Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2215455
СПОСОБ ОКРАШИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ЮВЕЛИРНЫХ КАМНЕЙ

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 900-1250^oС. 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 1100^oС 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 960^oС 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 и 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 900-1250^oС 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 900-1250^oС, 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 1100^oС.

При окрашивании топаза оптимальное соотношение указанных оксидов кобальта и цинка составляет 1:2 и продолжительности термообработки в течение 5 часов при 950^oС.

При окрашивании кварца оптимальное соотношение оксидов кобальта и цинка составляет 1: 3 и продолжительности термообработки в течение 10 часов при 900^oС.

Положительная роль добавки в реакционную смесь оксида цинка заключается в образовании более интенсивной и чистой окраски.

Разнообразие окрасок достигается и 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 3^oС/мин до температуры 1100^oС в атмосфере воздуха, выдерживают при этой температуре в течение 2-х часов и охлаждают со скоростью 5^oС/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 и 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 и равно 1:1). Тигель помещают в электропечь, нагревают со скоростью 1^oС/мин до 950^oС, выдерживают при этой температуре в течение 5 часов и затем охлаждают со скоростью 2^oС/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 0,5^oС/мин до 900^oС, выдерживают при этой температуре в течение 10 часов, затем охлаждают со скоростью 1^oС/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 900-1250^oС, 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 1100^oС.

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 950^oС.

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 900^oС.

Версия для печати
Дата публикации 09.12.2006гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов