ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2215455
СПОСОБ ОКРАШИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ЮВЕЛИРНЫХ КАМНЕЙ
СПОСОБ ОКРАШИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ И
СИНТЕТИЧЕСКИХ ЮВЕЛИРНЫХ КАМНЕЙ. КОЛЬЦО. УКРАШЕНИЯ.
ЮВЕЛИРНЫЕ. ЗОЛОТО. ПЛАТИНА. АЛМАЗ. БРИЛЬЯНТ.
НОУ ХАУ. ОБРАБОТКА. ОГРАНКА. ДРАГОЦЕННЫЙ
КАМЕНЬ. ВНЕДРЕНИЕ. ПАТЕНТ. ТЕХНОЛОГИИ. |

Имя заявителя: Институт экспериментальной минералогии РАН
Имя изобретателя: Балицкий В.С.; Балицкая Л.В.
Имя патентообладателя: Институт экспериментальной минералогии РАН
Адрес для переписки: 142432, Московская обл., Ногинский р-н, г. Черноголовка, ИЭМ РАН
Дата начала действия патента: 2002.06.18
Предназначено для использования в
ювелирной промышленности при окрашивании
бесцветных и бледно-голубых сапфиров,
бесцветных топазов, кварца. Способ включает
помещение ювелирных камней в тонко
измельченный порошок оксида кобальта с
соотношением закисной и окисной форм
кобальта 1:1, смешанный с оксидом цинка в
соотношении оксид кобальта к оксиду цинка
как 1:(0,25-3), и последующую термообработку в
окислительной атмосфере при 900-1250oС.
Обеспечивается получение устойчивых
окрасок природных и синтетических
ювелирных камней в широком спектре цветов.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к способам
обработки природных и синтетических
ювелирных камней, в частности к способам
окрашивания сапфиров от бесцветных и
бледно-голубых до ярко-синих, от розовато-фиолетовых
до васильково-синих, от меняющих зеленую
при дневном свете окраску на розовато-красную
при электрическом свете до, соответственно,
голубовато-зеленой при дневном свете на
синюю при электрическом свете; бесцветного
топаза - в цвета от голубого до зеленовато-голубого
и ярко-зеленого; кварца - в необычный
голубой цвет, и может найти применение в
ювелирной промышленности.
Известен способ окрашивания
бесцветных кристаллов лейкосапфира в
голубой цвет, согласно которому на
поверхность кристалла напылением наносят
кобальт в металлическом виде и
осуществляют твердофазную химическую
реакцию материала кристалла с нанесенным
на его поверхность металлом путем
термической обработки на воздухе при
температуре 1100oС в течение 30 мин (Авторское
свидетельство СССР 768455, кл. А 44 С 17/00, опубл.
07.10.80 г.).
Недостатком этого способа является его
ограниченность по отношению к возможности
окрашивания других ювелирных камней. В
частности, это относится к топазу и кварцу.
Топаз до температуры 960oС не
взаимодействует с нанесенным на его
поверхность металлическим кобальтом, а при
более высокой температуре начинает
разрушаться в связи с переходом в другую
минеральную фазу - муллит. Кварц также не
окрашивается нанесенным на его поверхность
металлическим кобальтом при указанной в
аналоге температуре термообработки.
Известен способ окрашивания природных и
синтетических ювелирных камней, в
частности топаза - в голубовато-зеленый
цвет и кварца - в розовый цвет, согласно
которому полированные ювелирные камни
помещают в тонкоизмельченный порошок
кобальта или оксида кобальта и проводят
последующую термическую обработку в
воздушной атмосфере при температуре 900-1250oС
в течение 3-200 ч (Патент USA 5888918, кл. С 30 В 029/00, А
44 С 17/00, опубл. 30.03.99 г.).
Однако окрашенные этим способом камни
имеют ограниченный спектр окрасок.
Предлагаемое изобретение решает задачу
разработки технологии окрашивания
большого класса природных и синтетических
ювелирных камней, техническим результатом
которого является получение устойчивых
окрасок в широком спектре цветов.
Технический результат достигается тем, что
в способе окрашивания природных и
синтетических ювелирных камней, включающем
помещение их в тонкоизмельченный порошок
оксида кобальта и последующую
термообработку в окислительной атмосфере
при температурах 900-1250oС, согласно
изобретению в качестве оксида кобальта
берут оксид с соотношением закисной и
окисной форм кобальта 1:1 и добавляют в него
тонкоизмельченный порошок оксида цинка в
соотношении оксид кобальта к оксиду цинка
как 1:(0,25-3).
При других соотношениях закисного и
окисного кобальта в оксиде кобальта
сапфиры, топаз и кварц не окрашиваются. При
отношении оксида кобальта к оксиду цинка
менее чем 1 к 0,25 окраска визуально не
отличается по сравнению с окрашиванием
только в оксиде кобальта. Отношение
указанных оксидов более чем 1 к 3 приводит к
отравлению поверхности камней, налипанию
на ней новообразованной минеральной фазы.
При обработке сапфиров лучшие результаты
по их окрашиванию получают при соотношении
оксидов кобальта и цинка 1:2 и
продолжительности термообработки в
течение 2-х часов при 1100oС.
При окрашивании топаза оптимальное
соотношение указанных оксидов кобальта и
цинка составляет 1:2 и продолжительности
термообработки в течение 5 часов при 950oС.
При окрашивании кварца оптимальное
соотношение оксидов кобальта и цинка
составляет 1: 3 и продолжительности
термообработки в течение 10 часов при 900oС.
