformité des couleurs | Énergie électrique requise | Radioactivité induite | Température locale | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Onde électromagnétique | Lumière visible | 2 ~ 3(eV) | Multicolore | Faible | Sans | Sans |
| Ultraviolet | 5(eV) | Multicolore | Faible | Sans | Sans | |
| X Ray | 104(eV) | Pas bon | Moyen | Sans | Sans | |
| γ Rayon | 106(eV) | Bon | Pas nécessaire | Sans | Sans | |
| Neutron | 106(eV) | Bon | Très élevé | Avec | Sans | |
| Particule négative | Rayon β | 106(eV) | Pas bon | Haut | Sans | Très forte |
| Electron de haute énergie | 107(eV) | Pas bon | Haut | Avec | Très forte | |
| Particules positives | Protons, rayons α, particules cosmiques, etc. | 107(eV) | Pas bon | Haut | Avec | Local |
(3) Processus d'irradiation thermique
Il s'agit d'une méthode combinant l'irradiation radioactive et le traitement thermique. Elle comprend l'irradiation thermique de particules chargées lourdes, l'irradiation thermique d'électrons à haute énergie, l'irradiation thermique électromagnétique et l'irradiation thermique de neutrons.
Les gemmes changent de couleur sous l'effet des radiations ionisantes, qui sont parfois instables et peuvent facilement s'estomper lorsqu'elles sont exposées à la lumière et à la chaleur. Cela est dû à l'instabilité de certains centres de couleur. Le traitement thermique agit souvent comme une contre-mesure au traitement par irradiation. Par exemple, l'irradiation peut créer des défauts structurels dans les cristaux qui forment les centres de couleur, tandis que le traitement thermique peut réparer partiellement ou complètement ces défauts structurels, ce qui modifie ou estompe la couleur. Par conséquent, dans le traitement par irradiation des pierres précieuses, seule la génération de couleurs permanentes est un indicateur technique important pour l'amélioration des pierres précieuses. Ces couleurs temporairement instables sont souvent éliminées par un chauffage à basse température, en conservant des centres de couleur stables. Ainsi, après un chauffage à basse température, on observe souvent un changement de couleur. Par exemple, la topaze peut passer du brun au bleu et le quartz du brun au jaune. Si la température de chauffage n'est pas bien contrôlée, la gemme peut se décolorer complètement et retrouver la couleur qu'elle avait avant l'irradiation (figure 6-5 à figure 6-6).
2. Réactions chimiques
Pour améliorer la valeur esthétique et commerciale des pierres précieuses, diverses méthodes chimiques ou physico-chimiques sont souvent utilisées pour améliorer les caractéristiques d'apparence des pierres précieuses, en plus de l'activation énergétique.
Nous savons que les pierres précieuses sont des structures cristallines obtenues à partir d'une série de réactions chimiques d'éléments chimiques dans certaines conditions. L'état de valence, le contenu et la forme des éléments dans le cristal sont la base matérielle de la couleur des pierres précieuses, comme le Cr3+La jadéite devient ainsi verte et le corindon rouge. Par conséquent, les méthodes de réaction chimique dans les processus d'amélioration des pierres précieuses impliquent diverses manières d'introduire certaines substances colorantes (éléments, composés) dans le réseau des pierres précieuses ou de les enduire sur les vides et les surfaces des pierres précieuses, améliorant ainsi l'apparence des pierres précieuses.
Les processus de réaction chimique visant à améliorer les caractéristiques d'apparence des pierres précieuses comprennent des méthodes traditionnelles et modernes. Actuellement, les types couramment utilisés peuvent être divisés en trois catégories : la diffusion thermique, la purification et le blanchiment, et la précipitation chimique.
(1) Processus de diffusion thermique
La technologie de diffusion thermique permet d'améliorer considérablement l'apparence des pierres précieuses à grande échelle. Ce procédé a vu le jour au milieu du 20e siècle et était principalement utilisé pour traiter les pierres précieuses en corindon dont les effets d'amélioration de l'activation énergétique étaient médiocres. Depuis le 21e siècle, cette méthode est largement appliquée.
La technologie de diffusion thermique est une méthode permettant d'améliorer l'apparence des pierres précieuses par des réactions chimiques. Elle consiste à diffuser des substances colorantes dans les pierres précieuses dans des conditions de température élevée ou ultra-élevée afin de modifier les types, la teneur et les rapports des éléments colorants dans les pierres précieuses, améliorant ainsi leur couleur, leur transparence et d'autres caractéristiques.
① Types de diffusion thermique
Il existe deux types de processus de diffusion thermique : la diffusion de surface et la diffusion de masse. Ils sont principalement utilisés pour améliorer les saphirs rouges (bleus), généralement pour rehausser la couleur souhaitée ou pour créer un effet d'étoile.
