RU2832942C1 - Method of producing glass with alexandrite effect - Google Patents
Method of producing glass with alexandrite effect Download PDFInfo
- Publication number
- RU2832942C1 RU2832942C1 RU2024112285A RU2024112285A RU2832942C1 RU 2832942 C1 RU2832942 C1 RU 2832942C1 RU 2024112285 A RU2024112285 A RU 2024112285A RU 2024112285 A RU2024112285 A RU 2024112285A RU 2832942 C1 RU2832942 C1 RU 2832942C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- oxides
- alexandrite
- melt
- effect
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical class [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000005315 stained glass Substances 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 239000012237 artificial material Substances 0.000 description 4
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 4
- 239000010437 gem Substances 0.000 description 4
- 229910001751 gemstone Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010929 jewellery material Substances 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N erbium(iii) oxide Chemical compound O=[Er]O[Er]=O VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 2
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 2
- ZYECOAILUNWEAL-NUDFZHEQSA-N (4z)-4-[[2-methoxy-5-(phenylcarbamoyl)phenyl]hydrazinylidene]-n-(3-nitrophenyl)-3-oxonaphthalene-2-carboxamide Chemical compound COC1=CC=C(C(=O)NC=2C=CC=CC=2)C=C1N\N=C(C1=CC=CC=C1C=1)/C(=O)C=1C(=O)NC1=CC=CC([N+]([O-])=O)=C1 ZYECOAILUNWEAL-NUDFZHEQSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000579895 Chlorostilbon Species 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003803 Gold(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001104043 Syringa Species 0.000 description 1
- 235000004338 Syringa vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- -1 alexandrite Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010975 amethyst Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- NWXHSRDXUJENGJ-UHFFFAOYSA-N calcium;magnesium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O NWXHSRDXUJENGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010987 cubic zirconia Substances 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052637 diopside Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010976 emerald Substances 0.000 description 1
- 229910052876 emerald Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- RJHLTVSLYWWTEF-UHFFFAOYSA-K gold trichloride Chemical compound Cl[Au](Cl)Cl RJHLTVSLYWWTEF-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940076131 gold trichloride Drugs 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к получению окрашенных стекол, в частности боросиликатных, введением добавки из двух оксидов редкоземельных элементов для получения александритового эффекта, которые могут быть использованы для изготовления изделий ювелирного и декоративно-художественного назначения.The invention relates to the production of coloured glass, in particular borosilicate glass, by introducing an additive of two oxides of rare earth elements to obtain an alexandrite effect, which can be used to manufacture jewellery and decorative art items.
Общеизвестен тот факт, что количество ювелирных камней в природе ограничено. Зачастую они имеют низкое качество, а их добыча и переработка трудоемка и требует больших финансовых затрат. Многие десятилетия ведется поиск разнообразных синтетических и искусственных материалов в качестве заменителей натуральных ювелирных камней. Синтетические материалы имеют тот же химический состав и физические свойства, в частности цвет, что и природные ювелирные камни (изумруд, аметист, александрит, рубин).It is a well-known fact that the number of gemstones in nature is limited. They are often of low quality, and their extraction and processing is labor-intensive and requires large financial costs. For many decades, a search has been underway for various synthetic and artificial materials as substitutes for natural gemstones. Synthetic materials have the same chemical composition and physical properties, in particular color, as natural gemstones (emerald, amethyst, alexandrite, ruby).
Искусственные материалы, как правило, не имеют природных аналогов по химическому составу и по свойствам. К ним относятся активированные ионами хромофоров (например, неорганическими пигментами на основе переходных металлов и редкоземельных элементов) иттрий-алюминиевый гранат, галлий-гадолиниевый гранат, фианит, а также целый ряд прозрачных матриц в виде стекла. Отметим, что искусственные материалы, активированные различными ионами хромофоров, могут иметь большое разнообразие уникальных цветов и оттенков, неприсущих для природных ювелирных минералов. Очевидно, что создание искусственных материалов с введением различных ионов хромофоров, в частности цветных стекол, является актуальной задачей.Artificial materials, as a rule, have no natural analogues in chemical composition and properties. These include yttrium-aluminum garnet, gallium-gadolinium garnet, cubic zirconia, and a number of transparent glass matrices activated by chromophore ions (for example, inorganic pigments based on transition metals and rare earth elements). It should be noted that artificial materials activated by various chromophore ions can have a wide variety of unique colors and shades that are not inherent in natural jewelry minerals. It is obvious that the creation of artificial materials with the introduction of various chromophore ions, in particular colored glasses, is an urgent task.
