一种激光改色白珊瑚的方法

摘要

一种用激光改色白珊瑚的方法，属于无机物的改性领域。珊瑚的激光改色由以下方法制得：将白珊瑚置于转动平台上，以激光为热源进行辐照预热，辐照采用单面扫描辐照方式，激光光斑面积覆盖整个样品的表面，转动平台的转速为24rad/min，辐照预热时间为30～60s，激光的功率密度为8～12w/cm2；预热结束后，将激光的功率密度提高到16～20w/cm2继续辐照白珊瑚样品，辐照时间为40～120s后，关掉激光光源，样品冷却至室温。通过激光辐照引起的色心缺陷，达到将白珊瑚颜色由白色变成浅棕红色的目的，改色后珊瑚样品无破损，外观平滑；本发明可快速改变白珊瑚的颜色，工艺简化，能耗低，时耗小，大大节约制备成本。

说明书

技术领域

本发明属于无机物的改性领域。具体来说，本发明属于无机物的激光热处理，将无机物经过处理使其改色。

背景技术

珊瑚属于无机化合物，其主要成分是钙质，大部分是碳酸钙和少量碳酸镁、硫酸镁、硫酸钙、氧化铁等。

红珊瑚和有色珊瑚具有可观的观赏价值和经济价值，但由于其生存与生长条件受到大自然环境诸多因素的影响和限制，因此天然的红珊瑚和有色珊瑚极为稀少。

目前，市场上采用人造的有色珊瑚越来越多，而且大部分集中在传统的原料染色上面，并且以填充珊瑚染色最为代表性。填充珊瑚染色是将质地疏松的浅海树枝状珊瑚用注胶方式填充后染色而成。具体程序为：浅海珊瑚-注胶填充-外表染色-抛光-制成各种珊瑚饰品或摆件(周佩玲《有机宝石学》)。采用此种方法改色的人造有色珊瑚，表面的颜色极易脱落，而且光泽度不高，随着时间的增长，颜色逐渐变淡或者褪去，不能长期保存，也不能达到美观的作用和欣赏的价值。而且染色工艺比较烦琐，对颜料的浓度配比要求比较高，费时又费力。

近几年来市场对有色珊瑚的需求逐年增大，从而对人造有色珊瑚的要求也越来越高，因此本发明具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统方法的一些缺点，提供一种快速改变白珊瑚的颜色的方法。本发明采用激光作为直接热源，在室温、常压空气环境中，以普通白珊瑚为样品，通过激光辐照引起的色心缺陷，达到将白珊瑚颜色由白色变成浅棕红色的目的，改色后珊瑚样品无破损，外观平滑，而且颜色不脱落，光泽度不变。本发明工艺简化，能耗低，时耗小，大大节约制备成本。

本发明提供的一种激光改色白珊瑚的方法，它包括以下步骤：

1.将白珊瑚置于转动平台上，以激光为热源进行辐照预热，辐照采用单面扫描辐照方式，激光光斑面积覆盖整个样品的表面，转动平台的转速为24rad/min，辐照预热时间为30～60s，激光的功率密度为8～12w/cm²；

2.预热结束后，将激光的功率密度提高到16～20w/cm²继续辐照白珊瑚样品，辐照时间为40～120s后，关掉激光光源，样品在空气中冷却至室温。

按照上述工艺方法，可得到表面颜色变为浅棕红色的珊瑚，而且光泽度与改色前的白珊瑚相比无变化。

与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：

1.本发明的改色是由于珊瑚经激光辐照其物质结构发生了根本的变化(参照附图说明中拉曼光谱的对比效果)，因而是一种稳定的非着色的珊瑚改色，不存在颜色脱落问题。并且经激光加工改色后的人造白珊瑚的颜色均匀，光泽度与改色前的白珊瑚一样，而且表面无破损和断裂。

