EA000027B1 - Монокристаллический ювелирный материал и способ его получения - Google Patents

Description

Изобретение относится к области производства искусственных кристаллов для ювелирной промышленности. Его использование экономически выгодно, так как запасы природного топаза ограничены и его добыча требует серьезных затрат. Кроме этого в связи с дороговизной природный топаз практически не используется в бижутерной промышленности.

Известен оптический монокристаллический материал, содержащий двуокись циркония или гафния и окись иттербия, в который для его окраски вводят ионы переходных и редкоземельных элементов (авт.св. СССР № 565 432, кл. С ЗОВ 29/16 от 30.06.78).

Недостатком известного оптического монокристалла является значительное отличие окраски от природного топаза. Наиболее близким аналогом является монокристаллический материал на основе диоксида циркония или гафния, в который в качестве добавок вводят окислы редкоземельных элементов (патент США №3,984,524,1976).

К основным недостаткам этого материала относится необходимость использования для имитации окраски природного топаза окислов редкоземельных металлов, являющихся дорогостоящими, что делает производство экономически невыгодным.

Известен способ получения монокристаллов на основе твердых растворов тугоплавких окислов (авт. св. СССР № 1048857, кл. С ЗОВ 11/00), включающий нагрев материала в «холодном» контейнере, плавление его с образованием гарнисажа, затравление от его дна и последующую направленную кристаллизацию с вращением контейнера, при этом затравление ведут в течение 1-2 ч. К основным недостаткам способа относится необходимость вращения контейнера и очень длительный процесс затравления, резко снижающий производительность.

Наиболее близким аналогом является способ по авт.св. СССР №1558039, кл. С 30В 11/00, в соответствии с которым кристалл выращивают в холодном контейнере путем расплавления исходной шихты прямым высокочастотным нагревом, погружением затравки сверху в центр расплава и его охлаждением с последующей спонтанной кристаллизацией, причем охлаждение начинают вести с центра поверхности расплава и до начала спонтанной кристаллизации вращают затравку или контейнер. К недостаткам способа относится необходимость вращения контейнера или затравки.

Общим недостатком обоих способов является необходимость последующего отжига полученных кристаллов, так как они имеют значительные остаточные температурные напряжения.

В предлагаемом изобретении эти недостатки устранены тем, что в монокристаллический ювелирный материал, содержащий диоксид циркония или гафния, стабилизирующий оксид металла из ряда кальций, магний, иттрий и окрашивающую добавку для имитации природного голубого топаза, в качестве окрашивающей добавки введена металлическая медь, а кристалл имеет следующее соотношение компонентов, мас. % :

Оксид кальция, магния или иттрия 16 - 30

Медь металлическая 0,1- 0,5

Оксид циркония или гафния Остальное

В способе получения кристалла выращиванием его в водоохлаждаемом контейнере путем проплавления исходной шихты за счет передачи электромагнитной энергии индукционным методом металлическая медь вводится в исходную шихту на завершающей стадии ее проплавления единым куском, а отжиг полученного кристалла не производится.

Пример. Для получения монокристаллического ювелирного материала, имитирующего топаз, готовят исходную шихту, содержащую от 16 до 30 % оксида кальция, магния или иттрия и оксид циркония или гафния. Приготовленную таким образом шихту проплавляют в холодном контейнере и непосредственно перед началом кристаллизации в расплав единым куском вводят металлическую медь в количестве 0,1 - 0,5 % по массе расплава. После этого осуществляют спонтанную кристаллизацию, а полученные кристаллы не отжигают.

Основным преимуществом данного монокристаллического материала является то, что в качестве окрашивающей добавки вместо оксидов редкоземельных металлов используется металлическая медь, что значительно удешевляет кристалл. Кроме этого способ получения кристалла может быть реализован любым из известных методов выращивания в холодном контейнере, а полученные кристаллы не требуют дополнительного отжига, что в свою очередь удешевляет способ их получения.

Claims (2)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Монокристаллический ювелирный материал, содержащий диоксид циркония или гафния, стабилизирующий оксид металла из ряда кальций, магний, иттрий, и окрашивающую добавку, отличающийся тем, что в качестве окрашивающей добавки он содержит металлическую медь при следующем соотношении компонентов, мас. %:

   Оксид кальция, магния или иттрия 16-30

   Металлическая медь 0,1-0,5

   Оксид циркония или гафния Остальное
2. 2. Способ получения монокристаллического ювелирного материала по п. 1 выращиванием кристаллов в водоохлаждаемом контейнере путем проплавления исходной шихты при индукционном нагреве, отличающийся тем, что металлическую медь вводят в исходную шихту на завершающей стадии ее проплавления одним куском.