RU2613520C1 - Polycrystalline synthetic jewelry material (versions) and method of its production - Google Patents

Polycrystalline synthetic jewelry material (versions) and method of its production Download PDF

Info

Publication number
RU2613520C1
RU2613520C1 RU2015151531A RU2015151531A RU2613520C1 RU 2613520 C1 RU2613520 C1 RU 2613520C1 RU 2015151531 A RU2015151531 A RU 2015151531A RU 2015151531 A RU2015151531 A RU 2015151531A RU 2613520 C1 RU2613520 C1 RU 2613520C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mpa
aluminum
transparent ceramics
polycrystalline
powder mixture
Prior art date
Application number
RU2015151531A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Дмитриевич Михайлов
Елена Владимировна Гольева
Дарья Владимировна Мамонова
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (АО "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (АО "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (АО "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова")
Priority to RU2015151531A priority Critical patent/RU2613520C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2613520C1 publication Critical patent/RU2613520C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A44HABERDASHERY; JEWELLERY
    • A44CPERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
    • A44C17/00Gems or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • C04B35/443Magnesium aluminate spinel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • C04B35/645Pressure sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B28/00Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/26Complex oxides with formula BMe2O4, wherein B is Mg, Ni, Co, Al, Zn, or Cd and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co, or Al
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/28Complex oxides with formula A3Me5O12 wherein A is a rare earth metal and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co or Al, e.g. garnets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2203/00Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
    • B01J2203/06High pressure synthesis
    • B01J2203/0675Structural or physico-chemical features of the materials processed
    • B01J2203/0695Colour change
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00008Obtaining or using nanotechnology related materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/54Substitutes for natural stone, artistic materials or the like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/54Substitutes for natural stone, artistic materials or the like
    • C04B2111/542Artificial natural stone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/80Optical properties, e.g. transparency or reflexibility
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/80Optical properties, e.g. transparency or reflexibility
    • C04B2111/805Transparent material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646Optical properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646Optical properties
    • C04B2235/9653Translucent or transparent ceramics other than alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646Optical properties
    • C04B2235/9661Colour

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Adornments (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: creating a polycrystalline jewelry material from coloured transparent or translucent oxide ceramics with dopants is proposed. The material consists of oxidic compounds which are represented by yttrium-aluminium garnet or magnesium aluminium spinel, for dying which ions of transition and rare earth metals: zinc, iron, vanadium, chromium, manganese, nickel, cobalt, titanium, neodymium, europium, terbium, ytterbium, holmium, erbium, thulium - are used. The method of manufacturing transparent or translucent ceramic comprises the stages of obtaining a powder mixture and annealing the components, hot uniaxial/cold isostatic pressing, hot isostatic pressing and heat treatment.
EFFECT: wider colour range of samples and possibility of obtaining colour effects caused by the activator concentration variable as per the pattern or the crystalline phases are achieved, the cost of goods is much less in comparison with the use of single-crystal material.
5 cl, 4 tbl, 2 ex

Description

Группа изобретений относится к материалам для ювелирной промышленности и предполагает использование в качестве синтетического материала для имитации натуральных ювелирных камней.The group of inventions relates to materials for the jewelry industry and involves the use as a synthetic material to simulate natural jewelry stones.

Изготовление синтетических камней в наше время имеет широкое распространение. Открытие технологий синтеза ювелирных камней уже многие десятилетия делает драгоценные изделия более доступными, камни более совершенными (максимальной чистоты и насыщенности цвета), позволяет заменить исчезающие природные камни, заменяя их искусственными аналогами.The manufacture of synthetic stones in our time is widespread. The discovery of technologies for the synthesis of jewelry stones for many decades has made jewelry more affordable, stones more advanced (maximum purity and color saturation), allows you to replace endangered natural stones, replacing them with artificial counterparts.

Условно синтетические ювелирные камни можно разделить на три вида. Первые относятся к тем синтетическим камням, которые имеют природный аналог, например рубин, корунды, сапфир, шпинель, рутил, алмаз, изумруд, кварц, александрит, опал и др. Второй тип объединяет искусственные камни, не имеющие природных аналогов (ниобат лития, иттрий-алюминиевый гранат, фианит и т.п.). Также отдельно выделяют вид имитации ювелирных камней: стекло, дублеты и триплеты.Conventionally, synthetic jewelry stones can be divided into three types. The first relate to those synthetic stones that have a natural analogue, such as ruby, corundum, sapphire, spinel, rutile, diamond, emerald, quartz, alexandrite, opal, etc. The second type combines artificial stones that have no natural analogues (lithium niobate, yttrium - aluminum garnet, cubic zirconia, etc.). They also separately distinguish the type of imitation of jewelry stones: glass, doublets and triplets.

Стекло является самым дешевым заменителем в ювелирной промышленности. Оно также прозрачно и используется для изготовления недорогих украшений. Стекла отличаются от кристаллов тем, что свойственная им аморфная структура лишает материал полного внутреннего отражения, предающего кристаллическим камням яркий блеск. Недостатком ювелирных изделий из стекла является низкая твердость и низкий коэффициент преломления.Glass is the cheapest substitute in the jewelry industry. It is also transparent and is used to make inexpensive jewelry. Glasses differ from crystals in that their inherent amorphous structure deprives the material of total internal reflection, which gives bright shine to crystalline stones. The disadvantage of glass jewelry is its low hardness and low refractive index.

Аналоги натуральных драгоценных и полудрагоценных камней имеют кристаллическую структуру, получение которой требует больших энергетических затрат. В настоящее время существует ряд традиционных способов получения синтетических материалов для создания таких камней. Эти способы берут начало с 1892 г., когда французским ученым Вернейлем был разработан метод для синтеза монокристаллического рубина, а затем и других драгоценных камней. Затем метод был использован для синтеза не только прототипов натуральных кристаллов (рутил, кварц, алмаз, изумруд), но и исключительно искусственных камней (фабулит, иттрий-алюминиемый гранат, фианит) [Татарченко В.А. Устойчивый рост кристаллов. - Наука. Гл. ред. физ. - мат. лит., 1988].Analogs of natural precious and semiprecious stones have a crystalline structure, the preparation of which requires high energy costs. Currently, there are a number of traditional methods for producing synthetic materials to create such stones. These methods originate from 1892, when the French scientist Verneil developed a method for the synthesis of single-crystal ruby, and then other precious stones. Then the method was used to synthesize not only prototypes of natural crystals (rutile, quartz, diamond, emerald), but also exclusively artificial stones (fabulite, yttrium-aluminum garnet, cubic zirconia) [Tatarkhenko V.A. Sustainable crystal growth. - The science. Ch. ed. physical - mat. lit., 1988].

После метода Вернейля последовали и другие методы, также относящиеся к процессам синтеза из расплава: метод Чохральского, метод направленной кристаллизации и др. Разумеется, при использовании этих методов для различных составов подбираются индивидуальные условия, а сами методы претерпевают аппаратные и технологические изменения.After the Verneuil method, other methods also related to melt synthesis processes followed: the Czochralski method, directional crystallization method, etc. Of course, when using these methods for individual compositions, individual conditions are selected, and the methods themselves undergo hardware and technological changes.

В патенте РФ №2134314, опубликованном 10.08.1999 по индексам МПК C01G 25/02, С30В 11/02, С30В 29/16, С30В 29/22, заявлен способ получения окрашенных монокристаллов выращиванием из расплава методом направленной кристаллизации. Материал состоит из основного оксида (18-57 мол. %), оксида кобальта (0,28-3 мол. %), оксида неодима (0,05-1,0 мол. %) и оксида циркония или гафния. Отжиг полученного монокристалла проводится в атмосфере инертного газа или в вакууме при температурах 500-1000°С в течение 0,5-5 часов. Таким образом, достигается близкое сходство с природными драгоценными камнями.In the patent of the Russian Federation No. 2134314, published on 08/10/1999 according to the indices IPC C01G 25/02, C30B 11/02, C30B 29/16, C30B 29/22, a method for producing colored single crystals by growing from a melt by directional crystallization is claimed. The material consists of basic oxide (18-57 mol%), cobalt oxide (0.28-3 mol%), neodymium oxide (0.05-1.0 mol%) and zirconium or hafnium oxide. Annealing of the obtained single crystal is carried out in an inert gas atmosphere or in vacuum at temperatures of 500-1000 ° C for 0.5-5 hours. Thus, a close resemblance to natural gems is achieved.

В патенте РФ №2178019, опубликованном 10.01.2002 по индексам МПК С30В 29/18, С30В 7/10, заявлен метод изготовления цветных кристаллов кварца. Синтез осуществляется в гидротермальных условиях методом перекристаллизации из водного раствора карбоната натрия в присутствии кобальта и алюминия. Метод позволяет получать кристаллы с цветом, близким к сапфиру.In the patent of the Russian Federation No. 2178019, published January 10, 2002 according to the indices MPK С30В 29/18, С30В 7/10, a method for manufacturing colored quartz crystals is stated. The synthesis is carried out under hydrothermal conditions by recrystallization from an aqueous solution of sodium carbonate in the presence of cobalt and aluminum. The method allows to obtain crystals with a color close to sapphire.

Из патента РФ №2473720, опубликованного 27.01.2013 по индексам МПК С30В 25/02, С30В 29/04, С23С 16/27, С30В 28/14, известна возможность применения метода CVD в качестве способа получения бесцветного монокристалла алмаза для изготовления ювелирных камней. Для получения такого эффекта используется атмосфера азота с содержанием бора для снижения негативного воздействия азота на цвет алмаза.From the patent of the Russian Federation No. 2473720, published on 01/27/2013 according to the indices MPK С30В 25/02, С30В 29/04, С23С 16/27, С30В 28/14, the possibility of using the CVD method as a method for producing a colorless diamond single crystal for the manufacture of jewelry stones is known. To obtain this effect, a nitrogen atmosphere with a boron content is used to reduce the negative effect of nitrogen on the color of diamond.

В патенте РФ №2328561, опубликованном 10.07.2008 по индексам МПК С30В 15/04, С30В 29/28, С30В 33/02, А44С 17/00, заявлен способ получения монокристаллического тербий-галлиевого граната методом Чохральского. К исходной смеси добавляют кальций, содержащий добавки, и после расплавления вытягивают на затравку в атмосфере водорода при температурах 850-950°С в течение 5 часов. Подобные манипуляции позволяют получить оптически прозрачные и однородные кристаллы.In RF patent No. 2328561, published July 10, 2008 according to the indices MPK С30В 15/04, С30В 29/28, С30В 33/02, А44С 17/00, a method for producing single-crystal terbium-gallium garnet by the Czochralski method is claimed. Calcium containing additives is added to the initial mixture, and after melting, it is pulled for seed in a hydrogen atmosphere at temperatures of 850-950 ° C for 5 hours. Such manipulations make it possible to obtain optically transparent and homogeneous crystals.

Еще одна модификация метода, основанного на процессе перекристаллизации, описана в патенте CN №101407402, опубликованном 15.04.2009, МПК С04В 32/00. В процессе синтеза в зону роста кристалла при наложении градиента температур подаются различные составы, включающие красящие ионы хрома, железа, титана или никеля. Таким образом, удается достичь цветного спектра в камне. Для формирования подобного цветового эффекта можно модифицировать и метод вытягивания из расплава путем подачи в зону плавления ряда различных составов попеременно, как это предлагается в патенте GB №608453, опубликованном 15.09.1948 по индексам МПК С30 В11/10, С30 В29/26.Another modification of the method based on the recrystallization process is described in CN patent No. 101407402, published April 15, 2009, IPC SB04/00. During the synthesis, various compositions, including coloring ions of chromium, iron, titanium, or nickel, are supplied to the crystal growth zone upon application of a temperature gradient. Thus, it is possible to achieve a color spectrum in the stone. To form a similar color effect, it is possible to modify the method of drawing from the melt by feeding a number of different compositions alternately into the melting zone, as proposed in GB patent No. 608453, published September 15, 1948 by the MPC indices C30 B11 / 10, C30 B29 / 26.

В патенте GB №762142, опубликованном 21.11.1956 по индексам МПК С30В 11/10, С30В 29/26, G02B 1/02, защищен метод получения монокристаллического титаната стронция в виде були от белого до синего цвета методом газопламенной кристаллизации. В пламя кислородной/водородной горелки вводится порошковая смесь, содержащая основной компонент (титанат стронция) и до 3 мол. % иона-красителя (молибден, вольфрам, уран, ниобий, тантал, железо, ванадий, хром, марганец, никель, кобальт).In GB patent No. 762142, published on November 21, 1956 according to the indices IPC С30В 11/10, С30В 29/26, G02B 1/02, the method for producing monocrystalline strontium titanate in the form of boules from white to blue by gas-flame crystallization is protected. A powder mixture containing the main component (strontium titanate) and up to 3 mol% is introduced into the flame of an oxygen / hydrogen burner. % dye ion (molybdenum, tungsten, uranium, niobium, tantalum, iron, vanadium, chromium, manganese, nickel, cobalt).

Технологии получения монокристаллических материалов для ювелирной промышленности отличаются высокими температурами, длительными периодами циклов синтеза и сложными конструкциями оборудования. Упростить этот процесс возможно, переходя от монокристаллов к поликристаллическим материалам.The technologies for producing single-crystal materials for the jewelry industry are characterized by high temperatures, long periods of synthesis cycles, and complex equipment designs. It is possible to simplify this process by moving from single crystals to polycrystalline materials.

Патент РФ №2426488, опубликованный 20.08.2011 по индексам МПК А44С 17/00, А44С 27/00, защищает метод получения синтетического материала для ювелирной промышленности на основе нанопорошков оксидов и силикатов. Состав должен включать по меньшей мере одну из представленных фаз: шпинель, кварц и подобные ему фазы, сапфир, энстатит, петалит, кордиерит, циркон, рутил, титанат и диоксид циркония. Цвет создается путем легирования ионами редкоземельных металлов. Способ включает стадии плавления исходной смеси, охлаждения до 1300-1450°С, отлив в форму и отжиг при 640-500°С. Полученный материал является поликристаллическим и обладает твердостью и химической стойкостью. Однако качество оптических свойств заметно снижается.RF patent No. 2426488, published on 08/20/2011 on the IPC indices A44C 17/00, A44C 27/00, protects the method of producing synthetic material for the jewelry industry based on nanopowders of oxides and silicates. The composition should include at least one of the presented phases: spinel, quartz and similar phases, sapphire, enstatite, petalite, cordierite, zircon, rutile, titanate and zirconia. Color is created by doping with rare earth ions. The method includes the stages of melting the initial mixture, cooling to 1300-1450 ° C, molding and annealing at 640-500 ° C. The resulting material is polycrystalline and has hardness and chemical resistance. However, the quality of the optical properties is markedly reduced.

Применение керамических композитов для ювелирных изделий достаточно распространено. Предлагается использовать керамику на основе оксида циркония для изготовления браслетов часов. Метод синтеза такого материала защищает патент ЕР №2740717, опубликованный 11.06.2014 по индексам МПК С04В 35/117, С04В 35/119, С04В 35/488, С04В 35/626, С09С 1/00, C09D 1/00, выбранный в качестве прототипа для группы изобретений. Из смеси порошков формируют заготовку, после чего спекают при температурах 1200-1500°С.The use of ceramic composites for jewelry is quite common. It is proposed to use ceramics based on zirconium oxide for the manufacture of watch bracelets. The synthesis method of such material protects the patent EP No. 2740717, published on 06/11/2014 by indices IPC С04В 35/117, С04В 35/119, С04В 35/488, С04В 35/626, С09С 1/00, C09D 1/00, selected as prototype for a group of inventions. A preform is formed from a mixture of powders, and then sintered at temperatures of 1200-1500 ° C.

Из уровня техники не известен поликристаллический материал, имитирующий драгоценные и полудрагоценные натуральные камни с высокими оптическими характеристиками (шпинель, иттрий-гадолиниевый или алюмоиттриевый гранаты и др.).Polycrystalline material imitating precious and semi-precious natural stones with high optical characteristics (spinel, yttrium-gadolinium or yttrium aluminum garnets, etc.) is not known from the prior art.

Задачей изобретения является создание поликристаллического синтетического ювелирного материала из окрашенной прозрачной оксидной керамики, легированной ионами переходных и/или редкоземельных металлов.The objective of the invention is to provide a polycrystalline synthetic jewelry material from colored transparent oxide ceramics doped with transition and / or rare-earth metal ions.

