[发明专利]一种用于导模法生长宝石单晶生长的掺杂原料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及有色宝石单晶生长领域，尤其涉及一种用于导模法生长宝石单晶生长的掺杂原料的制备方法。 

背景技术：

刚玉类宝石晶体具有强度硬、耐高温耐磨擦，耐腐蚀能力强、光透性能、电绝缘性能优良等一系列特性，因此做为重要的技术晶体材料，合成刚玉类宝石已被广泛应用在国防、军事、科研等一系列高科技技术领域，同时在民用工业上也有大量的应用。 

而根据不同的性能和使用要求，人们通过各种合成方法加入不同的着色剂，以获得不同颜色的宝石晶体，应用于不同的领域。 

本发明涉及有色宝石单晶生长领域，尤其涉及一种导模法生长红色（或蓝色）宝石的原料制备方法。本发明是采用在无色的白宝石晶体生长原料中加入掺杂剂进行红色（或蓝色）宝石单晶的生长。 

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于导模法生长宝石单晶生长的掺杂原料的制备方法，过控制各种杂质的含量来控制晶体颜色。 

本发明的技术方案如下： 

用于导模法生长宝石单晶生长的掺杂原料的制备方法，包括以下步骤： 

（1）、多孔高纯氧化铝颗粒料的成型： 

首先将α相高纯氧化铝粉和粘结剂A混合，所述α相高纯氧化铝粉用量为粘结剂A的0.5%-10%；然后采用干法辊压成型机碾压成型，获得颗粒料；最后通过振动筛除去小于1mm、大于5mm的颗粒，得到1-5mm的不规则颗粒状坯料； 

（2）、多孔高纯氧化铝颗粒料的烧结： 

a：低温排胶：将步骤（1）中不规则颗粒状坯料装入刚玉匣钵中，放入排胶炉中，缓慢升至800℃，恒温2-5小时； 

b：高温烧结：将排胶后的坯料装入高温窑炉中，升温至1450-1700℃，恒温5-10小时； 

c：筛选：通过振动筛分散、筛选，得到尺寸为1-5mm，松装密度1.5-2.0g/cm³的多孔高纯氧化铝颗粒料； 

（3）、掺杂剂的添加： 

a：着色剂的选择：根据所需要的宝石颜色，选择着色剂种类，红宝石为Cr₂O₃，蓝宝石为Fe₂O₃和TiO₂，添加量为0.01%-1%，再根据所需要的颜色种类（红色、紫红色、橙红色等）和颜色深浅添加Ca、Mg、V、Co、Mn等元素中的一种或几种，添加量为0.01%-0.1%； 

b：着色剂的配置：根据选择的着色剂配比， Cr₂O₃以重铬酸铵为制剂，Fe₂O₃和TiO₂以硫酸高铁铵和氟钛酸铵为制剂，将称量好的制剂和着色剂依次加入纯水中搅拌、溶解； 

c：浸泡：称取1-3kg的多孔高纯氧化铝颗粒料装入坩埚，加入1-5 L的配置好的着色剂，覆盖过颗粒料，在30-50℃恒温浸泡24小时以上； 

d：煅烧：将坩埚装入中温窑炉中，按照设定的升温曲线升至500-1000℃，恒温2-8小时，即得到用于导模法生长红色或蓝色宝石单晶生长的掺杂原料。 

所述的粘结剂A为石蜡、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、邻苯二甲酸二辛脂（DOP）、二丁脂、硬脂酸等物质中的一类或几种。 

本发明的有益效果： 

1、以传统的“氧化铝粉料掺杂→火焰法生产红蓝宝石→以火焰法宝石为原料生产导模法红蓝宝石”的复杂工艺相比，掺杂后的氧化铝颗粒料直接用于导模法生产红蓝宝石，工艺流程缩短，成本大幅度降低，同时，避免了火焰法生产工程中导致的着色剂烧蚀，提高了着色的准确率； 

2、以多孔的高纯氧化铝颗粒料为着色剂载体，便于着色剂充分吸附和附着于颗粒料开口空隙和表面，大大减少了着色剂计算添加量和实际含量的误差；  

3、掺杂方法简单易行，有利于满足不同颜色要求的着色剂配置，有利于生产多品种的红蓝宝石。 

具体实施方式

施例1：用于导模法生长宝石单晶生长的掺杂原料的制备方法，包括以下步骤： 

（1）、多孔高纯氧化铝颗粒料的成型： 

首先将α相高纯氧化铝粉和粘结剂A混合，所述α相高纯氧化铝粉用量为粘结剂A的0.5%-10%；然后采用干法辊压成型机碾压成型，获得颗粒料；最后通过振动筛除去小于1mm、大于5mm的颗粒，得到1-5mm的不规则颗粒状坯料； 

（2）、多孔高纯氧化铝颗粒料的烧结：