TW201104009A - Method for forming texture on surface of jewel - Google Patents

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zhi-yu Chen
Li Zhang
ji-wen Sun
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Carbon Rain Material Technology Co Ltd
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201104009 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種於寶石表面形成圖紋的方法,特別 指利用具有鏤空構造的遮蔽層覆於寶石的表面,以不破壞 寶石質量的方式,積層出具有立體的、色彩的圖形及/或文 字者。 【先前技術】 於寶石外觀上加工處理出具有特殊圖形、紋路或文字 的造型,可以美化寶石的外觀暨增益其價值。然而,一般 圖形、紋路或文字的形成方式不外以機械研磨、雷射加工 * 或化學蝕刻等破壞性方式實施,此種方法不但造成寶石質 .量的損失,且一旦加工失誤難以回復。另外,以上述方式 加工所形成的圖形、紋路或文字,只能呈現出與原寶石相 同的色調,無法給予寶石豐富的色彩變化。而既有具有多 種色彩的寶石,多半是以不同顏色的寶石鑲嵌於一寶石所 形成。 【發明内容】 ; 鑑於既有寶石加工有如上的缺失,因此,本發明提供 一種於寶石表面形成圖紋的方法,可直接於寶石表面形成 • 圖形、紋路或文字而不破壞寶石,以解決既有寶石加工會 減少寶石質量的問題。 本發明又提供一種於寶石表面形成圖紋的方法,可精 確的於寶石表面形成圖形、紋路或文字,而解決既有寶石 加工的失誤問題。 本發明再提供一種於寶石表面形成圖紋的方法,可於 寶石表面形成不同於原寶石顏色的圖形、紋路或文字,而 解決既有寶石加工只有單一色彩的問題。 如上所述的本發明之於寶石表面形成圖紋的方法,其 步驟包括:將至少一鏤刻有圖紋之遮蔽層覆蓋於欲形成圖 201104009 ΐ的表面;於寶石表面的遮蔽層之圖紋鏤空處沉積成 f二輪f相應於鏤空圖紋的第一晶體層;以及,將遮蔽體 寶石表面上移除。若是要形成數層不同圖形或大小的圖 紋時,其步驟尚包括:將另一鏤刻有圖紋 c的表面;於第一晶體層表面的遮鏤 工,成長一輪廓相應於鏤空圖紋的第二晶體層;最後,將 自第-晶體層表面上移除,即可得到i石表面積層 有第一及第二晶體層數層的浮凸圖紋。 如上所述於寶石表面形成圖紋的方法,#φ笛一晶體 層係成長於寶石的一平滑表面或一凹陷表面,、而凹陷表面 可利用雷射或蝕刻或機械加工形成。寶石欲形 紋的表 面積應儘量寬廣及平坦光滑,以免造成圖紋厚度盥輪庸分 布不均勻,以鑽石為例,圓形(Round)、公主方(princess)、 祖母、、彔形(Emeraid)、雷第恩(Radiant)的冠部桌面(丁油⑷為 圖紋形成較適合之平面。 如上所述於寶石表面形成圖紋的方法,其中寶石及第 一晶體層的材質可為同質或異質,而寶石可&是具晶體結 構的天然或人造寶石,如鑽石、剛玉、錯石等;寶石可以 先進行切削研磨加工成形或於圖紋形成後加工亦可但後 者較易造成圖紋損傷。寶石及第一晶體層的顏色可為同顏 色或不同顏色,可依照設計需求與構成圖紋之色彩進行搭 配,例如以黑白鮮明之對比色彩進行搭配。 如上所述於寶石表面形成圖紋的方法,其中遮蔽層之 材料為金屬或陶瓷或金屬和陶瓷的複合材料;而遮蔽層的 鏤空圖紋,可以用機械沖壓、車削、雷射加工、化學蝕刻、 電漿蝕刻等方式形成。 如上所述於寶石表面形成圖紋的方法,其中晶體成長 的方法選自化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition)、 物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition)、化學溶液法 (Chemical Solution Deposition)、脈衝雷射沉積法(Pulsed 201104009
Laser Deposition)、分子束蟲晶法(Molecular Beam Epitaxy)、電鐘法(Electroplating)等至少一種方法或是各方 法間彼此相互搭配混合使用。 如上述任何一種晶體成長方法,均可藉由晶體成長條 件等合成參數的調整而得到具特定色彩的寶石晶體。以化 學氣相沉積法(CVD)成長鑽石為例,由於成長的溫度會影 響鑽石晶體内部碳、氮與缺陷的行為變化,因此於晶體成 長溫度大於1300 °C所成長的鑽石晶體常呈深棕色或黑 色,而小於1300 °C所成長的鑽石晶體顏色則為棕色或黃
色。當CVD腔體内氮濃度非常少時’可成長出透明無色的 鑽石晶體(氮含量低於0.001%)。但當CVD腔體内氮濃度非 常多時’則較易得到綠色的鑽石晶體。此外,由於硼能使 鑽石產生藍色,因此在鑽石晶體成長過程中添加微量的硼 則可得到藍鑽,但如果添加硼的量過多時(約一萬個碳原子 中有一個硼原子)’便會造成不透明的藍黑色鑽石。
,了 CVD以外,其他的晶體成長方式亦同樣可得到不 同色彩的晶體,例如可利用脈衝雷射沉積法(pLD)來進行晶 體成長。脈衝雷射沉積法為物理氣相沉積法(pVD)之一種, 又名雷射熔損沉積法(Laser Ablation Deposition),其原理乃 是利用高能量密度的脈衝雷射光照射於欲鍍材料的靶材 上:使靶材物質瞬間蒸發進而沉積於基材表面,常用於金 屬氧化物、金屬氮化物或碳化物的成長。本發明依此法所 使用的雷射源並未限定,可依照所使用之靶材材料來選擇 適當之雷射系統,一般鍍膜常用的雷射系統有Nd:YA(}雷 射(波長1064 nm或倍頻系統)或KrF(波長248 n 此法具有維持成長晶體與乾材有著相同或接近 特性’因此欲成長的晶體顏色色系心 ,材的顏I來決疋,並且受到雷射脈衝功+、晶 壓的影響會呈現不同的色調(Hue)、明暗(τ: 以及透明度(Transparency)變化。例如欲使成長出氧化 201104009 = ϊ調,則可選用紅色的氧化鍅靶材,所使 可由室溫ί 1000 °C,氧氣分壓為0,0 mT〇rr進②:士 的调整。土本上於*大的雷射功率下,溫度與氧丄 可使氧化鍅晶體的顏色越深且不透明。 - 如上所述於寶石表面形成圖紋 用途外本應之=領I原的 紀念品、開運護身符等裝飾精品或物L °°吊飾、 【實施方式】 式及==舉至少—實施例具體說明本發明的較佳實施方 签本發明於寶石表面形成圖紋的方法的 步驟示意圖,其步驟包括:將至少-鏤 』有圖紋$遮蔽層11覆蓋於欲形成圖紋的寶石12中-表 面13 ;接著’於寶石表面的遮蔽層之圖紋鏤空處14,利用 曰曰體成長技術>儿積成長一輪廓相應於鏤空圖紋的第一晶體 ^ 15 ;最後遮蔽體自f石表面上移除,即於寶石表面 付到一凸出的圖紋(即第一晶體層15)者。 