Группа изобретений объединена изобретательским замыслом и включает синтетические ювелирные материалы и способы их получения.The group of inventions is united by an inventive concept and includes synthetic jewelry materials and methods for their preparation.

Технический результат достигается при получении поликристаллического синтетического ювелирного материала из окрашенной прозрачной керамики на основе оксидов в виде алюмоиттриевого граната и в виде алюмомагниевой шпинели, легированных ионами переходных и/или редкоземельных металлов, обладающего следующими общими свойствами:The technical result is achieved by obtaining a polycrystalline synthetic jewelry material from colored transparent ceramic based on oxides in the form of yttrium aluminum garnet and in the form of aluminum-magnesium spinel alloyed with transition and / or rare-earth ions, which has the following general properties:

- микротвердость по Виккерсу от 1,29 до 1,35 МПа для прозрачной керамики на основе алюмоиттриевого граната и от 1275 до 1675 МПа для прозрачной керамики на основе алюмомагниевой шпинели;- Vickers microhardness from 1.29 to 1.35 MPa for transparent ceramics based on yttrium aluminum garnet and from 1275 to 1675 MPa for transparent ceramics based on aluminum-magnesium spinel;

- пропускание в видимой области спектра не менее 50% для прозрачной керамики на основе алюмоиттриевого граната и не менее 50% для прозрачной керамики на основе алюмомагниевой шпинели.- transmittance in the visible region of the spectrum of at least 50% for transparent ceramics based on yttrium aluminum garnet and at least 50% for transparent ceramics based on aluminum-magnesium spinel.

Первый вариант относится к поликристаллическому синтетическому ювелирному материалу из окрашенной прозрачной керамики на основе алюмоиттриевого граната, легированному ионами переходных и/или редкоземельных металлов.The first option relates to a polycrystalline synthetic jewelry material from colored transparent ceramics based on yttrium aluminum garnet doped with transition and / or rare-earth metal ions.

Состав шихты: Y3-xMexAl5O12, где Me - металл-краситель, х=0,00016-1,6, где x - стехиометрический коэффициент.The composition of the charge: Y 3-x Me x Al 5 O 12 , where Me is a metal dye, x = 0.00016-1.6, where x is a stoichiometric coefficient.

Создание синтетического ювелирного материала из прозрачной керамики (поликристаллических заготовок) на основе алюмоиттриевого граната широкой цветовой гаммы обеспечено легированием ионами переходных и/или редкоземельных металлов (марганец, хром, ванадий, тулий, никель, кобальт, неодим, эрбий, тербий, европий, гольмий, иттербий) в виде оксидов в количестве от 0,001 до 10 мол. %.The creation of synthetic jewelry material from transparent ceramics (polycrystalline blanks) based on yttrium aluminum garnet of a wide color gamut is ensured by doping with transition and / or rare-earth metal ions (manganese, chromium, vanadium, thulium, nickel, cobalt, neodymium, erbium, terbium, europium, holmium, ytterbium) in the form of oxides in an amount of from 0.001 to 10 mol. %

Состав шихты: Mg1-xMexAl2O4, где Me - металл-краситель, х=0,00035-0,35, где x - стехиометрический коэффициент.The composition of the charge: Mg 1-x Me x Al 2 O 4 , where Me is a metal dye, x = 0,00035-0.35, where x is a stoichiometric coefficient.

Создание синтетического ювелирного материала из прозрачной керамики (поликристаллических заготовок) на основе алюмомагниевой шпинели широкой цветовой гаммы обеспечено легированием ионами переходных и/или редкоземельных металлов (хром, железо, марганец, кобальт, никель, цинк, титан) в виде оксидов в количестве от 0,005 до 5 мол. %.The creation of synthetic jewelry material from transparent ceramics (polycrystalline blanks) based on aluminum-magnesium spinel of a wide color gamut is ensured by alloying with transition and / or rare-earth metals (chromium, iron, manganese, cobalt, nickel, zinc, titanium) in the form of oxides in an amount from 0.005 to 5 mol. %

Способ получения поликристаллического синтетического ювелирного материала из прозрачной керамики на основе алюмоиттриевого граната и прозрачной керамики на основе алюмомагниевой шпинели включает в себя следующие этапы:A method for producing a polycrystalline synthetic jewelry material from transparent ceramic based on yttrium aluminum garnet and transparent ceramic based on aluminum-magnesium spinel includes the following steps:

1) Термическая обработка порошкообразной смеси исходных компонентов, состоящей из Y3-xMexAl5O12 или Mg1-xMexAl2O4, при температуре 200-400°С в течение 2-6 часов.1) Heat treatment of a powdery mixture of the starting components, consisting of Y 3-x Me x Al 5 O 12 or Mg 1-x Me x Al 2 O 4 , at a temperature of 200-400 ° C for 2-6 hours.

2) Дополнительное измельчение термобработанной порошкообразной смеси в планетарной шаровой мельнице в течение 1-6 часов до получения частиц размером от 30 нм до 100 нм.2) Additional grinding of the heat-treated powder mixture in a planetary ball mill for 1-6 hours to obtain particles from 30 nm to 100 nm in size.

