DE2635324A1

DE2635324A1 - Kuenstliche edelsteine

Info

Publication number: DE2635324A1
Application number: DE19762635324
Authority: DE
Inventors: Hugo Gruenig
Original assignee: CONCEPTUA AG
Current assignee: CONCEPTUA AG
Priority date: 1975-09-13
Filing date: 1976-08-05
Publication date: 1977-03-10
Also published as: GB1565221A

Description

DR. W. G. PFEIFFER

PATENTANWALT
WiDENMAYERSTR. 4/111

TELEFON 225311
8000 MONCS-IEN 22

Conceptua AG, GH 8T42 Uitikon-Waldegg, Schweiz

Künstliche Edelsteine

Die Erfindung bezieht sich auf synthetische Steine, die als Werkstoff für die Herstellung von Bijouteriewaren oder auch Uhrenteilen, insbesondere Uhrengehäusen, Verwendung finden.

Edelsteine sind charakterisiert durch Schönheit der Farbe, durch den Glanz, das Farbenspiel und die Lichterscheinungen, ferner durch, ihre Härte. Die Härte ist erforderlich, damit eine geometrisch exakte Oberfläche erarbeitet werden kann und insbesondere auch, damit die Oberfläche nicht durch mechanische Abrasion optisch stumpf wird. Es ist bekannt, daß viele Edelsteinwerkstoffe eine besondere Pflege erfordern, insbesondere, wenn das Mineral keine extreme Härte hat. So hat sich gezeigt, daß ehemals extrem hochwertige Edelsteine an Bedeutung verloren haben, da die moderne Technik viele Stoffe kennt, die extreme Härte haben. Zu diesen Stoffen gehören z.B. die Chromschichten vieler Metallwaren, die modernen Schleifmittel, deren Verbreitung im feinzerstäubten Zustand zumindest in industriereichen Gegenden kaum vermeidlich ist, dann aber auch den modernen Poliermitteln für Küche und Haushalt, die zum Teil sehr harte Schleifkörper enthalten.

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Dies ist auch der Grund, weshalb sich beispielsweise die Preisentwicklung von den extrem harten Diamanten einerseits und den ehemals außerordentlich kostspieligen Perlen und z.B. Smaragden andererseits divergierend entwickelten. Es ist dem Fachmann bekannt, daß Perlen heute im Gegensatz zu früheren Zeiten schnell matt werden. Insbesondere die ehemals sehr wertvolle schwarze Perle ist heute für den Schmuckexperten nur noch von geringem Interesse, da ihr Glanz noch mehr als der der weißen Perle abnimmt. Die gleichen Überlegungen gelten für eine große Zahl der übrigen Edelsteine,. so für den Zirkon, den Granat, den Turmalin, den Türkis, den Aquamarin und auch für den Smaragd.

Gleiche Überlegungen gelten für andere Schmuckwaren, insbesondere für Uhren, Armbänder und Uhrengehäuse. Auch hier führen die Hartstoffe, denen der moderne Mensch heute im Alltag begegnet, zu einem schnellen Verkratzen der Oberflächen und damit zu einem raschen Wertverlust. Bei den Uhrengehäusen und anderen metallischen Elementen in der Schmuckwarehindustrie kommt noch hinzu, daß auch der Umgang mit Chemikalien im Alltag sehr viel häufiger geworden ist und daß nur sehr wenige Metalle solchen Chemikalien gewachsen sind. Dies gilt insbesondere für die Schwefelsäure der Autobatterien, mit denen heute jedermann gelegentlich Berührung haben kann, aber auch mit Entkalkungsmitteln und Putzmitteln. Auch der Umgang mit Quecksilber z.B. in Form von Quecksilber-Salbe gehört in diesen Bereich. Es ist bekannt, daß fast alle Edelmetalle mit Quecksilber amalgamierbar sind, so daß z.B. Feingoldgehäuse nicht nur sehr schnell eine verkratzte Oberfläche aufweisen, sondern gelegentlich auch weißmetallische Flecken durch derartige Einflüsse erleiden.

Es besteht deshalb ein dringender Bedarf an Werkstoffen, in denen sich die Eigenschaften von Edelsteinen, nämlich

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Schönheit der Farbe, Glanz und auffällige Lichterscheinungen, verursacht durch hohen optischen Brechungsindex, vereinen mit extrem hoher Härte.