- Diffusion en surface
La méthode de traitement est à peu près la suivante : une couche d'oxyde d'aluminium et d'agents colorants (tels que Fe, Ti , Cr , Ni, et autres oxydes) comme agents de diffusion) est enduite sur la surface de la pierre précieuse à facettes et chauffée dans des conditions d'ultra-haute température (1800-2000℃)) pour promouvoir la diffusion des éléments colorants de la surface de la pierre précieuse vers l'intérieur, formant ainsi une couche de diffusion colorée très fine. Si l'agent de diffusion est recouvert d'éléments colorants Fe , Ti, une fine couche bleue peut être formée ; s'il est recouvert d'éléments colorants Cr, une fine couche rouge est produite ; s'il est recouvert d'éléments colorants Cr , Ni, une fine couche jaune-orange est formée.
- Diffusion en masse
Ces dernières années, le rouge orangé à la citrine orangée qui sont apparus sur le marché seraient dus à la diffusion du béryllium. Contrairement à la diffusion de surface, l'agent de diffusion utilisé dans la diffusion thermique est un composé de béryllium, ce qui entraîne une couche de diffusion plus épaisse après le traitement, voire une coloration générale. Outre la température ultra-haute (1800-1950℃), l'augmentation de l'oxygène (lorsque la pression partielle de l'oxygène dans l'environnement est supérieure à celle dans le cristal, les atomes d'oxygène externes se diffusent dans le cristal le long des vides) et les activateurs de béryllium qui sont les principaux facteurs externes de la coloration, les défauts du réseau induits dans des conditions de température ultra-haute (Be2+ substitution ionique équivalente ou non équivalente Mg2+, Al3+qui génèrent facilement un grand nombre de cations vacants au cours du processus de substitution) sont les principaux facteurs internes de coloration. En fait, Be n'est pas un élément de coloration ; il agit de la même manière qu'un activateur ou élargit les lacunes.
② Processus de diffusion de la chaleur
Le processus de diffusion de la chaleur améliore les pierres précieuses monocristallines (minéraux) et peut également améliorer les agrégats polycristallins (jade, pierres précieuses organiques). Il existe plus de dix méthodes de diffusion de la chaleur, mais les méthodes suivantes sont couramment utilisées :
(a) Méthode de diffusion par paquets de poudre
- Principe : dans des conditions de haute température, les éléments de la structure de la pierre précieuse subissent des réactions de substitution isomorphique avec les éléments colorants de l'agent de diffusion, ce qui améliore l'apparence de la couleur de la pierre précieuse.
- Méthode : La pierre précieuse finie ou semi-finie est enfouie dans un récipient résistant aux hautes températures et rempli de poudre d'agent de diffusion, puis le récipient est scellé et chauffé jusqu'à ce que la diffusion interne cesse.
- Équipement : Dispositifs et équipements de chauffage, similaires aux procédés d'énergie thermique. Les récipients sont principalement constitués de creusets résistants aux hautes températures, de creusets en platine ou de cuves à haute température et à haute pression revêtues d'acier inoxydable recouvert de platine.
- Avantages et inconvénients : L'avantage est que l'équipement est simple, facile à utiliser et adapté à la diffusion thermique de différents styles de pierres précieuses. Par exemple, en Thaïlande, lors du traitement des pierres précieuses en rubis, la poudre de béryl vert 2％-4％ est mélangée à de la poudre d'oxyde d'aluminium de haute pureté, puis les pierres précieuses sont enfouies dans cette poudre. Elles sont chauffées dans une atmosphère d'oxygène de 1780℃ pendant 60-100 h, ce qui donne des tons jaunes, jaunes dorés ou orangés diffusés dans toute la pierre précieuse. L'inconvénient de cette méthode est que le volume du récipient est faible, ce qui limite le nombre de pierres précieuses pouvant être traitées ; en même temps, l'effet corrosif de l'agent de diffusion est fort, et il est impossible de contrôler l'atmosphère et la pression pendant le processus de diffusion.
(b) Méthode du bain de sel
- Principe : la méthode est également connue sous le nom d'immersion thermique ou de sel fondu. Cette méthode consiste à immerger les pierres précieuses dans des agents de diffusion fondus, ce qui provoque une réaction de remplacement à l'état solide à des températures élevées afin d'améliorer les caractéristiques d'apparence des pierres précieuses.
- Méthode : Tout d'abord, l'agent de diffusion est placé dans un bain de sel et chauffé jusqu'à ce qu'il se transforme en un fluide fondu. Ensuite, immerger la pierre précieuse dans le fluide et effectuer un traitement de diffusion thermique sous atmosphère contrôlée (oxydante ou réductrice).
- Équipement : L'appareil de la méthode du bain de sel se compose principalement d'un four à bain de sel et d'une piscine à bain de sel. Le four à bain de sel chauffant peut être un four à charbon ou un four à gaz, et des fours électriques peuvent également être utilisés ; la piscine à bain de sel est faite de matériaux réfractaires, avec une réfractarité de 1500℃ ou plus, et a une forte résistance à la corrosion acide et alcaline, tels que les briques de corindon (Al2O3 > 72％, réfractarité de 1840-1850℃), briques à haute teneur en alumine (Al2O3 > 48％, réfractarité de 1750-1790℃).