2.白珊瑚的颜色改变不是仅仅局限在表面，而是颜色变化有一定的深度，而且随着时间的延长，颜色不容易脱落。

3.本发明的加工方法可在室温，常压的空气环境下进行，工艺简化，时间短，平均激光辐照时间为114s(实施例的激光辐照时间平均值)，加工的效率显著提高。

附图说明

图1(a)是实施例1改色后的白珊瑚的拉曼分析图；图1(b)是改色前白珊瑚的拉曼分析图；

图2(a)是实施例2改色后的白珊瑚X射线衍射分析图；图2(b)是改色前白珊瑚的X射线衍射分析图；

图3(a)是实施例3改色后的白珊瑚的扫描电镜图；图3(b)是改色前白珊瑚的扫描电镜图；

图4(a)是实施例4改色后的白珊瑚的反射光谱；图4(b)是改色前白珊瑚的反射光谱；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

实施例1：

用晶体切割机将白珊瑚切割成厚度为1mm的薄片，然后用超声波清洗机将表面清洗干净；

将白珊瑚置于转动平台上，以激光为热源进行辐照预热，采用单面扫描辐照方式，激光光斑面积覆盖整个样品的表面，转动平台的转速为24rad/min，辐照预热时间为60s，激光的功率密度为9w/cm²；

预热结束后，将激光的功率密度提高到16w/cm²继续辐照120s后，关掉激光光源，样品在空气中冷却至室温，加工制得浅棕红色的珊瑚样品。

由图1可知：经激光辐照前白珊瑚的拉曼光谱图(b图)特征峰几乎完全同方解石晶位矿物的拉曼谱相对应；辐照后的白珊瑚(a图)产生比较强的荧光背景，反映方解石的特征峰变得微弱，与红珊瑚(未经处理)的拉曼光谱基本吻合，反映激光辐照的珊瑚改色是一种稳定的由物质结构变化而产生的改色效果。

实施例2：

用晶体切割机将白珊瑚切割成厚度为1.5mm的薄片，然后用超声波清洗机将表面清洗干净；

将白珊瑚置于转动平台上，以激光为热源进行辐照预热，辐照采用单面扫描辐照方式，激光光斑面积覆盖整个样品的表面，转动平台的转速为24rad/min，辐照预热时间为40s，激光的功率密度为10w/cm²；

预热结束后，将激光的功率密度提高到18w/cm²继续辐照60s后，关掉激光光源，样品在空气中冷却至室温，加工制得浅棕红色的珊瑚样品。

由图2可知：拉曼谱的变化，反映了珊瑚内部的结构变化，从而导致衍射改变。X射线衍射图所示，激光辐照后的白珊瑚(a图)与辐照前相比(b图)特征峰的峰强和峰位发生了改变，这种改变说明白珊瑚的相结构发生了变化，从而导致结构内部产生了色心，发生颜色的变化。

实施例3：

用晶体切割机将白珊瑚切割成厚度为2mm的薄片，然后用超声波清洗机将表面清洗干净；

将白珊瑚置于转动平台上，以激光为热源进行辐照预热，辐照采用单面扫描辐照方式，激光光斑面积覆盖整个样品的表面，转动平台的转速为24rad/min，辐照预热时间为45s，激光的功率密度为8w/cm²；

预热结束后，将激光的功率密度提高到17w/cm²继续辐照60s后，关掉激光光源，在空气中冷却至室温，加工制得浅棕红色的珊瑚样品。

由图3可知：激光辐照后的白珊瑚表面形貌看出，表面质量提高，无颗粒杂质、裂纹等显微结构损伤，且晶体颗粒度变细，珊瑚改色是经激光辐照后色心产生的一种表现。

实施例4：

用晶体切割机将白珊瑚切割成厚度为1mm的薄片，然后用超声波清洗机将表面清洗干净；

将白珊瑚置于转动平台上，以激光为热源进行辐照预热，辐照采用单面扫描辐照方式，激光光斑面积覆盖整个样品的表面，转动平台的转速为24rad/min，辐照预热时间为30s，激光的功率密度为12w/cm²；

预热结束后，将激光的功率密度提高到20w/cm²继续辐照40s后，关掉激光光源，在空气中冷却至室温，加工制得浅棕红色的珊瑚样品。

由图4可知：激光辐照后的白珊瑚对可见光和近红外光的反射率明显的减小，说明珊瑚的内部结构发生了变化，对光的吸收效果或透射效果增强。