DE3708171A1 - Gems and method of producing them - Google Patents

Gems and method of producing them

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    • A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
    • A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
    • A44C17/00—Gems or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
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    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/04—Diamond

Abstract

The invention describes new gems which consist of substances, in particular minerals, which are actually not suitable as gems due to their lack of chemical resistance and hardness, and which are coated in their state of use with a thin diamond film.

Description

Die Erfindung betrifft neue Schmucksteine, hergestellt aus Materialien, die bislang nicht dazu geeignet waren.The invention relates to new gemstones manufactured from materials that were not previously suitable for this.

Schmucksteine sind natürliche oder künstliche Stoffe, vorwiegend Mineralien, die wegen ihres schönen Aussehens als Schmuck oder zur Verzierung von Geräten verwendet werden.Gemstones are natural or artificial substances, predominantly minerals because of their beautiful Appearance as jewelry or for decorating devices be used.

Technische Kriterien, die über ihre Verwendbarkeit entscheiden, sind ihre chemische Beständigkeit und ihre Härte.Technical criteria about their usability decide are their chemical resistance and their Hardness.

Die Härte ist ausschlaggebend für die Festigkeit und die Kratzfestigkeit dieser Steine und bedingt den dauerhaften Glanz und damit die Verwendbarkeit während eines langen Zeitraumes. The hardness is decisive for the strength and the scratch resistance of these stones and causes the permanent shine and thus the usability during a long period of time.  

Es ist bedauerlich, daß viele Mineralien, die sehr schöne optische Effekte zeigen, trotzdem nicht als Material für Schmucksteine geeignet sind, weil sie die beiden technischen Kriterien nicht erfüllen.It is unfortunate that many minerals are very Show nice optical effects, but not as Material are suitable for gemstones because they are do not meet both technical criteria.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, aus festen Stoffen, die sich bislang wegen ihrer mangelnden chemischen Beständigkeit oder Härte nicht als Schmucksteine eignen, ästhetische und dauerhafte Schmucksteine zu machen, die möglichst auch über die bekannte ästhetische Wirkung jeweils neue optische Effekte zeigen.It is therefore an object of the invention, from solid materials, which have so far been due to their lack of chemical Resistance or hardness not as gemstones suitable, aesthetic and durable gemstones too make, if possible also about the known aesthetic effect each new optical effects demonstrate.

Die Lösung der Aufgabe liegt in der Bereitstellung neuer Schmucksteine gemäß der Ansprüche 1 bis 6 und in einem Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß Anspruch 7.The solution to the problem lies in the provision new gemstones according to claims 1 to 6 and in a method for their production according to claim 7.

Es ist bekannt (z. B. aus EP-A 01 56 069, EP-A 01 61 829 oder DE-A-34 21 739), daß Werkstoffe durch einen CVD-Prozeß (CVD=Chemical Vapor Deposition) oder einem Plasma-CVD-Prozeß oder einen Laser-Prozeß mit diamantartigem Kohlenstoff beschichtet werden können.It is known (e.g. from EP-A 01 56 069, EP-A 01 61 829 or DE-A-34 21 739) that materials through a chemical vapor deposition (CVD) process or a plasma CVD process or a laser process diamond-like carbon can be coated.

Werden an sich weiche oder wenig beständige Stoffe nach einem dieser Verfahren mit einem Diamantfilm beschichtet, so werden deren Oberflächen hart, zäh und dauerhaft glänzend.Become soft or not very stable fabrics one of these methods with a diamond film coated, so their surfaces are hard, tough and permanently shiny.

Sie werden porenarm und bei normaler Beanspruchung undurchlässig für Gase und Flüssigkeiten, während die Farbe des Substrats durch die durchscheinende Diamantschicht nahezu unverändert bleibt. They become low in pores and with normal use impermeable to gases and liquids, while the Color of the substrate through the translucent Diamond layer remains almost unchanged.  

Es wurde weiterhin gefunden, daß dieses Eigenschaftsprofil für Schmucksteine ausreicht. Es ist nicht notwendig, daß der Schmuckstein an sich hart ist, sondern es ist ausreichend, wenn die Oberfläche so hart ist, daß sie einen Schutz vor Abrieb gewährleistet, daß sie chemisch inert ist, damit der Schmuckstein bei normalem Gebrauch und Einwirkung normaler Umweltbelastung chemisch unverändert bleibt und daß die Oberfläche ausreichend zäh ist, daß sie nicht aufreißt, wenn der Schmuckstein aus einer Höhe von maximal 2 m auf den Boden fällt.It was also found that this Property profile for gemstones is sufficient. It is no need for the gemstone to be hard in itself, it is sufficient if the surface is so hard is that it provides protection against abrasion that it is chemically inert so that the gemstone is normal use and exposure normal Environmental pollution remains chemically unchanged and that the Surface is sufficiently tough that it does not tear open, when the gemstone is at a maximum height of 2 m falls on the floor.

