| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2215454
СПОСІБ ФАРБУВАННЯ ПРИРОДНИХ І СІНТЕТІЧЕСКХ ЮВЕЛІРНИХ КАМЕНІВ
Ім'я заявника: Інститут експериментальної мінеролог РАН
Ім'я винахідника: Балицький В.С .; Балицька Л.В .; Волков В.Т.
Ім'я патентовласника: Інститут експериментальної мінеролог РАН
Адреса для листування: 142432, Московська обл., Ногінський р-н, м Черноголовка, ІЕМ РАН
Дата початку дії патенту: 2002.06.18
Призначено для використання в ювелірній промисловості при фарбуванні безбарвних топазу, сапфіра і кварцу в кольори від жовтого до яскравого жовто-оранжевого. Спосіб включає нанесення на поверхню шару заліза і подальшу термообробку в атмосфері кисню. Термообробку проводять в три стадії: нагрівання, витримка і охолодження, причому нагрівання та охолодження ведуть зі швидкістю 0,1-5 o С / хв, а витримку здійснюють при температурі 600-1000 o С. Забезпечується отримання стійкої відтворюється забарвлення в широкому спектрі кольорів від жовтого до яскравого жовто-оранжевого, не потрібна додаткова полірування для подальшого використання.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до способів обробки природних і синтетичних ювелірних каменів, зокрема до способів фарбування безбарвних топазу, сапфіра і кварцу в кольори від жовтого до яскравого жовто-оранжевого, і може знайти застосування в ювелірній промисловості, особливо для отримання ювелірних каменів з найбільш популярної забарвленням, характерною для топазу під назвою "Імперіал", а кварцу - "Цитрин", а й фарбування рожевих сапфірів в червонувато-оранжевий колір, характерний для більш цінною різновиди сапфіра під назвою "падпараджа".
Відомий спосіб фарбування топазу в різні кольори (від блакитного до темно-синього, червонувато-коричневий, димчастий) під впливом іонізуючого опромінення нейтронами, електронами високих енергій і гамма-променями, іноді в комбінації з наступною термообробкою при температурі 300-400 o С (див . книгу: Kurt. Nasau "Gemstone Enhansement: History, Science and State of the Art", (1994), Butterworth - Heinemann LTD, Oxford, 2nd ed., pp. 32-54, pp. 187-194).
Однак він не дозволяє забарвити топаз в найбільш цінний для цього ювелірного каменю жовтий і оранжевий колір.
Відомий спосіб фарбування кристалів корунду, в тому числі в помаранчевий колір, згідно з яким на поверхню каменю шляхом напилення наносять залізо в металевому вигляді з наступною термічною обробкою в атмосфері кисню при температурі 1000-1300 o С протягом 0,5-2,0 год. (Патент RU 2036984, кл. З 30 В 31/02, А 44 С 17/00, опубл. 09.06.95г.).
Однак широке застосування цього способу для фарбування інших ювелірних каменів обмежена високими температурами термічної обробки, що викликають, наприклад, в разі фарбування топазу, необоротне розкладання останнього з виділенням фтору і води і утворенням нової тонкокрісталліческіх фази - муллита. Крім того, багато каміння, наприклад кварц, при обробці при такій високій температурі піддаються інтенсивної тріщинуватості внаслідок поліморфних переходів і втрачають ювелірні якості.
Пропонований винахід вирішує задачу розробки технології фарбування великого класу природних і синтетичних ювелірних каменів, технічним результатом якого є отримання стійкої відтворюється забарвлення в широкому спектрі кольорів від жовтого до яскравого жовто-оранжевого для фарбування безбарвних ювелірних каменів, а й різноманітного спектра кольорів при обробки кольорових ювелірних каменів .
Технічний результат досягається тим, що в способі фарбування природних і синтетичних ювелірних каменів, що включає нанесення на поверхню шару заліза з наступною термообробкою їх в атмосфері кисню, відповідно до винаходу термообробку проводять в три стадії: нагрівання, витримка і охолодження, причому нагрівання та охолодження ведуть зі швидкістю не вище 5 o С / хв, а витримку здійснюють при температурі 600-1000 o С.
Обраний режим термообробки визначається тим, що при температурі нижче 600 o С хімічна реакція з відтвореним стійким фарбуванням ювелірних каменів в жовтий колір не відбувається, а вище 960 o С, в разі топазу, на поверхні пофарбованого каменю з'являються непрозорі вкраплення - результат його термічного розкладання, а в разі кварцу, останній піддається інтенсивної тріщинуватості. Обмеження швидкості нагріву і охолодження 5 o С / хв забезпечує збереження цілісності будь-яких каменів, особливо тих, які мають досить досконалою спайність і низьку теплопровідність.
Для отримання гладкої пофарбованої поверхні, що не вимагає подальшої поліровки, осадження плівок заліза проводять методом ВЧ-діодного розпилення в плазмі аргону.
Найбільш якісну забарвлення отримують при осадження плівок заліза товщиною від 0,50 до 300 нм.
Найбільш стійку і відтворену забарвлення отримують при здійсненні витримки при термообробці протягом 1-5 ч.
Витримку при термообробці топазу оптимально проводити при температурі 600-960 o С.
Витримку при термообробці сапфіра оптимально проводити при температурі 600-1000 o С.
Витримку при термообробці кварцу оптимально проводити при температурі 600-800 o С.
Інтенсивність забарвлення ювелірних каменів можна варіювати шляхом зміни як товщини напилюваного металу, так і режимів термообробки в заявлених межах.
приклад 1
Як образу беруть поліровану вставку ювелірного виробу, виконаного з топазу. Осадження плівки заліза проводять методом ВЧ-діодного розпилення в плазмі аргону в інтервалі температур від 20 до 300 o С. Тиск Аr становило ~ 1 Па (10 -2 Topp). Товщина плівки, контрольована за допомогою товщиноміра, становить 0,5 нм. Після напилення вставку поміщають в електропіч і нагрівають зі швидкістю 0,1 o С / хв до 600 o С в атмосфері кисню, потім витримують при цій температурі 5 ч і охолоджують зі швидкістю 5 o С / хв до кімнатної температури.
Отриманий зразок має рівномірну блідо-жовте забарвлення і не вимагає додаткової полірування.
приклад 2
Те ж, що в прикладі 1. Тільки наносять шар заліза товщиною 300 нм, вставку топазу нагрівають зі швидкістю 5 o С / хв до 960 o С, витримують при цій температурі протягом 3 год і потім охолоджують зі швидкістю 0,1 o С / хв. Отриманий зразок має рівномірну яскраву оранжеве забарвлення і не вимагає додаткової полірування.
приклад 3
Те ж, що в прикладі 1, але товщина шару заліза становить 0,4 нм, нагрів ведуть зі швидкістю 0,1 o С / хв, стадію витримки при термообробці проводять при температурі 970 o С, а охолодження здійснюють зі швидкістю 6 o С / хв. В результаті отримують вставку топазу з численними тріщинами з ледь помітною жовтим забарвленням.
приклад 4
Те ж, що в прикладі 3, але товщина шару заліза становить 300 нм, швидкість нагріву 6 o С / хв, температура витримки 500 o С, швидкість охолодження 0,05 o С / хв. В результаті отримують незабарвлений сильно тріщинуватий зразок, непридатний для використання в якості ювелірної вставки.
приклад 5
Те ж, що і в прикладі 2, але товщина напиляного шару заліза становить 320 нм. В результаті отримують зразок яскраво-оранжевого кольору з виразною опалесценсіей, що робить його малопридатним для використання в ювелірних виробах.
приклад 6
Ювелірна вставка з рожевого сапфіра покривається шаром заліза шляхом ВЧ-діодного розпилення в плазмі аргону при кімнатній температурі. Товщина плівки, контрольована за допомогою товщиноміра, становить 50 нм. Після напилення вставку поміщають в електропіч і нагрівають зі швидкістю 5 o С / хв до 900 o С в атмосфері кисню, потім витримують при цій температурі 2 год і охолоджують зі швидкістю 3 o С / хв до кімнатної температури. Отриманий зразок має рівномірну червонувато-оранжеве забарвлення, подібну однією з найбільш цінних різновидів сапфіра-падпараджа.
приклад 7
Те ж, що в прикладі 6, тільки зразок нагрівають зі швидкістю 5 o С / хв до 1000 o С. Отриманий зразок має рівномірну червонувато-оранжеве забарвлення і не вимагає додаткової полірування.
приклад 8
Те ж, що в прикладі 7, але нагрів зразка проводять зі швидкістю 0,1 o С / хв, витримують його при 600 o С / хв протягом 3 год і охолоджують зі швидкістю 5 o С / хв. Отриманий зразок має червонувато-оранжеве забарвлення.
приклад 9
Ювелірна вставка з безбарвного кварцу покривається шляхом ВЧ-діодного розпилення в плазмі аргону при кімнатній температурі. Товщина плівки, контрольована за допомогою товщиноміра, становить 50 нм. Після напилення вставку поміщають в електропіч і нагрівають зі швидкістю 1 o С / хв до 600 o С / хв в атмосфері кисню, потім витримують при цій температурі 5 ч і охолоджують зі швидкістю 0,1 o С / хв до кімнатної температури. Отриманий зразок має рівномірну жовте забарвлення, подібну пофарбованої різновиди природного якій міститься залізо кварцу - цитрину. Зразок не вимагає додаткової полірування.
приклад 10
Те ж що в прикладі 9, тільки зразок нагрівають зі швидкістю 1,5 o С / хв до 800 o С протягом 3 год і охолоджують зі швидкістю 0,1 o С / хв. Отриманий зразок має рівномірну яскраво-жовте забарвлення і не вимагає додаткової полірування.
приклад 11
Годинне безбарвне скло покривається шляхом ВЧ-діодного розпилення в плазмі аргону при кімнатній температурі. Товщина плівки, контрольована за допомогою товщиноміра, становить 40 нм. Після напилення скло поміщають в електропіч і нагрівають зі швидкістю 2 o С / хв до 600 o С в атмосфері кисню, потім витримують при цій температурі 2 год і охолоджують зі швидкістю 0,3 o С / хв до кімнатної температури. Отриманий зразок має рівномірну яскраво-жовте забарвлення і не вимагає повторної полірування.
Таким чином, оброблені пропонованим способом природні і синтетичні ювелірні камені мають рівномірний колірне покриття із заданою відтворюється інтенсивністю кольору і не вимагають додаткової полірування для подальшого використання.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб фарбування природних і синтетичних ювелірних каменів, що включає нанесення на поверхню шару заліза і подальшу термообробку в атмосфері кисню, що відрізняється тим, що термообробку проводять в три стадії: нагрівання, витримка і охолодження, причому нагрівання та охолодження ведуть зі швидкістю 0,1 -5 o С / хв, а витримку здійснюють при температурі 600-1000 o С.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що осадження плівок заліза проводять методом ВЧ-діодного розпилення в плазмі аргону.
3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що осадження плівок заліза проводять до товщини від 0,50 - 300 нм.
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що витримку при термообробці здійснюють протягом 1-5 ч.
5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що витримку при термообробці топазу проводять при температурі 600-960 o С.
6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що витримку при термообробці сапфіра проводять при температурі 600-1000 o С.
7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що витримку при термообробці кварцу проводять при температурі 600-800 o С.
Версія для друку
Дата публікації 03.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.