Die Erfindung "bezieht sich auf einen solchen Werkstoff. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, Schmuckwaren und Uhrenteile, insbesondere Uhrengehäuse aus Siliziumkarbid zu fertigen. Siliziumkarbid hat einen Brechungsindex von X = 2,6. Vergleichsweise hat der Diamant einen Brechungsindex von nur X = 2,4, und in der Tat lassen sich schwarze Diamanten und Siliziumkarbid-Kristalle kaum voneinander unterscheiden. Der Brechungsindex liegt damit über dem des Kalzit, dem Mineral, aus dem die Naturperle besteht.

Siliziumkarbid läßt sich jedoch bisher nicht zu Schmuckwaren verarbeiten, da die im Lichtbogen entstehenden Kristalliten zu relativ flachen Schuppen führen, aus denen sich nur sehr kleine Körper herausschleifen lassen würden. Der entscheidende Nachteil aber liegt darin, daß Siliziumkarbid nur mit Diamanten geschliffen werden kann. Der Schleifaufwand unterscheidet sich nicht wesentlich von der Verarbeitung von Rohdiamanten zu Brillanten.

Gemäß der Erfindung werden Schmuckstücke nicht aus Einkristallen hergestellt, sondern durch Erzeugung von Formteilen in thermischen Verfahren. Die erfindungsgemäßen Schmuckstücke werden in der Weise hergestellt, daß zur Einleitung der Kristallisation und zur Schaffung eines Gerüstes feinste Siliziumkarbid-Kristalliten mit einer Matrix verbunden werden, daß diese Matrix alsdann durch geeignete Verfahren, z.B. durch einen Glühprozeß unter Schutzgas in Kohlenstoff verwandelt wird und daß danach Silizium in die Hohlräume eingebracht wird. Wenn das Zusammentreffen von Silizium und den verbliebenen Kohlebrücken unter ausreichend hoher Temperatur erfolgt,

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reagieren die beiden Komponenten in Anwesenheit der Siliziiamkarbidkristalliten unter Bildung von Siliziumkarbid in den Zwischenräumen. Dieses sich-bildende' Siliziumkarbidgefüge läßt die Schmuckstückherstellung '■ in beliebigen Konfigurationen zu. Im Grenzfall· der völligen Ausfüllung der Zwischenräume lassen sich:porenlose ·■ Körper herstellen. Wird nun die- Oberfläche' solcher.Kör- - ■"-per-geschliffen und poliert, so zeigt das Schliffbild eine außerordentliche Ähnlichkeit mit der Oberfläche von schwarzen Perlen. Die Transluminiszenz ist größer als-die des schwarzen Diamanten. Dementsprechend ist auch-, durch' den höheren Brechungsindex bedingt, der"Glänz intensiver: Im Gegensatz zur Perle jedoch haben die- erf indunsgemäßen Schmuckteile eine Härte, die nur noch vom Diamanten übertroffen wird, ansonsten nur vom homogen gesinterten Borkarbid. ^: : . . . :

Es hat sich gezeigt, daß diese Schmuckteile gegen alle bekannten Angriffe des Alltages, d.h. gegen alle bekannten Chemikalien und alle schleifenden Körper/' sogar Quarz und Korund, beständig sind, daß sie auch unter Lichteinwirkung keinerlei Veränderungen erfahreh und^: aufgrundder extremen Härte niemals Kratzer oder gar- matte¹ Oberflächen erlangen. '-""·"' ^:; - ^Γ ■■■-- -i.'-.-:

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen von Schmuckwaren, z.B. Schmucksteinen, Armbändern, Teilen von Uhren und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Kohlenstoff oder eine Mischung aus einem verdampfbaren Stoff und Kohlenstoff (oder einer organischen Kohlenstoff-Verbindung) und SiC in Form feinster Kristalliten zu Formteilen verpreßt, die die Form der Schmuckware aufweisen und daß diesen Formteilen Silizium bei hoher Temperatur zugeführt wird, bis dieses zusammen mit dem Kohlenstoff in SiC umgewandelt ist, wobei die SiC-Kristalliten als Kristallisationskeime wirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SiC-Kristalle mit einem härtbaren Harz vermischt werden, der Kohlenstoff in beigemischter und/oder chemisch gebundener Form enthält und daß nach dem Verpressen und Härten der Formteile der Nichtkohlenstoff-Anteil des Harzes durch Wärmeeinfluß herausverdampft oder zersetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die gehärteten Formteile zerspanend auf die endgültige Konfiguration bearbeitet werden und lediglich noch nach dem Siliziervorgang poliert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Porenvolumen des Formteiles vor dem Silizieren größer ist als das Volumen des für die Verbindung des darin enthaltenen Kohlenstoffes zu SiC stöchiometrisch erforderlichen Si-Volumens.

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