Alle diese Anforderungen sind bei einer Beschichtung mit einem Diamantfilm erfüllt. Darüber hinaus ergeben sich weitere Vorteile. Der Glanz beschichteter Stoffe, insbesondere beschichteter Mineralien, ist höher als der Glanz der entsprechenden polierten, unbeschichteten Stoffe.All of these requirements apply to a coating met with a diamond film. Surrender beyond yourself further advantages. The sheen of coated fabrics especially coated minerals, is higher than the gloss of the corresponding polished, uncoated Fabrics.

Die Schichtdicke des Diamantfilms läßt sich im Bereich von 2-10 µm beliebig einstellen. Dadurch lassen sich spezielle optische Effekte, besonders in der Randzone der Schmucksteine erzeugen.The layer thickness of the diamond film can be in the range any setting from 2-10 µm. This allows special optical effects, especially in the peripheral zone of gemstones.

Des weiteren ergibt sich die Möglichkeit, nicht nur eine gleichmäßige Diamantschicht aufzubringen, sondern eine Diamantschicht, deren Dicke im angegebenen Bereich schwankt. Dadurch ergeben sich Interferenzeffekte, durch die ein neues optisches Erscheinungsbild im Sinne einer Opaleszenzerscheinung hervorgerufen wird. Furthermore, there is the possibility, not just one even diamond layer, but one Diamond layer, its thickness in the specified range fluctuates. This results in interference effects which has a new visual appearance in the sense of a Opalescence is caused.  

Als Stoffe, die als Grundmaterial für die erfindungsgemäßen Schmucksteine verwendet werden können, eignen sich alle Stoffe, die einen farblich oder ästhetisch angenehmen Effekt hervorrufen, die aber im Übrigen nicht als Schmucksteine geeignet sind, sei es weil sie keine ausreichende Härte besitzen oder sei es weil sie sich an der Luft verändern, auf der Haut toxisch oder allergisierend wirken oder weil sie wasserlöslich sind.As substances that are the basic material for the gemstones according to the invention are used can, all fabrics are suitable, one in color or produce an aesthetically pleasing effect, but the are otherwise not suitable as gemstones it because they are not hard enough it because they change in the air, on the skin toxic or allergic or because of it are water soluble.

Derartige Stoffe sind Mineralien oder farbige Salze, Pech, Bitumen oder gefärbte Kunststoffmassen.Such substances are minerals or colored salts, Pitch, bitumen or colored plastic masses.

Beispiele für besonders geeignete Mineralien sind:Examples of particularly suitable minerals are:

Nickelin (Rotnickelkies, NiAs,
Härte nach Mohs: 5- 5,5),
Carnotit (K₂(UO₂)₂/V₂O₈×3 H₂O,
Härte nach Mohs: ca. 4),*zApophyllit (KCaH₄F/(SI₄OH₁₀)₂ × 8 H₂O,
Härte nach Mohs: 4,5-5) oder
Disthen (AL₂O/SeO₄, Härte nach Mohs: 4).Nickelin (red nickel gravel, NiAs,
Mohs hardness: 5- 5.5),
Carnotite (K₂ (UO₂) ₂ / V₂O₈ × 3 H₂O,
Mohs hardness: approx. 4), * zapophyllite (KCaH₄F / (SI₄OH₁₀) ₂ × 8 H₂O,
Mohs hardness: 4.5-5) or
Kyanite (AL₂O / SeO₄, Mohs hardness: 4).

Insbesondere Carnotit ist sowohl wegen seiner Härte als auch wegen seines Urangehaltes und der damit verbundenen Radioaktivität nicht als Schmuckstein verwendbar. Beide Nachteile werden durch eine wenige µm dicke Diamantschicht eliminiert.Carnotite in particular is both because of its hardness also because of its uranium content and with it associated radioactivity not as a gem usable. Both disadvantages are overcome by a few µm thick layer of diamond eliminated.