3) Горячее одноосное прессование измельченной порошкообразной смеси до получения спрессованной заготовки в виде диска плотностью не менее 99% от теоретической плотности, при этом:3) Hot uniaxial pressing of the crushed powder mixture to obtain a compressed billet in the form of a disk with a density of at least 99% of theoretical density, while:

- для материала на основе алюмоиттриевого граната производят горячее одноосное прессование измельченной порошкообразной смеси на основе Y3-xMexAl5O12 при температуре 1450-1750°С и давлении 35-200 МПа;- for a material based on yttrium aluminum garnet, hot uniaxial pressing is performed of a crushed powder mixture based on Y 3-x Me x Al 5 O 12 at a temperature of 1450-1750 ° C and a pressure of 35-200 MPa;

- для материала на основе алюмомагниевой шпинели производят горячее одноосное прессование измельченной порошкообразной смеси на основе Mg1-xMexAl2O4 при температуре 1400-1600°С и давлении 35-200 МПа.- for a material based on aluminum-magnesium spinel, hot uniaxial pressing is performed of a crushed powder mixture based on Mg 1-x Me x Al 2 O 4 at a temperature of 1400-1600 ° C and a pressure of 35-200 MPa.

Отличие режимов прессования на данной стадии обусловлено различными физико-химическими свойствами соединений, на основе которых будет получен поликристаллический синтетический ювелирный материал.The difference between the pressing modes at this stage is due to the different physicochemical properties of the compounds, on the basis of which a polycrystalline synthetic jewelry material will be obtained.

4) Последующее горячее изостатическое прессование заготовок при температуре 1500-1800°С и давлении 100-200 МПа. В таблице 1 представлены возможные цветовые характеристики поликристаллического синтетического ювелирного материала из прозрачной керамики на основе алюмоиттриевого граната, легированной ионами переходных и/или редкоземельных металлов.4) Subsequent hot isostatic pressing of the workpieces at a temperature of 1500-1800 ° C and a pressure of 100-200 MPa. Table 1 presents the possible color characteristics of a polycrystalline synthetic jewelry material made of transparent ceramic based on yttrium aluminum garnet doped with transition and / or rare-earth metal ions.

Figure 00000001
Figure 00000001

В таблице 2 представлены примеры составов ювелирного материала из прозрачной керамики на основе алюмоиттриевого граната, легированной ионами переходных и/или редкоземельных металлов. Различную окраску материала обеспечивают примесные ионы, при этом разные ионы могут давать одинаковый цвет. Так, для получения ювелирного материала зеленого цвета можно вводить в матрицу алюмоиттриевого граната ионы Cr, либо V, либо Tm.Table 2 presents examples of compositions of jewelry material made of transparent ceramic based on yttrium aluminum garnet doped with transition and / or rare-earth metal ions. Impurity ions provide different colors of the material, while different ions can produce the same color. So, in order to obtain green jewelry material, it is possible to introduce Cr, V, or Tm ions into the matrix of yttrium aluminum garnet.

Figure 00000002
Figure 00000002

Конкретный пример реализации №1Specific implementation example No. 1

Для получения поликристаллического синтетического ювелирного материала из прозрачной керамики на основе алюмоиттриевого граната, легированного ионами неодима, в качестве исходного сырья используется нанокристаллический порошок алюмоиттриевого граната, легированный ионами неодима, приготовленный методом соосаждения гидроксокарбонатов, с размером частиц менее 200 нм и удельной поверхностью порядка 120 м2/г.To obtain a polycrystalline synthetic jewelry material from transparent ceramics based on yttrium aluminum garnet doped with neodymium ions, nanocrystalline yttrium aluminum garnet powder doped with neodymium ions prepared by the coprecipitation of hydroxocarbonates with a particle size of less than 200 nm and a specific surface of about 120 m 2 is used as a raw material / g

Затем проводят термическую обработку исходной порошкообразной смеси, состоящей из нанопорошка алюмоиитриевого граната, легированного ионами неодима, при температуре 300°С в течение 4 часов. После термообработки проводят измельчение порошкообразной смеси в планетарной шаровой мельнице в течение 120 минут до получения порошка с размером частиц 30-100 нм. Затем измельченную порошкообразную смесь подвергают горячему одноосному прессованию при температуре 1450°С и давлении 200 МПа с последующим горячим изостатическим прессованием при температуре 1700°С и давлении 200 МПа.Then, a heat treatment of the initial powder mixture is carried out, consisting of a nanopowder of aluminum nitride garnet doped with neodymium ions at a temperature of 300 ° C for 4 hours. After heat treatment, the powder mixture is ground in a planetary ball mill for 120 minutes to obtain a powder with a particle size of 30-100 nm. Then, the crushed powder mixture is subjected to hot uniaxial pressing at a temperature of 1450 ° C and a pressure of 200 MPa, followed by hot isostatic pressing at a temperature of 1700 ° C and a pressure of 200 MPa.

В результате может быть получена прозрачная розовая керамика на основе алюмоиттриевого граната, легированного ионами неодима, обладающая микротвердостью по Виккерсу 1,29-1,35 МПа, плотностью, равной плотности монокристалла, и коэффициентом пропускания в видимой области 50-80%.As a result, transparent pink ceramics based on yttrium aluminum garnet doped with neodymium ions can be obtained, having a Vickers microhardness of 1.29-1.35 MPa, a density equal to the density of a single crystal, and a transmittance in the visible region of 50-80%.

Для измерения микротвердости керамических образцов используется прибор - микротвердомер ПМТ-3. Спектры пропускания прописываются на спектрофотометрах СФ-20 в диапазоне от 300 до 2500 нм и ИКС-29 - от 2500 до 6000 нм (с погрешностью 1%). Плотность определяется методом гидростатического взвешивания.The microhardness meter ПМТ-3 is used to measure the microhardness of ceramic samples. The transmission spectra are recorded on spectrophotometers SF-20 in the range from 300 to 2500 nm and IKS-29 - from 2500 to 6000 nm (with an error of 1%). Density is determined by hydrostatic weighing.