- Avantages et inconvénients : L'équipement est simple, facile à utiliser, la vitesse de diffusion est relativement rapide, l'efficacité est élevée et il peut traiter différentes pierres précieuses. Les inconvénients sont que la densité de l'agent de diffusion du sel fondu est relativement importante et que la viscosité est également élevée, ce qui entraîne souvent la formation de couches de diffusion d'épaisseurs différentes dans différentes parties de la pierre précieuse ; en outre, la corrosivité du sel fondu est forte et peut produire une grande quantité de gaz nocifs, entraînant une pollution de l'environnement et présentant un certain degré de danger pour la santé humaine, ce qui nécessite une protection.
(c) Méthode de fusion
- Principe : la pierre précieuse et la suspension d'agent de diffusion enduite à sa surface subissent une réaction chimique de substitution isomorphe à haute température, ce qui améliore les caractéristiques d'apparence de la pierre précieuse.
- Méthode : Tout d'abord, préparer l'agent de diffusion sous forme de boue, l'appliquer uniformément sur la surface de la gemme, puis la placer dans un four pour la faire sécher. Placer la pierre dans un four de traitement thermique et, sous une atmosphère de gaz réactif ou de vide, la chauffer et la fritter à une température légèrement supérieure au point de fusion de la suspension, ce qui permet à la pierre et à l'agent de diffusion de subir une substitution isomorphe à travers une phase liquide-solide, formant une couche de diffusion à la surface de la pierre pour lui conférer de la couleur. Par exemple, lorsqu'on utilise du béryllium pour améliorer les gemmes en corindon, on prépare une suspension en ajoutant de l'émeraude 2％-4％ (BeAlO4) à un fondant contenant du bore et du phosphore, qui est ensuite enduit sur des gemmes de type corindon et chauffé pendant 25 heures dans une atmosphère oxydante de 1800℃, ce qui donne une charmante couleur jaune à orange. Cette méthode améliore également les gemmes roses et brun-rouge en rubis brillants et éclaircit la couleur des saphirs bleu foncé (Tableau 6-11).
Tableau 6-11 Couleurs des pierres précieuses en corindon béryllium thermodiffusé
| Avant l'amélioration | Améliorée |
|---|---|
| Incolore | Jaune à orange Jaune |
| Rose | Jaune orangé - Orange rosé |
| Rouge foncé | Couleur rouge vif à jaune orangé-rouge |
| Jaune - vert | Jaune |
| Bleu | Jaune ou pas de changement évident |
| Pourpre | Jaune orangé à rouge |
(2) Processus de purification et de blanchiment
La purification et le blanchiment sont des processus de réactions chimiques. Contrairement aux procédés de diffusion thermique, ils éliminent les substances qui affectent la beauté des pierres précieuses par le biais de réactions chimiques plutôt que d'ajouter des substances colorantes aux procédés de diffusion thermique.
Cependant, la purification et le blanchiment sont deux processus différents d'amélioration des pierres précieuses. La purification consiste à éliminer la saleté pour révéler la couleur, tandis que le blanchiment consiste à décolorer et à blanchir. En outre, la purification est principalement appliquée au jade naturel, tandis que le blanchiment est principalement utilisé pour les pierres précieuses organiques.
① Processus de purification
(a) Principe
Les impuretés piégées dans les fissures ouvertes du jade ou des pierres précieuses subissent une réaction chimique avec un agent purifiant qui possède de fortes propriétés dissolvantes, formant un soluté qui se détache du support, ce qui permet de purifier les pierres précieuses, de révéler leur couleur et d'améliorer leur transparence. D'où l'expression "enlever la saleté et augmenter la transparence".
(b) Processus de purification.
Divers acides forts sont utilisés comme agents de purification, tels que l'acide nitrique concentré, l'acide chlorhydrique concentré, l'acide sulfurique concentré ou l'eau régale. Certaines pierres précieuses nécessitent également des alcalis forts pour neutraliser les acides forts restant dans les pierres précieuses. La pierre brute est placée dans un récipient résistant aux acides et l'agent purificateur est injecté. L'agent purificateur pénètre dans la pierre précieuse par les fissures, les pores ou les espaces intergranulaires, dissolvant et décomposant les impuretés présentes dans les vides de la pierre précieuse. Enfin, l'agent purificateur contenant les substances dissoutes est rincé à l'eau claire. Si nécessaire, des alcalis forts peuvent être utilisés pour neutraliser les acides forts résiduels, suivis d'un rinçage à l'eau claire. Pour raccourcir le temps de purification, les pierres précieuses peuvent d'abord être placées dans un récipient hermétique et mises sous vide avant l'injection de l'agent purifiant.