Pech und Bitumen, insbesondere Hartpech mit einem Erweichungspunkt im Bereich von 130 bis 150°C sind schwarze Massen mit einem bestechenden Glanz. Sie können zwar durch Gießen und Pressen bei erhöhter Temperatur zu beliebigen Form-Körpern geformt werden, sind aber aufgrund der mangelnden Härte als Schmuckmaterial ungeeignet. Werden entsprechende Formkörper mit einem dünnen Diamantfilm beschichtet, so werden sie hart und abriebfest. Überraschenderweise aber wird die Brillanz des Glanzes noch weiter gesteigert, so daß ein Schmuckstein resultiert, der in seinen Eigenschaften dem Hämatit nicht nur durch ein geringeres Gewicht überlegen ist, sondern auch durch eine höhere Brillanz.Pitch and bitumen, especially hard pitch with one Softening point is in the range of 130 to 150 ° C black masses with an impressive gloss. they can be increased by casting and pressing  Temperature can be formed into any shape body, are due to the lack of hardness as Jewelry material unsuitable. Be appropriate Molded body coated with a thin diamond film, see above they become hard and wear-resistant. Surprisingly but the brilliance of the shine becomes even further increased so that a gemstone results, which in its properties to hematite not only through a lower weight is superior, but also by a higher brilliance.

Formteile aus gefärbten Kunststoffmassen dienen heute vielfach als Modeschmuck.Molded parts made of colored plastic are used today often as costume jewelry.

Durch beliebigen Pigmenteinbau lassen sich viele neue optische Effekte erzielen. Leider ist dieser Modeschmuck durch seine geringe Härte in seiner Gebrauchsdauer arg begrenzt.Many new ones can be added by any pigment incorporation achieve optical effects. Unfortunately this is Fashion jewelry due to its low hardness in its Service life severely limited.

Bereits ein Reiben an der Kleidung verursacht oft kleinste Kratzer - der Schmuck wird stumpf und meist unansehnlich. Auch dieser Nachteil läßt sich durch eine Beschichtung mit diamantartigem Kohlenstoff beheben. Darüber hinaus wird die Brillanz dieses Schmuckes wesentlich erhöht, so daß der Wert erheblich steigt. Außerdem lassen sich durch die bereits beschriebenen, bewußt herbeigeführten Interferenzeffekte neue optische Eindrücke erzielen und damit wieder neuartige Formen dieses Schmuckes finden.Even rubbing your clothing often causes the smallest scratches - the jewelry becomes dull and mostly unsightly. This disadvantage can also be eliminated by coating with diamond-like carbon. In addition, the brilliance of this jewelry is increased significantly, so that the value increases significantly. In addition, the deliberately created interference effects described above allow new optical impressions to be achieved and new forms of this jewelry to be found again.

Claims (8)

1. Schmucksteine, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Stoffen, insbesondere Mineralien bestehen, die aufgrund mangelnder chemischer Beständigkeit und Härte an sich nicht als Schmuckstein geeignet sind und die in ihrer Gebrauchsform mit einem dünnen Diamantfilm beschichtet sind.1. gemstones, characterized in that they consist of substances, in particular minerals, which due to a lack of chemical resistance and hardness are not suitable per se as a gemstone and which are coated in their use form with a thin diamond film. 2. Schmucksteine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamantfilm gleichmäßig dick ist.2. Gemstones according to claim 1, characterized characterized that the diamond film evenly is thick. 3. Schmucksteine nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamantfilm 2 bis 10 µm dick ist.3. gemstones according to claims 1 and 7, characterized characterized in that the diamond film 2 to 10 microns is thick. 4. Schmucksteine nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamantfilm eine wechselnde Dicke hat. 4. Gemstones according to claims 1 and 3, characterized characterized in that the diamond film a has varying thickness.   5. Schmucksteine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Material Carnotit ist.5. Gemstones according to claims 1 to 4, characterized characterized in that the coated material Carnotite is. 6. Schmucksteine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Material Pech oder Bitumen ist.6. gemstones according to claims 1 to 4, characterized characterized in that the coated material pitch or bitumen. 7. Schmucksteine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Material ein Formteil aus einer gefärbten Kunststoffmasse ist.7. gemstones according to claims 1 to 4, characterized characterized in that the coated material Molded part made of a colored plastic mass. 8. Verfahren und Herstellung von Schmucksteinen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte Stoff, der aufgrund mangelnder chemischer Beständigkeit und Härte an sich nicht als Schmuckstein geeignet ist, durch mechanische Bearbeitung in seine Gebrauchsform gebracht und so nach einem bekannten Verfahren mit einem dünnen Diamantfilm beschichtet wird.8. Process and manufacture of gemstones according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the selected substance, the due to lack of chemical resistance and Hardness is not suitable as a gemstone, by mechanical processing in his Form of use brought and so after a known Process coated with a thin diamond film becomes.
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