Положительная роль добавки в реакционную
смесь оксида цинка заключается в
образовании более интенсивной и чистой
окраски.
Разнообразие окрасок достигается также
использованием в качестве исходного
материала не только бесцветных, но и
первично окрашенных камней с непопулярной
или бледной окраской за счет смешения
первичного их цвета с новообразованным
цветом поверхности камня.
Пример 1
Ювелирную вставку из бледно-розового
сапфира помещают в алундовый тигель со
смесью тонкоизмельченных оксида кобальта с
соотношением закисной и окисной форм
кобальта 1:1 и оксида цинка. Соотношение
оксида кобальта к оксиду цинка составляет
при этом 1:1. Тигель помещают в электропечь,
нагревают со скоростью 3oС/мин до
температуры 1100oС в атмосфере воздуха,
выдерживают при этой температуре в течение
2-х часов и охлаждают со скоростью 5oС/мин.
В результате камень окрашивается в самый
популярный для сапфиров васильково-синий
цвет.
Пример 2
То же, что в примере 1, но порошок
оксида кобальта содержит только его
закисную (Co+2) форму. После окончания
процесса камень не изменил исходную
окраску.
Пример 3
То же, что в примере 1, но порошок
оксида кобальта содержит только его
окисную (Co+3) форму. После окончания
процесса, камень не изменил исходную
окраску.
Пример 4
То же, что в примере 1, но отношение
оксида кобальта и оксида цинка составляет
1:0,20. В результате камень окрашивается в
очень бледно-голубой цвет, малопригодный
для использования в ювелирных изделиях.
Пример 5
То же, что в примере 1, но отношение
оксида кобальта и оксида цинка составляет
1:3,2. В результате камень покрывается
непрозрачной пленкой темно-синего цвета,
теряет полировку и становится непригодным
для использования в ювелирных изделиях.
Пример 6
То же, что в примере 1, но в качестве
исходного материала берут
ванадийсодержащий сапфир с меняющейся
окраской: зеленой при дневном свете и
розовато-красной - при электрическом свете.
В результате получают камень также с
меняющейся окраской, но других цветов:
голубовато-зеленой при дневном свете и ярко-синей
при электрическом свете.
Пример 7
Ювелирную полированную вставку из
бесцветного топаза помещают в алундовый
тигель, заполненный смесью оксидов
кобальта и цинка в соотношении 1: 2 (соотношение
закисной и окисной форм кобальта также
равно 1:1). Тигель помещают в электропечь,
нагревают со скоростью 1oС/мин до 950oС,
выдерживают при этой температуре в течение
5 часов и затем охлаждают со скоростью 2oС/мин.
В результате вставка окрашивается в
зеленовато-голубой цвет, близкий к цвету
топаза из Волынского месторождения.
Пример 8
То же, что и пример 7, но соотношение
оксидов кобальта и цинка в смеси порошков
составляет 1:4. В результате вставка
окрашивается в интенсивный синий цвет,
участками пятнистый и непрозрачный и
становится непригодной для использования в
ювелирных изделиях.
Пример 9
То же, что и пример 7, но соотношение
оксидов кобальта и цинка в смеси порошков
составляет 1:0,20. В результате вставка
окрашивается в грязно-голубовато-зеленый
цвет, малопригодный для использования в
ювелирных изделиях.
Пример 10
Ювелирную полированную вставку,
изготовленную из бесцветного кварца,
помещают в тигель со смесью оксидов
кобальта с отношением закисной и окисной
форм кобальта 1:1 и цинка в соотношении 1:3,
помещают в электропечь, нагревают со
скоростью 0,5oС/мин до 900oС,
выдерживают при этой температуре в течение
10 часов, затем охлаждают со скоростью 1oС/мин.
В результате вставка окрашивается в
интенсивный голубой цвет, близкий к окраске
голубого синтетического кварца.
Пример 11
То же, что и пример 10, но процесс
осуществляют при соотношении оксидов
кобальта и цинка как 1:0,25. В результате
вставка приобретает едва заметный розовый
оттенок.
Пример 12
То же, что и пример 10, но процесс
осуществляют при соотношении оксидов
кобальта и цинка как 1:3,2. В результате
вставка покрывается непрозрачным слоем
синего цвета и не имеет никакой ювелирной
ценности.
Как видно из приведенных примеров
проведение процесса окрашивания в
заявляемых пределах позволяет получить
устойчивую окраску основных классов
природных и синтетических ювелирных камней
в широком спектре цветов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ окрашивания природных и
синтетических ювелирных камней, включающий
помещение их в тонко измельченный порошок
оксида кобальта и последующую
термообработку в окислительной атмосфере
при 900-1250oС, отличающийся тем, что в
качестве оксида кобальта берут оксид с
соотношением закисной и окисной форм
кобальта 1: 1 и добавляют в него тонко
измельченный порошок оксида цинка в
соотношении оксид кобальта к оксиду цинка
как 1: (0,25-3).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что
окрашивание сапфиров проводят при
соотношении оксидов кобальта и цинка,
равным 1: 2, и продолжительности
термообработки в течение 2 ч при 1100oС.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что
окрашивание топаза проводят при
соотношении оксидов кобальта и цинка,
равным 1: 2, и продолжительности
термообработки в течение 5 ч при 950oС.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что
окрашивание кварца проводят при
соотношении оксидов кобальта и цинка,
равным 1: 3, и продолжительности
термообработки в течение 10 ч при 900oС.
Версия для печати
Дата публикации 09.12.2006гг

вверх
|