(c) Equipement
Les dispositifs nécessaires au processus de purification sont simples, il s'agit généralement de plats en verre. Pour accélérer le processus de purification, un four ordinaire, un bain d'eau à température constante ou un bain d'huile à température constante sont également nécessaires pour le chauffage.
(d) Méthodes de purification
- Méthode de purification des acides forts et des alcalis forts. Les agents de purification utilisés sont principalement divers acides forts, tels que l'acide nitrique concentré, l'acide chlorhydrique concentré et l'acide sulfurique concentré, parfois avec de l'eau régale. Certaines pierres précieuses nécessitent un alcali fort ou la neutralisation de l'acide résiduel lors de la purification à l'acide fort.
- La méthode de la fusion purificatrice. Cette méthode utilise d'abord un acide fort pour éroder la saleté de la pierre précieuse, purifiant ainsi les fissures et les pores. Cependant, au cours de la purification, les fissures, les pores et les espaces intercristallins sont également élargis et augmentés, ce qui rend la structure de la pierre précieuse lâche. Par conséquent, la pierre précieuse purifiée doit être fusionnée automatiquement dans des conditions de température et de pression élevées ou remplie de verre, de plastique et d'autres matériaux de remplissage pour consolider la pierre précieuse. Au cours du processus de traitement thermique, des agents fondants faibles, tels que le borax et le polyphosphate, sont introduits dans les fissures de la pierre précieuse et provoquent une fusion locale des deux côtés de la surface de la fissure, formant une fusion secondaire mixte à plusieurs composants qui se cristallise lors du refroidissement, guérissant finalement les fissures.
(e) Caractéristiques de purification
Le résultat de cette méthode peut faire apparaître la couleur de la pierre précieuse plus pure qu'auparavant, avec une couleur plus vive et une transparence améliorée.
L'inconvénient est que les acides forts et les bases fortes, tout en dissolvant la saleté et les impuretés, ont également un certain effet corrosif sur les pierres précieuses elles-mêmes, élargissant les fissures, augmentant les pores et les reliant même, ce qui entraîne une structure lâche dans les pierres précieuses, les rendant sujettes à la rupture, et elles doivent être consolidées. En outre, les agents de purification sont très corrosifs et il est nécessaire de respecter strictement les procédures d'exploitation pendant la purification afin de garantir la sécurité des personnes.
② Processus de blanchiment
(a) Principe :
Le blanchiment est une réaction d'oxydation dont le principe est similaire au blanchiment chimique des colorants organiques. Les composants organiques des pierres précieuses contiennent souvent des chromophores qui leur donnent leur couleur. Lorsque les oxydants puissants contenus dans l'agent de blanchiment entrent en contact avec ces chromophores, la composante Π des doubles liaisons du chromophore est rompue, ce qui fait perdre sa couleur à la matière organique.
(b) Processus :
Il existe deux types de procédés de blanchiment : chimique et optique.
- La méthode de blanchiment chimique consiste à utiliser des agents de blanchiment pour réagir chimiquement avec les pierres précieuses afin d'en améliorer la couleur. Les agents de blanchiment sont des oxydants puissants tels que le chlore, l'hypochlorite, le peroxyde d'hydrogène (eau) et les sulfites. Le traitement vise principalement les pierres précieuses contenant des matières organiques (perles, coraux, ivoire, etc.), et le blanchiment chimique peut également être appliqué à l'opale de bois, à l'œil de tigre et à d'autres pierres précieuses. Toutefois, il est important de veiller à ce que les composants organiques et l'humidité des pierres précieuses ne soient pas endommagés ou perdus pendant le blanchiment chimique. Le rapport entre les agents de blanchiment est donc crucial, la concentration des oxydants forts étant généralement meilleure dans une fourchette de 2％-5％. En outre, la durée du blanchiment ne doit pas être trop longue.
Le dispositif de blanchiment chimique est relativement simple et se compose principalement d'un pied à vide, d'un récipient en verre, d'une bouteille de lavage et d'un tube en caoutchouc, entre autres. Le processus se déroule comme suit :
- Placez la pierre précieuse dans la bouteille de lavage contenant la solution de blanchiment et créez un vide à l'intérieur de la bouteille ;
- Laissez tremper pendant un certain temps, retirez la pierre précieuse et rincez-la ;
- Changer la solution de blanchiment et poursuivre le trempage, puis retirer et nettoyer la pierre précieuse. Répétez l'opération jusqu'à ce que vous obteniez un résultat de blanchiment satisfaisant.
La couleur après un blanchiment chimique n'est souvent pas très stable. Cela est lié à la structure des chromophores dans la matière organique de la pierre précieuse, ainsi qu'aux composants de l'agent de blanchiment. Par exemple, les perles peuvent devenir très blanches après le blanchiment, mais jaunir après avoir été portées pendant un certain temps. Toutefois, un nouveau blanchiment peut permettre d'obtenir à nouveau un effet plus blanc.
