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§4玻璃和塑料与其他仿宝玉石材料MachiningofGemandDesignofJewelry§4玻璃和塑料与其他仿宝玉石材料讲授提纲4.1玻璃4.1.1概述4.1.2玻璃的分类与化学组成4.1.3玻璃的生产工艺4.1.4玻璃脱蜡铸造法4.2塑料4.2.1塑料的组分与分类4.2.2塑料的特性4.2.3仿宝玉石材质的塑料饰品4.2.4有机玻璃饰品及制作方法4.3其他人造晶体材料4.3.1立方氧化锆4.3.2钇铝榴石4.3.3钆镓榴石4.3.4钛酸锶4.3.5碳化硅4.4拼合石4.4.1拼合石的构成与搭配原则4.4.2举例MachiningofGemandDesignofJewelry4.1玻璃4.1.1概述4.1.2玻璃的分类与化学组成4.1.3玻璃的生产工艺4.1.4玻璃脱蜡铸造法MachiningofGemandDesignofJewelry4.1.1概述玻璃是一类材质优良、资源丰富、制造技术成熟和成本低廉的、适合大量生产的人造无机非金属材料。玻璃在我国古代也叫谬琳、琉璃、陆璃、颇璃等。通常：把透明度比较高的器物叫做玻璃；呈半透明有玻璃光泽的饰件称为琉璃；不太透明而有玻璃光泽的饰件称为料器。MachiningofGemandDesignofJewelry4.1.1.2玻璃的结构及物理化学性质玻璃是无规则结构的非晶态固体，玻璃态物质的质点排列总的说是无规则的和统计均匀的，因此，它的物理化学性质在任何方向都是相同的。不同化学组成和结构的玻璃具有不同的物理性质，为此人们可以设计不同的化学组成，获得不同性质的玻璃。MachiningofGemandDesignofJewelry4.1.1.2玻璃的结构及物理化学性质物理性质如下：(1)颜色可以按照制品需要，制成各种颜色；(2)透明度可以按照制品需要获得不同的透明度，大多数品种是透明的，少数为半透明至不透明的；(3)光泽具有典型的玻璃光泽；(4)光学性质各向同性；MachiningofGemandDesignofJewelry4.1.1.2玻璃的结构及物理化学性质(5)折射率折射率范围一般为1.44～1.7，最高可达1.95，大于1.7的较软，较少用于仿宝石用途；(6)色散可以制得不同的色散，如0.009（无铅），0.098(含铅)，0.037(仿钻石)；(7)特殊光学效应某些品种具有猫眼、变色等效应；(8)莫氏硬度可以制得不同的硬度，一般范围为5～7；MachiningofGemandDesignofJewelry4.1.1.2玻璃的结构及物理化学性质(9)密度可制得不同的密度，一般范围在2.0～4.2g／cm3(10)韧性一般较差，易破碎；(11)内含物有时有些玻璃熔化质量欠佳含结石等杂质；(12)导热性低；(13)化学稳定性较好；彩色玻璃原料MachiningofGemandDesignofJewelry4.1.2玻璃的分类与化学组成4.1.2.1模仿天然宝玉石材质的玻璃①仿水晶——石英玻璃、铅玻璃②仿红宝石、蓝宝石、绿宝石——彩色晶质玻璃③仿猫眼石——加入玻璃纤维的玻璃④仿蛋白石（欧泊）——斯洛克姆宝石（玻璃）⑤仿砂金石——加入三角形铜片的玻璃MachiningofGemandDesignofJewelry4.1.3玻璃的生产工艺MachiningofGemandDesignofJewelry4.1.4玻璃脱蜡铸造法MachiningofGemandDesignofJewelry4.2塑料4.2.1塑料的组分与分类4.2.2塑料的特性4.2.3仿宝玉石材质的塑料饰品4.2.4有机玻璃饰品及制作方法MachiningofGemandDesignofJewelry4.2.1塑料的组分与分类塑料的组成除了称为树脂(也可以称作高聚物)的高分子化合物外，还有某些具有特殊用途的添加剂(或称助剂)。添加剂可以根据需要适当选用，也可以不添加。树脂是塑料的最基本最重要的组分，它决定着塑料的基本性质，这就是人们为何常用塑料中的树脂的名称来划分塑料和称呼塑料的缘由。塑料的主要添加剂有增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、填料(包括增强材料)等。塑料＝树脂＋添加剂MachiningofGemandDesignofJewelry4.2.1塑料的组分与分类按照不同化学组成、不同生产流程的塑料。以及不同应用要求，可以制造出不同品种的塑料。(1)按照使用特性分类有通用塑料、特种塑料两种。(2)按照受热呈现的基本行为分类有热塑性塑料和热固性塑料。(3)按照成型加工方法分类有压出成型、注射成型、中空成型、模压成型、压延成型、搪塑成型、浇铸成型、发泡成型等。目前，通用塑料的主要品种有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料等。其中，人们常见的装饰用塑料是名为“有机玻璃”的聚甲基丙烯酸甲酯。塑料的挤出成形MachiningofGemandDesignofJewelry4.2.2塑料的特性(1)颜色可以制成各种颜色；(2)透明度透明、半透明至不透明；彩色塑料MachiningofGemandDesignofJewelry4.2.2塑料的特性(3)光泽具有典型的蜡状光泽、树脂光泽，某些品种有各种荧光；(4)光性各向同性；·(5)折射率1.55～1.66，有时显异常双折射；(6)发光性某些品种在紫外线下呈强荧光；(7)莫氏硬度1.5～3；(8)密度纯塑料一般在1.05～1.55g／cm3，加入配料后密度会加大；(9)加工性比较强，具有不同程度的可切性；(10)可燃性可燃烧，并散发典型的辛辣气味；(11)内含物内部可能有气泡、漩涡纹及弯曲的色带等。MachiningofGemandDesignofJewelry4.2.3仿宝玉石材质的塑料饰品如果，我们能按照一定的材质要求，适当地选择或合成某些塑料材料，就可以模仿各种有机宝石的材质，如琥珀、煤精、龟甲、珍珠、珊瑚、贝壳等；也可以模仿一些玉石，如翡翠、青金石、欧泊、绿柱石等；通过表面镀膜处理后，还可以模仿金属材料的表面光泽，如黄金和白银的色泽等。MachiningofGemandDesignofJewelry4.2.4有机玻璃饰品及制作方法有机玻璃可以做成模仿水晶、珍珠、玉石、象牙、玛瑙等的仿真首饰。有机玻璃饰品的加工方法很多，通常是按照产品造型的不同及制作方法。目前，有机玻璃饰品经常使用下面技术来制造。注射成型法热成型法冷加工法焊接法MachiningofGemandDesignofJewelry4.3其他人造晶体材料4.3.1立方氧化锆4.3.2钇铝榴石4.3.3钆镓榴石4.3.4钛酸锶4.3.5碳化硅MachiningofGemandDesignofJewelry4.3.1立方氧化锆(CubicZirconia)简称CZ，又名苏联钻。苏联科学院列别捷夫固体物理研究所的科学家们研制出来的，并于1976年申请了专利。化学组成ZrO2，，通常加入CaO或Y2O3作为稳定剂，另外加入Nd、Co、Ce、Pr、Ti、Cr等元素作为着色剂，可以呈现各种颜色。晶体结构等轴晶系，常呈块状；(1)颜色可以制成各种颜色；(2)透明度透明；(3)光泽强玻璃光泽；(4)光学性质各向同性(5)折射率2.15～2.19，单折射(6)色散0.060；(7)发光性一般呈黄色，黄绿色荧光；(8)莫氏硬度8.5；(9)密度一般在5.6～6g／cm3。MachiningofGemandDesignofJewelry4.3.1立方氧化锆（ZrO2)合成立方氧化锆的性质与钻石的性质很接近,常用来仿制钻石。折射率高达2.17，色散为0.06，与钻石的2.42和0.044非常接近。宝石成品的彩色闪光更为艳丽。摩氏硬度为8.5，仅略低于红蓝宝石。将它琢磨成圆钻形的棱面石后，外观与钻石几乎无法分辨。MachiningofGemandDesignofJewelry4.3.2钇铝榴石(YttriumAluminiumGarnet)化学组成Y3Al5O12简称YAG，又称美国钻。