如第的本發明於f石表面形成®紋的方法的 ^較佳實m步驟示意圖,完成上述步驟後所形成的 =、.·文,可以疋e寶石的其中-表面的單—圖紋或複數圖 妨丄或it 於多個表面。另外,若欲於已完成的圖 二表面再層積亨層的圖紋者,再重複上述於寶石表面形成 ,紋的步驟:將另—鏤刻有圖紋之遮蔽層16覆蓋於 1-晶體15層的表面;於第—晶體層表面的遮蔽狀圖紋 鏤空處17成長-輪靡相應於鏤空圖紋的第二晶體層18; 於第-晶體成長完成後將遮蔽體自第—晶體層表面上移 201104009 ’心第―晶體15周圍先套設遮 ^層1卜因=遮蔽層16雖覆蓋於第一晶體15表面,亦同 ίΐίϊί ^垃表二;但’遮蔽層16亦可藉延伸腳或 » '式接/、寶石表面接觸,而不必採遮蔽層堆 疊的方式。 及第二具體實施例,其中寶石選用立方 石(:u=:ia,俗名蘇聯鑽),而寶石形成圖紋 觀員面(通常選擇寶石的最大表面)。另
riί 一及ί:f體實施例所利用進行晶體成長的方法為 ^雷射沉積法(PLD)’其中使用Krp準分子雷射;pLD ,材選擇立方氧化結;脈衝或雷射功率l〇 65()mJ;重複頻 ,為1-50 Hz,晶體成長溫度由室溫至i〇〇〇 〇c :氧氣分壓 ^ 〇-則mTon:。以PLD進行晶體成長,可藉由選擇不同 把材及調整各條件參數,而獲得不同顏色的晶體,例如: 第二實施例’使用黑色立方氧化結輕材,雷射功率為 100 mJ,重複頻率為10Hz,晶體成長溫度為室溫,並且不 額外通入氧氣(氧分壓為0)的條件下進行成長’可成長出具 有不透明之深黑色的立方氧化锆晶體。 、 第四實施例,靶材為紅色立方氧化锆,雷射功率80 mJ、晶體成長溫度為室溫,但氣分壓為3〇mT〇rr的條件下 進行成長,可得到紫紅色半透明之立方氧化鍅晶體。 第五實施例,靶材仍為紅色立方氧化鍅,雷射功率 5〇mJ,晶體成長溫度維持室溫,氧分壓為5〇mT〇rr的條件 下成長,則可形成白色之立方氧化錯晶體;然而當溫度掸 加至300 °C,所成長之立方氧化锆晶體將會形成淡褐色: 第六實施例,靶材仍為藍色立方氧化鍅,雷射功率 100 mJ,晶體成長溫度維持室溫,氧分壓為15 mT〇rr的 件下進行成長,則可形成藍色之立方氧化锆晶體。 ” 第七實施例,靶材為任一顏色立方氧;;二,雷射功 為100mJ’晶體成長溫度大於300 〇C,氧分壓為5〇111丁〇打 201104009 貝I可形成透明無色之立方氧化錯晶體。 鈐曰# ϊίΓΐ:實施例所成長的具有色彩之立方氧化 “有色梦程序施以大於300 °c的溫度,以 將八有色如的立方氧化鍅晶體變成透明無色。 ,據上述選擇列姆及調 ,色的晶體的作法,可於一寶石上形成不同 王^®紋。例如第二圖所示的第二實施例,其中》二:2 中未示)’而第三晶體與第二晶體可 t晶體(圖 豐富色彩的圖形、文字者。尤於寶石上構成—具有立體、 在上述諸實施例中,當不同顏多 ,平面上呈現時,後加工的遮蔽片-寶石或晶 人形成的圖紋,以避免圖紋形成於未住下層或前一 、以上實施例僅為說明本發明的較佳4尬區域或位置。 明的權利範圍,任何本領域:通ΐίιί非用 J酌本發明如上揭露之技術說明後:通吊知識者’在 ”神的改變、修飾,皆是可能的。Ϊ了不悖離本發明 -權利請求範圍如本發明之申請專二所=明的實 201104009 【圖式簡單說明】 第一圖為本發明於寶石表面形成圖紋的方法的第一較 佳實施例之步驟示意圖。 第二圖為本發明於寶石表面形成圖紋的方法的第二較 佳實施例之步驟示意圖。 【主要元件符號說明】 11 遮蔽層 12 寶石 13 表面 14 圖紋鏤空處 15 第一晶體層 16 遮蔽層 17 圖紋鐘空處 18 第二晶體層