Аналогично описанному примеру получены другие образцы поликристаллического синтетического ювелирного материала на основе алюмоиттриевого граната с различной цветовой гаммой (см. таблицы 1 и 2).Similarly to the described example, other samples of polycrystalline synthetic jewelry material based on yttrium aluminum garnet with different colors were obtained (see tables 1 and 2).

В таблице 3 представлены возможные цветовые характеристики поликристаллического синтетического ювелирного материала из прозрачной керамики на основе алюмомагниевой шпинели, легированной ионами переходных и/или редкоземельных металлов.Table 3 shows the possible color characteristics of a polycrystalline synthetic jewelry material made of transparent ceramic based on aluminum-magnesium spinel alloyed with transition and / or rare-earth metal ions.

Figure 00000003
Figure 00000003

В таблице 4 представлены примеры составов ювелирного материала из прозрачной керамики на основе алюмомагниевой шпинели, легированной ионами переходных и/или редкоземельных металлов. Различную окраску материала обеспечивают примесные ионы, при этом разные ионы могут давать одинаковый цвет. Так, для получения ювелирного материала синего цвета можно вводить в матрицу алюмомагниевой шпинели ионы Со, либо Ni, либо Zn, либо Ti. Для получения некоторых цветов, в частности оранжевого, голубого, необходимо одновременно вводить два примесных иона.Table 4 presents examples of compositions of jewelry material made of transparent ceramics based on aluminum-magnesium spinel doped with transition and / or rare-earth metal ions. Impurity ions provide different colors of the material, while different ions can produce the same color. So, to obtain jewelry material of blue color, it is possible to introduce Co, or Ni, or Zn, or Ti ions into the matrix of aluminum-magnesium spinel. To obtain some colors, in particular orange, blue, it is necessary to simultaneously introduce two impurity ions.

Figure 00000004
Figure 00000004

Конкретный пример реализации №2Specific implementation example No. 2

Для получения поликристаллического синтетического ювелирного материала из прозрачной керамики на основе алюмомагниевой шпинели, легированной ионами кобальта, в качестве исходного сырья используется нанокристаллический порошок алюмомагниевой шпинели, легированный ионами кобальта, приготовленный методом соосаждения гидроксокарбонатов, с размером частиц менее 200 нм и удельной поверхностью порядка 120 м2/г.To obtain a polycrystalline synthetic jewelry material from transparent ceramics based on aluminum magnesium spinel cobalt-doped, nanocrystalline aluminum-magnesium spinel powder doped with cobalt ions prepared by the method of coprecipitation of hydroxocarbonates with a particle size of less than 200 nm and a specific surface of about 120 m 2 is used / g

Затем проводят термическую обработку исходной порошкообразной смеси, состоящей из нанопорошка алюмомагниевой шпинели, легированного ионами кобальта, при температуре 300°С в течение 4 часов. После термообработки проводят измельчение порошкообразной смеси в планетарной шаровой мельнице в течение 120 минут до получения порошка с размером частиц 30-100 нм. Затем измельченную порошкообразную смесь подвергают горячему одноосному прессованию при температуре 1550°С и давлении 35 МПа с последующим горячим изостатическим прессованием при температуре 1800°С и давлении 200 МПа.Then carry out the heat treatment of the initial powder mixture consisting of nanopowder of aluminum-magnesium spinel doped with cobalt ions at a temperature of 300 ° C for 4 hours. After heat treatment, the powder mixture is ground in a planetary ball mill for 120 minutes to obtain a powder with a particle size of 30-100 nm. Then, the crushed powder mixture is subjected to hot uniaxial pressing at a temperature of 1550 ° C and a pressure of 35 MPa, followed by hot isostatic pressing at a temperature of 1800 ° C and a pressure of 200 MPa.

В результате может быть получена прозрачная синяя керамика на основе алюмомагниевой шпинели, легированной ионами кобальта, обладающая микротвердостью по Виккерсу 1275-1675 МПа, плотностью, равной плотности монокристалла и коэффициентом пропускания в видимой области 50-80%.As a result, transparent blue ceramics based on aluminum-magnesium spinel doped with cobalt ions, having a Vickers microhardness of 1275-1675 MPa, a density equal to the density of a single crystal and a transmittance in the visible region of 50-80% can be obtained.

Для измерения микротвердости керамических образцов используется прибор - микротвердомер ПМТ-3. Спектры пропускания прописываются на спектрофотометрах СФ-20 в диапазоне от 300 до 2500 нм и ИКС-29 - от 2500 до 6000 нм (с погрешностью 1%). Плотность определяется методом гидростатического взвешивания.The microhardness meter ПМТ-3 is used to measure the microhardness of ceramic samples. The transmission spectra are recorded on spectrophotometers SF-20 in the range from 300 to 2500 nm and IKS-29 - from 2500 to 6000 nm (with an error of 1%). Density is determined by hydrostatic weighing.

Аналогично описанному примеру получены другие образцы поликристаллического синтетического ювелирного материала на основе алюмомагниевой шпинели с различной цветовой гаммой (см. таблицы 3 и 4).Similarly to the described example, other samples of polycrystalline synthetic jewelry material based on aluminum-magnesium spinel with different colors were obtained (see tables 3 and 4).