Известно, что минерал александрит имеет способность менять оттенки окраски в зависимости от освещения: от темной сине-зеленой, голубовато-зеленой, темной травяно-зеленой, оливково-зеленой при дневном свете до розово-малиновой или красно-фиолетовой, пурпурной при вечернем или искусственном свете. Этот эффект называется александритовым эффектом и вызван особенностями строения кристаллической решетки минерала и определенным положением в ней ионов хромофоров, а именно иона хрома 3+. Данный ион содержит две интенсивные широкие полосы поглощения с максимумами около 410 и 550 нм. Поэтому изменение спектрального состава излучения различных источников и приводит к изменению окраски материалов.It is known that the mineral alexandrite has the ability to change shades of color depending on the lighting: from dark blue-green, bluish-green, dark grass-green, olive-green in daylight to pink-crimson or red-violet, purple in the evening or artificial light. This effect is called the alexandrite effect and is caused by the structural features of the crystal lattice of the mineral and a certain position of the chromophore ions in it, namely the chromium ion 3 + . This ion contains two intense broad absorption bands with maxima of about 410 and 550 nm. Therefore, a change in the spectral composition of the radiation of various sources leads to a change in the color of materials.
Известен тот факт, что оксиды редкоземельных элементов (РЗЭ) способны окрашивать прозрачные матрицы, что связано с наличием ряда полос поглощения в видимом диапазоне спектра. При наложении спектра излучения различных источников света со спектром поглощения РЗЭ может изменяться цвет материала. Ярким примером может служить материалы, содержащие Но3+, так как Н2О3 имеет довольно резкие изменения цвета в зависимости от условий освещения. При дневном свете приобретает желтовато-коричневый цвет, при трехцветном свете он становится огненно-оранжевым и почти неотличимым от Er2O3 при таком же освещении. Это связано с набором узких интенсивных полос поглощения ионов хромофора Ho2O3 во всей видимой области спектра. Дополнительное разнообразие цветовых оттенков и их изменения при изменении условий освещения дает использование комбинации различных оксидов РЗЭ (Рг, Nd, Но), имеющих узкие полосы поглощения в видимой области спектра.It is a known fact that rare earth element (REE) oxides are capable of coloring transparent matrices, which is due to the presence of a number of absorption bands in the visible spectrum. When the emission spectrum of various light sources is superimposed on the absorption spectrum of REE, the color of the material may change. A striking example is materials containing Ho 3+ , since H 2 O 3 has quite sharp color changes depending on lighting conditions. In daylight, it acquires a yellowish-brown color, in three-color light it becomes fiery orange and almost indistinguishable from Er 2 O 3 under the same lighting. This is due to a set of narrow intense absorption bands of the Ho 2 O 3 chromophore ions in the entire visible spectrum. An additional variety of color shades and their changes with changing lighting conditions is provided by using a combination of different REE oxides (Pr, Nd, Ho) having narrow absorption bands in the visible spectrum.
Известен способ получения цветного диопсидного стекла (MgCaSi2O6) с введением от 10 до 30 мас.% редкоземельного оксида (празеодима, неодима и европия) с характерным для этих редкоземельных элементов цветом (зеленым, сиреневым и красным, соответственно) [Патент РФ2712885, МПК: С30В 19/00, опубл. 31.01.2020].A method is known for producing colored diopside glass (MgCaSi 2 O 6 ) with the introduction of 10 to 30 wt.% of rare earth oxide (praseodymium, neodymium and europium) with a color characteristic of these rare earth elements (green, lilac and red, respectively) [Patent RF 2712885, IPC: C30B 19/00, published 01/31/2020].
Известно использование в качестве прозрачной матрицы хрустального стекла, содержащего в качестве основного компонента оксиды кремния, свинца, натрия и кальция, и различные ионы хромофоров, обеспечивающие различное окрашивание хрусталя. Так, например, в патенте [KR20040064536, МПК: С03С 3/078, опубл. 04.07.2019] введением в состав шихты различных ионов хромофоров: элементов переходных металлов (Fe, Ni, Со, Cu), или РЗЭ (Nd, Sm), или драгоценных металлов (Ag, Au, Pt), или других металлов, таких как Cd, Се, V, получают различно окрашенный материал. В патенте [CN 103896486 (B), МПК: С03С 10/00, С03С 4/02, опубл. 02.07.2014] описан искусственный рубин-хрусталь, напоминающий красный камень. Стекло в основном состоит из кремния, алюминия, кальция, калия, натрия и других компонентов. Для корректировки цвета используется оксид эрбия и трихлорид золота, который имеет низкий коэффициент пропускания света, выглядит красным после формования, отвечает требованиям по прочности и твердости и может имитировать красные украшения.It is known to use crystal glass as a transparent matrix, which contains silicon, lead, sodium and calcium oxides as the main component, and various chromophore ions that provide different crystal coloring. For example, in the patent [KR20040064536, IPC: C03C 3/078, published 04.07.2019], by introducing various chromophore ions into the mixture: transition metal elements (Fe, Ni, Co, Cu), or REE (Nd, Sm), or precious metals (Ag, Au, Pt), or other metals such as Cd, Ce, V, a differently colored material is obtained. In the patent [CN 103896486 (B), IPC: C03C 10/00, C03C 4/02, published [02.07.2014] describes an artificial ruby crystal that resembles a red stone. The glass is mainly composed of silicon, aluminum, calcium, potassium, sodium and other components. Erbium oxide and gold trichloride are used to adjust the color, which has a low light transmittance, looks red after molding, meets the requirements for strength and hardness, and can imitate red jewelry.
В патенте [РФ 2093617, МПК: С30В 29/22, опубл. 20.10.1997] описан монокристаллический ювелирный материал с александритовым эффектом, цвет которого активируется при определенном освещении (при дневном - фиолетовый, при искусственном - зеленый). В составе монокристалла содержатся диоксиды ZrO2 или HfO2, стабилизирующие оксиды CaO, MgO, Y2O3 и оксиды редкоземельных элементов (Pr:Nd) в соотношении 0,5:2,5 при их суммарном содержании 5-11 мас.%. Однако, для получения ювелирного материала используются тугоплавкие диоксиды ZrO2 или HfO2, температура плавления которых превышает 2000°С.The patent [RF 2093617, IPC: C30B 29/22, published 20.10.1997] describes a single-crystal jewelry material with an alexandrite effect, the color of which is activated under certain lighting (purple under daylight, green under artificial lighting). The single crystal contains ZrO2 or HfO2 dioxides, stabilizing oxides CaO, MgO, Y2O3 and oxides of rare earth elements (Pr:Nd) in a ratio of 0.5:2.5 with a total content of 5-11 wt.%. However, refractory ZrO2 or HfO2 dioxides, the melting point of which exceeds 2000°C, are used to obtain the jewelry material.
Следует отметить, что использование монокристаллических материалов с высокой температурой плавления, цвет которых регулируется введением ионов хромофоров, приводит к большим энергозатратам и высокой стоимости материала.It should be noted that the use of monocrystalline materials with a high melting point, the color of which is regulated by the introduction of chromophore ions, leads to high energy consumption and high cost of the material.
Поиск новых материалов с использованием различных прозрачных стекол для введения в их состав ионов хромофоров является актуальной технической проблемой.The search for new materials using various transparent glasses for introducing chromophore ions into their composition is a pressing technical problem.
Техническим результатом, который обеспечивается при осуществлении изобретения, является расширение арсенала окрашенных стекол, обладающих александритовым эффектом, на основе прозрачной матрицы низкоплавкого боросиликатного стекла.The technical result achieved by implementing the invention is the expansion of the range of colored glasses with an alexandrite effect, based on a transparent matrix of low-melting borosilicate glass.