- La décoloration par la lumière, également connue sous le nom de blanchiment par la lumière du soleil, est un type de réaction d'oxydation dans la photosynthèse. Les couleurs de nombreux objets pâlissent ou changent sous l'effet de la lumière ou de la chaleur, en particulier les pierres précieuses contenant des composants organiques.
(3) Processus de précipitation chimique
L'amélioration de la couleur des pierres précieuses par précipitation chimique comprend l'immersion dans le sel et la pyrolyse de liquides colorés. La méthode dite de précipitation chimique implique une réaction chimique se produisant à la surface de la pierre précieuse ou dans ses fissures et ses pores avec une solution contenant des substances colorantes, précipitant des matériaux colorés insolubles qui adhèrent à la surface ou aux parois des fissures et des pores, colorant ainsi la pierre précieuse. Les colorants précipités insolubles attachés à la pierre précieuse sont principalement des pigments inorganiques, tels que des composés insolubles comme l'oxyde de fer et l'oxyde de chrome, ainsi que des sulfures métalliques et d'autres oxyacides métalliques. Certaines pierres précieuses, comme l'indigo, sont teintes chimiquement à l'aide de colorants organiques (tableau 6-12).
Tableau 6-12 Pigments chimiques de teinture couramment utilisés
| Couleur du matériau | Types de pigments |
|---|---|
| Blanc | Blanc de titane, sulfate de baryum, blanc de plomb, blanc de zinc |
| Brun jaunâtre | Jaune de cadmium (PbCrO4+PbSO4), jaune de plomb, jaune de Naples [Pb3(SO4)2] , orpiment, brun Van Dyke |
| Rouge | Rouge de cadmium, rouge de plomb, plomb rouge, orpiment, rouge de fer, rouge de Chine (HgS), rouge d'alizarine, rouge de cochenille (composés organiques complexes de métaux stables) |
| Bleu | Azurite, bleu de cobalt (COAl2O4), Thioindigo (pigment organique stable), Bleu de fer (composé de fer hydraté), Bleu de Prusse {Fe4[Fe(CN)6]3 - 16H2O} |
| Pourpre | Violet de cobalt (Co3P2O8), le violet de manganèse (NH4MnP4O7) |
| Vert | Vert de chrome (Cr2O3), le vert de cobalt (Co1-xZnxO) , vert émeraude [Cu9 (CH3COO)]2En tant que2O4 Malachite, Verdigris [Cu2(CO3COO)2(OH)2] , Arsénite vert de cuivre (CuHAsO3) |
| Noir | Cendres, noir de carbone, noir de cuivre et de chrome (CuCr2O4), le noir d'oxyde de fer, le noir d'argent (Ag2S) |
① Méthode d'immersion dans le sel
Tremper la pierre précieuse dans une solution de sels métalliques colorés solubles, en laissant la solution pénétrer dans les fissures, les pores ou les piqûres de la pierre précieuse, puis la chauffer pour décomposer la solution, en précipitant des substances colorées insolubles pour colorer la pierre précieuse, ou tremper la pierre précieuse dans une autre solution pour permettre une réaction chimique entre les deux solutions, en précipitant des substances colorées.
La première méthode est couramment utilisée pour colorer les perles : tremper les perles dans une solution de nitrate d'argent, puis retirer les perles une fois qu'elles sont saturées et les chauffer ou les exposer à une lumière forte pour décomposer la solution de nitrate d'argent, précipitant l'oxyde d'argent noir qui adhère aux perles.
Cette dernière méthode peut être utilisée pour la teinture de l'agate : il faut d'abord tremper l'agate dans une solution de chlorure ferrique, puis l'immerger dans de l'ammoniaque, ce qui permet aux deux solutions de réagir chimiquement et de précipiter le Fe rouge.2O3? qui adhèrent aux fissures et aux parois des pores de l'agate, lui donnant une couleur rouge.
② Méthode de pyrolyse liquide colorée
Dissoudre le pigment dans un solvant pour créer une solution colorante, puis y tremper la pierre précieuse. Une fois que la solution de colorant a entièrement pénétré les fissures et les pores de la pierre précieuse, elle s'évapore en chauffant, ce qui entraîne la précipitation du pigment dans les interstices de la pierre précieuse, la colorant ainsi.
(4) Caractéristiques de la méthode de précipitation chimique
La méthode de précipitation chimique permet de colorer les pierres précieuses, mais les agents colorants se déposent dans les pores et les fissures de la pierre précieuse, ce qui entraîne une répartition inégale et une tendance à la chute. Pour éviter que les pierres précieuses colorées ne se décolorent, un traitement de revêtement de surface est également nécessaire. En outre, un dispositif de lavage à pompe à vide peut être utilisé pour accélérer l'efficacité de la teinture et augmenter la profondeur de la couche de teinture. En général, un dispositif de chauffage est également nécessaire.
Les pierres précieuses améliorées par des procédés de réaction chimique présentent des caractéristiques d'identification uniques en raison des différences entre les procédés d'amélioration (voir 6-13).