钇铝榴石的晶体结构是等轴晶系，常呈块状;(1)颜色可以制成各种颜色，有变色效应；(2)透明度透明；(3)光泽玻璃光泽；(4)光学性质各向同性；(5)折射率1.94，单折射；(6)色散0.028；(7)发光性不同颜色的钇铝榴石，可以呈现不同的荧光；(8)莫氏硬度8；(9)密度一般在4.5～4.66／cm3MachiningofGemandDesignofJewelry4.3.2钇铝榴石这是一种仿钻石的极好材料，微均质体，亚金刚光泽，硬度8-8.5，色散柔和，与金刚石相似。但起比重比钻石大，硬度稍低，观察刻面宝石的腰围处，钇铝榴石中可见磨盘留下的斜擦痕，而钻石则呈毛玻璃状。MachiningofGemandDesignofJewelry4.3.3钆镓榴石(GadoliniumGalliumGarnet)简称GGG。化学组成Gd3Ga5O12：晶体结构等轴晶系，常呈块状；(1)颜色一般为无色至浅褐色黄色；(2)透明度透明；(3)光泽玻璃光泽；(4)光学性质各向同性(5)折射率1.95～2.00(6)色散0.045；单折射(7)发光性在短波紫外线下呈现中至强的橙色荧光；(8)莫氏硬度5.5—7，无解理；(9)密度7.05g／cm3。MachiningofGemandDesignofJewelry4.3.4钛酸锶(StrontiumTitanate)又称瑞士钻。化学组成SrTiO3。晶体结构等轴晶系，常呈块状；(1)颜色可以制成各种颜色；(2)透明度透明；(3)光泽玻璃光泽至亚金刚光泽(4)光学性质各向同性；(5)折射率2.41，单折射；(6)色散0.19，很强；(7)发光性一般为惰性；(8)莫氏硬度5～6，抛光性能差(9)密度5.15g/cm3。MachiningofGemandDesignofJewelry4.3.5碳化硅(Syntheticα-moissanieⅡ)主要化学组成SiC，另含少量的Al、Fe、Ca、Mg等元素晶体结构六方晶系(1)颜色灰蓝色、灰绿色、无色；(2)透明度透明；(3)光泽亚金刚光泽；(4)光学性质一轴晶，正光性；(5)折射率2.15—2.19；(6)色散0.104；(7)发光性无；(8)莫氏硬度9.5；(9)密度3.22g／cm3。MachiningofGemandDesignofJewelry4.4拼合石4.4.1拼合石的构成与搭配原则4.4.2举例MachiningofGemandDesignofJewelry拼合石•拼合石是一种由不同材质的两部分或更多部分粘接而成的半天然半人造的复合宝石。通过制作某些特定材质的拼合石，可以用它来弥补天然宝石的材质缺陷或资源匮乏。但是，也要防止以拼合石冒充天然整体宝石的“鱼目混珠”方式的不良行为。以石榴石为顶的拼合石MachiningofGemandDesignofJewelry4.4.2拼合石举例（1）MachiningofGemandDesignofJewelry4.4.2拼合石举例（2）MachiningofGemandDesignofJewelry4.4.1拼合石的构成与搭配原则各种天然材料、合成材料或仿制材料，一般都可以作为拼合石的构成部分。但是，为了提升拼合石的装饰效果，拼合材料的选用应该符合下述的一定的搭配原则。MachiningofGemandDesignofJewelry4.4.1拼合石的构成与搭配原则(1)首先按照拼合石的整体设计思路，确定拼合宝石的主要观赏面(冠部或顶部)的材料，一般选择优质的天然宝石。(2)按照冠部或顶部材料的特性，选择与其相似或相衬的下层拼合材料。(3)为了保护易损表面或放大主要观赏面的纹理，可以选择硬质透明材料蒙面或琢磨成凸弧面型(起到放大镜作用)。(4)为了增大宝石体积或主要观赏面的面积，可以选择相同或相似的材料进行拼合，材质相对比较好的部分放置在主要观赏面或其中心部位。MachiningofGemandDesignofJewelry§4复习与思考1.常用的仿宝