Технический результат получения стекла с александритовым эффектом достигается введением в шихту реактивов оксидов кремния, германия, бора и кальция, формирующих низкоплавкое боросиликатное стекло, в соотношении, мас.%: SiO2= 25-35, GeО2 = 10-20, В2О3 = 35-45, CaO = 10-20 и дополнительно - двух оксидов редкоземельных элементов: Рг и Nd, или Pr и Но, или Nd и Но, или Sm и Но, взятых в стехиометрическом соотношении 1:1, в количестве 10% по массе от общей суммы компонентов стекла, термообработку шихты при температуре 800°С, гомогенизацию, приготовление расплава нагреванием шихты до 1000-1050°С при выдержке в течение суток в платиновом тигле и закалку быстрым охлаждением до комнатной температуры переливанием расплава из платинового тигля в стеклографитовый.The technical result of obtaining glass with an alexandrite effect is achieved by introducing into the batch reagents of silicon, germanium, boron and calcium oxides, forming low-melting borosilicate glass, in the ratio, wt.%: SiO 2 = 25-35, GeO 2 = 10-20, B 2 O 3 = 35-45, CaO = 10-20 and additionally - two oxides of rare earth elements: Pr and Nd, or Pr and Ho, or Nd and Ho, or Sm and Ho, taken in a stoichiometric ratio of 1:1, in an amount of 10% by weight of the total sum of the glass components, heat treatment of the batch at a temperature of 800 ° C, homogenization, preparation of the melt by heating the batch to 1000-1050 ° C with holding for 24 hours in a platinum crucible and quenching by rapid cooling to room temperature by pouring the melt from a platinum crucible into a glass-graphite one.
Использование экспериментально выбранных добавок из двух оксидов редкоземельных элементов, взятых в оптимальном стехиометрическом соотношении 1:1, позволяет получать окрашенные стекла различных оттенков с александритовым эффектом при дневном и искусственном освещение от фиолетового до зеленого, от зеленого до малинового, от фиолетового до малинового, от желтого до малинового, соответственно добавке.The use of experimentally selected additives from two rare earth oxides taken in the optimal stoichiometric ratio of 1:1 allows to obtain colored glass of various shades with an alexandrite effect in daylight and artificial lighting from violet to green, from green to crimson, from violet to crimson, from yellow to crimson, respectively, the additive.
На фиг. 1. приведены фотографии ювелирных камней с добавками Pr:Но, Nd:Ho, Sm:Ho, взятых в стехиометрическом соотношении 1:1, с алмазной огранкой при (а) дневном и (б) искусственном освещении. На фиг. 2 - фотография ювелирного изделия с добавкой Pr:Nd с фасетной огранкой при освещении: а) дневным светом и б) искусственном - люминесцентной лампой. На фиг. 3 - спектры пропускания окрашенных стекол с введением двух оксидов РЗЭ a) Pr:Nd, б) Nd:Ho, в) Sm:Ho г) Pr:Но, в количестве 10 мас.% в стехиометрическом соотношении 1:1.Fig. 1 shows photographs of gemstones with additives of Pr:Ho, Nd:Ho, Sm:Ho, taken in a stoichiometric ratio of 1:1, with a diamond cut under (a) daylight and (b) artificial lighting. Fig. 2 is a photograph of a jewelry item with an additive of Pr:Nd with a faceted cut under lighting: a) daylight and b) artificial - a fluorescent lamp. Fig. 3 - transmission spectra of colored glasses with the introduction of two REE oxides a) Pr:Nd, b) Nd:Ho, c) Sm:Ho d) Pr:Ho, in an amount of 10 wt.% in a stoichiometric ratio of 1:1.
Спектры пропускания стекол с добавками оксидов РЗЭ (фиг. 3) Pr:Nd (a), Nd:Ho (б), Sm:Ho (в) и Pr:Но (г) имеют несколько интенсивных узких пиков в видимой области спектра, положение и интенсивность которых совпадает с областями излучения люминесцентной лампы (области синего цвета 400-425, зеленого 500-525 и оранжевого 625-650), которые на фиг. 3 обозначены закрашенными областями. Наложение этих полос излучения и поглощения определяют изменение окраски при использовании искусственного излучения.The transmission spectra of glasses with additives of rare earth oxides (Fig. 3) Pr:Nd (a), Nd:Ho (b), Sm:Ho (c) and Pr:Ho (d) have several intense narrow peaks in the visible region of the spectrum, the position and intensity of which coincide with the emission regions of the fluorescent lamp (the blue 400-425, green 500-525 and orange 625-650 regions), which are indicated by shaded regions in Fig. 3. The superposition of these emission and absorption bands determines the change in color when using artificial radiation.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующим примером, в котором описан способ получения окрашенного стекла с александритовым эффектом.The proposed technical solution is illustrated by the following example, which describes a method for producing colored glass with an alexandrite effect.
ПримерExample
Исходные реактивы для получения 10 г стекла (SiO2 - 2,5, GeO2 - 2,0, Н3ВО3 - 6,2, СаСО3 - 1,2) смешивали с оксидами РЗЭ, взятыми соответственно в стехиометрическом соотношении в количестве 1,11 г, что соответствует 10%-ной добавке: (Pr2O3-0,55, Nd2O3-0,56), или (Pr2O3-0,52, Но2О3-0,59), или (Nd2O3-0,52, Ho2O3- 0,59), или (Sm2O3-0,53, Но2О3-0,58), перетирали и загружали в платиновый тигель. Тигель помещали в печь, нагревали до 800°С со скоростью 50 град/ч и выдерживали при этой температуре в течение 2 часов для удаления H2O и CO2. После нагревания при 800°С порошок спекается и требует тщательного перетирания. Для этой процедуры тигель извлекали из печи и охлаждали, а затем вновь помещали в нагретую печь. Температуру повышали до 1000-1050°С и выдерживали расплав при этой температуре в течение суток для гомогенизации. Готовый расплав выливали из платинового тигля в стеклографитовый для стеклования за счет быстрого охлаждения температуры до комнатной.The initial reagents for obtaining 10 g of glass (SiO 2 - 2.5, GeO 2 - 2.0, H 3 BO 3 - 6.2, CaCO 3 - 1.2) were mixed with rare earth oxides taken respectively in a stoichiometric ratio in an amount of 1.11 g, which corresponds to a 10% additive: (Pr 2 O 3 - 0.55, Nd 2 O3 - 0.56), or (Pr 2 O 3 - 0.52, Ho 2 O 3 - 0.59), or (Nd 2 O 3 - 0.52, Ho 2 O 3 - 0.59), or (Sm 2 O 3 - 0.53, Ho 2 O 3 - 0.58), ground and loaded into a platinum crucible. The crucible was placed in a furnace, heated to 800°C at a rate of 50 deg/h and held at this temperature for 2 hours to remove H 2 O and CO 2 . After heating at 800°C, the powder sinters and requires careful grinding. For this procedure, the crucible was removed from the furnace and cooled, and then placed back in the heated furnace. The temperature was increased to 1000-1050°C and the melt was held at this temperature for 24 hours for homogenization. The finished melt was poured from a platinum crucible into a glass-graphite crucible for vitrification by rapidly cooling the temperature to room temperature.
Технический результат не ограничивается предложенным примером. Интенсивностью окраски ювелирных материалов для дневного или искусственного освещения можно управлять за счет изменения соотношения между оксидами редкоземельных элементов от 1:3 до 2:3 для Pr:Nd, Pr:Ho, Nd:Ho, Sm:Ho, соответственно. Технологические параметры предложенного способа позволяют получать прозрачные стекла без пузырьковых включений с однородным окрашиванием, пригодные для изготовления ювелирных изделий.The technical result is not limited to the proposed example. The intensity of coloring of jewelry materials for daylight or artificial lighting can be controlled by changing the ratio between rare earth element oxides from 1:3 to 2:3 for Pr:Nd, Pr:Ho, Nd:Ho, Sm:Ho, respectively. The technological parameters of the proposed method make it possible to obtain transparent glasses without bubble inclusions with uniform coloring, suitable for manufacturing jewelry.