Tableau 6-13 Caractéristiques de l'identification des processus de réaction chimique
| Méthodes | Taches | Densité (g/cm3 ) | Spectre d'absorption | Indice de réfraction | Polarisation | Sonde à aiguille chaude |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Diffusion thermique | Dans les trous et les fissures à la surface de la gemme, la couche de couleur est mince et plus claire à l'intérieur de la gemme. | Pas de changement | Différences entre les deux | Pas de changement | Pas de changement | Pas de changement |
| Eau de Javel | Couleur inégale | Pas de changement | Changer | Léger changement | Pas de changement | Pas de changement |
| Purification et remplissage | La couche superficielle de la pierre précieuse est corrodée, la base est propre et la couleur est chaotique. Dilatation de la fissure primaire ; remplissage par des corps étrangers ; présence possible de bulles et de lignes de courant. Effet de flash | Réduire | Remplissage du spectre d'absorption spécifique | Changer | Le remplissage a complètement disparu | Odeur d'exsolution |
| Réaction de précipitation chimique | Il y a des teintes dans les pores des pierres précieuses | Pas évident | Il existe des spectres d'absorption caractéristiques des précipités | Léger changement | Le remplissage filamentaire a complètement disparu | Pas de changement |
3. Modification physique
Les méthodes de modification physique jouent un rôle important dans l'amélioration des pierres précieuses et ont une longue histoire. Les méthodes les plus courantes sont l'injection de pores, le revêtement de surface et l'élimination des impuretés.
(1) Injection dans les pores
Cette méthode est largement utilisée pour la teinture des pierres précieuses présentant de multiples pores ou fissures. Elle consiste à injecter des substances incolores, transparentes ou colorées dans les fissures, les pores ou les cavités de la pierre précieuse afin d'améliorer cette dernière. Il est utilisé pour rehausser la couleur de la pierre précieuse, améliorer sa transparence, accroître sa stabilité et couvrir divers défauts de la pierre précieuse.
Selon la couleur de l'agent d'injection, on distingue l'injection incolore et l'injection colorée. Les agents d'injection incolores comprennent la paraffine, l'huile végétale, l'huile incolore, le plastique incolore, le verre (verre crown et verre de soudure), le silicone, etc. Ils peuvent améliorer la couleur des pierres précieuses, accroître la transparence, dissimuler les pores et renforcer la structure.
Les agents d'injection colorés se composent de deux parties : les charges et les colorants. Les charges sont les mêmes que celles des agents d'injection incolores, tandis que les colorants sont divisés en colorants organiques et en pigments (composés inorganiques et quelques composés organiques). Les colorants et les charges sont mélangés pour créer divers agents d'injection colorés, qui modifient la couleur des pierres précieuses dans les fissures, les pores et les cavités, en approfondissant la teinte et en augmentant la luminosité.
L'objectif de la méthode d'injection pour améliorer les pierres précieuses varie, et les conditions requises pour le processus sont souvent différentes. Les conditions de base sont les suivantes : la pierre précieuse doit avoir une structure poreuse naturelle ou artificielle, le processus d'injection requiert une certaine température et une certaine durée d'injection, et il est préférable d'utiliser la méthode d'injection sous vide.
Les méthodes d'injection spécifiques peuvent être divisées en plusieurs catégories :
① Méthode d'injection statique
À température et pression ambiantes, la pierre précieuse est trempée dans un bécher en verre contenant de l'huile d'injection incolore et colorée, du ciment contenant des colorants organiques, etc. et l'agent d'injection pénètre lentement dans la pierre précieuse. L'agent d'injection pénètre lentement dans la pierre précieuse. Agiter doucement si nécessaire pour éviter l'agrégation ou la sédimentation.
② Méthode d'injection à chaud
La méthode consiste à faire fondre la résine solide, le verre et d'autres agents d'injection dans un fluide chauffé, puis à y tremper la gemme préchauffée, de sorte que l'agent d'injection remplisse les fissures et les pores. Le dispositif de la méthode d'injection à chaud se compose d'un récipient en verre ou d'un creuset en porcelaine et d'un thermostat chaud.
③ Méthode d'injection à haute pression
La méthode est développée sur la base de la méthode d'injection de chaleur. Ces dernières années, l'injection sous vide a également été utilisée. Elle consiste à placer la pierre précieuse et l'agent d'injection dans une bouteille en verre scellée, à la mettre sous vide et à la chauffer. L'agent d'injection est fondu et immergé dans la pierre qui a été immergée dans la chaleur, et la pierre est immergée sous l'action de la pression atmosphérique pour atteindre l'objectif d'amélioration.
(2) Surface traitement
Traitement de surface, principalement à l'aide d'un film incolore ou coloré uniformément fixé à la surface de la gemme, afin d'améliorer la couleur de la gemme, la finition de la surface, de rehausser l'éclat de la surface et de masquer les défauts de surface (piqûres, fissures, rayures, etc.).
