СПОСОБ ОКРАШИВАНИЯ НЕКОНДИЦИОННЫХ АЛМАЗОВ В ЧЕРНЫЙ ЦВЕТ Российский патент 2002 года по МПК C30B33/02 C30B33/04 C30B29/04 C01B31/06 

Изобретение относится к области обработки алмазов и может использоваться в ювелирной промышленности при изготовлении изделий из алмазного природного сырья для улучшения качества и потребительских свойств некондиционных алмазов.

Известен ряд приемов улучшения качества алмазного сырья для ювелирных целей, заключающийся в воздействии на алмазы одного или нескольких физических факторов, в результате которых алмазы приобретают черный или близкий к черному цвет.

Известен способ чернения алмазов путем их высокоэнергетической электродинамической обработки, при этом за счет радиационного ионного облучения решетка алмаза в его поверхностном слое трансформируется в алмаз с аморфной структурой (G. Roskin et al. Black by popular demand, JCK, October, 2000, р. 125-130).

Однако этот способ неэкологичен, алмазы после такой обработки обладают значительным остаточным излучением. Кроме того, поскольку подвергается обработке только поверхностный слой алмазов, интенсивность окрашивания таким способом невелика, а при повторном гранении алмазов цвет исчезает.

Известен способ изменения цветовой окраски алмазов путем их облучения нейтронами (F. Gruosi . The black diamond. Publ de GRISOGONO. - Geneva, 1999, p. 31).

В результате облучения нейтронами алмазы изменяют свой цвет в объеме, приобретая темно-зеленую, почти черную окраску. Этот способ также неэкологичен, обработанные нейтронами алмазы имеют значительное остаточное излучение. Они способны терять окраску со временем, а их черная окраска имеет зеленоватый оттенок.

Известен способ облагораживания алмазов за счет придания им темной окраски, при котором алмазы, охлаждаемые в воде, облучают пучком электронов с энергией более 2 МэВ, а после облучают пучком электронов с энергией более 2 МэВ, а после облучения нагревают при атмосферном давлении до 300-800^oС (JP 02184600 А /5-363997/, С 30 В 33/04, 1990).

Изменение окраски алмазов при такой обработке происходит по всему их объему. Однако этот способ также неэкологичен, облученные ускоренными электронами алмазы обладают остаточным излучением. Со временем они способны терять окраску.

Из известных способов наиболее близким к заявленному является способ окрашивания некондиционных алмазов в черный цвет, включающий их нагревание в вакууме и воздействие на них дополнительными физическими факторами (RU 2145365 С1, С 30 В 33/04, 2000). В этом способе в качестве дополнительных физических факторов выбирают электронные пучки и дополнительный нагрев (отжиг). При этом воздействуют на алмазы высокоинтенсивным потоком электронов, подвергают их отжигу, например в вакууме, при 600 - 1100 или 1200 - 1900^oС, а затем повторяют воздействие электронными пучками и отжиг, причем отжиг может производиться неоднократно до облучения электронными пучками. Количество процессов облучения и отжига определяется в зависимости от необходимого цветового оттенка алмазов, который может быть доведен до черного.

Такой способ позволяет облагородить некондиционные алмазы путем стабилизации цветовых оттенков при отжиге и образования при облучении новых центров окраски таким образом, что может быть получен черный цвет за счет смешивания имеющегося природного цвета и "нанесенного". Однако этот способ также неэкологичен. Полученные таким образом алмазы имеют остаточное излучение. Кроме того, не обеспечивается полное подобие природным аналогам, а для алмазов с некоторыми категориями дефектов не удается получить кондиционное ювелирное сырье.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании способа окрашивания некондиционных алмазов в черный цвет, лишенного недостатков прототипа (за счет такого изменения свойств природных алмазов, которое дает возможность использовать некондиционные алмазы для изготовления ювелирных изделий). Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в обеспечении экологичности способа с одновременным повышением качества и устойчивости черной цветовой окраски получаемых в результате реализации способа алмазов.

Это достигается тем, что в способе окрашивания некондиционных алмазов в черный цвет, включающем их нагревание в вакууме и воздействие на них дополнительными физическими факторами, в качестве дополнительных физических факторов используют световое полихроматическое излучение и магнитное поле, при этом нагревание в вакууме и воздействие световым полихроматическим излучением и магнитным полем осуществляют одновременно. Температуру нагрева могут выбирать в зависимости от плотности микро- и макродефектов алмазов в пределах от 1200 до 1400^oС.

Указанный выше технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.