Claims (1)

  1. 201104009 七、申請專利範圍: i一種於寶石表面形成圖紋的方法,其步驟包括: 石表將面至少一鎮刻有圖紋之遮蔽層覆蓋於欲形成圖紋的寶 應於ϋ 石 Λ 面的遮蔽層之圖紋鏤空處沉積成長-輪廓相 應於鏤空圖紋的第一晶體層;以及 將遮蔽體自寶石表面上移除。 第1項所述於寶石表面形成圖紋的方 n 士八中第一曰曰體層係成長於寶石的一平滑表面。 in利範圍第1項所述於寶石表面形成圖紋的方 4 & 第—晶體層係成長於f石的—凹陷表面。 第1項所料寶石表面形賴紋的方 成〆、中寶石的凹陷表面係以雷射絲刻或機械加工形 5法如申』请中專窨 =第一卜w 中寶石及第一晶體層的材質為同質或異質。 法項所述於寶石表面形成圖紋的方 7如由:上寶,第—晶體層的顏色為同顏色或*同顏色。 法,第1項所述於寶石表面形成圖紋的方 ΐ穑;法選自化學氣相沉積法、物理氣相 電2ί至液法、脈衝雷射沉積法、分子束磊晶法、 項所述於寶石表面形成圖紋的方 件包括.知二或n儿積法成長一晶體,其成長晶體的條 NdviGm^f或異質其中一種;雷射源為 雷射或KrF準分子雷射其中—種;雷射功率至少 1000 〇C ^ 面形成圖紋的方 衣黑顏色的立方氧化錘晶體,其成 20U04009 長晶體的條件為··粑讨為一黑色立方乳化锆;雷射源為 KrF準分子雷射;雷射功率100mj ;重複頻率為1〇Ηζ· 成長溫度為室溫;氡分壓為0。 ’ 10. 如申請專利範園f 8項所述於寶石表面形成 法,係成長一紫紅色半透明的立方氧化锆晶體,豆 ^體的條件為♦•犯材為-紅色立方氧化結 /為 準分子雷射;雷射功率8〇mJ;重_ W =為KrF 溫度為室溫;氧分壓為30mT〇rr。 Μ 1〇Hz,成長 11. 如申請專利範園第8項所述於窨矣 法,係成長一白色的立方氡’匕參"曰:表紋的方 件為:把材為一紅以方氧射的4 雷射,雷射功率50 mj ;重複頻率為只、、、· 刀 室溫;氧分麼為50mTorr。 Α 0Ήζ,成長溫度為 12.如申請專利範圍第8項所 U成長一淡褐色的面=圖長= :靶材為一紅色立方氧化錄;雷射源Άϊί 子雷射;雷射功率5〇mJ;重福 田為KrF準义 為300。(:;氧分壓為5〇 mT〇fr頻率$ 10 Hz ;成長溫度 U·如申請專利範圍第8項所十 法,係成長一藍色圖紋的方 件為:靶材為-藍色立方:其成長晶體的條 雷射;雷射功率HKhnJ; 準分子 室溫;氧分壓為15mTor/頻羊為1〇Hz,成長溫度為 mm第λί13項其巾—顿毅寶石表面 =於具有色彩的立方氧化鍅晶體,使其顏色變 15.如申請專利範圍第8項所述於寶矣 *,係成U無色的立方氧化錯=== 的條件為·,緣~顏色的立方氧化錯;雷射 201104009
    項所述於寶石表面形成圖紋的方 準分子雷射; 溫度大於300 16.如申請專利範圍第1 法,其步驟尚包括: 將另一鏤刻有圖紋之遮蔽層覆蓋於第一晶體層的表 於第一晶體層表面的遮蔽層之圖紋鏤空處成長一輪 廓相應於鏤空圖紋的第二晶體層;以及 將遮蔽體自第一晶體層表面上移除。 17. 如申請專利範圍第1項所述於寶石表面形成圖紋的方 法,尚包括一鍍膜步驟,於第一晶體層表面披覆一耐磨 _ 損之透明保護層。 18. 如申請專利範圍第1項所述於寶石表面形成圖紋的方 法’其中遮蔽層之材料為金屬或陶瓷或金屬和陶究的複 合材料。 12
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