Il existe de nombreuses méthodes de traitement de surface, dont les principales sont les suivantes.
① tournage
Également connue sous le nom de méthode de revêtement, elle consiste à appliquer un certain réactif chimique, un colorant ou divers matériaux de revêtement sur la surface des pierres précieuses afin de modifier ou d'améliorer leur couleur, leur éclat et leur brillance tout en couvrant les défauts de surface (tels que les piqûres, les fissures et les rayures). Communément appelé "dressage".
- tournage matériaux : cire, peinture, huile incolore et diverses résines mélangées à des colorants. Par exemple, le matériau utilisé pour "habiller" la jadéite est la colle 808 vert émeraude produite au Royaume-Uni.
- Exigences pour le tournage Le revêtement doit être aussi uniformément épais que possible : Le revêtement doit être aussi uniformément épais que possible, avoir une finition de surface élevée et être exempt d'impuretés évidentes.
② Méthode de revêtement
Ce traitement de surface consiste à appliquer un film extrêmement fin (de quelques nanomètres à plusieurs centaines de nanomètres au niveau moléculaire ou atomique) sur la surface de la pierre précieuse, qui produit facilement des effets de réfraction de la lumière, donnant lieu à des couleurs interférentielles brillantes, ce qui permet d'atteindre l'objectif d'amélioration de la surface. Il comble les piqûres et les rayures à la surface de la pierre précieuse, la rendant extrêmement lisse et plate, rehaussant la brillance de la surface de la pierre précieuse et augmentant la saturation ou la teinte de la couleur sans affecter la transparence de la pierre précieuse.
- Méthode : Généralement effectuée dans une machine de revêtement sous vide. Placer l'objet propre (après un nettoyage à l'acide ou à l'alcali) sur la plaque de base de la machine de revêtement, placer la pièce métallique qui génère le film mince sur la cathode, évacuer l'air, puis déclencher la cathode à l'aide d'une gâchette, ce qui provoque une décharge d'arc entre l'anode et la cathode, évaporant le matériau de la cathode (métal) dans la chambre de décharge pour former un état de plasma, qui est revêtu sur la surface de la pierre précieuse, formant un film mince.
- Matériau : Au, Ag, Cu, Cr, Ni et autres métaux. Le film mince d'Au a une teinte bleutée et présente un fort effet d'arc-en-ciel.
- Caractéristiques : L'épaisseur de la couche de revêtement métallique est similaire à la longueur d'onde de la lumière, et la lumière réfléchie par la surface du film mince et la lumière réfléchie par la surface de la pierre précieuse interfèrent l'une avec l'autre, ce qui permet aux gens de voir des éclairs lumineux de l'arc-en-ciel. Par conséquent, le revêtement peut transformer des pierres précieuses transparentes incolores (telles que le cristal, la topaze, le diamant, etc.) en pierres précieuses légèrement colorées avec des effets iridescents. Par exemple, le film d'or peut faire apparaître le cristal et la topaze en bleu. Le revêtement du diamant produit non seulement un bel effet irisé et améliore la brillance de la surface de la pierre précieuse, mais il peut également accroître la dureté, la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion de la surface de la pierre précieuse.
En outre, la technologie de croissance cristalline hydrothermale a également été utilisée pour le revêtement de surface, et la composition et la structure de ce film cristallin sont les mêmes que celles de la pierre précieuse.
③ Méthode d'implantation ionique de surface
Cette méthode utilise des ions à haute énergie et à grande vitesse générés par des dispositifs tels que des arcs à vapeur métallique et à vide pour s'implanter dans la surface et les couches très superficielles des pierres précieuses, modifiant ainsi la couleur de la surface de la pierre précieuse. Elle est différente du processus de diffusion thermique.
- Méthode : En utilisant des pierres précieuses comme substrat (anode) et le matériau métallique pour l'implantation d'ions comme cathode, une source d'énergie déclenche la cathode, provoquant une décharge d'arc entre l'anode et la cathode, qui évapore le matériau métallique dans la chambre de décharge pour former des ions positifs par ionisation. Ces ions forment un large faisceau d'ions métalliques à travers l'anode et l'électrode poreuse de sortie, puis sont accélérés par la tension d'accélération pour pénétrer la surface de la pierre précieuse.
- Matériaux : Fe, Co, Cr, Ti, etc.
- Caractéristiques : Les échantillons traités par cette méthode ont généralement des couleurs peu attrayantes (principalement blanc grisâtre ou brun grisâtre) et nécessitent un ou plusieurs traitements thermiques pour améliorer la couleur.
④ Croissance excessive Méthode
Le Croissance excessive est également appelée méthode de croissance des gemmes de surface. Elle consiste à faire croître une très fine couche de gemme (avec la même composition et les mêmes propriétés) à la surface de la gemme en utilisant des gemmes synthétisées artificiellement, ce qui rend la couleur de la gemme plus belle et sa qualité meilleure, atteignant ainsi l'objectif d'amélioration.
- Méthodes : méthode hydrothermique, méthode des flux.
- Matériaux : substances qui composent la pierre précieuse améliorée, colorants, etc.
- Caractéristiques : Les belles couleurs ne sont présentes que dans une très fine couche à la surface de la gemme, et elles sont fabriquées à partir de matériaux synthétiques, présentant les caractéristiques des gemmes synthétiques.
⑤ Méthode d'application de la feuille
Cette méthode consiste à appliquer une fine pellicule ou une feuille de métal ou de matière organique sur la surface inférieure d'une pierre précieuse (transparente) afin d'augmenter son intensité de réflexion, améliorant ainsi la couleur et l'éclat de la pierre précieuse.
(3) Élimination et dissimulation des impuretés
L'élimination des impuretés consiste à utiliser le forage laser pour éliminer les impuretés. Pour améliorer la clarté de la pierre précieuse, un laser plus puissant est focalisé sur la pierre, et le laser à haute énergie crée un trou dans la pierre précieuse, atteignant l'emplacement des inclusions (corps colorés, fissures, etc.), purifiant ainsi la pierre précieuse. Le trou est ensuite rempli d'une substance dont la couleur et l'indice de réfraction sont similaires à ceux de la pierre précieuse, ce qui permet d'améliorer l'apparence de la pierre précieuse. Cette méthode est principalement utilisée pour améliorer les diamants.
La dissimulation consiste à utiliser une méthode de revêtement de surface pour couvrir les inclusions de la pierre précieuse. Elle peut également être réalisée au cours du processus de taille et de polissage, en positionnant les inclusions sur les bords de la taille ou dans des endroits discrets, qui sont ensuite recouverts par une monture métallique lors du montage (tableau 6-14).
Tableau 6-14 Caractéristiques du processus de modification physique
| Les types | Caractéristiques internes | Fonctionnalité externe |
|---|---|---|
| Injection dans les pores | (1) L'agent d'injection est distribué dans les pores et les fissures de la surface de la pierre précieuse. (2) La limite de contact entre l'agent d'injection et la pierre précieuse est évidente. (3) Il peut y avoir de fines bulles. | (1) La distribution de l'agent d'injection n'est pas uniforme, et il est distribué au hasard en taches, taches et filaments. (2) L'agent d'injection organique, la sonde à aiguille chaude, le réactif "sweat" se décolorent. |
| Revêtement de surface | (1) La surface du revêtement peut présenter de fines ondulations et de fines rayures, des lacunes, des bulles (2) Le revêtement a un effet arc-en-ciel, il y a un halo de couleur au coin de la pierre précieuse, la limite entre le revêtement et la pierre précieuse est claire, résistante à la chaleur, à l'acide et à l'alcali ; fermement fixée, avec un spectre d'absorption caractéristique. (3) Le film est situé sur la surface inférieure de la gemme transparente, avec une différence de couleur significative par rapport à la gemme, et il y a des bulles dans les coutures et les bords de l'adhésif. (4) Les ions implantés sont répartis en une fine couche sur la surface de la gemme et présentent des couleurs et des spectres d'absorption particuliers. (5) L'organisme fixé est une pierre précieuse synthétique, présentée sous la forme d'une fine couche (généralement de 0,1 à 0,3 mm) qui se développe à la surface des pierres précieuses, et les caractéristiques de surface des pierres précieuses synthétiques peuvent être observées aux points de contact avec les pierres précieuses. | (1) La surface du revêtement peut présenter de fines ondulations et rayures, un lustre cireux, un toucher astringent, une odeur de "sueur" au contact de l'aiguille chaude, un grattage facile. (2) La rayure de l'aiguille de revêtement peut être éliminée, et les irrégularités peuvent être visibles sous la lumière réfléchie. (3) Les pierres précieuses serties à la feuille sont toutes serties de métal, et la différence de couleur des pierres précieuses observées de côté et de face peut être significative ou complètement différente. (4) La couche de couleur est mince et la couleur est profonde dans les pores et les fissures de la pierre précieuse. Elle peut s'écailler lors de la taille et du polissage. (5) La croissance d'organismes attachés aux pierres précieuses synthétiques. |
| Éliminer les impuretés et la saleté | (1) Il reste des impuretés dans la paroi du trou. (2) Les remplissages des trous sont différents de ceux des pierres précieuses (3) Il y a des bulles et des lignes de courant (4) La paroi du trou peut ressembler à du verre brûlé | (1) Le trou du laser apparaît concave en raison du retrait du matériau de remplissage. (2) Un phénomène de différence de couleur (indications de "rougissement") peut être observé au niveau des ouvertures de remplissage parallèles. (3) Lorsque la pierre précieuse est immergée dans un "liquide bouillant" spécial ou bouillie à haute température, le matériau de remplissage apparaît comme une substance vitreuse. |
