宝石のとんでも科学(3/3)熱処理による改質

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宝石類は、天然のままの「カット+研磨」によって仕上げられたものはほとんどない・・・と言われているほど、何らかの加工を加えられていると言われています。

この「加工」によって、宝石の品位が上がり、価格が上昇したとしても、販売側も買取側も双方が満足しているので、何らかの加工をすることは「良いこと」と受け取られています。

すこし不思議な感じがしますが、ここでは、熱処理による改質の方法などを紹介します。

エメラルド原石

市場が高級化を求められていますので、宝石を熱処理加工することは不正な行為とは考えられていません。

そのために、手を加える側も購入する側も、熱処理加工を加えることで宝石の価値を高め、さらに、それが値崩れしなければ、両方がウインウインの関係が崩れることはないという「良い仕組み」が保たれているということです。

しかし、この熱処理とは別に、数個の宝石を集めて大きな石に見せたりすることはグレーゾーンで、これは、偽造・模造品です。

価値の高い大きな宝石が掘り出されるのは非常に稀ですので、それを自然の力でつくられたものが高価で、人の手で高品質化を行うことをダメとは言えない・・・など、難しい問題もあるので、ここでは、熱処理による変化という紹介にとどめます。

さらに、ここに書いた内容も、公表されているものではありませんし、温度や時間、雰囲気などの熱処理要素が少し変わるだけで結果が変化します。そのため、雑学知識程度に読んでいただくようお願いします。

熱処理された高級宝石の例を紹介します。

知る人ぞ知る、ティファニーの「タンザナイト」ですが、それを「新発見の宝石」と思っている人もいるかも知れません。しかし、タンザナイトは、「ゾイナイトと言われる石に熱処理をしてFeの電荷状態を変えて濃いサファイア色のブルーにしたもの」なのですが、そういう言い方をしていいのかどうかは迷います。

加工されているというのが真相ですが、価値のあるものですので、それを購入して、文句を言う人はいないでしょう。

熱処理は当然のように行われている?

重ねていいますが、ここでは、このような、熱処理をされている宝石について紹介しますが、もちろん、これ等の技術は詳しくは公開されませんし、そこに至るまでのテクニックやノウハウも半端なものではないと思います。

ですから、第3者がとやかくいえるものではありませんし、先程も書いたように、みんなが喜ぶようになれば、誰も宝石の加工を問題視するべきものではないでしょう。

一般知識程度に紹介しますが、これをやれば確実に「できる」というものではないことも承知の上、知識としてご覧ください。

宝石で行われている熱処理

ここで言う熱処理とは、熱を加えて何らかの優れた性質を獲得するものを言います。

先に「岩石の状態図」を示しましたが、自然の岩石は均質ではないので、条件が良い部分が宝石になると言えます。

加熱処理とは

色の良くないルビーやサファイア原石をルツボに入れてトーチバーナーで1000数十度にして焼成すると色が改善されることから、ほとんどのルビー・サファイアはこの処理がされていると言っていいでしょう。

もちろん、それがされていても、値段が下がるということはありません。それは業界の努力の結果で築き上げられた仕組みといえます。

鉄鋼の熱処理などとの違い

私の専門の鉄鋼熱処理では、加熱することにより鋼の「相変化」が起きて結晶構造が変わります。これによって機械的性質や化学的性質を変えるのですが、この宝石の熱処理では、そのあたりの技術的な内容は示されません。

そのためにこれらの変化を考察しにくいのですが、インクルージョンと呼ばれる微細な内在物部分が熱により変化したり、全体組成と異なる微小組織部分が部分溶融するなどで色の変化が生じている感じがしますし、雰囲気による酸化還元なども大きな要素になるはずです。

そうすると、温度、時間、加熱雰囲気、冷却条件などの熱処理条件が結果に反映するところが多分にあるので、ここに書いた処理をすると「この様になる」というのは確実ではありませんので重ねてご注意ください。

そして、私自身これらの加熱を実際に行ったことはありませんし、WEBなどの記事を探してみても、確実に、金属熱処理的感覚とは違う内容です。

さらに、これが行われていることで宝石価格がどうなるということも、それの是非も私にはわかりません。

宝石原石

アクアマリン:

アクアマリン

多くは青緑色ですが、400-450℃に加熱すると青色に変色します。炉の雰囲気調整がポイントのようです。

アメシスト:

アメシスト

加熱することで、内在する褐色のインクルージョン(内包する物質)を除去したり明るい色に仕上がります。紫色のものは退色して黄色みを帯びますが、黄色になると、シトリン(黄水晶)の扱いになります。

黒みの茶水晶を200-300℃の加熱をしても、色が良くなったり、シトリンに近くなるようです。

琥珀:

琥珀

熱した亜麻仁油などにつけると、色が変わります。暗色になり、クリア感が増すといいますが、高温に上げすぎるとインクルージョンで見え方が変わるようで、もちろん、不可逆的です。(失敗するとパーです)

ジルコン:

ジルコン

褐色のジルコンを900-1000℃で加熱すると脱色してホワイトジルコンになります。

青い色が好まれますので、加熱雰囲気を変えるなどで工夫されて熱処理されているようです。

サファイア:

サファイア

脱窒素雰囲気で500-1800℃で加熱処理が行われているようです。

青色が鮮明になったり、内包するルチルのインクルージョンの消失などで、ほとんどのサファイアが熱処理されているという情報もあります。

温度、時間を適時に変える必要があり、雰囲気も影響するなどのノウハウも必要です。

融点近くまで温度を上げてベリリウムを加えてオレンジ色を出す浸透拡散処理などが行われているようです。

タンザナイト:

タンザナイト

原石はきれいな青紫色でなく、赤褐色や緑色があって品位が低下するために、450-500℃(MAX700℃)1時間程度の加熱をすることで青系統の色になるようです。

これも、熱処理してきれいな色にするのが当然のようになっています。

トパーズ:

トパーズ

イエロー・ピンクやブルートパーズを300-500℃に加熱すると、黄色成分が減少するとされます。

天然トパーズは無色のものが多く、砂に埋めてその加熱をするとサーモンピンクに変わります。

放射線照射なども併用されますが、淡褐色のものが上質とされますので、熱処理の扱いも難しいものでしょう。

トルマリン:

トルマリン

加熱すると淡色になったり、同時に加熱した他のトルマリンが変色するなどの現象があるようです。例えば、緑色が青色に変化するなどがみられます。

ベリル:

ベリル

250度程度でイエローベリルはゴールデンベリルになります。更に高温の400-450℃でアクアマリンに変わります。

モルガナイト:

モルガナイト

400℃に加熱して質の向上をします。

以上、簡単に紹介しましたが、これらの熱処理は不可逆的で、条件を間違えれば宝石が「ただの石ころ」になってしまいます。そのために、設備や条件管理などを考えると、素人の個人が手を出せるというものではなく、大きな企業や組織が参画している分野と言えます。

参考資料

鎌田・西本共著 本当にわかる地球科学 日本実業出版社
雑誌「熱処理」29巻1号 砂川一郎 宝石の処理
理科年表 平成30年版 国立天文台編
Wikipedia記事など

→ 宝石のとんでも科学(1)希少な宝石

→ 宝石のとんでも科学(2)溶融法・接合

(来歴)R1.7 文章見直し

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