Для обработки предложенным способом пригодны практически любые некондиционные (технические) алмазы типа борт, баллас, карбонадо и др. , имеющие серый, коричнево-серый или грязно-серый цвета, а также бесцветные алмазы с большим количеством макродефектов (непрозрачные включения, трещины и др. ). Обработке могут подвергаться алмазы различных размеров (до 100 карат и выше), как в виде исходного сырья, так и в виде ограненных алмазов (бриллиантов). Способ основан на создании условий, при которых микро- и макродефекты (нескомпенсированные по валентности примеси азота, пластические деформации и др. ) графитизируются в виде мелких пылевых частиц углерода или формируют переходные графитоподобные комплексы со структурой типа лонсдаилита, окрашивающие алмазы в черный цвет. При этом для большинства типов алмазов реализуется полное подобие природным аналогам по механизму окраски. Такие условия создаются при одновременном (комплексном) воздействии на кристаллы алмаза совокупностью физических факторов - высокой температуры, среды вакуума, полихроматического светового излучения, магнитного поля. Причем образование графитоалмазных переходных соединений, которые создаются на поверхности дефектов типа трещин и "облаков", невозможно без воздействия светового потока и магнитного поля в условиях вакуума и высокой температуры, соответствующей температуре графитизации. Для других типов дефектов световой поток и магнитное поле повышают эффективность графитизации.

Способ может быть реализован в вакуумной установке, в которой нагревателем служит соленоид, генерирующий слабое магнитное поле, например около 2Э. Соленоид может быть выполнен в виде спирали, намотанной проводом из высокотемпературного сплава, например нихрома, внутри которой размещен открытый, например железный, тигель. В тигель помещают кристаллы алмаза. Световой поток, излучаемый спиралью, направляется на кристаллы сверху, например от молибденового вогнутого зеркала-отражателя.

Нагревание алмазов в вакууме при температурах около 1200^oС и при наличии слабого магнитного поля (несколько эрстед) и облучении световым полихроматическим потоком вызывает графитизацию дефектов в виде пылевидных включений. Другие типы дефектов, связанные с пластическими деформациями, при этом образуют графитоалмазные комплексы при более высокой температуре - до 1400^oС, которые также окрашивают алмазы в черный цвет. Выбор конкретного значения температуры в пределах 1200 - 1400^oС зависит от плотности микро- и макродефектов и может быть установлен экспериментальным путем. В зависимости от количества дефектов алмазов время их обработки может составлять от нескольких часов до нескольких суток.

Примеры реализации способа.

Поликристаллический образец алмаза из Конго грязно-желтого цвета размером 7 карат подвергался комплексному воздействию указанных физических факторов (при 1300^oС ) в течение 4 ч. В результате образования многочисленных графитовых включений образец приобрел устойчивую однородную черную непрозрачную окраску.

Бесцветный бриллиант, изготовленный из Якутского сырья, с 95%-ной плотностью макродефектов (графитовые включения, трещины, "облака") подвергался обработке при 1400^oС в течение двух суток. После обработки бриллиант приобрел устойчивую однородную черную полупрозрачную окраску.

Способ, реализуемый в соответствии с изобретением, обеспечивает облагораживание природных алмазов, придавая им высококачественную по зрительному восприятию, устойчивую во времени черную окраску, что дает возможность использовать некондиционные алмазы в ювелирной промышленности (стоимость обработанных алмазов увеличивается в 5-15 раз). Для отдельных типов алмазов наблюдается полное цветовое подобие черным природным алмазам. Установка для обработки алмазов предложенным способом, как и сами обработанные алмазы, экологически безопасна.

Изобретение относится к области обработки алмазов. Сущность изобретения: способ включает нагревание алмазов в вакууме с одновременным воздействием на них светового полихроматического излучения и магнитного поля. Температуру нагрева выбирают в зависимости от плотности микро- и макродефектов алмазов от 1200 до 1400^oС. В таких условиях нескомпенсированные по валентности примеси азота, пластические деформации и другие дефекты графитизируются в виде мелких пылевых частиц углерода или формируют переходные графитоподобные комплексы, окрашивающие алмазы в черный цвет. Технический результат заключается в обеспечении экологичности способа с одновременным повышением качества и устойчивости черной цветовой окраски получаемых алмазов. 1 з. п. ф-лы.

1. Способ окрашивания некондиционных алмазов в черный цвет, включающий их нагревание в вакууме и воздействие на них дополнительными физическими факторами, отличающийся тем, что в качестве последних используют световое полихроматическое излучение и магнитное поле, при этом нагревание в вакууме и воздействие дополнительными физическими факторами осуществляют одновременно. 2. Способ окрашивания некондиционных алмазов в черный цвет по п. 1, отличающийся тем, что температуру нагрева выбирают в зависимости от плотности микро- и макродефектов алмазов от 1200 до 1400^oС.