Заявляемая группа изобретений образует единый изобретательский замысел: поликристаллический синтетический ювелирный материал из прозрачной керамики на основе алюмоиттриевого граната, легированного ионами переходных и/или редкоземельных металлов, и поликристаллический синтетический ювелирный материал из прозрачной керамики на основе алюмомагниевой шпинели, легированной ионами переходных и/или редкоземельных металлов, и способы их получения.The claimed group of inventions forms a single inventive concept: polycrystalline synthetic jewelry material from transparent ceramics based on yttrium aluminum garnet doped with transition and / or rare earth ions, and polycrystalline synthetic jewelry material from transparent ceramics based on aluminum-magnesium spinel doped with transition and / or rare metal ions , and methods for their preparation.

Полученные материалы обладают всеми основными характеристиками, предъявляемыми синтетическим камням для ювелирной промышленности, а также окраской и оптическими свойствами, близкими природным аналогам камней.The resulting materials have all the basic characteristics shown to synthetic stones for the jewelry industry, as well as coloring and optical properties similar to natural analogues of stones.

Основными преимуществами заявляемой технологии получения искусственных драгоценных камней из оптической керамики по сравнению с технологией выращивания монокристаллов являются более широкая цветовая гамма образцов, возможность получения цветовых эффектов, обусловленных переменной по образцу концентрацией активатора или кристаллических фаз. Кроме этого, себестоимость изделий, полученных по заявляемой технологии получения ювелирных материалов на основе керамики, существенно ниже, чем себестоимость изделий, полученных при выращивании кристаллов из синтетических монокристаллических материалов.The main advantages of the claimed technology for producing artificial gemstones from optical ceramics in comparison with the technology for growing single crystals are a wider color gamut of samples, the possibility of obtaining color effects due to the variable concentration of the activator or crystalline phases in the sample. In addition, the cost of products obtained by the claimed technology for producing jewelry materials based on ceramics is significantly lower than the cost of products obtained by growing crystals from synthetic single-crystal materials.

Claims (5)

1. Поликристаллический синтетический ювелирный материал, полученный на основе прозрачной керамики из алюмоиттриевого граната, легированного ионами переходных и/или редкоземельных металлов (марганец, хром, ванадий, тулий, никель, кобальт, неодим, эрбий, тербий, европий, гольмий, иттербий) в количестве 0,001-10 мол. %, обладающий микротвердостью от 1,29 до 1,35 МПа и прозрачностью в видимой области спектра в диапазоне от 50 до 80%.1. Polycrystalline synthetic jewelry material obtained on the basis of transparent ceramics from yttrium aluminum garnet doped with transition and / or rare-earth metal ions (manganese, chromium, vanadium, thulium, nickel, cobalt, neodymium, erbium, terbium, europium, holmium, ytterbium) the amount of 0.001-10 mol. %, having a microhardness of from 1.29 to 1.35 MPa and transparency in the visible region of the spectrum in the range from 50 to 80%. 2. Поликристаллический синтетический ювелирный материал, полученный на основе прозрачной керамики из алюмомагниевой шпинели, легированной ионами переходных и/или редкоземельных металлов (хром, железо, марганец, кобальт, никель, цинк, титан) в количестве 0,005-5 мол. %, обладающий микротвердостью от 1275 до 1675 МПа и прозрачностью в видимой области спектра в диапазоне от 50 до 80%.2. Polycrystalline synthetic jewelry material obtained on the basis of transparent ceramics from aluminum-magnesium spinel alloyed with transition and / or rare-earth metal ions (chromium, iron, manganese, cobalt, nickel, zinc, titanium) in an amount of 0.005-5 mol. %, having a microhardness from 1275 to 1675 MPa and transparency in the visible region of the spectrum in the range from 50 to 80%. 3. Способ получения поликристаллического синтетического ювелирного материала на основе прозрачной керамики, включающий термическую обработку порошкообразной смеси исходных компонентов, состоящей из Y3-xMexAl5O12, где Me - металл-краситель, x=0,00016-1,6, или Mg1-xMexAl2O4, где х=0,00035-0,35, при температуре 200-400°С в течение 2-6 часов, дополнительное измельчение термобработанной порошкообразной смеси в планетарной шаровой мельнице в течение 1-6 часов до получения частиц размером от 30 нм до 100 нм, горячее одноосное прессование измельченной порошкообразной смеси до получения спрессованной заготовки в виде диска плотностью не менее 99% от теоретической плотности, последующее горячее изостатическое прессование заготовок при температуре 1500-1800°С и давлении 100-200 МПа.3. A method of obtaining a polycrystalline synthetic jewelry material based on transparent ceramics, including heat treatment of a powder mixture of the starting components, consisting of Y 3-x Me x Al 5 O 12 , where Me is a metal dye, x = 0.00016-1.6 , or Mg 1-x Me x Al 2 O 4 , where x = 0,00035-0.35, at a temperature of 200-400 ° C for 2-6 hours, additional grinding of the heat-treated powder mixture in a planetary ball mill for 1 -6 hours to obtain particles ranging in size from 30 nm to 100 nm, hot uniaxial pressing of powdered powdered with mixtures to obtain a pressed billet in the form of a disk with a density of at least 99% of theoretical density, subsequent hot isostatic pressing of the billets at a temperature of 1500-1800 ° C and a pressure of 100-200 MPa. 4. Способ по п. 3, в котором при получении материала на основе прозрачной керамики алюмоиттриевого граната по п. 1 стадию горячего одноосного прессования измельченной порошкообразной смеси Y3-xMexAl5O12 до получения спрессованной заготовки в виде диска плотностью >99% от теоретического значения производят при температуре 1450-1750°С и давлении 35-200 МПа.4. The method according to p. 3, in which upon receipt of a material based on transparent ceramics of aluminum yttrium garnet according to p. 1, the stage of hot uniaxial pressing of the crushed powder mixture Y 3-x Me x Al 5 O 12 to obtain a pressed billet in the form of a disk with a density of> 99 % of the theoretical value is produced at a temperature of 1450-1750 ° C and a pressure of 35-200 MPa. 5. Способ по п. 3, в котором при получении материала на основе прозрачной керамики алюмомагниевой шпинели по п. 2 стадию горячего одноосного прессования измельченной порошкообразной смеси Mg1-xMexAl2O4 до получения спрессованной заготовки в виде диска плотностью >99% от теоретического значения производят при температуре 1400-1600°С и давлении 35-200 МПа.5. The method according to p. 3, in which upon receipt of a material based on transparent ceramics of aluminum-magnesium spinel according to p. 2, the stage of hot uniaxial pressing of a powdered mixture of Mg 1-x Me x Al 2 O 4 to obtain a pressed billet in the form of a disk with a density of> 99 % of the theoretical value is produced at a temperature of 1400-1600 ° C and a pressure of 35-200 MPa.
RU2015151531A 2015-12-01 2015-12-01 Polycrystalline synthetic jewelry material (versions) and method of its production RU2613520C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015151531A RU2613520C1 (en) 2015-12-01 2015-12-01 Polycrystalline synthetic jewelry material (versions) and method of its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015151531A RU2613520C1 (en) 2015-12-01 2015-12-01 Polycrystalline synthetic jewelry material (versions) and method of its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2613520C1 true RU2613520C1 (en) 2017-03-16

