第3节 抛光法
抛光是对宝石进行光整加工的方法,一般是在宝石加的是后,也是最关键的一道工序。其作用是消除宝石被加工表面因前道研磨工序所残留的破坏层(凹凸层、裂纹层),以获得光滑明洁的光学表面。宝石加工品只有通过彻底抛光,才能使其许多特有的光学性质或潜在美,如光泽、晶莹、火彩、星光等充分展现出来。
5.3.1抛光法原理
宝石的抛光机理十分复杂,至今尚未形成一种完善的理论。最为流行的抛光学说是如下两种:
1、微粒机械磨削说
抛光过程与研磨类似,都是以硬质的磨料磨削软质材料表面的过程,差别在于所用的磨料粒度不同,磨料粒度越细,被磨削宝石表面的磨痕也就越细密、轻微,当磨削深度在100nm左右时,表面就会出现光滑的镜面效果。
实验依据:
①已抛光的宝石表面在高倍显微镜下可见到明显的起伏(磨痕)现象,用多波干涉显微镜可测定其起伏深度;
②金刚石微粉几乎可以对所有的宝石进行抛光,而且效果可达最佳,因为金刚石硬度最大。③当用金刚石微粉对刻面宝石某一小面进行抛光时,随抛光时间加长,该小面面积增大,表明金刚石微粉有磨削作用。
④用低于宝石硬度的抛光剂对宝石进行抛光,其效果一般不佳。
但有例外:不能解释某些低硬度抛光材料(如玛瑙粉、硅藻土)能很好地抛光高硬度宝石(如刚玉宝石)。
2、塑性流动说
20世纪初,Beilby研究发现,抛光过程是由于抛光面受到摩擦热作用,而引起在被抛光面微米级范围内产生热塑性-熔化流动的液状层重新分布,形成一种光洁平整的表面层过程。该表面层称为"Beilby层"。它就象一层清漆涂在表面的擦痕上,给被抛光面蒙上光泽。
Beilby的观点可借助酸蚀实验使抛光面下面的原有形状擦痕再现来证实。
1937年,Finch利用电子绕射技术,揭示了抛光固体的表面层结构,证实和扩展了Beilby理论。通过对若干宝石材料试验,将抛光机理分为四种情况:
①Beilby层全部保持非结晶性,这类宝石一般较难抛光,如尖晶石、锆石等;
②Beilby层开始保持非结晶性,但在其形成后,在主要结晶面上有再结晶,如方解石、缟玛瑙、海蓝宝石等;
③Beilby层形成后立即按其下面的结构再结晶,如刚玉、石英等;
④不形成Beilby层,这主要指钻石,其抛光只是一种简单的精细研磨。
总的来说,Beilby层可以是非晶质性的,也可以是结晶性的。这主要与被抛光宝石材料的性质、抛光剂种类以及抛光所需要的温度和压力条件等因素有关。
根据塑性流动说,可以解释某些较软质的抛光剂能对硬度很高的宝石进行抛光的现象。但按此种观点,将导致出现抛光宝石的表面不会损失宝石的重量的结论,而这与事实不符。
5.3.2 抛光加工的常用设备
由于抛光工序是琢磨工序的继续,工作方式基本相同,因此宝石加工中的许多琢磨设备与抛光是通用的。如加工刻面宝石和凸面宝石,只需把磨机上的磨具、磨料更换成抛光工具,然后再配合使用合适的抛光剂,就可进行抛光加工。
盘磨机
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磨盘
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抛光盘
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轮磨机
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砂轮
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←
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抛光轮
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带磨机
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砂带
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抛光带
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对于珠形和随形宝石的加工,则而要使作专门的抛光设备:振动抛光机、滚动抛光机。
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振动抛光机
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滚筒抛光机
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