Следует отметить универсальность предложенных добавок, т.к. остается потенциальная возможность получения александритового эффекта на стеклах другого состава с введением аналогичных добавок.It should be noted that the proposed additives are universal, since there remains the potential to obtain an alexandrite effect on glass of a different composition by introducing similar additives.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2832942C1 true RU2832942C1 (en) | 2025-01-10 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2034099C1 (en) * | 1991-06-06 | 1995-04-30 | Всероссийский научно-исследовательский институт синтеза минерального сырья | Mixture for producing jewelry crystals |
| RU2093617C1 (en) * | 1996-09-26 | 1997-10-20 | Олег Валерьевич Бакунов | Single crystal jewelry material |
| RU2336005C1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-10-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Raw materials mixture for insert production to be used in jewelry |
| RU2545380C2 (en) * | 2013-05-13 | 2015-03-27 | Авакян Карен Хоренович | Heat-resistant synthetic jewellery material |
| US10526537B2 (en) * | 2013-11-19 | 2020-01-07 | Corning Incorporated | Multichroic glasses |
| US20220153630A1 (en) * | 2019-04-01 | 2022-05-19 | Corning Incorporated | High rare earth content soda lime compatible glass |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2034099C1 (en) * | 1991-06-06 | 1995-04-30 | Всероссийский научно-исследовательский институт синтеза минерального сырья | Mixture for producing jewelry crystals |
| RU2093617C1 (en) * | 1996-09-26 | 1997-10-20 | Олег Валерьевич Бакунов | Single crystal jewelry material |
| RU2336005C1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-10-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Raw materials mixture for insert production to be used in jewelry |
| RU2545380C2 (en) * | 2013-05-13 | 2015-03-27 | Авакян Карен Хоренович | Heat-resistant synthetic jewellery material |
| US10526537B2 (en) * | 2013-11-19 | 2020-01-07 | Corning Incorporated | Multichroic glasses |
| US20220153630A1 (en) * | 2019-04-01 | 2022-05-19 | Corning Incorporated | High rare earth content soda lime compatible glass |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102094575B1 (en) | Heat-resistant synthetic jewellery material | |
| RU2645687C1 (en) | Transparent sitall and method of its receiving | |
| RU2426488C1 (en) | Synthetic material for jewellery industry and method of its production | |
| RU2832942C1 (en) | Method of producing glass with alexandrite effect | |
| Chen et al. | Influence of the Tb3+ concentration on the luminescent properties of high silica glass | |
| CN108373261A (en) | Artificial color changing gem and preparation method thereof | |
| CH717559A1 (en) | Translucent afterglow luminescent object and its application. | |
| CN113698101B (en) | Glass ceramic finished product with gradually changed color, preparation method and application thereof | |
| Wang et al. | Preparation and luminescence of Er3+ doped oxyfluoride glass ceramics containing LaF3 nanocrystals | |
| CN101186486B (en) | Jade product made from artificially synthesized jade base-material | |
| KR100768688B1 (en) | Manufacturing method of red wine cubic zirconia single crystal | |
| RO121023B1 (en) | Vitroceramic composition for decorative items | |
| RU2613520C1 (en) | Polycrystalline synthetic jewelry material (versions) and method of its production | |
| CN101798176B (en) | Buddha's light jade and preparation method thereof | |
| Gozalbo et al. | Ceramic glazes with aventurine effect | |
| CN113816603B (en) | Jewel-imitated color-changing glass with excellent performance and preparation method and application thereof | |
| Jayaraman | A brief overview of gem materials: Natural and synthetic | |
| CN114956560B (en) | Crystal glaze, preparation method thereof and crystal glaze ceramic product | |
| Bellows | Manipulation of Lanthanoid Luminescence in Silicates | |
| CN113816605A (en) | Imitated color sapphire glass and preparation method and application thereof | |
| KR100485865B1 (en) | Preparation method of crystal rhinestone for hot fix of cloths and its preparation method | |
| O’Donoghue | Synthetic and imitation Stones | |
| DE3249380T1 (en) | SINGLE CRYSTAL JEWELERY MATERIAL BASED ON ALUMINUM GRENADES | |
| US1775870A (en) | Synthetic spinel gem resembling blue zircon | |
| KR100495145B1 (en) | Crystal rhinestone composition and its preparation method |