Family

ID=58458396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015151531A RU2613520C1 (en) 2015-12-01 2015-12-01 Polycrystalline synthetic jewelry material (versions) and method of its production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2613520C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020169130A1 (en) 2019-02-18 2020-08-27 Preciosa, A.S. Glass ceramic material of a spinel type for the production of fashion jewellery and jewellery stones

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010150250A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-29 Ben-Gurion University Of The Negev Research And Development Authority Manufacturing transparent yttrium aluminum garnet by spark plasma sintering
WO2011080682A1 (en) * 2009-12-29 2011-07-07 Nokia Corporation Coloured metal composite and method for its manufacture
RU2426488C1 (en) * 2010-05-20 2011-08-20 Авакян Карен Хоренович Synthetic material for jewellery industry and method of its production

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010150250A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-29 Ben-Gurion University Of The Negev Research And Development Authority Manufacturing transparent yttrium aluminum garnet by spark plasma sintering
WO2011080682A1 (en) * 2009-12-29 2011-07-07 Nokia Corporation Coloured metal composite and method for its manufacture
RU2426488C1 (en) * 2010-05-20 2011-08-20 Авакян Карен Хоренович Synthetic material for jewellery industry and method of its production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MARTA SUAREZ et al, Sintering to Transparency of Polycrystalline Ceramic Materials, "Sintering of Ceramics - New Emerging Techniques", 2012, p.p.530-534. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020169130A1 (en) 2019-02-18 2020-08-27 Preciosa, A.S. Glass ceramic material of a spinel type for the production of fashion jewellery and jewellery stones
US11987519B2 (en) 2019-02-18 2024-05-21 Preciosa, A.S. Glass ceramic material of a spinel type for the production of fashion jewellery and jewellery stones

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102094575B1 (en) Heat-resistant synthetic jewellery material
JP5708050B2 (en) Red translucent zirconia sintered body and method for producing the same
US20110277680A1 (en) Artificial corundum crystal
CN104968633B (en) The manufacture method and translucency metal oxide sintered body of translucency metal oxide sintered body
US11370713B2 (en) Manufacturing method for ceramic composite material
EP1706365B1 (en) COLORED TRANSPARENT CORUNDUM MATERIAL COMPRISING A POLYCRYSTALLINE SUB-µM STRUCTURE, AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF MOLDED ELEMENTS FROM SAID MATERIAL
CN107473730A (en) It is a kind of to prepare fine grain, the method for high-strength light-weight magnesite-alumina spinel refractories
RU2426488C1 (en) Synthetic material for jewellery industry and method of its production
CN102817072A (en) Preparation method of doping raw material used for growing gem single crystal through edge-defined film-fed growth method
JPH03218963A (en) Production of transparent yttrium-aluminumgarvent-ceramics
KR20190132422A (en) Colored composite materials
US4204874A (en) Light-transmitting, polycrystalline alumina body and method for producing the same
RU2613520C1 (en) Polycrystalline synthetic jewelry material (versions) and method of its production
Phatak et al. Luminescence properties of Ti-doped gem-grade zirconia powders
JPH02283663A (en) Clear polycrystalline yttrium-aluminum garnet and its production
KR100768688B1 (en) Synthesis of tourmaline red colored cubic zirconia single crystals
Jayaraman A brief overview of gem materials: Natural and synthetic
Kazakova et al. Growth of Y 3 Al 5 O 12 crystals for jewelry
Nassau et al. The growth of synthetic and imitation gems
JPH0692638A (en) Powdery zirconia colored with yellow red-based color, sintered material and its production
Wang et al. Broadband tunable infrared emission of Ni2+-doped ZnGa/AlO4 integrated transparent glass ceramics
JPH02212357A (en) Transparent spinel sintered body for ornamentation and production thereof
KR100509346B1 (en) A process for producing single crystals of green colored cubic zirconia
US20240262751A1 (en) Coloured article and method for manufacturing same
JP2002293613A (en) Green, translucent alumina polycrystal body and method of producing the same